一种大型抓钢机回转动臂复合动作液压节能系统及其方法

文档序号:1918452 发布日期:2021-12-03 浏览:20次 >En<

阅读说明:本技术 一种大型抓钢机回转动臂复合动作液压节能系统及其方法 (Large steel grabbing machine rotary movable arm composite action hydraulic energy-saving system and method thereof ) 是由 颜韵琪 王浦全 石艳 廖映华 于 2021-11-08 设计创作,主要内容包括:本发明公开了一种大型抓钢机回转动臂复合动作液压节能系统,包括主泵、控制器、第一回转系统、第二回转系统、复合动作能量回收系统和动臂系统;主泵通过管道分别与第一回转系统和复合动作能量回收系统连接,第一回转系统通过上车回转机构与第二回转系统连接,第二回转系统与复合动作能量回收系统连接,复合动作能量回收系统与动臂系统连接;第一回转系统包括设置于管道上的第二回转马达、第一三位三通换向阀和第二三位三通换向阀。本发明采用了复合动作能量回收系统、第一回转系统和第二回转系统的配合作业,有效的提升了作业效率,且最大限度的回收能量并实现再利用,充分增加复合动作液压节能系统能量的利用率。(The invention discloses a composite action hydraulic energy-saving system of a rotary movable arm of a large steel grabbing machine, which comprises a main pump, a controller, a first rotary system, a second rotary system, a composite action energy recovery system and a movable arm system, wherein the main pump is connected with the controller; the main pump is respectively connected with the first rotary system and the composite action energy recovery system through pipelines, the first rotary system is connected with the second rotary system through the boarding rotary mechanism, the second rotary system is connected with the composite action energy recovery system, and the composite action energy recovery system is connected with the movable arm system; the first rotary system comprises a second rotary motor arranged on the pipeline, a first three-position three-way reversing valve and a second three-position three-way reversing valve. The combined action hydraulic energy-saving system adopts the matched operation of the combined action energy recovery system, the first rotation system and the second rotation system, effectively improves the operation efficiency, recovers energy to the maximum extent, realizes reutilization, and fully increases the utilization rate of the energy of the combined action hydraulic energy-saving system.)

一种大型抓钢机回转动臂复合动作液压节能系统及其方法

技术领域

本发明涉及液压节能技术领域,具体涉及一种大型抓钢机回转动臂复合动作液压节能系统。

背景技术

随着我国社会和经济的快速发展,工程机械行业有了巨大的发展,工程机械的种类和数量急剧增加,造成了大量污染物和温室气体的排放,进一步加剧了日益严重的能源短缺与环境污染问题。抓钢机作为一种典型的工程机械,对其进行节能研究十分必要。

对于相似工程机械液压挖掘机,其回转节能系统是基于回收转台在回转过程中制动和溢流损失的能量,通过ECU控制单采集压力传感器组件反馈的信号,控制阀组件的通断,控制蓄能器、变量泵、回转马达等部件的动作,实现能量的回收。对于动臂液压系统,机械臂下放过程中,短时间内会有大量的液压能释放,能量回收主要有两种方式,一种是以电容或者蓄电池为主要储能元件,另一种是以液压蓄能器为主要储能元件。

液压抓钢机的作业具有周期性,一个作业循环中转台分别正反转各一次,动臂提升和下降各一次。在此过程中,动臂和回转动作耗能较高,可回收能量较多,但目前市场上的液压抓钢机大多数缺少能量回收环节或只实现动臂或者回转单一动作的回收,较少考虑复合动作下的能量回收,导致能量利用率用较低。

发明内容

针对现有技术中的上述问题,本发明提供了大型抓钢机回转动臂复合动作液压节能系统,解决了现有抓钢机复合动作下的能量回收未被回收的问题。

为了达到上述发明目的,本发明采用的技术方案如下:

一方面,本方案提供一种大型抓钢机回转动臂复合动作液压节能系统,其包括主泵、控制器、第一回转系统、第二回转系统、复合动作能量回收系统和动臂系统;

主泵通过管道分别与第一回转系统和复合动作能量回收系统连接,第一回转系统通过上车回转机构与第二回转系统连接,第二回转系统与复合动作能量回收系统连接,复合动作能量回收系统与动臂系统连接。

进一步地,第一回转系统包括设置于管道上的第二回转马达、第三溢流阀、第四溢流阀、第七单向阀、第八单向阀、第二三位三通换向阀和第三三位三通换向阀;第二三位三通换向阀和第三三位三通换向阀的进口端通过管道与主泵连接,第二三位三通换向阀和第三三位三通换向阀的出口端均与第二回转马达连接;第二回转马达与上车回转机构连通;第三三位三通换向阀的进口端通过管道与第五溢流阀连通,第二三位三通换向阀和第三三位三通换向阀的出口端管道之间设置二位一通换向阀;第二三位三通换向阀和第三三位三通换向阀均与控制器电性连接。

进一步地,第二回转系统包括设置于管道上的第一回转马达、第一溢流阀、第二溢流阀、第五单向阀和第六单向阀;第一回转马达与上车回转机构连通;第二回转系统与复合动作能量回收系统相连接的管道上分别安装第二三位四通换向阀和二位二通换向阀;第二三位四通换向阀和二位二通换向阀通过管道与二位三通换向阀的出口端连通;第二三位四通换向阀和二位二通换向阀均与控制器信号连接。

进一步地,复合动作能量回收系统包括安装于管道上的马达;马达与液压变量泵连通,液压变量泵与二位三通换向阀的入口端连通,二位三通换向阀的出口端通过管道分别与第二压力传感器、液压蓄能器和第三压力传感器相连接;第二压力传感器与主泵连通;马达的一端通过管道分别与第四单向阀、第一压力传感器、流量传感器、主泵和电磁控制阀连通;马达与主泵相连通的管道上设置有第三单向阀;液压变量泵、第二压力传感器和电磁控制阀均与控制器信号连接。

进一步地,动臂系统包括通过管道依次连接的第一三位三通换向阀、第一三位四通换向阀、若干个动臂液压缸和若干个行程传感器;若干个动臂液压缸之间均通过管道连通;动臂液压缸上设置行程传感器;第一三位四通换向阀通过管道分别与若干个所述动臂液压缸之间设置的管道连通;第一三位四通换向阀通过管道与马达连通;第一三位三通换向阀分别与马达和二位三通换向阀的出口端管道连通;第一三位三通换向阀、第一三位四通换向阀和若干个行程传感器均与控制器电性连接。

进一步地,主泵与分动箱连通,分动箱分别与电动机和发动机连接;电动机依次与超级电容和交流发电机电连接,交流发电机通过管道与马达连接。

另一方面,本方案还提供大型抓钢机回转动臂复合动作液压节能系统的方法,具体包括动臂初次抬起与回转正转的复合运动:

S1、发动机驱动主泵打出油液流经第一三位四通换向阀;

S2、控制器控制第一三位四通换向阀下位作业;

S3、油液进入动臂无杆腔;

S4、油液通过有杆腔油液经第一三位四通换向阀,流入三位三通换向阀;

S5、三位三通换向阀在控制器作用下下位作业;

S6、液压油进入蓄能器;

S7、发动机驱动主泵打出油液流经三位三通换向阀;

S8、控制器控制三位三通换向阀右位作业;

S9、油液驱动第一回转系统中的马达和上车回转机构转动;

S10、油液通过三位三通换向阀左位回油箱;

S11、二位一通换向阀下位作业;

S12、上车回转机构带动第二回转系统中马达转动;

S13、油液从油箱流进第五单向阀和第六单向阀为马达补油。

进一步地,大型抓钢机回转动臂复合动作液压节能系统的方法,具体包括动臂保持与回转制动方法:

A1、控制器控制变量泵停止供油;

A2、第一三位四通换向阀中位作业,动臂保持运动;

A3、上车回转机构制动;

A4、第二回转系统中马达减速;

A5、油液通过第二三位四通换向阀左位和二位一通换向阀下位回收进入蓄能器;

A6、第四压力传感器检测压力恒定;

A7、控制器发出信号,二位一通换向阀右位作业;

A8、上车回转机构制动;

A9、第一回转系统中的马达减速;

A10、油液流经二位一通换向阀上位;

A11、第四压力传感器检测压力增大;

A12、控制器发出信号,三位三通换向阀左位作业;

A13、油液流入油箱。

进一步地,大型抓钢机回转动臂复合动作液压节能系统的方法,具体包括动臂下降与回转反转的复合运动方法:

B1、发动机驱动主泵打出油液;

B2、三位三通换向阀右位,驱动第一回转系统中的马达;

B3、油液流经三位三通换向阀左位回油箱;

B4、第一三位四通换向阀中位作业,动臂保持运动;

B5、上车回转机构接近回转起点,发动机驱动主泵打出油液;

B6、流经第一三位四通换向阀;

B7、第一三位四通换向阀在控制器作用下上位作业;

B8、油液进入动臂有杆腔,动臂下降;

B9、动臂油缸行程传感器检测油缸行程数据,并传递到控制器;

B10、启动复合动作能量回收系统;

B11、动臂无杆腔油液经三位四通换向阀;

B12、流入第一三位三通换向阀上位,驱动马达;

B13、马达带动变量泵;

B14、变量泵打出油液经二位二通换向阀和第二单向阀进入蓄能器;

B15、马达旋转驱动交流发电机;

B16、超级电容储存电能。

进一步地,大型抓钢机回转动臂复合动作液压节能系统的方法,具体包括动臂抬起与回转正转的复合运动方法:

C1、动臂再次抬升,蓄能器中油液通过三位三通换向阀;

C2、三位三通换向阀中位作业;

C3、驱动马达旋转;

C4、马达驱动变量泵;

C5、变量泵打出的油液通过二位二通换向阀和第一单向阀;

C6、二位二通换向阀和第一单向阀处于下位,进入主泵出口处;

C7、第一压力传感器将检测到的流量信号传给控制器;

C8、流量过大动臂液压缸活塞杆的伸缩速度超过设定值,控制器发出指令,增大变量泵的斜盘摆角;

C9、马达旋转驱动交流发电机;

C10、超级电容储存电能。

本发明提供的一种大型抓钢机回转动臂复合动作液压节能系统,具有以下有益效果:

本发明采用了复合动作能量回收系统、第一回转系统和第二回转系统的配合作业,有效的提升了作业效率,且最大限度的回收能量并实现再次利用,充分增加复合动作液压节能系统能量的利用率。

附图说明

图1为大型抓钢机回转动臂复合动作液压节能系统的整体方案正视图。

其中,1、主泵;2、分动箱;3、电动机;4、发动机;5、超级电容;6、交流发电机;7、马达;8、液压变量泵;9、二位三通换向阀;10、第一单向阀;11、电磁控制阀;12、第二单向阀;13、液压蓄能器;14、第一三位三通换向阀;15、第一三位四通换向阀;16、动臂液压缸;17、第一压力传感器;18、流量传感器;19、第二压力传感器;20、第三压力传感器;21、控制器;22、行程传感器;23、第三单向阀;24、第四单向阀;25、第四压力传感器;26、二位二通换向阀;27、第二三位四通换向阀;28、第五单向阀;29、第六单向阀;30、第一溢流阀;31、第二溢流阀;32、第一回转马达;33、上车回转机构;34、第二回转马达;35、第三溢流阀;36、第四溢流阀;37、第七单向阀;38、第八单向阀;39、二位一通换向阀;40、第五压力传感器;41、第六压力传感器;42、第二三位三通换向阀;43、第三三位三通换向阀;44、第五溢流阀。

具体实施方式

面对本发明的具体实施方式进行描述,以便于本技术领域的技术人员理解本发明,但应该清楚,本发明不限于具体实施方式的范围,对本技术领域的普通技术人员来讲,只要各种变化在所附的权利要求限定和确定的本发明的精神和范围内,这些变化是显而易见的,一切利用本发明构思的发明创造均在保护之列。

根据本申请的实施例一,参考图1,本实施例的大型抓钢机回转动臂复合动作液压节能系统,包括:

主泵1、控制器21、电磁控制阀11、第一回转系统、第二回转系统、复合动作能量回收系统和动臂系统。

具体地,主泵1通过管道与第一回转系统和复合动作能量回收系统连接,第一回转系统通过上车回转机构33与第二回转系统连接,第二回转系统连接通过管道与复合动作能量回收系统连接,复合动作能量回收系统与动臂系统连接。

第一回转系统包括安装在外管道上的第二回转马达34、第三溢流阀35、第四溢流阀36、第七单向阀37、第八单向阀38、第二三位三通换向阀42和第三三位三通换向阀43;主泵1通过管道安装于第二三位三通换向阀42和第三三位三通换向阀43的入口端管道上;第二三位三通换向阀42的出口端管道上通过管道连接第五压力传感器40;第三三位三通换向阀43的入口端管道上通过管道连接第五溢流阀44,第三三位三通换向阀43的出口端管道上通过管道连接第六压力传感器41,第二回转马达34通过上车回转机构33与第一回转马达32连通。

二位一通换向阀39、第五压力传感器40、第六压力传感器41、第二三位三通换向阀42和第三三位三通换向阀43均与控制器21电性连接。

第二回转系统包括安装于管道上的第一回转马达32、第一溢流阀30、第二溢流阀31、第五单向阀28和第六单向阀29,第一回转马达32与上车回转机构33连通。

第二三位四通换向阀27通过管道与二位二通换向阀26连接,二位二通换向阀26通过管道与复合动作能量回收系统中的二位三通换向阀9的出口端连接;第二三位四通换向阀27和二位二通换向阀26均与控制器21信号连接。

复合动作能量回收系统包括安装于外管道上的马达7和第四单向阀24;马达7通过管道与液压变量泵8连接;液压变量泵8通过管道与二位三通换向阀9连接;二位三通换向阀9的出口端通过管道分别与第一单向阀10和第二压力传感器19以及第二单向阀12、液压蓄能器13、第三压力传感器20和第四压力传感器25连接,马达7的一端通过管道分别与有第四单向阀24、第一压力传感器17、流量传感器18、主泵1和电磁控制阀11相连通;马达7与主泵1相连通的管道上设置有第三单向阀23;液压变量泵8、第二压力传感器19和电磁控制阀11均与控制器21信号连接。

第一压力传感器17和流量传感器18通过管道与复合动作能量回收系统外管道连接;第一单向阀10所在管道通过管道与第三单向阀23和主泵1连接。

液压变量泵8、第一压力传感器17、流量传感器18、第二压力传感器19、第三压力传感器20和第四压力传感器25均与控制器21信号连接。

动臂系统包括第一三位三通换向阀14和第一三位四通换向阀15;第一三位三通换向阀14的出口端通过管道与第一三位四通换向阀15连接;第一三位三通换向阀14的入口端通过管道分别与马达7和第二单向阀12所在管道连通。

第一三位四通换向阀15的入口端通过管道与马达7连接;电磁控制阀11通过管道与第一三位四通换向阀15的入口端管道连通,第三单向阀23和主泵1通过管道与第一三位四通换向阀15的入口端管道连通。

若干个动臂液压缸16之间通过管道连接,若干个动臂液压缸16和行程传感器22之间通过管道连接,第一三位四通换向阀15的出口端通过管道与若干个动臂液压缸16之间相连通的管道连通。

第一三位三通换向阀14、第一三位四通换向阀15和若干个行程传感器22均与控制器21电性连接。

主泵1通过管道与分动箱2连接,分动箱2通过管道分别与电动机3和发动机4连接,电动机3依次与超级电容5和交流发电机6电性连接,交流发电机6通过管道与复合动作能量回收系统中马达7连接。

主泵1和超级电容5均与控制器21电性连接。

本实施例一的工作原理为:

大型抓钢机回转和动臂复合动作液压节能系统包括动臂部分和上车回转部分,当动臂下降时,通过控制阀等液压元件和电器元件作用,将重力势能转换为液压能和电能分别储存在液压蓄能器13和超级电容5中;当动臂上升时,通过压力传感器判断,若液压蓄能器13能独立供油完成该动作,则泵停止供油,若液压蓄能器13无法独立供油完成该动作,则储存在超级电容5中的电能转换为机械能驱动泵同时供油。当动臂上升到一半时,泵通过控制阀等液压元件驱动第一回转马达转动,上车开始正转;当动臂停止上升,回转制动时,通过第二回转系统将上车损失的动能和热能转化为液压能储存于液压蓄能器13中,此时,第一回转系统处于空载。当泵驱动上车反转结束时,动臂开始下降,利用上述作业原理实现能量回收再利用。

根据本申请的实施例二,本实施例的大型抓钢机回转动臂复合动作液压节能系统的方法,包括:

动臂初次抬起与回转正转的复合运动方法;

动臂保持与回转制动方法;

动臂下降与回转反转的复合运动方法;

动臂抬起与回转正转的复合运动方法。

以下将对上述各个功能进行详细描述,具体包括以下步骤:

动臂初次抬起与回转正转的复合运动,具体包括:

S1、发动机4驱动主泵1打出油液流经第一三位四通换向阀15,同时第一三位四通换向阀15在控制器21作用下下位作业;

S2、油液进入动臂无杆腔,动臂实现初次抬升;

S3、油液通过有杆腔油液经第一三位四通换向阀15,流入第一三位三通换向阀14;

S4、第一三位三通换向阀14在控制器21作用下下位作业;

S5、液压油进入液压蓄能器13,由于是初次抬升,该阶段动臂回收能量少;

S6、动臂抬升中位时,发动机4驱动主泵1打出油液流经第二三位三通换向阀42;

S7、第二三位三通换向阀42在控制器21作用下右位作业;

S8、油液驱动第一回转系统中的第二回转马达34连同上车回转机构33转动;

S9、油液通过第三三位三通换向阀43左位回油箱,该阶段二位一通换向阀39下位作业;

S10、此时,上车回转机构33带动第二回转系统中的第一回转马达32转动;

S11、由于第二三位四通换向阀27处于中位,油液从油箱流进第五单向阀28,为第一回转马达32补油。

动臂保持与回转制动,具体包括:

A1、控制器21的作用下,变量泵1停止供油;

A2、第一三位四通换向阀15中位作业,动臂保持;

A3、此时,上车回转机构33开始制动;

A4、第二回转系统中第一回转马达32减速;

A5、油液通过第二三位四通换向阀27左位和二位二通换向阀26下位回收进入液压蓄能器13;

A6、当第四压力传感器25检测到压力恒定时,控制器21给出信号使得二位二通换向阀26右位作业;

A7、同时上车回转机构33制动,第一回转系统中第二回转马达34减速;

A8、油液流经二位一通换向阀39上位作业,第五压力传感器40检测压力增大;

A9、控制器21给出信号第二三位三通换向阀42左位作业,油液流入油箱;

A10、第一回转系统中第二回转马达34为空载,完全消除第一回转系统在制动过程中溢流损失。

动臂下降与回转反转的复合运动,具体包括:

B1、发动机4驱动主泵1打出油液第三三位三通换向阀43右位;

B2、驱动第一回转系统中的第二回转马达34,流经第二三位三通换向阀42左位回油箱;

B3、此时,第一三位四通换向阀15中位作业,动臂保持;

B4、当上车回转机构33接近回转起点时,发动机4驱动主泵1打出油液流经第一三位四通换向阀15;

B5、同时该换向阀在控制器21作用下上位作业,油液进入动臂有杆腔;

B6、动臂下降,动臂油缸行程传感器22检测油缸行程数据,并传递到控制器21;

B7、此时,当控制器21判断出动臂下降存在大量能量损失,将启动电容或者蓄电池为主要储能元件的复合动作能量回收系统;

B8、同时,液压蓄能器13加以辅助。动臂无杆腔油液经第一三位四通换向阀15,流入第一三位三通换向阀14上位,驱动马达7;

B9、马达7的旋转一方面带动液压变量泵8,液压变量泵8打出油液经二位二通换向阀9和第二单向阀12进入液压蓄能器13;

B10、另一方面,马达7的旋转驱动交流发电机6,电能储存于超级电容5中;

B11、液压蓄能器13和超级电容5中会储存大量能量。

动臂抬起与回转正转的复合运动,具体包括:

C1、当动臂再次抬升时,液压蓄能器13中油液通过第一三位三通换向阀14;

C2、第一三位三通换向阀14为中位作业,驱动马达7旋转;

C3、一方面,马达7同时驱动液压变量泵8;

C4、马达驱动液压变量泵8;

C5、从液压变量泵8打出的油液通过二位二通换向阀9和第一单向阀10,且该换向阀处于下位,进入主泵1出口处;

C6、在此过程中第一压力传感器17将检测到的流量信号传给控制器21;

C7、若流量过大动臂液压缸活塞杆的伸缩速度超过设定值此时控制器21发出指令,增大液压变量泵8的斜盘摆角,使液压变量泵8提供阻力扭矩变大,从而降低定量的马达7的转速,进而达到减小油液通过定量的马达7流量的目的;

C8、若流量过小,将流经定量液压得马达7的液压油流量变大,加快挖掘机作业机构的下放速度;

C9、马达7的旋转驱动交流发电机6,电能储存于超级电容5中;

C10、超级电容5将电流传递给电动机3驱动主泵1。

虽然结合附图对发明的具体实施方式进行了详细地描述,但不应理解为对本专利的保护范围的限定。在权利要求书所描述的范围内,本领域技术人员不经创造性劳动即可做出的各种修改和变形仍属本专利的保护范围。

12页详细技术资料下载
上一篇:一种医用注射器针头装配设备
下一篇:超小型一体式同步顶升装置

网友询问留言

已有0条留言

还没有人留言评论。精彩留言会获得点赞!

精彩留言,会给你点赞!