电动挖掘机能量回收系统技术方案

一种电动挖掘机能量回收系统，蓄电池组与电动机连接，电动机与液压泵同轴连接，液压泵通过第一单向阀与主换向阀的P口连接；主换向阀的T口和A口分别与油箱和动臂液压缸的有杆腔连接，主换向阀的B口分别与切换阀的A口、第二单向阀的进油口和第三单向阀的出油口连接，第三单向阀的进油口与液压马达的A口连接，液压马达的P口、第二单向阀的出油口和切换阀的P口均与动臂液压缸的无杆腔连接；切换阀的控制口通过节流子与主换向阀的A口连接；液压马达的输出轴依次通过单向离合器、第一离合器、飞轮、第二离合器与发电机连接；发电机与蓄电池组连接。该系统能将动臂的势能转化为飞轮的机械能，并能进行能量的储存和再利用。

Energy recovery system of electric excavator

【技术实现步骤摘要】
电动挖掘机能量回收系统
本技术属于液压传动
，具体是一种电动挖掘机能量回收系统。
技术介绍
液压挖掘机在各类施工领域广泛应用，液压挖掘机具有油耗高、效率低等缺点，其节能研究迫在眉睫。传统的挖掘机由发动机提供动力，消耗大量的燃油，不仅对环境造成巨大的伤害，而且使施工成本大大增加，同时发动机也是挖掘机的故障源之一，影响施工进度。基于传统挖掘机的以上缺陷以及人们对于环境和资源的愈加重视，电动挖掘机应运而生。电动挖掘机是使用电动机代替传统的发动机作为动力源，从电池中获取电能转化为机械能，在降低施工成本的同时减少了废物排放，因而对环境友好。而且电动挖掘机的故障率大大降低，因此在施工效率和施工完成进度上也优于传统的挖掘机。图1为当前一种普遍的挖掘机动臂系统结构示意图。其中，动臂100的端部铰接在转台200上，动臂液压缸4的缸筒铰接在转台200上，动臂液压缸4的活塞杆端铰接在动臂100的中部。当动臂液压缸4的活塞杆做伸缩运动时，即可带动动臂100做提升和下放动作。挖掘机在工作过程中，动臂升降动作频繁，又由于工作装置和负载质量大，在下降过程中会释放出大量的势能。图2是现有技术中挖掘机动臂液压系统的简化原理图。结合图2可知，上述的能量绝大部分消耗在主换向阀3的阀口上并转换为热能，这不仅造成了能量的浪费和系统的发热，同时，也降低了液压元件的寿命。因此，研究动臂势能回收与再利用问题，对延长设备使用寿命，提高能量利用率具有重要意义。
技术实现思路
针对上述现有技术存在的问题，本技术提供一种电动挖掘机能量回收系统，该系统在动臂下放过程中，能将动臂的势能转化为飞轮旋转的机械能，并能进行存储，从而能避免因转化为油液热能造成的能量浪费和液压元器件升温的现象；另外，当动臂需要提升时，存储的能量可以为动力源提供能量进而能用于动臂提升，能减少对电动机和蓄电池组的功率需求，该系统具有显著的节能效果。为了实现上述目的，本技术提供一种电动挖掘机能量回收系统，包括蓄电池组、电动机、液压泵、主换向阀、动臂液压缸、油箱、用于操纵动臂的操纵手柄和控制器，所述蓄电池组与转换电路连接，转换电路与电动机连接，电动机与液压泵同轴连接，液压泵的S口与油箱连接，液压泵的出油口P通过第一单向阀与主换向阀的P口连接；主换向阀的T口和A口分别与油箱和动臂液压缸的有杆腔连接，主换向阀的B口分别与切换阀的A口、第二单向阀的进油口和第三单向阀的出油口连接，第三单向阀的进油口与液压马达的A口连接，液压马达的P口、第二单向阀的出油口和切换阀的P口均与动臂液压缸的无杆腔连接；切换阀的控制口通过节流子与主换向阀的A口连接；液压马达的输出轴通过第一离合器与飞轮一端的转轴连接，飞轮另一端的转轴通过第二离合器与发电机同轴连接；发电机与转换电路连接；所述控制器的输入端与操纵手柄的输出端连接，所述控制器的输出端分别与主换向阀、第一离合器、第二离合器、液压泵、液压马达和发电机连接。进一步，为了便于改变传动比，所述第二离合器与发电机之间还串接有变速器。进一步，为了有效地保护系统在设定压力内工作，主换向阀的P口还通过溢流阀与油箱连接。进一步，还包括第四单向阀，第四单向阀的进油口和出油口分别与油箱和液压马达的A口连接。本专利技术还提供了一种电动挖掘机能量回收系统，包括蓄电池组、电动机、液压泵、主换向阀、动臂液压缸、油箱、用于操纵动臂的操纵手柄和控制器，所述蓄电池组与转换电路连接，转换电路与电动机连接，电动机与液压泵同轴连接，液压泵的S口与油箱连接，液压泵的出油口P通过第一单向阀与主换向阀的P口连接；主换向阀的A口和B口分别与动臂液压缸的有杆腔和无杆腔连接，主换向阀的T口与切换阀的A口连接，切换阀的P口与液压马达的P口连接，切换阀的T口和液压马达的A口均与油箱连接；切换阀的控制口通过节流子与主换向阀的A口连接；液压马达的输出轴通过第一离合器与飞轮一端的转轴连接，飞轮另一端的转轴通过第二离合器与发电机同轴连接；发电机与转换电路连接；所述控制器的输入端与操纵手柄的输出端连接，所述控制器的输出端分别与主换向阀、第一离合器、第二离合器、液压泵、液压马达和发电机连接。进一步，为了便于改变传动比，所述第二离合器与发电机之间还串接有变速器。进一步，为了有效地保护系统在设定压力内工作，主换向阀的P口还通过溢流阀与油箱连接。进一步，液压马达的输出轴和第一离合器之间还串接有单向离合器。本专利技术还提供了一种电动挖掘机能量回收系统，包括蓄电池组、电动机、液压泵、主换向阀、动臂液压缸、油箱、用于操纵动臂的操纵手柄、第四单向阀和控制器；所述蓄电池组与转换电路连接，转换电路与电动机连接，电动机与液压泵同轴连接，液压泵的S口与油箱连接，液压泵的出油口P通过第一单向阀与主换向阀的P口连接；主换向阀的T口和A口分别与油箱和动臂液压缸的有杆腔连接，主换向阀的B口分别与切换阀的A口和液压马达的A口连接，液压马达的P口和切换阀的P口均与动臂液压缸的无杆腔连接；主换向阀的B口还通过第二单向阀与动臂液压缸的无杆腔连接；切换阀的控制口通过节流子与主换向阀的A口连接；第四单向阀的进油口和出油口分别与油箱和液压马达的A口连接；液压马达的输出轴通过第一离合器与飞轮一端的转轴连接，飞轮另一端的转轴通过第二离合器与发电机同轴连接；发电机与转换电路连接；所述控制器的输入端与操纵手柄的输出端连接，所述控制器的输出端分别与主换向阀、第一离合器、第二离合器、液压泵、液压马达和发电机连接。本技术采用飞轮来回收动臂的能量，并通过发电机转化为电能进行利用，或储存在蓄电池组中。电动挖掘机的电动机以蓄电池组供应的电能作为动力，而蓄电池组的适应负载功率剧烈变化的能力较差，这样，在负载功率剧烈变化过程中，电池的效率会降低，易造成蓄电池组的损伤，进而会影响蓄电池组的使用寿命。本技术在动臂下降的过程中，通过液压马达进行能量的转化并存储于飞轮中，避免了动臂下降过程中能量的浪费。利用飞轮来回收能量，能在能量再利用的过程中平衡负载，同时，飞轮上的能量可以可控的用发电机取出，缓慢地给蓄电池组充电，不仅能保证回收的能量可靠的存储起来，还能保证在充电过程中电流平稳输入到蓄电池组中，这样能保证较高的充电效率，同时还能避免剧烈波动的充电功率对蓄电池组的寿命造成损伤。另外，在传统的利用飞轮来回收挖掘的能量的机构中，挖掘机工作的最后一个工作循环或中间有较长时间暂停工作时，因设备后面不需要继续工作，所以飞轮的能量完全浪费，并不能得到充分的利用，采用本系统可以将飞轮中的能量及时地储存到蓄电池组中，能避免飞轮能量的浪费。同时，本方案还能将储存的能量反馈于液压系统中，由于飞轮将回收的能量存储到了蓄电池组中，在动臂需要提升时，蓄电池组可以为电动机提供动力源。通过控制器控制离合器的吸合或断开来控制充能或能量转换过程，能更便捷、高效地控制能量的转化或再利用过程。切换阀的设置能自动地判断出动臂下放过程是否有能量能进行回收，在动臂液压缸的有杆腔压力升高后，可自动地切换并导通内部油路，以使动本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种电动挖掘机能量回收系统，包括蓄电池组(16)、电动机(6)、液压泵(1)、主换向阀(3)、动臂液压缸(4)、油箱(5)和用于操纵动臂的操纵手柄，所述蓄电池组(16)与转换电路(19)连接，转换电路(19)与电动机(6)连接，电动机(6)与液压泵(1)同轴连接，液压泵(1)的S口与油箱(5)连接，液压泵(1)的出油口P通过第一单向阀(2)与主换向阀(3)的P口连接；主换向阀(3)的T口和A口分别与油箱(5)和动臂液压缸(4)的有杆腔连接，主换向阀(3)的B口分别与切换阀(13)的A口、第二单向阀(14)的进油口和第三单向阀(17)的出油口连接，第三单向阀(17)的进油口与液压马达(7)的A口连接，液压马达(7)的P口、第二单向阀(14)的出油口和切换阀(13)的P口均与动臂液压缸(4)的无杆腔连接；切换阀(13)的控制口通过节流子(15)与主换向阀(3)的A口连接；其特征在于，还包括控制器；/n液压马达(7)的输出轴通过第一离合器(9)与飞轮(8)一端的转轴连接，飞轮(8)另一端的转轴通过第二离合器(11)与发电机(12)同轴连接；发电机(12)与转换电路(19)连接；/n所述控制器的输入端与操纵手柄的输出端连接，所述控制器的输出端分别与主换向阀(3)、第一离合器(9)、第二离合器(11)、液压泵(1)、液压马达(7)和发电机(12)连接。/n...

【技术特征摘要】
1.一种电动挖掘机能量回收系统，包括蓄电池组(16)、电动机(6)、液压泵(1)、主换向阀(3)、动臂液压缸(4)、油箱(5)和用于操纵动臂的操纵手柄，所述蓄电池组(16)与转换电路(19)连接，转换电路(19)与电动机(6)连接，电动机(6)与液压泵(1)同轴连接，液压泵(1)的S口与油箱(5)连接，液压泵(1)的出油口P通过第一单向阀(2)与主换向阀(3)的P口连接；主换向阀(3)的T口和A口分别与油箱(5)和动臂液压缸(4)的有杆腔连接，主换向阀(3)的B口分别与切换阀(13)的A口、第二单向阀(14)的进油口和第三单向阀(17)的出油口连接，第三单向阀(17)的进油口与液压马达(7)的A口连接，液压马达(7)的P口、第二单向阀(14)的出油口和切换阀(13)的P口均与动臂液压缸(4)的无杆腔连接；切换阀(13)的控制口通过节流子(15)与主换向阀(3)的A口连接；其特征在于，还包括控制器；
液压马达(7)的输出轴通过第一离合器(9)与飞轮(8)一端的转轴连接，飞轮(8)另一端的转轴通过第二离合器(11)与发电机(12)同轴连接；发电机(12)与转换电路(19)连接；
所述控制器的输入端与操纵手柄的输出端连接，所述控制器的输出端分别与主换向阀(3)、第一离合器(9)、第二离合器(11)、液压泵(1)、液压马达(7)和发电机(12)连接。


2.根据权利要求1所述的一种电动挖掘机能量回收系统，其特征在于，所述第二离合器(11)与发电机(12)之间还串接有变速器。


3.根据权利要求1或2所述的一种电动挖掘机能量回收系统，其特征在于，主换向阀(3)的P口还通过溢流阀与油箱(5)连接。


4.根据权利要求3所述的一种电动挖掘机能量回收系统，其特征在于，还包括第四单向阀(18)，第四单向阀(18)的进油口和出油口分别与油箱(5)和液压马达(7)的A口连接。


5.一种电动挖掘机能量回收系统，包括蓄电池组(16)、电动机(6)、液压泵(1)、主换向阀(3)、动臂液压缸(4)、油箱(5)和用于操纵动臂的操纵手柄，所述蓄电池组(16)与转换电路(19)连接，转换电路(19)与电动机(6)连接，电动机(6)与液压泵(1)同轴连接，液压泵(1)的S口与油箱(5)连接，液压泵(1)的出油口P通过第一单向阀(2)与主换向阀(3)的P口连接；主换向阀(3)的A口和B口分别与动臂液压缸(4)的有杆腔和无杆腔连接，主换向阀(3)的T口与切换阀(13)的A口连接，切换阀(13)的P口与液压马达(7)的P口连接，切换...

【专利技术属性】
技术研发人员：李建松，周波，黎少辉，
申请(专利权)人：徐州工业职业技术学院，
类型：新型
国别省市：江苏;32