一种汽车起重机变幅系统势能回收及再利用系统技术方案

一种汽车起重机变幅系统势能回收及再利用系统，属于液压控制技术领域，解决汽车起重机变幅液压系统能量回收的技术问题，解决方案为：本系统包括驱动模块、控制模块和能量回收及再利用模块，电液比例变量泵通过三位四通电液比例换向阀和平衡阀组与液压油缸无杆腔连通；蓄能器和平衡阀组与液压油缸无杆腔连通，同时蓄能器通过二位三通电磁换向阀与电液比例变量泵的进口处连通；控制模块通过选择性地控制三位四通电液比例换向阀、二位三通电磁换向阀和二位二通电磁比例换向阀之间的结合，用于切换液压系统的控制模式以及回收和再利用负载下降过程中消耗的势能。本发明专利技术可以有效地对势能进行回收利用，降低汽车起重机的能耗。降低汽车起重机的能耗。降低汽车起重机的能耗。

【技术实现步骤摘要】
一种汽车起重机变幅系统势能回收及再利用系统


[0001]本专利技术属于液压控制
，涉及一种汽车起重机变幅系统势能回收及再利用系统。

技术介绍

[0002]随着人类经济、社会的快速发展，基础设施建设的规模越来越大，汽车起重机凭借着灵活、转移迅速、吊装速度快、功率高等优点被广泛应用于建筑、铁路、桥梁、大型设备安装等多个工程领域，随之而来的能源危机和环保问题日益严峻，节能环保的理念越来越普及，为响应节能减排的要求，越来越多的汽车起重机进行了转型升级，进而对汽车起重机的液压系统能耗也提出了更高的要求。
[0003]传统汽车起重机变幅液压系统通过多路阀直接与油箱连通，释放压力油以实现负载下降。这样的方法对于载重大、需要频繁地进行升降工作的汽车起重机来说，能量的利用率低，能量损失巨大。因此，需要对汽车起重机的变幅液压系统进行新型节能设计，将负载下降时，所损失的势能进行适当的回收及利用，降低汽车起重机的能耗，提高能量的利用率。
[0004]目前已有的汽车起重机变幅联能量回收系统，通常采用将势能通过电机转化为电能储存到超级电容的方法，但超级电容的体积大、容量小、价格昂贵，很难同时满足起重机设备再生能量回收效率和装置投入的经济性。

技术实现思路

[0005]本专利技术的主要目的在于克服现有技术中的不足，解决汽车起重机变幅液压系统能量回收的技术问题，本专利技术提供一种汽车起重机变幅系统势能回收及再利用系统。
[0006]为了实现上述专利技术目的，本专利技术采用的技术方案为：
[0007]一种汽车起重机变幅系统势能回收及再利用系统，其中：
[0008]第一油箱通过管道分别与电液比例变量泵和蓄能器连通，第一油箱的出油口位置处设置第一单向阀；所述电液比例变量泵将第一油箱中的液压油泵送至三位四通电磁比例换向阀的P口以及摆角控制系统，通过定转速电机控制电液比例变量泵的转速，通过摆角控制系统控制电液比例变量泵的摆角，进而通过转速和摆角控制电液比例变量泵出口的油量，电液比例变量泵和定转速电机为系统提供液压动力；电液比例变量泵与三位四通电磁比例换向阀的P口连通的管道上设置第一溢流阀，第一溢流阀起安全作用，第一溢流阀与三位四通电磁比例换向阀的P口连通的管道上设置第一压力传感器；在所述第一油箱与蓄能器连通的管道上，靠近第一油箱一侧设置第二二位三通电磁比例换向阀，靠近蓄能器的一侧设置截止阀，截止阀用于维修拆卸蓄能器时泄压，蓄能器的进油口位置处设置第三压力传感器，电液比例变量泵根据需要从蓄能器中吸取压力油，第二二位三通电磁比例换向阀通过第一二位三通电磁比例换向阀与三位四通电磁比例换向阀的T口连通，三位四通电磁比例换向阀的B口与液压油缸的有杆腔连通，三位四通电磁比例换向阀的A口通过主阀与液
压油缸的无杆腔连通，主阀用于保证系统运行稳定可靠，主阀具有压力补偿功能，当液压油缸为上升阶段时，主阀工作于右位，此时主阀的功能等效为单向阀；当液压油缸为下降阶段时，主阀工作于左位，此时主阀的功能等效为比例阀；三位四通电磁比例换向阀的A口位置处设置第二压力传感器，液压油缸的活塞杆上设置位移传感器；
[0009]第二油箱通过管道依次与定量泵、减压阀和主阀顺序连通，减压阀用于限制作用于控制活塞端面上的最高压力，最高压力由控制器输入，通过减压阀接收控制器的信号控制主阀阀口的开度，进而控制液压油缸的下降速度；第二油箱与定量泵连通的管道上设置滤网，在定量泵的出口安装第二溢流阀，第二溢流阀起调压作用；
[0010]所述控制器的信号输入端与第三压力传感器电性连接，控制器的信号输出端分别与第一二位三通电磁比例换向阀、第二二位三通电磁比例换向阀、减压阀、流量控制器的信号输入端、压力控制器的信号输入端电性连接；第一压力传感器、第二压力传感器均与压力控制器的信号输入端电性连接，压力控制器的信号输出端分别与摆角控制器的信号输入端和三位四通电磁比例换向阀电性连接，流量控制器的信号输出端分别与摆角控制器的信号输入端和三位四通电磁比例换向阀电性连接，摆角控制器的信号输出端与摆角控制系统电性连接。蓄能器在负载下降时与液压油缸的无杆腔连通，回收势能；蓄能器在负载上升时与电液比例变量泵的进口处连通，释放储存的能量。
[0011]进一步地，采用定量泵替换电液比例变量泵，并且采用加变转速电机替换定转速电机。
[0012]进一步地，所述摆角控制系统包括变量活塞缸、二位三通电磁比例换向阀、第二旁通阻尼和第三油箱，第三油箱通过第二旁通阻尼与二位三通电磁比例换向阀的T口连通；变量活塞缸控制电液比例变量泵斜盘倾角的大小，变量活塞缸的无杆腔与二位三通电磁比例换向阀的A口连通，二位三通电磁比例换向阀的P口、电液比例变量泵的出油口、三位四通电磁比例换向阀的P口以及第一溢流阀通过四通连接。
[0013]进一步地，第四油箱的出油口与减压阀的进油口连通，减压阀出油口一侧的管道通过回油管与第四油箱的进油口连通，回油管上按照液压油的流动方向依次设置第一旁通阻尼与第二单向阀。
[0014]进一步地，手柄与控制器电性连接，控制器根据手柄的开度信号进行工作模式识别，控制器输出相应的控制信号给流量控制器或者压力控制器。
[0015]进一步地，根据手柄的开度信号，液压油缸在运动过程中有以下四种工作模式，其中L为手柄的开度，L
th
为快速运动模式与微动模式之间的切换阈值：
[0016]1)、当L>L
th
时，液压油缸为快速运动模式；
[0017]系统主要考虑运行速度和能效特性，所述控制器输出信号给流量控制器，流量控制器控制三位四通电液比例换向阀工作于左位并使其阀口全开；控制器计算出摆角信号输出给摆角控制器，通过控制电液比例变量泵的摆角控制泵的输出流量；
[0018]2)、当0<L<L
th
时，液压油缸为微动模式：
[0019]系统主要考虑控制精度，所述压力控制器接收第一压力传感器、第二压力传感器的检测值，计算出阀前、阀后压差ΔP，与接收的预设压力阈值P
set
做闭环控制，输出泵控信号给摆角控制器，从而控制电液比例变量泵的出口流量，同时接收控制器的流量信号与阀前、阀后的压差ΔP，通过二次插值方法计算出阀控信号，进而控制三位四通电液比例换向
阀的阀口开度；
[0020]3)、当L<0时，液压油缸为下降模式：
[0021]所述控制器输出信号给流量控制器，流量控制器控制三位四通电液比例换向阀工作于右位并使其阀口全开，平衡阀组通过控制主阀开口大小来控制液压油缸的下降速度；所述流量控制器输出信号给摆角控制器，使电液比例变量泵处于较小摆角工作，足够补充液压油缸有杆腔油液和系统泄露油液即可；
[0022]4)、当L＝0时，为液压油缸停止模式：
[0023]所述控制器输出信号给流量控制器，流量控制器控制三位四通电液比例换向阀工作于中位，并输出信号给摆角控制器，使电液比例变量泵处于较小摆角工作，足够补充系本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种汽车起重机变幅系统势能回收及再利用系统，其特征在于：第一油箱(1
‑
1)通过管道分别与电液比例变量泵(3)和蓄能器(19)连通，第一油箱(1
‑
1)的出油口位置处设置第一单向阀(2)；所述电液比例变量泵(3)将第一油箱(1
‑
1)中的液压油泵送至三位四通电磁比例换向阀(8)的P口以及摆角控制系统，通过定转速电机(4)控制电液比例变量泵(3)的转速，通过摆角控制系统控制电液比例变量泵(3)的摆角，进而通过转速和摆角控制电液比例变量泵(3)出口的油量，电液比例变量泵(3)与三位四通电磁比例换向阀(8)的P口连通的管道上设置第一溢流阀(7)，第一溢流阀(7)与三位四通电磁比例换向阀(8)的P口连通的管道上设置第一压力传感器(21)；在所述第一油箱(1
‑
1)与蓄能器(19)连通的管道上，靠近第一油箱(1
‑
1)一侧设置第二二位三通电磁比例换向阀(10)，靠近蓄能器(19)的一侧设置截止阀(29)，蓄能器(19)的进油口位置处设置第三压力传感器(22)，第二二位三通电磁比例换向阀(10)通过第一二位三通电磁比例换向阀(9)与三位四通电磁比例换向阀(8)的T口连通，三位四通电磁比例换向阀(8)的B口与液压油缸(18)的有杆腔连通，三位四通电磁比例换向阀(8)的A口通过主阀(11)与液压油缸(18)的无杆腔连通，三位四通电磁比例换向阀(8)的A口位置处设置第二压力传感器(20)，液压油缸(18)的活塞杆上设置位移传感器(23)；第二油箱(1
‑
2)通过管道依次与定量泵(14)、减压阀(12)和主阀(11)顺序连通，第二油箱(1
‑
2)与定量泵(14)连通的管道上设置滤网(15)，在定量泵(14)的出口安装第二溢流阀(13)；所述控制器(26)的信号输入端与第三压力传感器(22)电性连接，控制器(26)的信号输出端分别与第一二位三通电磁比例换向阀(9)、第二二位三通电磁比例换向阀(10)、减压阀(12)、流量控制器(24)的信号输入端、压力控制器(25)的信号输入端电性连接；第一压力传感器(21)、第二压力传感器(20)均与压力控制器(25)的信号输入端电性连接，压力控制器(25)的信号输出端分别与摆角控制器(27)的信号输入端和三位四通电磁比例换向阀(8)电性连接，流量控制器(24)的信号输出端分别与摆角控制器(27)的信号输入端和三位四通电磁比例换向阀(8)电性连接，摆角控制器(27)的信号输出端与摆角控制系统电性连接。2.根据权利要求1所述的一种汽车起重机变幅系统势能回收及再利用系统，其特征在于：采用定量泵替换电液比例变量泵(3)，并且采用加变转速电机替换定转速电机(4)。3.根据权利要求1所述的一种汽车起重机变幅系统势能回收及再利用系统，其特征在于：所述摆角控制系统包括变量活塞缸(5)、二位三通电磁比例换向阀(6)、第二旁通阻尼(28)和第三油箱(1
‑
3)，第三油箱(1
‑
3)通过第二旁通阻尼(28)与二位三通电磁比例换向阀(6)的T口连通；变量活塞缸(5)控制电液比例变量泵(3)斜盘倾角的大小，变量活塞缸(5)的无杆腔与二位三通电磁比例换向阀(6)的A口连通，二位三通电磁比例换向阀(6)的P口、电液比例变量泵(3)的出油口、三位四通电磁比例换向阀(8)的P口以及第一溢流阀(7)通过四通连接。4.根据权利要求1所述的一种汽车起重机变幅系统势能回收及再利用系统，其特征在于：第四油箱(1
‑
4)的出油口与减压阀(12)的进油口连...

【专利技术属性】
技术研发人员：杨敬，柳友锟，权龙，
申请(专利权)人：太原理工大学，
类型：发明
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