能量回收閥組、卷揚(yáng)機(jī)構(gòu)的液壓系統(tǒng)及工程機(jī)械的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及液壓技術(shù)領(lǐng)域，特別是涉及一種能量回收閥組、卷揚(yáng)機(jī)構(gòu)的液壓系統(tǒng)及工程機(jī)械。
【背景技術(shù)】
[0002]隨著工業(yè)的發(fā)展，燃油等能源的短缺日益嚴(yán)重，工程機(jī)械的節(jié)能研宄正成為研宄熱點(diǎn)。目前，工程機(jī)械在進(jìn)行卷揚(yáng)下放時，一般通過平衡閥來控制下放速度穩(wěn)定，在該過程中，負(fù)載的重力勢能被白白損失掉。如何回收和利用負(fù)載的重力勢能，降低發(fā)動機(jī)能耗是目前亟待解決的技術(shù)問題。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]本發(fā)明實(shí)施例提供了一種能量回收閥組、卷揚(yáng)機(jī)構(gòu)的液壓系統(tǒng)及工程機(jī)械，以回收和利用卷揚(yáng)下放時負(fù)載的重力勢能，從而降低發(fā)動機(jī)能耗。
[0004]本發(fā)明實(shí)施例所提供的能量回收閥組，包括平衡閥、換向閥和補(bǔ)償閥，其中:
[0005]平衡閥具有關(guān)閉工作位置和開啟工作位置，包括先導(dǎo)油口、第一進(jìn)油口和第一出油口 ；先導(dǎo)油口可與卷揚(yáng)下放供油油路連通，第一進(jìn)油口可與卷揚(yáng)下放壓力油路連通；在關(guān)閉工作位置，第一進(jìn)油口與第一出油口截止；在開啟工作位置，第一進(jìn)油口與第一出油口連通；
[0006]換向閥具有第一工作位置、第二工作位置和第三工作位置，包括第二進(jìn)油口、第二出油口、第一回油口以及第一控制油口和第二控制油口 ；第二進(jìn)油口與平衡閥的第一出油口連通，第二出油口可與能量回收裝置連通；第一控制油口和第二控制油口分別與第一出油口連通，且第二進(jìn)油口至第一控制油口的油路上設(shè)置有阻尼元件；在第一工作位置，第二進(jìn)油口、第二出油口和第一回油口截止；在第二工作位置，第二進(jìn)油口和第二出油口連通，第一回油口截止；在第三工作位置，第二進(jìn)油口與第二出油口和第一回油口分別連通；
[0007]補(bǔ)償閥具有第三進(jìn)油口、第二回油口以及第三控制油口，第三進(jìn)油口與阻尼元件的出油口連通，第三控制油口可與卷揚(yáng)下放壓力油路連通。
[0008]在本發(fā)明實(shí)施例的技術(shù)方案中，當(dāng)卷揚(yáng)起升時，平衡閥處于關(guān)閉工作位置，換向閥處于第一工作位置，補(bǔ)償閥未工作，卷揚(yáng)起升供油可直接到達(dá)卷揚(yáng)馬達(dá)的高壓腔油口，從而帶動負(fù)載起升。當(dāng)卷揚(yáng)下放時，能量回收閥組的工作過程可分為三個階段。在第一階段，平衡閥在先導(dǎo)壓力油的作用下切換至開啟工作位置，卷揚(yáng)下放壓力油依次經(jīng)過平衡閥、換向閥的阻尼元件和補(bǔ)償閥后流回油箱。補(bǔ)償閥可保持平衡閥的進(jìn)出口壓差基本等于補(bǔ)償閥的調(diào)定壓力，因此，流經(jīng)平衡閥的流量取決于平衡閥的開度而與負(fù)載大小無關(guān)。在該階段，換向閥的第一控制油口和第二控制油口之間建立壓差，換向閥由第一工作位置逐漸向第二工作位置移動。在第二階段，換向閥工作在第二工作位置。流經(jīng)平衡閥的壓力油，大部分經(jīng)過換向閥后充入能量回收裝置，小部分經(jīng)過阻尼元件和補(bǔ)償閥后流回油箱。隨著能量回收裝置充液的逐漸增加，換向閥第二出油口處的壓力逐漸增大，換向閥的進(jìn)出口壓差逐漸減小，這時換向閥會在第一控制油口和第二控制油口的壓差推動下增大開度，以匹配壓差的減小，從而使得充入能量回收裝置的流量穩(wěn)定。在第三階段，當(dāng)能量回收裝置的壓力接近換向閥的進(jìn)口壓力時，壓力油無法再經(jīng)過換向閥充入能量回收裝置中，這時換向閥會在第一控制油口和第二控制油口的壓差推動下移動至第三工作位置，以使壓力油經(jīng)過換向閥的第一回油口流回油箱。在該階段，如果能量回收裝置壓力降低，壓力油仍然會經(jīng)過換向閥的第二出油口向能量回收裝置充液。
[0009]當(dāng)卷揚(yáng)再次起升時，能量回收裝置給輔助馬達(dá)供油，由輔助馬達(dá)和發(fā)動機(jī)共同給泵提供驅(qū)動力。本方案通過回收和利用卷揚(yáng)下放時負(fù)載的重力勢能，大大降低了發(fā)動機(jī)能耗。
[0010]優(yōu)選的，能量回收閥組還包括防爆閥，所述防爆閥的進(jìn)油口與卷揚(yáng)下放壓力油路連通，所述防爆閥的出油口與平衡閥的先導(dǎo)油口連通。
[0011]優(yōu)選的，所述能量回收閥組為集成閥組，包括先導(dǎo)壓力油口、負(fù)載壓力油口、回油口、油路切換油口和能量回收油口，其中:
[0012]所述先導(dǎo)壓力油口與平衡閥的先導(dǎo)油口連通；所述負(fù)載壓力油口與平衡閥的第一進(jìn)油口和補(bǔ)償閥的第三控制油口連通；所述回油口與補(bǔ)償閥的第二回油口連通；所述油路切換油口至負(fù)載壓力油口單向連通，且所述油路切換油口與換向閥的第一回油口連通；所述能量回收油口與換向閥的第二出油口連通。
[0013]優(yōu)選的，所述能量回收閥組還包括第一單向閥，所述第一單向閥的進(jìn)油口與油路切換油口連通，所述第一單向閥的出油口與負(fù)載壓力油口連通。
[0014]本發(fā)明實(shí)施例還提供了一種卷揚(yáng)機(jī)構(gòu)的液壓系統(tǒng)，包括發(fā)動機(jī)、泵、主換向閥、卷揚(yáng)馬達(dá)、如前述任一技術(shù)方案所述的能量回收閥組、能量回收裝置，以及輔助馬達(dá)，其中:所述能量回收閥組中，平衡閥的先導(dǎo)油口與卷揚(yáng)馬達(dá)的低壓腔油口連通，平衡閥的第一進(jìn)油口與卷揚(yáng)馬達(dá)的高壓腔油口連通；換向閥的第二出油口與能量回收裝置連通；所述輔助馬達(dá)的進(jìn)油口與能量回收裝置連通，所述輔助馬達(dá)的出油口與泵的吸油口連通。該液壓系統(tǒng)由輔助馬達(dá)和發(fā)動機(jī)共同給泵提供驅(qū)動，大大降低了發(fā)動機(jī)能耗。
[0015]較佳的，液壓系統(tǒng)還包括:設(shè)置于能量回收裝置與輔助馬達(dá)之間油路上的壓力繼電器，所述壓力繼電器在卷揚(yáng)起升時將能量回收裝置與輔助馬達(dá)之間的油路導(dǎo)通，在卷揚(yáng)下放時將能量回收裝置與輔助馬達(dá)之間的油路截止。
[0016]較佳的，液壓系統(tǒng)還包括:第二單向閥，所述第二單向閥的進(jìn)油口與能量回收閥組中換向閥的第二出油口連通，所述第二單向閥的出油口與能量回收裝置連通。
[0017]較佳的，液壓系統(tǒng)還包括:設(shè)置于能量回收裝置至輔助馬達(dá)的進(jìn)油口之間油路上的溢流閥。
[0018]優(yōu)選的，所述能量回收裝置包括蓄能器。
[0019]本發(fā)明實(shí)施例還提供了一種工程機(jī)械，包括前述任一技術(shù)方案所述的卷揚(yáng)機(jī)構(gòu)的液壓系統(tǒng)。該工程機(jī)械通過回收和利用卷揚(yáng)下放時負(fù)載的重力勢能，大大降低了發(fā)動機(jī)能耗。
【附圖說明】
[0020]圖1為本發(fā)明實(shí)施例的能量回收閥組結(jié)構(gòu)示意圖；
[0021]圖2為本發(fā)明實(shí)施例的卷揚(yáng)機(jī)構(gòu)的液壓系統(tǒng)結(jié)構(gòu)示意圖。
【具體實(shí)施方式】
[0022]為了回收和利用卷揚(yáng)下放時負(fù)載的重力勢能，從而降低發(fā)動機(jī)能耗，本發(fā)明實(shí)施例提供了一種能量回收閥組、卷揚(yáng)機(jī)構(gòu)的液壓系統(tǒng)及工程機(jī)械。
[0023]為使本發(fā)明的目的、技術(shù)方案和優(yōu)點(diǎn)更加清楚，以下舉實(shí)施例對本發(fā)明作進(jìn)一步詳細(xì)說明。
[0024]如圖1所示，本發(fā)明一實(shí)施例提供的能量回收閥組，包括平衡閥31、換向閥32和補(bǔ)償閥33，其中:
[0025]平衡閥31具有關(guān)閉工作位置(即圖1所示平衡閥的右位)和開啟工作位置(即圖1所示平衡閥的左位)，包括先導(dǎo)油口 313、第一進(jìn)油口 311和第一出油口 312 ;先導(dǎo)油口313可與卷揚(yáng)下放供油油路(即向圖2中A 口供油的油路)連通，第一進(jìn)油口 311可與卷揚(yáng)下放壓力油路(即從圖2中B 口出油的油路)連通；在關(guān)閉工作位置，第一進(jìn)油口 311與第一出油口 312截止；在開啟工作位置，第一進(jìn)油口 311與第一出油口 312連通；
[0026]換向閥32具有第一工作位置(即圖1所示換向閥的右位)、第二工作位置(即圖1所示換向閥的中位)和第三工作位置(即圖1所示換向閥的左位)，包括第二進(jìn)油口 321、第二出油口 322、第一回油口 323以及第一控制油口 324和第二控制油口 325 ;第二進(jìn)油口321與平衡閥31的第一出油口 312連通，第二出油口 322可與能量回收裝置連通；第一控制油口 324和第二控制油口 325分別與平衡閥31的第一出油口 312 (也可以看作與換向閥32的第二進(jìn)油口 321連通)，且第二進(jìn)油口 321至第一控制油口 324的油路上設(shè)置有阻尼元件326 ;在第一工作位置，第二進(jìn)油口 321、第二出油口 322和第一回油口 323截止；在第二工作位置，第二進(jìn)油口 321和第二出油口 322連通，第一回油口 323截止；在第三工作位置，第二進(jìn)油口 321與第二出油口 322和第一回油口 323分別連通；
[0027]補(bǔ)償閥33具有第三進(jìn)油口 331、第二回油口 332以及第三控制油口 333，第三進(jìn)油口 331與阻尼元件326的出油口連通，第三控制油口 333可與卷揚(yáng)下放壓力油路連通。
[0028]該能量回收閥組可應(yīng)用于卷揚(yáng)機(jī)構(gòu)的液壓系統(tǒng)中，工程機(jī)械的具體類型不限，例如，可以為旋挖鉆機(jī)、起重機(jī)等等。能量回收裝置的具體類型不限，在圖2所示的實(shí)施例中，能量回收裝置具體采用了蓄能器5。
[0029]具體實(shí)施時，該能量回收閥組中各液壓閥元件，如平衡閥31、換向閥32、補(bǔ)償閥33等均可以為獨(dú)立閥件，通過油管路連接而集成組成該能量回收閥組。優(yōu)選的，該能量回收閥組3還可以設(shè)計(jì)形成為一個集成閥塊。如圖1和圖2所示，該能量回收閥組作為一個整體，包括若干與閥組外部的油路連接的外接油口，如先導(dǎo)壓力油口(Pl口)、負(fù)載壓力油口(C口)、回油口(L 口)、油路切換油口(V 口)、能量回收油口(R 口)、測壓油口(M 口)，其中:
[0030]口與平衡閥31的先導(dǎo)油口 313連通；C 口與平衡閥31的第一進(jìn)油口 311和補(bǔ)償閥33的第三控制油口 333連通；L 口與補(bǔ)償閥33的第二回油口 332連通；V 口至C 口單向連通，并且V 口與換向閥32的第一回油口 323連通；R 口與換向閥32的第二出油口 322連通；M 口與C 口連通。
[0031 ] 在將該集成閥組應(yīng)用于卷揚(yáng)機(jī)構(gòu)的液壓系統(tǒng)時，口連接卷揚(yáng)下放供油油路，R 口連接蓄能器5，V 口連接主換向閥11的工作油口，L 口連接油箱，M 口連接壓力檢測裝置(圖中未示出)，C 口連接卷揚(yáng)下放壓力油路。
[0032]請繼續(xù)參照圖1所示，該能量回收閥組還包括第一單向閥34，第一單向閥34的進(jìn)油口與V 口連通，第一單向閥34的出油口與C 口連通。當(dāng)卷揚(yáng)起升時，壓力油可直接經(jīng)V口、第一單向閥34到達(dá)C 口。當(dāng)卷揚(yáng)下放時，由于第一單向閥34的反向截止作用，壓力油無法經(jīng)過C 口、第一單向閥34到達(dá)V 口。
[0033]優(yōu)選的，能量回收閥組還包括防爆閥35，防爆閥35的進(jìn)油口與卷揚(yáng)下放壓力油路連通，防爆閥35的出油口與平衡閥31的先導(dǎo)油口 313連通。防爆閥35可對液壓系統(tǒng)進(jìn)行過載保護(hù)，當(dāng)C 口的壓力大于防爆閥35的調(diào)定壓力時，防爆閥開啟，Pl 口壓力上升，從而將平衡閥31開啟，使壓力油流經(jīng)能量回收閥組，同時實(shí)現(xiàn)負(fù)載下放。
[0034]如圖2所示，本發(fā)明實(shí)施例提供的卷揚(yáng)機(jī)構(gòu)的液壓系統(tǒng)，包括發(fā)動機(jī)10、泵9、主換向閥11、卷揚(yáng)馬達(dá)2、