一种挖掘机动臂节能控制系统及控制方法技术方案

本发明专利技术公开了一种挖掘机动臂节能控制系统及控制方法，包括动臂液压系统和动臂势能回收利用装置，动臂势能回收利用装置包括势能回收利用换向阀、双油源耦合器和蓄能器，动臂液压系统包括两组动臂操作联和对应两组动臂操作联的两组主泵，在控制动臂操作联切换动臂下降和动臂举升的先导油路上分别设有第一压力传感器和第二压力传感器，并且其中一组动臂操作联的先导油路上设有截止阀，第一压力传感器与主泵的排量控制机构以及势能回收利用换向阀的能量回收位切换模块反馈连接，第二压力传感器与截止阀以及势能回收利用换向阀的能量释放位切换模块反馈连接。本发明专利技术可靠性高、操作协调性好，动臂势能回收高效，实现了动臂能量回收利用技术工程化实施。

【技术实现步骤摘要】
一种挖掘机动臂节能控制系统及控制方法
本专利技术属于挖掘机节能技术，具体涉及一种挖掘机动臂节能控制系统及控制方法。
技术介绍
在全球环境污染、能源短缺的大背景下，政府、行业与市场对大型机械装备的能耗与排放提出了更高的要求，节能减排技术已成为工程机械装备领域的研究热点。挖掘机是一种常用的工程机械，挖掘机动臂为常利用液压油作用在油缸上来实现其升降，由于动臂及作用在其上的斗杆、铲斗等质量较大，作为挖掘机上主要的外部有势装置(这里所指的“有势装置”是指该装置在工作过程中会产生势能的变化)，为防止动臂装置在下降过程中易出现失重现象，以往的解决方法是在油缸大腔回流管道上设有节流装置以产生可调背压进行速度控制，因而动臂装置的能量绝大部分转化成热能，被白白地浪费掉了，而且为了防止液压油的温度大幅度升高对系统带来的危害，还需设有散热装置，进一步造成设备成本增加。为了提高挖掘机的能量利用率及充分利用挖掘机平台的成熟可靠性，大部分厂家都是基于挖掘机原平台进行能量回收利用装置的研制开发，但如何提高能量回收利用装置的高效性，并且保证能量回收利用装置的新系统可靠性与挖掘机现有操作系统的操作协调性是挖掘机通过能量回收利用提高节能技术工程化实施的难点。
技术实现思路
本专利技术解决的技术问题是：针对现有能量回收利用装置与挖掘机的液压系统实现节能技术工程化实施的技术难题，提供一种挖掘机动臂节能控制系统及控制方法。本专利技术采用如下技术方案实现：一种挖掘机动臂节能控制系统，包括动臂液压系统和动臂势能回收利用装置；所述动臂势能回收利用装置，包括势能回收利用换向阀、双油源耦合器和蓄能器；所述势能回收利用换向阀包括中位、能量释放位和能量回收位；所述势能回收利用换向阀位于中位，动臂液压系统的进出油路与动臂油缸的两个油腔通过所述势能回收利用换向阀的中位机能直接连接成回路；所述势能回收利用换向阀位于能量回收位，所述动臂油缸的两个油腔通过所述势能回收利用换向阀形成差动连通，并且同时连通至蓄能器和动臂液压系统进油路；所述势能回收利用换向阀位于能量释放位，所述动臂油缸其中一个油腔通过势能回收利用换向阀连通动臂液压系统的回油路，所述动臂油缸另外一个油腔通过双油源耦合器分别连接至动臂液压系统的进油路和蓄能器；所述动臂液压系统包括挖掘机多路换向阀中的两组动臂操作联和对应两组所述动臂操作联的两组主泵，在控制动臂操作联切换动臂下降和动臂举升的先导油路上分别设有第一压力传感器和第二压力传感器，并且其中一组动臂操作联的先导油路上设有截止阀，其中，所述第一压力传感器与主泵的排量控制机构以及势能回收利用换向阀的能量回收位切换模块反馈连接，所述第二压力传感器与截止阀以及势能回收利用换向阀的能量释放位切换模块反馈连接。进一步的，所述势能回收利用换向阀为三位七通电液换向阀，其分别对应能量回收位的电磁铁和对应能量释放位的电磁铁分别与第一压力传感器和第二压力传感器反馈连接，所述势能回收利用换向阀具有进油口、回油口、两组工作油口以及三组节能油口，所述进油口、回油口以及两组工作油口分别对接动臂油缸的两个油口以及液压系统的进出油路，其中一组节能油口连接至蓄能器，另外两组节能油口汇接至双油源耦合器，所述双油源耦合器并联连接至动臂油缸的其中一个油腔，并在所述双油源耦合器与动臂油缸的并联油路上设有能量释放单向阀；所述势能回收利用换向阀位于中位，所述动臂油缸的两个油腔与液压系统的进出油路通过所述势能回收利用换向阀的进油口、回油口以及两组工作油口连通形成回路，三组所述节能油口分别截止；所述势能回收利用换向阀位于能量回收位，所述动臂油缸的两个油腔通过所述势能回收利用换向阀的两组工作油口形成差动连通，该两组工作油口还分别连通至与连接蓄能器的节能油口以及连接至液压系统进油路的进油口连通，所述回油口以及连接至双油源耦合器的两组节能油口分别截止；所述势能回收利用换向阀位于能量释放位，所述动臂油缸其中一个油腔通过其中一组工作油口以及进油口连通液压系统的回油路，另外一组工作油口截止，回油口与连接至双油源耦合器的其中一组节能油口连通，所述动臂油缸另外一个油腔通过双油源耦合器分别连接至液压系统的进油路和蓄能器。进一步的，所述势能回收利用换向阀的能量回收位中，设有差动单向阀将所述动臂油缸的两个油腔连接的工作油口实现单向差动连通。本专利技术的一种优选方案中，所述双油源耦合器为双缸耦合器，包括并联设置的第一缸和第二缸，所述第一缸与第二缸内部的活塞同步连接，所述第一缸和第二缸内部油腔分别连接至势能回收利用换向阀的两组节能油口，作为双油源耦合器的进油端，所述第一缸或第二缸的另一油腔通过输出端并联连接至动臂油缸的其中一个油腔，同时双油源耦合器的输出端通过单向进油路连接油箱。进一步的，所述双缸耦合器内部设有用于活塞回位的回位弹簧。另一优选方案中，所述双油源耦合器为双马达耦合器，包括并联设置的两组耦合马达，两组所述耦合马达的输入端分别连接至势能回收利用换向阀的两组节能油口，两组所述耦合马达的输出端并联汇接后再并联连接至动臂油缸的其中一个油腔。进一步的，所述主泵的排量控制机构包括在排量负控口、多路换向阀的先导油路以及动臂操作联的先导油源之间设置的信号或阀，以及所述信号或阀与动臂操作联的先导油源之间的比例减压阀，所述比例减压阀的电磁铁与第一压力传感器反馈连接。进一步的，所述截止阀为设置在动臂操作联先导油路上的两位截止换向阀，所述两位截止换向阀的电磁铁与第二压力传感器反馈连接。在本专利技术的一种挖掘机动臂节能控制系统中，还包括通信连接的控制器和工作模式切换信号发讯器，所述控制器与第一压力传感器、第二压力传感器、主泵的排量控制机构、截止阀以及势能回收利用换向阀的能量回收位切换模块和能量释放模块通信连接。本专利技术还公开了一种采用上述挖掘机动臂节能控制系统的控制方法，包括常规控制模式和节能控制模式；所述常规控制模式下，通过工作模式切换信号发讯器给出常规控制模式的信号到控制器，所述控制器不监控第一压力传感器和第二压力传感器，势能回收利用换向阀处于中位，主泵的排量控制机构以及截止阀均处于常位，所述动臂油缸通过动臂液压系统实现常规控制；所述节能控制模式下，通过工作模式切换信号发讯器发出节能工作模式的信号到控制器，所述控制器不断检测第一压力传感器和第二压力传感器的信号，其中，当所述控制器检测到第一压力传感器发出的压力信号后，此时挖掘机的动臂处于下降动作，所述控制器控制主泵的排量控制机构，减小主泵向动臂油缸泵送液压油的排量，同时所述控制器控制势能回收利用换向阀处于能量回收位，通过动臂势能回收利用装置对动臂下降的势能转变的压力油进行回收，当所述控制器检测到第二压力传感器发出的压力信号后，此时挖掘机的动臂处于举升动作，所述控制器控制截止阀得电，使得所述截止阀对应的动臂操作联停止对动臂油缸供油，由动臂液压系统的一组主泵和动臂操作联对动臂油缸进行供油，同时控制器控制势能回收利用换向阀处于能量释放位，所述动臂液压系本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种挖掘机动臂节能控制系统，其特征在于：包括动臂液压系统和动臂势能回收利用装置；/n所述动臂势能回收利用装置包括势能回收利用换向阀、双油源耦合器和蓄能器，所述势能回收利用换向阀包括中位、能量释放位和能量回收位，其中，/n所述势能回收利用换向阀位于中位，动臂液压系统的进出油路与动臂油缸的两个油腔通过所述势能回收利用换向阀的中位机能直接连接成回路；/n所述势能回收利用换向阀位于能量回收位，所述动臂油缸的两个油腔通过所述势能回收利用换向阀形成差动连通，并且同时连通至蓄能器和动臂液压系统进油路；/n所述势能回收利用换向阀位于能量释放位，所述动臂油缸其中一个油腔通过势能回收利用换向阀连通动臂液压系统的回油路，所述动臂油缸另外一个油腔通过双油源耦合器分别连接至动臂液压系统的进油路和蓄能器；/n所述动臂液压系统包括挖掘机多路换向阀中的两组动臂操作联和对应两组所述动臂操作联的两组主泵，在控制动臂操作联切换动臂下降和动臂举升的先导油路上分别设有第一压力传感器和第二压力传感器，并且其中一组动臂操作联的先导油路上设有截止阀，其中，所述第一压力传感器与主泵的排量控制机构以及势能回收利用换向阀的能量回收位切换模块反馈连接，所述第二压力传感器与截止阀以及势能回收利用换向阀的能量释放位切换模块反馈连接。/n...

【技术特征摘要】
1.一种挖掘机动臂节能控制系统，其特征在于：包括动臂液压系统和动臂势能回收利用装置；
所述动臂势能回收利用装置包括势能回收利用换向阀、双油源耦合器和蓄能器，所述势能回收利用换向阀包括中位、能量释放位和能量回收位，其中，
所述势能回收利用换向阀位于中位，动臂液压系统的进出油路与动臂油缸的两个油腔通过所述势能回收利用换向阀的中位机能直接连接成回路；
所述势能回收利用换向阀位于能量回收位，所述动臂油缸的两个油腔通过所述势能回收利用换向阀形成差动连通，并且同时连通至蓄能器和动臂液压系统进油路；
所述势能回收利用换向阀位于能量释放位，所述动臂油缸其中一个油腔通过势能回收利用换向阀连通动臂液压系统的回油路，所述动臂油缸另外一个油腔通过双油源耦合器分别连接至动臂液压系统的进油路和蓄能器；
所述动臂液压系统包括挖掘机多路换向阀中的两组动臂操作联和对应两组所述动臂操作联的两组主泵，在控制动臂操作联切换动臂下降和动臂举升的先导油路上分别设有第一压力传感器和第二压力传感器，并且其中一组动臂操作联的先导油路上设有截止阀，其中，所述第一压力传感器与主泵的排量控制机构以及势能回收利用换向阀的能量回收位切换模块反馈连接，所述第二压力传感器与截止阀以及势能回收利用换向阀的能量释放位切换模块反馈连接。


2.根据权利要求1所述的一种挖掘机动臂节能控制系统，所述势能回收利用换向阀为三位七通电液换向阀，其分别对应能量回收位的电磁铁和对应能量释放位的电磁铁分别与第一压力传感器和第二压力传感器反馈连接，所述势能回收利用换向阀具有进油口、回油口、两组工作油口以及三组节能油口，所述进油口、回油口以及两组工作油口分别对接动臂油缸的两个油口以及液压系统的进出油路，其中一组节能油口连接至蓄能器，另外两组节能油口汇接至双油源耦合器，所述双油源耦合器并联连接至动臂油缸的其中一个油腔，并在所述双油源耦合器与动臂油缸的并联油路上设有能量释放单向阀；
所述势能回收利用换向阀位于中位，所述动臂油缸的两个油腔与液压系统的进出油路通过所述势能回收利用换向阀的进油口、回油口以及两组工作油口连通形成回路，三组所述节能油口分别截止；
所述势能回收利用换向阀位于能量回收位，所述动臂油缸的两个油腔通过所述势能回收利用换向阀的两组工作油口形成差动连通，该两组工作油口还分别连通至与连接蓄能器的节能油口以及连接至液压系统进油路的进油口连通，所述回油口以及连接至双油源耦合器的两组节能油口分别截止；
所述势能回收利用换向阀位于能量释放位，所述动臂油缸其中一个油腔通过其中一组工作油口以及进油口连通液压系统的回油路，另外一组工作油口截止，回油口与连接至双油源耦合器的其中一组节能油口连通，所述动臂油缸另外一个油腔通过双油源耦合器分别连接至液压系统的进油路和蓄能器。


3.根据权利要求2所述的一种挖掘机动臂节能控制系统，所述势能回收利用换向阀的能量回收位中，设有差动单向阀将所述动臂油缸的两个油腔连接的工作油口实现单向差动连通。


4.根据权利要求3所述的一种挖掘机...

【专利技术属性】
技术研发人员：何清华，唐中勇，刘昌盛，吴民旺，戴鹏，李赛白，
申请(专利权)人：山河智能装备股份有限公司，
类型：发明
国别省市：湖南;43