RU2779211C2 - Working machine with hydraulics for energy recuperation - Google Patents
Working machine with hydraulics for energy recuperation Download PDFInfo
- Publication number
- RU2779211C2 RU2779211C2 RU2019102201A RU2019102201A RU2779211C2 RU 2779211 C2 RU2779211 C2 RU 2779211C2 RU 2019102201 A RU2019102201 A RU 2019102201A RU 2019102201 A RU2019102201 A RU 2019102201A RU 2779211 C2 RU2779211 C2 RU 2779211C2
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- hydraulic
- working machine
- displacement unit
- unit
- displacement
- Prior art date
Links
- 238000006073 displacement reaction Methods 0.000 claims abstract description 80
- 238000011084 recovery Methods 0.000 claims description 18
- 230000003213 activating Effects 0.000 claims description 2
- 230000002441 reversible Effects 0.000 claims description 2
- 239000000126 substance Substances 0.000 abstract 1
- 239000003921 oil Substances 0.000 description 12
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 9
- 230000000875 corresponding Effects 0.000 description 8
- 230000001264 neutralization Effects 0.000 description 5
- 238000000034 method Methods 0.000 description 4
- 230000004913 activation Effects 0.000 description 2
- 238000002485 combustion reaction Methods 0.000 description 2
- 230000001276 controlling effect Effects 0.000 description 2
- 230000005484 gravity Effects 0.000 description 2
- 239000010720 hydraulic oil Substances 0.000 description 2
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 2
- 238000006011 modification reaction Methods 0.000 description 2
- 238000005381 potential energy Methods 0.000 description 2
- 230000008929 regeneration Effects 0.000 description 2
- 238000011069 regeneration method Methods 0.000 description 2
- 210000000088 Lip Anatomy 0.000 description 1
- 230000001133 acceleration Effects 0.000 description 1
- 230000002457 bidirectional Effects 0.000 description 1
- 238000010276 construction Methods 0.000 description 1
- 230000001419 dependent Effects 0.000 description 1
- 238000004146 energy storage Methods 0.000 description 1
- 230000001172 regenerating Effects 0.000 description 1
- 230000001629 suppression Effects 0.000 description 1
Images
Abstract
Description
Изобретение касается рабочей машины с по меньшей мере одним гидравлическим исполнительным элементом для приведения в действие рабочего оборудования и приводимый в движение приводным агрегатом рабочей машины первый вытеснительный узел, который питает гидравлический исполнительный элемент гидравлической средой из гидравлического бака.The invention relates to a work machine with at least one hydraulic actuating element for actuating the working equipment and a first displacement unit driven by the drive unit of the working machine, which feeds the hydraulic actuating element with hydraulic medium from a hydraulic tank.
Примером соответствующей рабочей машины является гидравлический экскаватор, консольная стрела которого может приводиться в действие посредством гидравлического линейного исполнительного элемента, такого как узел из поршня и цилиндра (цилиндро-поршневой узел). Обычно для опускания стрелы не должна затрачиваться гидравлическая энергия, так как стрела может опускаться под действием тяжести. В этой связи желательно запитывать высвобождающуюся при этом потенциальную энергию обратно в систему.An example of a suitable work machine is a hydraulic excavator whose cantilever arm can be actuated by a hydraulic linear actuator such as a piston and cylinder assembly (cylinder-piston assembly). Normally, no hydraulic power should be expended to lower the boom, as the boom can be lowered by gravity. In this regard, it is desirable to feed the potential energy released in this case back into the system.
Из уровня техники до сих пор известны разные методики решения рекуперации энергии. Часть этих методик решения опирается на замкнутый гидравлический контур для рекуперации энергии, что, однако, сравнительно дорого и сложно. В соответствии с альтернативными решениями при движении опускания запитываемой обратно гидравлической средой перемещается вытеснитель. Создаваемый при этом вращающий момент осуществляет привод подключенного генератора для выработки электрической энергии. Необходимая для этого электрика делает это решение также сравнительно трудоемким и дорогим, в частности потому, что регенерированная энергия сначала должна временно (промежуточно) аккумулироваться.From the state of the art, various methods for solving energy recovery are known so far. Some of these solution techniques rely on a closed hydraulic circuit for energy recovery, which, however, is relatively expensive and complex. According to alternative solutions, during the lowering movement, the displacer is moved by the hydraulic medium fed back. The torque thus generated drives the connected generator to generate electrical energy. The electrical required for this also makes this solution relatively time-consuming and expensive, in particular because the regenerated energy must first be stored temporarily (intermediately).
Поэтому ищется альтернативное решение, являющееся сравнительно простым.Therefore, an alternative solution is sought, which is relatively simple.
Решается эта задача с помощью рабочей машины в соответствии с признаками п.1 формулы изобретения. Предпочтительные варианты осуществления рабочей машины являются предметом зависимых пунктов формулы изобретения.This problem is solved with the help of a working machine in accordance with the features of claim 1 of the claims. Preferred embodiments of the working machine are the subject of the dependent claims.
В соответствии с изобретением, следовательно, известная рабочая машина дополняется по меньшей мере одним, приводимым в движение приводным агрегатом вторым вытеснительным узлом, который в рабочем режиме питает гидравлический исполнительный элемент и/или другие отдельные гидравлические потребители гидравлической средой из гидравлического бака. Во время режима рекуперации гидравлическим объемом, вытесненным указанным по меньшей мере одним гидравлическим исполнительным элементом или другим гидравлическим потребителем, приводится в движение второй вытеснительный узел. Выработанная при этом кинетическая энергия через приводной вал запитывается обратно в приводной агрегат, благодаря чему во время режима рекуперации приводной агрегат разгружается.According to the invention, therefore, the known working machine is supplemented with at least one second displacement unit driven by the drive unit, which, in operation, supplies the hydraulic actuator and/or other individual hydraulic consumers with hydraulic medium from the hydraulic tank. During the recuperation mode, the hydraulic volume displaced by said at least one hydraulic actuating element or another hydraulic consumer drives the second displacement unit. The kinetic energy generated in this process is fed back to the drive unit via the drive shaft, whereby the drive unit is unloaded during regenerative operation.
Этот дополнительный второй вытеснительный узел служит, следовательно, не только для регенерации энергии, но и действует в нормальном рабочем режиме как дополнительный рабочий насос, который либо поддерживает первый вытеснительный узел, либо, альтернативно, снабжает энергией отдельные потребители.This additional second displacement unit therefore serves not only for energy recovery, but also acts in normal operating mode as an additional operating pump which either supports the first displacement unit or, alternatively, supplies individual consumers with energy.
Отличительным для предлагаемого изобретением решения является, что как первый вытеснительный узел, так и второй вытеснительный узел являются частью открытого гидравлического циркуляционного контура, т.е. гидравлический исполнительный элемент снабжается энергией через открытый гидравлический циркуляционный контур. Благодаря этому реализация предлагаемого изобретением решения заметно проще по сравнению с существующими решениями уровня техники.It is characteristic of the solution according to the invention that both the first displacement unit and the second displacement unit are part of an open hydraulic circulation circuit, i.e. The hydraulic actuator is supplied with energy via an open hydraulic circulation circuit. As a result, the implementation of the solution according to the invention is noticeably simpler compared to the existing solutions of the prior art.
По предпочтительному варианту осуществления изобретения предусмотрен блок управления, с помощью которого выходящие напорные трубопроводы первого, а также второго вытеснительного узла могут соединяться с гидравлическим исполнительным элементом и при необходимости с другими потребителями. Соответствующий блок управления включает в себя по меньшей мере минимум один золотник управления для гидравлического исполнительного элемента, соответственно, другие золотники управления для дополнительных опциональных потребителей. Соответствующий золотник управления может предпочтительно предусматривать несколько состояний переключения, напр., по одному положению переключения для каждого направления движения исполнительного элемента и при необходимости нейтральное положение для отделения напорного трубопровода от входа исполнительного элемента. То же самое относится предпочтительно к указанному по меньшей мере одному другому золотнику управления для опциональных потребителей.According to a preferred embodiment of the invention, a control unit is provided, with which the outgoing pressure lines of the first and also of the second displacement unit can be connected to a hydraulic actuating element and, if necessary, to other consumers. The corresponding control unit includes at least one control spool for the hydraulic actuator, respectively, other control spools for additional optional consumers. The corresponding control spool can advantageously provide for several switching states, for example one switching position for each direction of movement of the actuator and, if necessary, a neutral position for separating the pressure pipe from the input of the actuator. The same preferably applies to said at least one other control spool for optional consumers.
По особенно предпочтительному варианту осуществления предусмотрен по меньшей мере один первый клапан, в частности ходовой клапан, имеющий по меньшей мере два положения переключения, который расположен между вторым вытеснительным узлом и блоком управления. Посредством этих указанных по меньшей мере двух положений переключения может открываться, соответственно, прерываться соединение между вторым вытеснительным узлом и блоком управления. Итак, следовательно, предусмотрено первое положение переключения, которое открывает объемный поток от второго вытеснительного узла к блоку управления, в то время как второе положение переключения прерывает объемный поток между вторым вытеснительным узлом и блоком управления.According to a particularly preferred embodiment, at least one first valve is provided, in particular a directional valve having at least two switching positions, which is located between the second displacement unit and the control unit. By means of these at least two switching positions, the connection between the second displacement unit and the control unit can be opened or interrupted. So, therefore, a first switching position is provided which opens the volume flow from the second displacement unit to the control unit, while the second switching position interrupts the volume flow between the second displacement unit and the control unit.
Дополнительно может быть предусмотрен по меньшей мере один второй клапан, в частности ходовой клапан, который включает, соответственно, прерывает непосредственное соединение между указанным по меньшей мере одним гидравлическим исполнительным элементом и вторым вытеснительным узлом. В частности, этот второй ходовой клапан соединен с выходом гидравлического исполнительного элемента, на котором при обусловленном нагрузкой опускании для рекуперации энергии может создаваться соответствующий объемный поток. У узла из поршня и цилиндра это может быть предпочтительно разъем (подключение) на стороне дна. Второй ходовой клапан включает в себя идеальным образом по меньшей мере два положения переключения, при этом первое положение переключения включает объемный поток от гидравлического исполнительного элемента ко второму вытеснительному узлу, в то время как второе положение переключения запирает объемный поток от исполнительного элемента ко второму вытеснительному узлу.Additionally, at least one second valve can be provided, in particular a directional valve, which includes, respectively, interrupts the direct connection between said at least one hydraulic actuator and the second displacement unit. In particular, this second directional valve is connected to the outlet of a hydraulic actuating element, at which a corresponding volumetric flow can be generated during load-driven lowering for energy recovery. With a piston and cylinder assembly, this may preferably be a connector (connection) on the bottom side. The second way valve ideally includes at least two switching positions, wherein the first switching position turns on the volume flow from the hydraulic actuator to the second displacement unit, while the second switching position closes the volume flow from the actuator to the second displacement unit.
Помимо этого, целесообразно, когда предусмотрено по меньшей мере одно машинное управление рабочей машины, которое соответственно активирует первый и второй ходовой клапан для режима рекуперации, соответственно, нормального рабочего режима. Соответствующее активирование может осуществляться в зависимости от положения рычага обслуживания, предусмотренного для приведения в действие исполнительного элемента. Это машинное управление может быть выполнено в виде отдельного машинного управления, однако предлагается его интеграция в уже предусмотренное машинное управление.In addition, it is expedient if at least one engine control of the working machine is provided, which respectively activates the first and second way valve for the recovery mode, respectively, the normal operating mode. The corresponding activation can be carried out depending on the position of the service lever provided for actuating the actuator. This machine control can be implemented as a separate machine control, but it is proposed to integrate it into an already provided machine control.
Предпочтительно, если первый ходовой клапан для режима рекуперации приводится машинным управлением в его запертое положение, в то время как второй ходовой клапан включается в его пропускающее положение. В частности, клапаны соответственно включаются машинным управлением, когда рычаг обслуживания приводится в положение для обусловленного нагрузкой опускания. В этом состоянии созданный вследствие опускания исполнительного элемента объемный поток через второй ходовой клапан может питать работающий как гидромотор второй вытеснительный узел.Preferably, the first directional valve for the recovery mode is driven by machine control to its closed position, while the second directional valve is switched to its bypassing position. In particular, the valves are suitably actuated by the machine control when the service lever is brought into the load-driven lowering position. In this state, the volume flow created by lowering the actuating element through the second way valve can feed the second displacement unit operating as a hydraulic motor.
Для нормального рабочего режима, предпочтительно как только посредством рычага обслуживания инициируется движение, противоположное движению опускания под действием тяжести, машинное управление включает первый ходовой клапан в его пропускающее положение, в то время как второй ходовой клапан пребывает в своем запертом положении. Работающий как гидронасос второй вытеснительный узел всасывает в этом случае гидравлическую среду из бака и запитывает объемный поток через первый ходовой клапан в напорный трубопровод рабочего контура, соответственно, в напорный трубопровод блока управления. То же самое может относиться и к нейтральному положению рычага обслуживания.For normal operation, preferably as soon as the movement opposite to the gravity lowering movement is initiated by the service lever, the engine control turns the first directional valve to its permeable position while the second directional valve remains in its closed position. The second displacement unit operating as a hydraulic pump in this case sucks in the hydraulic medium from the tank and feeds the volumetric flow through the first directional valve into the pressure line of the working circuit, respectively, into the pressure line of the control unit. The same may apply to the neutral position of the service lever.
Предпочтительно указанный по меньшей мере один гидравлический исполнительный элемент представляет собой узел из поршня и цилиндра, который предпочтительно служит для приведения в действие стрелы рабочей машины. Следовательно, при опускании стрелы рабочая машина переключается в режим рекуперации, так что отдаваемая потенциальная энергия посредством второго вытеснительного узла может запитываться обратно в общую систему. Однако возможно также, когда по меньшей мере один гидравлический исполнительный элемент представляет собой вращательный потребитель, напр., гидравлический привод движения рабочей машины.Preferably, said at least one hydraulic actuator is a piston and cylinder assembly, which preferably serves to actuate the arm of the working machine. Therefore, when the boom is lowered, the working machine switches to the recovery mode, so that the potential energy given off by means of the second displacement unit can be fed back into the general system. However, it is also possible for at least one hydraulic actuating element to be a rotary consumer, eg a hydraulic drive for movement of a working machine.
Второй вытеснительный узел может представлять собой переставляемый двигатель-насос. Возможен также электрически регулируемый насос, имеющий обратный клапан на всасывании. Последнее привело бы к ненужности вышеназванного первого ходового клапана между вытеснительным насосом и блоком управления.The second displacement unit may be a movable motor-pump. An electrically adjustable pump having a suction check valve is also possible. The latter would render the aforementioned first directional valve between the displacement pump and the control unit unnecessary.
При применении переставляемого гидромотора, соответственно, электрически регулируемого насоса предусмотрено, что машинное управление рабочей машины настраивает угол поворота переставляемого гидромотора, соответственно, электрически регулируемого насоса в режиме рекуперации в зависимости от желаемой номинальной скорости движения гидравлического исполнительного элемента, в частности узла из поршня и цилиндра, т.е. в зависимости от желаемой скорости опускания гидравлического исполнительного элемента, предпочтительно плеча стрелы. Желаемая скорость опускания может предпочтительно находиться по фактическому положению рычага обслуживания для приведения в действие исполнительного элемента. Следовательно, машинное управление соединено с рычагом обслуживания для нахождения его фактического положения. Посредством настроенного угла поворота может настраиваться максимальный объемный поток, вызываемый исполнительным элементом в режиме рекуперации.When using a reversible hydraulic motor or an electrically adjustable pump, it is provided that the machine control of the working machine adjusts the angle of rotation of the adjustable hydraulic motor or electrically adjustable pump in recuperation mode depending on the desired nominal speed of movement of the hydraulic actuator, in particular the piston and cylinder assembly, those. depending on the desired lowering speed of the hydraulic actuator, preferably the boom arm. The desired lowering speed may preferably be based on the actual position of the service lever for actuating the actuating element. Therefore, the engine control is connected to the service lever to find its actual position. By means of the set angle of rotation, the maximum volumetric flow caused by the actuating element in recuperation mode can be set.
Если гидравлический исполнительный элемент представляет собой вращательный привод и рекуперация осуществляется в режиме торможения вращательного привода, то угол поворота может получаться в зависимости от положения рычага для управления вращательным приводов и/или в зависимости от зарегистрированной сенсором частоты вращения вращательного привода.If the hydraulic actuator is a rotary drive and the regeneration is carried out in the braking mode of the rotary drive, then the angle of rotation can be obtained depending on the position of the lever for controlling the rotary drives and / or depending on the speed of the rotary drive detected by the sensor.
Идеальным образом по меньшей мере один другой гидравлический потребитель во время режима рекуперации может снабжаться гидравлической энергией от первого вытеснительного узла. В режиме двигателя работает только второй вытеснительный узел, нормальный рабочий режим первого вытеснительного узла остается незатронутым этим.Ideally, at least one other hydraulic consumer during the recovery mode can be supplied with hydraulic energy from the first displacement unit. In engine mode, only the second displacing unit operates, the normal operating mode of the first displacing unit remains unaffected by this.
Может быть предусмотрено, чтобы между вторым ходовым клапаном и вторым вытеснительным узлом дополнительно был введен дроссель, в частности варьируемая измерительная диафрагма, предпочтительно в виде пропорционального ходового клапана, имеющего открытое и запирающее конечное положение. Посредством степени открытия дросселя можно управлять инициируемой частотой вращения второго вытеснительного узла путем дросселирования объемного потока, создаваемого исполнительным элементом. В частности, тем самым должно уменьшаться, соответственно, пресекаться повышение частоты вращения приводного агрегата за счет отдаваемой кинетической энергии второго вытеснительного узла.It can be provided that between the second directional valve and the second displacement unit, a throttle is additionally introduced, in particular a variable measuring orifice, preferably in the form of a proportional directional valve having an open and locking end position. By means of the degree of opening of the throttle, it is possible to control the speed of rotation initiated by the second displacement unit by throttling the volume flow generated by the actuating element. In particular, the increase in the rotational speed of the drive unit due to the output kinetic energy of the second displacement unit must thereby be reduced or suppressed.
Далее, можно расположить на выходе второго ходового клапана по меньшей мере один пропорционально управляемый байпасный клапан, степень открытия которого повышается машинным управлением, в случае если желаемая скорость движения исполнительного элемента в режиме рекуперации не может достигаться вследствие ограничения объемного потока второго вытеснительного узла, т.е. необходимый объемный поток на выходе исполнительного элемента превосходил бы максимально возможный объемный поток второго вытеснительного узла. С помощью байпасного клапана избыточный объемный поток может направляться через байпас в гидравлический бак, так что гарантировано достижение желаемой скорости движения исполнительного элемента.Further, it is possible to arrange at least one proportionally controlled bypass valve at the outlet of the second way valve, the degree of opening of which is increased by machine control, if the desired speed of movement of the actuating element in the recuperation mode cannot be achieved due to the limitation of the volume flow of the second displacement unit, i.e. . the required volumetric flow at the outlet of the actuating element would be greater than the maximum possible volumetric flow of the second displacement unit. By means of a bypass valve, excess volume flow can be directed through the bypass to the hydraulic tank, so that the desired actuator speed is guaranteed.
Далее другие преимущества и свойства изобретения поясняются на одном из примеров осуществления, изображенном на фигурах. Показано:Further, other advantages and properties of the invention are illustrated in one of the embodiments shown in the figures. Shown:
фиг.1: гидравлическая блок-схема для пояснения предлагаемого изобретением принципа действия рабочей машины в виде гидравлического экскаватора;figure 1: hydraulic block diagram for explaining the proposed invention the principle of operation of the working machine in the form of a hydraulic excavator;
фиг.2: гидравлическая блок-схема для первого примера осуществления настоящего изобретения;figure 2: hydraulic block diagram for the first embodiment of the present invention;
фиг.3: другая гидравлическая блок-схема для второго примера осуществления;figure 3: another hydraulic block diagram for the second embodiment;
фиг.4: другая гидравлическая блок-схема для третьего примера осуществления;figure 4: another hydraulic block diagram for the third embodiment;
фиг.5: гидравлическая блок-схема модификации третьего примера осуществления в соответствии с фиг.4 иfigure 5: hydraulic block diagram of the modification of the third embodiment in accordance with figure 4 and
фиг.6: гидравлическая блок-схема для пояснения видоизменения всех примеров осуществления в соответствии с фиг.1-5.Fig.6: hydraulic block diagram for explaining the modification of all embodiments in accordance with Fig.1-5.
Надо пояснить основополагающий принцип действия изобретения с помощью заэскизированной гидравлической блок-схемы фиг.1. При этом блок 90 управления для активирования гидравлического исполнительного элемента 80 подробно не изображен, а независимо от этого надо пояснить с помощью блок-схемы основную мысль изобретения.It is necessary to explain the fundamental principle of operation of the invention using the sketched hydraulic block diagram of Fig.1. However, the
Здесь виден линейный исполнительный элемент в виде узла 80 из поршня и цилиндра, который служит для приведения в действие стрелы экскаватора предлагаемой изобретением рабочей машины. Требуемое гидравлическое давление предоставляется основным насосом 20, привод которого осуществляется от центрального приводного агрегата 10. Насос 20 выполнен в виде перестановочного насоса. Гидравлический контур выполнен в виде открытого гидравлического циркуляционного контура, так как гидравлический насос 20 всасывает необходимую гидравлическую среду из бака и посредством блока 90 управления снабжает линейный исполнительный элемент 80 гидравлической энергией. Посредством блока 90 питающее давление может выборочно подводиться к расположенному на стороне дна или расположенному на стороне штока разъему исполнительного элемента для управления направлением приведения в действие поршня.Here you can see a linear actuating element in the form of a piston and
В соответствии с изобретением смонтирован второй вытеснительный узел 30, который посредством того же самого выходного вала приводного агрегата 10 вместе с первым вытеснительным узлом 20 приводится в движение приводным агрегатом 10. Этот второй вытеснительный узел выполнен в виде переставляемого двигателя-насоса, угол поворота которого настраивается центральным машинным управлением 60. Вытеснительный узел 30 соединен, во-первых, с гидравлическим баком, и в нормальном рабочем режиме в зависимости от настроенного угла поворота предоставляет на своем выходе соответствующий объемный поток. Этот напорный трубопровод через первый ходовой клапан 40 соединен с блоком 90 управления, при этом выход ходового клапана 40 объединяется с напорным выходным трубопроводом основного насоса 20.According to the invention, a
Ходовой клапан 40 имеет два положения переключения. В первом положении переключения клапан пропускает в направлении блока 90 управления, так что выходное давление гидромотора 30 вместе с напорным трубопроводом основного насоса 20 действует на напорном входе блока 90 управления. Во втором положении переключения клапан запирается. Это положение переключения ходового клапана создается управлением 60.The
Помимо этого, вытеснительный узел 30 через тот же самый разъем посредством ходового клапана 50 соединен с линейным исполнительным элементом 80. В показанном примере осуществления вход клапана соединен с расположенным на стороне дна разъемом линейного исполнительного элемента, так как там в режиме рекуперации, т.е. при опускании стрелы экскаватора, выходящим на стороне дна гидравлическим маслом создается объемный поток.In addition, the
Клапан 50 имеет также два положения переключения, из которых одно открывает пропускание от исполнительного элемента 80 к гидромотору 30, а второе запирает пропускание. И этот ходовой клапан 50 активируется центральным устройством 60 управления.The
Посредством центрального блока 90 управления другие гидравлические потребители 100, 110 могут снабжаться необходимым уровнем давления с помощью насосов 20, 30. Посредством рычага 70 обслуживания обслуживается исполнительный элемент 80.Through the
Положение рычага обслуживания распознается управлением. В нейтральном положении рычага 70 обслуживания, соответственно, в его положении для подъема стрелы (ниже называемого рабочим режимом) управление 60 отвечает за то, чтобы клапан 40 пребывал в своем пропускающем положении, а клапан 50 в запертом положении. Вытеснительный узел 30 работает в этом случае как дополнительный рабочий насос, и созданный объемный поток предоставляется через клапан 40 на напорном входе блока 90 управления. Вследствие запертого положения клапана 50 расположенный на стороне дна разъем исполнительного элемента соединен только с блоком 90 управления. Наряду с исполнительным элементом 80, с помощью рабочих насосов 20, 30 могут снабжаться маслом другие потребители 100, 110.The position of the service lever is recognized by the control. In the neutral position of the
Если рычаг 70 обслуживания приводится в соответствующее положение для опускания стрелы экскаватора, то это распознается управлением 60, и гидравлика включается в режим рекуперации. Для этого клапан 40 включается управлением 60 в его запертое положение, вследствие чего объемный поток от второго вытеснительного узла 30 к блоку 90 управления прерывается. Одновременно управление 60 включает второй ходовой клапан 50 в его пропускающее положение, а угол поворота гидромотора 30 настраивается на отрицательный угол поворота. Благодаря этому гидравлическое давление на стороне дна исполнительного элемента 80 может отдаваться через ходовой клапан 50 работающему как двигатель вытеснительному узлу, вследствие чего этот узел создает вращающий момент, который разгружает приводной вал приводного двигателя 10.If the
Конкретный угол поворота двигателя-насоса 30 устанавливается управлением 60 в зависимости от фактического отклонения рычага 70, потому что он в итоге является решающим для достижимой скорости опускания консольной стрелы. Другие потребители 100, 110 могут в режиме рекуперации продолжать снабжаться гидравлическим маслом с помощью рабочего насоса 20.The particular angle of rotation of the
На фиг.2 показаны подробности блока 90 управления для активирования исполнительного элемента 80, а также других потребителей 100 по первому примеру осуществления. Прочие компоненты соответствуют конструкции фиг.1. Общий напорный трубопровод вытеснительных узлов 20, 30 соединен с первым золотником 91 управления в виде пропорционального ходового клапана. Этот клапан имеет всего три положения a, b, а также d переключения. A обозначено нейтральное положение, в котором клапан полностью заперт. В положении b переключения напорный трубопровод вытеснительных узлов 20, 30 соединен со стороной дна исполнительного элемента 80, вдвигающийся поршневой шток приводит предпочтительно к подъему стрелы. В положении d переключения напорный трубопровод, в отличие от этого, соединен со стороной штока исполнительного элемента 80, объемный поток, предоставленный вытеснительными узлами 20, 30, активно вытесняет поршень в узел цилиндра, и стрела «активно» опускается.Figure 2 shows the details of the
Для режима рекуперации клапан 40 приводится в его запертое положение, так что масло не может течь от вытеснительного узла 30 к золотнику 91 управления. Золотник 91 управления остается в нейтральном положении a, а клапан 50 открывается. Вытеснительный узел 30, в зависимости от отклонения рычага 70, который задает скорость опускания, ставится на определенный отрицательный угол поворота. Благодаря этому оснастка опускается с желаемой скоростью. При процессе опускания на стороне штока цилиндра 80 необходимо масло, которое предоставляется через подсасывающий клапан 93 блока 90 управления из бака. Вытеснительный узел 30 создает момент, который определяется давлением, действующим на дне цилиндра исполнительного элемента 80, и настроенным углом поворота вытеснительного узла 30. Этим моментом разгружается приводной агрегат 10.For the recovery mode, the
Как только на стороне штока необходимо давление для поддержания движения опускания, надо переключаться в режим «активное опускание». Для этого клапан 40 включается в его пропускающее положение, в то время как клапан 50 движется в запертое положение. Теперь масло может течь от вытеснительного узла 30 к золотнику 91 управления, который находится в положении 91d. Золотник 91 управления должен передавать масло от насосов 20, 30 к стороне штока подъемного цилиндра 80. Масло от стороны дна должно через золотник 91 управления течь обратно к баку, клапан 50 остается запертым. Вытеснительный узел 30 действует в этом рабочем состоянии как второй рабочий насос или как насос для других потребителей 100.As soon as pressure is needed on the stem side to maintain the lowering movement, it is necessary to switch to the "active lowering" mode. To do this, the
Для нормального рабочего режима, т.е. для поднятия стрелы, клапан 40 открывается, масло может течь от вытеснительного узла 30 к золотнику 91 управления. Клапан 50 остается закрытым. Вытеснительный узел 30 в этом рабочем состоянии является вторым рабочим насосом или насосом для других потребителей 100.For normal operating mode, i.e. to raise the boom, the
Активирование других потребителей в виде второго узла 100 из поршня и цилиндра осуществляется аналогично посредством второго конструктивно одинакового золотника 92 управления, а также дополнительных подсасывающих клапанов.The activation of other consumers in the form of a
Один из модифицированных вариантов осуществления гидравлики показан на фиг.3. Одинаковые конструктивные элементы снабжены идентичными ссылочными обозначениями. В отличие от варианта осуществления фиг.2, ниже по потоку после второго ходового клапана 50, т.е. между клапаном 50 и вторым вытеснительным узлом 30, дополнительно вставлена варьируемая измерительная диафрагма 120. Этот пропорционально управляемый ходовой клапан 120 принимает степень открытия между одним конечным положением при полном двунаправленном пропускании и вторым конечным положением, в котором клапан 120 полностью заперт. Благодаря этому объемный поток между ходовым клапаном 50 и вытеснительным узлом 30 может дросселироваться на определенный объемный поток. Текущая степень открытия дросселя 120 тоже настраивается управлением 60. С помощью дросселя 120 должно, например, предотвращаться ускорение двигателя 10 за счет отдаваемого момента вытеснительного узла 30. Для этого необходимо уменьшение объемного потока, что достигается соответствующим уменьшением поперечного сечения в клапане 120.One of the modified embodiments of hydraulics is shown in Fig.3. The same structural elements are provided with identical reference symbols. Unlike the embodiment of FIG. 2, downstream of the
В качестве другого изменения по сравнению с фиг.2 золотник 91 управления блока 90 управления фиг.3 включает в себя дополнительное положение 91c переключения. Если объемный поток вследствие потребной номинальной скорости исполнительного элемента 80 больше возможного объемного потока через вытеснительный узел 30, золотник 91 управления включается в положение 91c.As another change compared to FIG. 2, the
Альтернативно модификации золотника 91 управления, имеющего дополнительное положение 91c переключения, ниже по потоку от ходового клапана 50 может располагаться дополнительный байпасный клапан 130, как это показано на фиг.4. Этот пропорционально управляемый ходовой клапан 130 включает, в зависимости от степени открытия, байпас созданного в режиме рекуперации объемного потока в гидравлический бак. Если объемный поток вследствие потребной номинальной скорости исполнительного элемента 80 больше максимально возможного объемного потока вытеснительного узла 30, байпасный клапан 130 открывается настолько, чтобы могла достигаться потребная скорость опускания.As an alternative to modifying the
Представленные примеры осуществления гидравлических контуров фиг.1-4 могут применяться не только для регенерации энергии у линейных приводов, но и возможно применение представленного принципа действия также у ротационных машин. Это показывается на примере фиг.5. Конструкция гидравлики соответствует по существу гидравлической блок-схеме фиг.4, одинаковые составные части и компоненты на фиг.5 обозначались теми же самыми ссылочными обозначениями, что и на фиг.1-4. Поэтому в отношении соответствующего описания ссылаемся на описание предыдущих фигур.The presented examples of the implementation of the hydraulic circuits of Fig.1-4 can be used not only for energy recovery in linear drives, but it is also possible to apply the presented principle of operation also for rotary machines. This is shown in the example of Fig.5. The construction of the hydraulics corresponds essentially to the hydraulic block diagram of Fig. 4, the same parts and components in Fig. 5 are designated by the same reference symbols as in Figs. 1-4. Therefore, with regard to the corresponding description, we refer to the description of the previous figures.
В отличие от фиг.4, на фиг.5 посредством блока управления дополнительно к линейным исполнительным элементам активируется вращательный привод 110. Вращательный привод может, например, представлять собой привод движения рабочей машины. Для этого он, в том числе, был пополнен дополнительными пропорциональными клапанами 95, 96 управления, которые отвечают за необходимое гидравлическое снабжение привода 110. И здесь при затормаживании вращательного потребителя 110 должна регенерироваться энергия для отдачи момента посредством вытеснительного узла 30 двигателю 10 внутреннего сгорания.In contrast to FIG. 4, in FIG. 5 a
В нормальном рабочем режиме потребителя 110 клапан 40 включается в открытое положение, вследствие чего масло может течь от вытеснительного узла 30 к золотнику 90 управления. Клапан 50 должен быть закрыт. Клапаны 95, 96 блока 90 управления в зависимости от положения предусмотренного теперь рычага 114 открывают некоторое поперечное сечение отверстия, благодаря чему может настраиваться потребная скорость и/или частота вращения двигателя 110. Кроме того, положением переключения клапанов 95, 96 может задаваться направление вращения. Вращательный привод 110 может ускоряться, соответственно, поддерживаться текущая вращательная скорость.In the normal operating mode of the
В режиме торможения, соответственно, рекуперации привода 110 клапан 40 включается в закрытое положение, поэтому масло не может течь от вытеснительного узла 30 к блоку 90 управления. Клапан 50 открывается. Если двигатель 110 вращается в направлении часовой стрелки, то клапан 95 должен быть в нижнем положении регулирования. Клапан 96 в закрытом положении. Дополнительный ходовой клапан 112 находится в этом случае на стороне слива двигателя 110 и должен быть в открытом положении переключения, вследствие чего сливающееся масло через вытеснительный узел 30 может направляться в бак. Вытеснительный узел 30 ставится на определенный отрицательный угол поворота, который задается ЭБУ (электронным блоком управления) 60. ЭБУ 60 рассчитывает значение угла поворота по частоте вращения привода, которую задает сенсор 111, и зарегистрированному положению рычага 114.In the mode of braking, respectively, the regeneration of the
Вытеснительный узел 30 создает момент, который получается из созданного гидравлического давления привода 110 во время процесса торможения и настроенного угла поворота вытеснительного узла 30, и отдает этот момент двигателю 10 внутреннего сгорания. Другие потребители 80, 100 могут в это время снабжаться маслом с помощью рабочего насоса 20.The
Если активируется только привод 110 (напр., привод движения у мобильного экскаватора на дорогах общего пользования), то регулирование может осуществляться аналогично замкнутому контуру. Рабочий насос 20 и один из клапанов 95 или 96 (в зависимости от направления движения) задают скорость двигателя 110 в зависимости от рычага 114. В зависимости от направления движения один из клапанов 112, 113, который находится на стороне слива двигателя 110, должен быть всегда в открытом положении. Так сливающееся масло течет обратно через клапан 120 и через вытеснительный узел 30.If only the
Функциональность клапанов 120 и 130 соответствует функции, которая уже пояснялась на примере осуществления фиг.3. Если вращательные потребители 110 располагают тормозным клапаном (здесь не изображено), то этот клапан должен быть, конечно, также управляемым с помощью ЭБУ 60. Также в одном из примеров осуществления в соответствии с фиг.1-3, при соответствующем расширении блока 90 управления, могла бы, разумеется, также осуществляться привязка к нему вращательного привода.The functionality of
Описанная здесь система рекуперации (в частности примеры осуществления в соответствии с фиг.1-5) может быть реализуема не только для изображенной здесь системы, чувствительной к нагрузке, но и для систем с электрическим регулированием насосов.The recovery system described here (in particular the embodiments according to FIGS. 1-5) can be implemented not only for the load sensing system depicted here, but also for systems with electrically controlled pumps.
На фиг.5 изображена смешанная система из чувствительных к нагрузке клапанов и отдельных клапанов с управляющими кромками. Если гидравлическая система выполнена в виде чистой системы с клапанами с управляющими кромками (без клапанов разности давлений), то настоятельно требуется электрическое регулирование насосов. С помощью такой системы рекуперация, как здесь описано, существенно упрощается, так как в случае рекуперации клапан на сливе может закрываться, а клапан на впуске может открываться только при необходимости.Figure 5 shows a mixed system of load-sensing valves and individual valves with pilot edges. If the hydraulic system is designed as a pure system with pilot lip valves (no differential pressure valves), electrical control of the pumps is strongly required. With such a system, recovery as described here is greatly simplified, since in the event of recovery, the drain valve can close and the inlet valve can only open when needed.
Альтернативно фиг.1, на которой 30 является двигателем-насосом, вытеснительный узел 30 мог бы быть выполнен в виде электрически регулируемого насоса, имеющего обратный клапан на всасывании. Благодаря этому клапан 40 мог бы отсутствовать, что, в частности, изображено на фиг.6. Тогда здесь клапан 50 также непосредственно соединен прямо со стороной всасывания насоса 30, которая в режиме рекуперации действует как напорный вход.As an alternative to FIG. 1, in which 30 is a motor pump, the
Если обратно в систему запитываются большие количества энергии, то целесообразно встроить устройство аккумулирования энергии, которое описано, например, в EP 2 722 530 A1, на содержание которой в полном объеме в этом месте делается ссылка.If large quantities of energy are fed back into the system, it is advantageous to incorporate an energy storage device, which is described, for example, in EP 2 722 530 A1, the contents of which are referred to in their entirety here.
Claims (18)
Applications Claiming Priority (2)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE102018101924.6 | 2018-01-29 | ||
DE102018101924.6A DE102018101924A1 (en) | 2018-01-29 | 2018-01-29 | Work machine with hydraulics for energy recuperation |
Publications (3)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2019102201A RU2019102201A (en) | 2020-07-28 |
RU2019102201A3 RU2019102201A3 (en) | 2022-03-25 |
RU2779211C2 true RU2779211C2 (en) | 2022-09-05 |
Family
ID=
Citations (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US20140119868A1 (en) * | 2012-10-31 | 2014-05-01 | Caterpillar Inc. | Energy recovery system having peak-shaving accumulator |
RU2529298C2 (en) * | 2009-06-22 | 2014-09-27 | Либхерр-Верк Ненцинг Гмбх | Hydraulic system and method of hydraulic fluid feed to hydraulic system |
RU2533472C2 (en) * | 2009-03-23 | 2014-11-20 | Либхерр Франс Сас | Hydraulic excavator drive |
WO2015130518A1 (en) * | 2014-02-28 | 2015-09-03 | Caterpillar Inc. | Implement system having hydraulic start assist |
WO2017031066A1 (en) * | 2015-08-14 | 2017-02-23 | Parker-Hannifin Corporation | Boom potential energy recovery of hydraulic excavator |
DE102016003390A1 (en) * | 2015-10-23 | 2017-04-27 | Liebherr France Sas | Device for recovering hydraulic energy in a working device and a corresponding working device |
Patent Citations (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2533472C2 (en) * | 2009-03-23 | 2014-11-20 | Либхерр Франс Сас | Hydraulic excavator drive |
RU2529298C2 (en) * | 2009-06-22 | 2014-09-27 | Либхерр-Верк Ненцинг Гмбх | Hydraulic system and method of hydraulic fluid feed to hydraulic system |
US20140119868A1 (en) * | 2012-10-31 | 2014-05-01 | Caterpillar Inc. | Energy recovery system having peak-shaving accumulator |
WO2015130518A1 (en) * | 2014-02-28 | 2015-09-03 | Caterpillar Inc. | Implement system having hydraulic start assist |
WO2017031066A1 (en) * | 2015-08-14 | 2017-02-23 | Parker-Hannifin Corporation | Boom potential energy recovery of hydraulic excavator |
DE102016003390A1 (en) * | 2015-10-23 | 2017-04-27 | Liebherr France Sas | Device for recovering hydraulic energy in a working device and a corresponding working device |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
US10138915B2 (en) | Method of controlling velocity of a hydraulic actuator in over-center linkage systems | |
JP6205339B2 (en) | Hydraulic drive | |
JP3943185B2 (en) | Hydraulic drive | |
JP5378061B2 (en) | Control device for hybrid construction machine | |
US8978374B2 (en) | Meterless hydraulic system having flow sharing and combining functionality | |
US9932993B2 (en) | System and method for hydraulic energy recovery | |
JP2007247701A (en) | Hydraulic device | |
US20130081704A1 (en) | Meterless hydraulic system having multi-actuator circuit | |
US20140033689A1 (en) | Meterless hydraulic system having force modulation | |
WO2008133125A1 (en) | Actuator controller | |
US20140174069A1 (en) | Hydraulic control system having swing motor energy recovery | |
JP6776334B2 (en) | Excavator and control valve for excavator | |
WO2015108817A1 (en) | Boom cylinder dig flow regeneration | |
WO2019220954A1 (en) | Hydraulic shovel drive system | |
US10550547B2 (en) | Hydraulic systems for construction machinery | |
US20140033697A1 (en) | Meterless hydraulic system having force modulation | |
US20140033698A1 (en) | Meterless hydraulic system having force modulation | |
US10927867B2 (en) | Work machine having hydraulics for energy recovery | |
US20170268540A1 (en) | Hydraulic control system for work machine | |
JP2017125537A (en) | Control system for hybrid working machine | |
RU2779211C2 (en) | Working machine with hydraulics for energy recuperation | |
JP2017015132A (en) | Energy regeneration system | |
US9651062B2 (en) | Construction machine and controller | |
JP2002349505A (en) | Hydraulic actuator circuit | |
JP2017015130A (en) | Fluid circuit |