1.一种基于飞轮和辅助液压缸的动臂节能系统,包括发动机(6)、液压泵(1)、第一单向阀(2)、主换向阀(3)和动臂液压缸(101),所述发动机(6)与液压泵(1)同轴连接,液压泵(1)的吸油口S通过管路与油箱(5)连接,其出油口P通过第一单向阀(2)与主换向阀(3)的P口连接,主换向阀(3)的A口和B口分别与动臂液压缸(101)的有杆腔和无杆腔连接;所述动臂液压缸(101)的缸筒铰接在转台(200)上,动臂液压缸(101)的活塞杆端铰接在动臂(100)的中部;
其特征在于,还包括液压马达(7)、变速器(10)、第一离合器(9)、飞轮(8)、第二离合器(11)、辅助液压泵单元(12)、切换阀(13)、辅助液压缸(41)、第三单向阀(15)、转速检测装置(81)、压力传感器和控制器;
液压马达(7)的回油口T和进油口P分别与油箱(5)和主换向阀(3)的T口连接,液压马达(7)的传动轴依次通过变速器(10)和第一离合器(9)与飞轮(8)一端的传动轴连接;
所述辅助液压泵单元(12)包括恒压变量泵(1202)和先导阀(1201),恒压变量泵(1202)的传动轴通过第二离合器(11)与飞轮(8)另一端的传动轴连接,恒压变量泵(1202)的吸油口S和出油口P分别与油箱(5)和切换阀(13)的P口连接,切换阀(13)的T口通过第二单向阀(14)与油箱连接,切换阀(13)的A口与辅助液压缸(41)的无杆腔连接;第三单向阀(15)的进油口和出油口分别与油箱(5)和切换阀(13)的A口连接;先导阀(1201)的P口和T口分别与恒压变量泵(1202)的X口和油箱(5)连接;
所述辅助液压缸(41)与动臂液压缸(101)的布置位置相同,辅助液压缸(41)的缸筒铰接在转台(200)上,辅助液压缸(41)的活塞杆端铰接在动臂(100)的中部;
所述转速检测装置(81)贴近飞轮(8)地设置,用于检测飞轮(8)的转速信号,并将转速信号实时发送给控制器;所述压力传感器设置在动臂液压缸(101)上,用于检测其有杆腔的压力信号,并将压力信号实时发送给控制器;所述控制器分别与液压泵(1)、主换向阀(3)、第一离合器(9)、第二离合器(11)、辅助液压泵单元(12)、压力传感器和挖掘机的操纵手柄连接;
所述操纵手柄用于根据操作人员的控制分别发出下放电信号和提升信号;
所述控制器用于在接收到下放电信号后控制主换向阀(3)的电磁铁Y1b得电、控制第一离合器(9)得电,以进行动臂势能的回收;用于根据接收到的压力信号来获得动臂液压缸(101)有杆腔的压力值,并在压力值小于等于设定值A时控制第一离合器(9)断电,以停止动臂势能的回收;
控制器用于在接收到提升电信号后控制主换向阀(3)的电磁铁Y1a得电、控制第二离合器(11)得电、控制切换阀(13)的电磁铁Y2得电,以进行能量的再利用;用于根据接收到的转速信号来获得检测飞轮(8)的转速,并在转速小于等于设定值B时控制第二离合器(11)断电、控制切换阀(13)断电,以停止能量的再利用;
所述切换阀(13)为两位三通电磁换向阀;当其电磁铁Y2得电时,其工作在左位,A口与T口之间的油路断开,A口与P口之间的油路连通;当电磁铁Y2不得电时,其工作在右位,A口与T口之间的油路连通,A口与P口之间的油路断开。
2.根据权利要求1所述的一种基于飞轮和辅助液压缸的动臂节能系统,其特征在于,所述转速检测装置(81)为转速传感器。
3.根据权利要求1或2所述的一种基于飞轮和辅助液压缸的动臂节能系统,其特征在于,所述控制器为PLC控制器。
4.根据权利要求3所述的一种基于飞轮和辅助液压缸的动臂节能系统,其特征在于,所述主换向阀(3)为两位四通电磁换向阀,当其电磁铁Y1b得电时,其工作在左位,A口与P口之间的油路连通,B口与T口之间的油路断开;当电磁铁不得电时,其工作在中位,A口、B口、P口和T口均截止;当电磁铁Y1a得电时,其工作在右位,A口与T口之间的油路连通,B口与P口之间的油路连通。
5.根据权利要求4所述的一种基于飞轮和辅助液压缸的动臂节能系统,其特征在于,辅助液压缸(41)为柱塞式液压缸或活塞式液压缸。
6.一种基于飞轮和辅助液压缸的动臂节能系统的挖掘机,包括如权利要求1至5任一项所述的一种基于飞轮和辅助液压缸的动臂节能系统,其特征在于,还包括第一角度传感器(102)、第一水平倾角传感器、第二角度传感器(402)、第二水平倾角传感器、第三角度传感器(502)和第三水平倾角传感器;
第一角度传感器(102)安装在动臂(100)与转台(200)的铰接处,用于测量动臂(100)与转台(200)之间的角度;第一水平倾角传感器安装在动臂(100)上,用于测量动臂(100)相对于水平面的倾角;
第二角度传感器(402)安装在动臂(100)与斗杆(400)的铰接处,用于测量动臂(100)和斗杆(400)之间的角度;第二水平倾角传感器安装在斗杆(400)上,用于测量斗杆(400)相对于水平面的倾角;
第三角度传感器(502)安装在斗杆(400)和与铲斗(500)的铰接处,用于测量铲斗(500)与斗杆(400)之间的角度;第三水平倾角传感器安装在铲斗(500)上,用于测量铲斗(500)相对于水平面的倾角;
第一角度传感器(102)、第一水平倾角传感器、第二角度传感器(402)、第二水平倾角传感器、第三角度传感器(502)和第三水平倾角传感器均与控制器连接;
所述控制器内部存储有动臂(100)、斗杆(400)和空载的铲斗(500)处于不同姿态下时动臂提升需要的驱动力,以及动臂(100)、斗杆(400)和空载的铲斗(500)处于不同姿态下时先导阀(1201)的控制电流大小;控制器还用于在收到提升电信号后,根据第一、第二和第三角度传感器所采集的角度信号、第一、第二和第三水平倾度传感器所采集的倾角信号,计算出当前姿态下铲斗空载的动臂驱动力,并将该动臂驱动力转化为辅助液压缸(41)的压力,并根据该压力输出对应的控制电流给先导阀(1201),以控制辅助液压缸(41)对外输出合适的压力;同时,控制器根据所接收到的转速信号来获得检测飞轮(8)的飞轮能量,并在飞轮能量小于设定值C时,成比例的降低对先导阀(1201)控制电流的输出,以实现能量最大化的利用。