一种挖掘机动臂下降控制系统及挖掘机的制作方法

1.本实用新型涉及挖掘机控制系统技术领域，更具体地说，涉及一种挖掘机动臂下降控制系统。此外，本实用新型还涉及一种包括上述挖掘机动臂下降控制系统的挖掘机。


背景技术：

2.在工程机械技术领域，挖掘机具有广泛应用，然而，由于挖掘机的用量大、油耗高、且排放差，因此，导致挖掘机能量浪费严重，据统计，在挖掘机使用过程中，燃油成本约占机器寿命范围内使用成本的25％，而挖掘机的燃油能量利用率仅仅为20％左右，对挖掘机的能量进行回收再利用，成为挖掘机节能减排的一个发展方向，以应对全球能源危机和环境污染这一课题。
3.在挖掘机装载作业过程中，其动臂装置举升、下降频繁，常规挖掘机动臂下降时采用节流的方式进行速度控制，动臂装置的巨大势能以热能的方式损失，为了降低燃油消耗，需要对挖掘机动臂势能进行回收和利用。
4.现有技术中常规挖掘机的动臂下降液压回路包括：发动机、液压泵、多路阀和动臂油缸，发动机的输出端与液压泵相连，液压泵的排油口与多路阀相连，多路阀的第一工作油口与动臂油缸的有杆腔相连，多路阀的第二工作油口与动臂油缸的无杆腔相连，动臂油缸的活塞杆与动臂装置相连。工作时，动臂油缸的无杆腔内的液压油进入多路阀后，一部分通过多路阀的节流口流回液压油箱，另一部分则通过多路阀的差动补油油路流入到动臂油缸的有杆腔内，与此同时，液压泵的液压油经过多路阀流入动臂油缸的有杆腔，一起推动动臂油缸的活塞杆向下运动，实现动臂装置的快速下降。
5.为了回收动臂装置下降过程中的能量，在现有技术中常规挖掘机的动臂下降液压回路的基础上，在多路阀的第二工作油口和动臂油缸的无杆腔之间增加了势能回收装置，以形成势能回收利用挖掘机动臂下降液压回路。工作时，动臂油缸无杆腔的高压液压油通过势能回收装置后，动臂油缸的无杆腔的低压油进入多路阀，一部分通过多路阀的节流口流回液压油箱，另一部分则通过多路阀的差动补油油路流入到动臂油缸的有杆腔内。
6.然而，由于多路阀的差动补油油路的压力低，且输入到多路阀的动臂无杆腔液压油较常规挖掘机少，导致势能回收利用挖掘机动臂装置下降速度较常规挖掘机慢，降低了工作效率。
7.综上所述，如何提供一种挖掘机动臂下降控制系统，在对挖掘机动臂下降势能进行回收利用的同时，确保动臂装置的下降速度，是目前本领域技术人员亟待解决的问题。


技术实现要素：

8.有鉴于此，本实用新型的目的是提供一种挖掘机动臂下降控制系统，其能够回收挖掘机动臂下降时的势能，并能保证动臂装置具有较快的下降速度。
9.本实用新型的另一目的是提供一种包括上述挖掘机动臂下降控制系统的挖掘机，其动臂装置下降速度快，且可对动臂下降的势能进行回收利用。
10.为了实现上述目的，本实用新型提供如下技术方案：
11.一种挖掘机动臂下降控制系统，包括：
12.主供油路，其用于提供液压油；
13.主多路阀，所述主多路阀的进油口与所述主供油路相连，所述主多路阀的回油口用于与液压油箱相连；
14.动臂油缸，所述动臂油缸的有杆腔与所述主多路阀的第一工作油口相连，所述动臂油缸的无杆腔与所述主多路阀的第二工作油口相连，所述动臂油缸的活塞杆用于与挖掘机的动臂装置相连；
15.势能回收装置，所述势能回收装置的进液口与所述无杆腔相连，所述势能回收装置的出液口与所述第二工作油口相连；
16.旁通回路，其连接于所述势能回收装置的出液口与所述有杆腔之间，用于将从所述势能回收装置的出液口流出的部分液压油引入至所述有杆腔中。
17.优选地，所述旁通回路包括：
18.连接于所述势能回收装置的出液口与所述有杆腔之间的管路；
19.设于所述管路的差动补油控制阀组。
20.优选地，所述差动补油控制阀组包括串联设置的开关阀和单向阀。
21.优选地，所述开关阀和所述单向阀集成于同一个阀块。
22.优选地，所述开关阀为比例阀。
23.优选地，所述主多路阀包括：
24.节流油路，其连接于所述第二工作油口和所述回油口之间；
25.差动补油油路，其连接于所述第二工作油口和所述第一工作油口之间，用于将从所述第二工作油口进入所述主多路阀的部分液压油引入至所述有杆腔。
26.优选地，所述势能回收装置包括：
27.用于回收所述无杆腔内的液压油的势能回收利用元件；
28.与所述势能回收利用元件相连的储能元件，以储存回收的液压油；
29.与所述势能回收利用元件相连的控制元件，以控制所述势能回收利用元件工作。
30.优选地，所述主供油路与液压泵相连，所述液压泵与发动机相连。
31.优选地，所述液压泵的数量为至少两个，所述主多路阀的进油口具有至少两个，所述主多路阀的进油口与所述液压泵的排油口一一对应相连。
32.一种挖掘机，包括挖掘机动臂下降控制系统，所述挖掘机动臂下降控制系统为上述挖掘机动臂下降控制系统。
33.本实用新型提供的挖掘机动臂下降控制系统，利用势能回收装置可回收从动臂油缸无杆腔流出的液压油，也即，可回收利用动臂下降时的势能，达到节能减排的目的；同时，通过增设旁通回路，以利用旁通回路来将势能回收装置回收后的动臂油缸的无杆腔的低压液压油引入至动臂油缸的有杆腔内，起到增强油液的作用，与由主供油路通过主多路阀流入动臂油缸的有杆腔的液压油一起，可实现动臂装置的快速下降，也即，通过旁通回路提高了动臂油缸有杆腔的液压油流量，因此，提升了动臂装置的下降速度，避免因势能回收装置的回收作用对动臂装置的下降速度造成影响，工作效率高。
34.本实用新型提供的挖掘机，包括上述挖掘机动臂下降控制系统，以使动臂装置下
降速度快，且可对动臂下降的势能进行回收利用。
附图说明
35.为了更清楚地说明本实用新型实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据提供的附图获得其它的附图。
36.图1为本实用新型具体实施例所提供的挖掘机动臂下降控制系统的工作原理图。
37.图1中的附图标记如下：
38.1为主供油路、2为主多路阀、21为动臂阀联、3为动臂油缸、4为势能回收装置、41为势能回收利用元件、42为储能元件、43为控制元件、5为旁通回路、51为差动补油控制阀组、6为液压泵、7为发动机、8为动臂装置。
具体实施方式
39.下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本实用新型保护的范围。
40.本实用新型的核心是提供一种挖掘机动臂下降控制系统，其能够回收挖掘机动臂下降时的势能，并能保证动臂装置具有较快的下降速度。本实用新型的另一核心是提供一种包括上述挖掘机动臂下降控制系统的挖掘机，其动臂装置下降速度快，且可对动臂下降的势能进行回收利用。
41.请参考图1，为本实用新型具体实施例所提供的挖掘机动臂下降控制系统的工作原理图。
42.本实用新型提供一种挖掘机动臂下降控制系统，包括主供油路1、主多路阀2、动臂油缸3、势能回收装置4和旁通回路5。
43.具体地，主供油路1用于提供液压油；主多路阀2的进油口与主供油路1相连，主多路阀2的回油口用于与液压油箱相连；动臂油缸3的有杆腔与主多路阀2的第一工作油口相连，动臂油缸3的无杆腔与主多路阀2的第二工作油口相连，动臂油缸3的活塞杆用于与挖掘机的动臂装置8相连；势能回收装置4的进液口与无杆腔相连，势能回收装置4的出液口与第二工作油口相连；旁通回路5连接于势能回收装置4的出液口与有杆腔之间，用于将从势能回收装置4的出液口流出的部分液压油引入至有杆腔中。
44.工作时，主供油路1的液压油经过主多路阀2，从主多路阀2的第一工作油口流入动臂油缸3的有杆腔内，以推动动臂油缸3的活塞杆向下运动，从而使动臂油缸3的活塞杆带动动臂装置8下降。与此同时，动臂油缸3的无杆腔内的高压液压油流入势能回收装置4，利用势能回收装置4可对动臂油缸3无杆腔的高压液压油进行回收利用，动臂油缸3的无杆腔的液压油经过势能回收装置4后，从势能回收装置4的出液口流出的低压液压油，一部分通过旁通回路5回到动臂油缸3的有杆腔，起到补充油液的作用，使动臂油缸3的活塞杆带动动臂装置8快速下降；另一部分则通过主多路阀2的第二工作油口流入主多路阀2内，主多路阀2
可以设置节流油路，使该部分液压油从主多路阀2的回油口回流到液压油箱内。
45.由此可以看出，本实用新型提供的挖掘机动臂下降控制系统，利用势能回收装置4可回收从动臂油缸3无杆腔流出的液压油，也即，可回收利用动臂下降时的势能，达到节能减排的目的；同时，通过增设旁通回路5，以利用旁通回路5来将势能回收装置4回收后的动臂油缸3的无杆腔的低压液压油引入至动臂油缸3的有杆腔内，起到增强油液的作用，与由主供油路1通过主多路阀2流入动臂油缸3的有杆腔的液压油一起，可实现动臂装置8的快速下降，也即，通过旁通回路5提高了动臂油缸3有杆腔的液压油流量，因此，提升了动臂装置8的下降速度，避免因势能回收装置4的回收作用对动臂装置8的下降速度造成影响，工作效率高。
46.需要说明的是，本实施例对旁通回路5的具体实现方式不做限定，只要能够使势能回收装置4的出液口与动臂油缸3的有杆腔之间连通，并可使从势能回收装置4的出液口流出的部分液压油单向流入动臂油缸3的有杆腔内即可。
47.考虑到结构的简单性，在上述实施例的基础之上，旁通回路5包括管路和差动补油控制阀组51，管路连接于势能回收装置4的出液口与有杆腔之间，优选地，势能回收装置4的出液口、管路和主多路阀2的第二工作油口之间通过三通接头连通。差动补油控制阀组51设于管路上，用于控制管路的通断及流向。
48.考虑到差动补油控制阀组51结构的简单性，在上述实施例的基础之上，差动补油控制阀组51包括串联设置的开关阀和单向阀。
49.可以理解的是，开关阀用于控制管路的通断；单向阀用于控制管路中液压油的流向，以使液压油仅能从势能回收装置4的出液口流入动臂油缸3的有杆腔内，而不能反向流动。
50.优选地，开关阀为液压换向阀，如图1所示，开关阀优选为两位两通换向阀。
51.进一步地，考虑到安装的方便性，在上述实施例的基础之上，开关阀和单向阀集成于同一个阀块。
52.也就是说，将开关阀与单向阀集成于同一个阀块，安装时，可以统一安装开关阀和单向阀，操作简单方便。
53.另外，为了便于调节旁通回路5的流量，在上述实施例的基础之上，开关阀为比例阀。
54.也就是说，利用比例阀可动态调整旁通回路5的流量，以便调节动臂装置8的下降速度。
55.需要说明的是，在上述各个实施例中，对主多路阀2的具体结构不做限定，只要能满足上述工作需求即可，例如，如图1所示，主多路阀2包括多个动臂阀联21，动臂阀联21的具体结构请参考现有技术，本文不再赘述。
56.作为一种优选方案，在上述实施例的基础之上，主多路阀2包括节流油路和差动补油油路，节流油路连接于主多路阀2的第二工作油口和回油口之间，差动补油油路连接于主多路阀2的第二工作油口和第一工作油口之间，差动补油油路用于将从第二工作油口进入主多路阀2的部分液压油引入至有杆腔。
57.也就是说，势能回收装置4回收后的动臂油缸3的无杆腔的低压液压油除了通过旁通回路5流入动臂油缸3的有杆腔的部分，剩余部分从主多路阀2的第二工作油口流入主多
路阀2中，然后，流入主多路阀2中的液压油的一部分通过节流油路从主多路阀2的回油口流入液压油箱，流入主多路阀2中的液压油的另一部分通过差动补油油路从主多路阀2的第二工作油口流入主多路阀2的第一工作油口，从主多路阀2的第一工作油口流出后，流入动臂油缸3的有杆腔中，以进一步补充动臂油缸3的有杆腔的液压油，提升动臂装置8的下降速度。
58.另外，在上述各个实施例中，对势能回收装置4的具体结构不做限定，作为一种优选方案，在上述实施例的基础之上，势能回收装置4包括势能回收利用元件41、储能元件42和控制元件43，控制元件43与势能回收利用元件41相连，用以控制势能回收利用元件41工作；势能回收利用元件41用于回收动臂油缸3的无杆腔内的液压油，储能元件42与势能回收利用元件41相连，以将势能回收利用元件41回收的液压油储存于储能元件42中。
59.需要说明的是，势能回收利用元件41和储能元件42的具体结构、以及控制元件43对势能回收利用元件41的控制方式等请参考现有技术，本文不再赘述。
60.另外，在上述实施例中，对主供油路1的液压油的来源不做限定，作为一种优选方案，在上述实施例的基础之上，主供油路1与液压泵6相连，液压泵6与发动机7相连。
61.也就是说，本实施例通过发动机7带动液压泵6工作，通过液压泵6为主供油路1提供液压油。
62.为了提供充足的液压油，在上述实施例的基础之上，液压泵6的数量为至少两个，主多路阀2的进油口具有至少两个，主多路阀2的进油口与液压泵6的排油口一一对应相连。
63.除了上述挖掘机动臂下降控制系统，本实用新型还提供一种包括上述实施例公开的挖掘机动臂下降控制系统的挖掘机，该挖掘机的其它各部分的结构请参考现有技术，本文不再赘述。
64.可以看出，该挖掘机的主要特点在于：采用上述任意一个实施例公开的挖掘机动臂下降控制系统，以使动臂装置8下降速度快，且可对动臂下降的势能进行回收利用。
65.还需要说明的是，在本说明书中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。
66.本说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其它实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。
67.以上对本实用新型所提供的挖掘机动臂下降控制系统及挖掘机进行了详细介绍。本文中应用了具体个例对本实用新型的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本实用新型的方法及其核心思想。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型原理的前提下，还可以对本实用新型进行若干改进和修饰，这些改进和修饰也落入本实用新型权利要求的保护范围内。