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专利号: 2020105989947
申请人: 徐州工业职业技术学院
专利类型:发明专利
专利状态:已下证
更新日期:2026-01-15
缴费截止日期: 暂无
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摘要:

权利要求书:

1.一种挖掘机动臂节能系统,包括油源(1)、第一单向阀(2)、主换向阀(3)、动臂液压缸(4)和挖掘机的操纵手柄,油源(1)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T口与油箱(5)连接;主换向阀(3)的A口和B口分别与动臂液压缸(4)的无杆腔和有杆腔连接;动臂液压缸(4)的缸筒铰接在转台(200)上,动臂液压缸(4)的活塞杆端铰接在动臂(100)的中部;

其特征在于,还包括第五单向阀(17)、液压马达(6)、蓄能器(10)、变速箱(8)、第一换向阀(11)、离合器(9)、飞轮(7)、第二单向阀(13)、第三单向阀(14)、第四单向阀(16)、转速检测装置和控制器;

所述第五单向阀(17)串接在主换向阀(3)的A口与动臂液压缸(4)的无杆腔之间油路上,且第五单向阀(17)的A口和B口分别与主换向阀(3)的A口和动臂液压缸(4)的无杆腔连接;

液压马达(6)的P口和A口分别与第一换向阀(11)的A口和蓄能器(10)的P口连接,第一换向阀(11)的P口与动臂液压缸(4)的无杆腔连接;液压马达(7)的传动轴依次通过变速箱(8)和离合器(9)与飞轮(7)的传动轴连接;

第二单向阀(13)的A口和B口分别与油箱(5)和第一换向阀(11)的A口连接;第三单向阀(14)的A口和B口分别与第一换向阀(11)的A口和主换向阀(3)的P口连接;第四单向阀(16)的A口和B口分别与油箱(5)和动臂液压缸(4)的有杆腔连接;

所述变速箱(8)包括箱体(801)、第一传动轴单元、第二传动轴单元、滑块总成(804)、拨叉(805)和直线电动推杆(806),第一传动轴单元包括第一传动轴(802)、第一锥形齿轮A(8021)、轴套A(8025)、第三齿轮A(8023)、第四齿轮A(8024)、轴套B(8026)和第二锥形齿轮A(8022),第一传动轴(802)横向可转动地贯穿于箱体(801)的中部,其一端与液压马达(7)的传动轴固定连接,第一锥形齿轮A(8021)、轴套A(8025)、第三齿轮A(8023)、第四齿轮A(8024)、轴套B(8026)和第二锥形齿轮A(8022)均设置在箱体(801)中,且从左到右依次地套设在第一传动轴(802)的外部,第一锥形齿轮A(8021)的外径大于第三齿轮A(8023)的外径,第一锥形齿轮A(8021)和第三齿轮A(8023)通过设置在二者之间的轴套A(8025)同轴心地固定连接,第二锥形齿轮A(8022)的外径大于第四齿轮A(8024)的外径,第二锥形齿轮A(8022)和第四齿轮A(8024)通过设置在二者之间的轴套B(8026)同轴心地固定连接;第一传动轴(802)在箱体(801)中的部分于第一锥形齿轮A(8021)的左侧和第三齿轮A(8023)的右侧各固定连接有一个限位环A(8027)、于第四齿轮A(8024)的左侧和第二锥形齿轮A(8022)的右侧各固定连接有一个限位环B(8028);

第二传动轴单元包括第二传动轴(803)、第一锥形齿轮B(8031)和第二锥形齿轮B(8032),第二传动轴(803)的里端纵向可转动地穿入箱体(801)的中部,其外端与位于箱体(801)外部的离合器(9)连接,第一锥形齿轮B(8031)和第二锥形齿轮B(8032)均设置在箱体(801)中,第一锥形齿轮B(8031)的外径大于第二锥形齿轮B(8032)的外径,且从前到后相间隔且同轴心地固定套装在第二传动轴(803)上;第一锥形齿轮B(8031)与第一锥形齿轮A(8021)相啮合;第二锥形齿轮B(8032)与第二锥形齿轮A(8022)相啮合;

所述滑块总成(804)位于箱体(801)内,其包括滑块本体(8041)、固定套装在滑块本体(8041)左端的第一过渡齿圈(8043)和固定套装在滑块本体(8041)右端的第二过渡齿圈(8044);滑块本体(8041)中部开设有横向贯通的内花键孔(8042),并通过内花键孔(8042)套设在第一传动轴(802)的中部,且位于第三齿轮A(8023)和第四齿轮A(8024)之间,在第一传动轴(802)上对应内花键孔(8042)的部分设置有与内花键孔(8042)相啮合的外花键结构;滑块本体(8041)在第一过渡齿圈(8043)和第二过渡齿圈(8044)之间的部分开设有外环形凹槽(8045);滑块本体(8041)在到达其轴向移动范围的左端时,第一过渡齿圈(8043)与第三齿轮A(8023)相啮合,在到达其轴向移动范围的右端时,第二过渡齿圈(8044)与第四齿轮A(8024)相啮合,在到达其轴向移动范围的中部时,第一过渡齿圈(8043)与第三齿轮A(8023)不相接触,第二过渡齿圈(8044)与第四齿轮A(8024)不相接触;

所述拨叉(805)的里端穿入箱体(801)内,并插装于外环形凹槽(8045)中,其外端位于箱体(801)的外侧,且拨叉(805)与箱体(801)铰接;

所述直线电动推杆(806)设置在箱体(801)外部的左侧,其一端与拨叉(805)的外端铰接,其另一端与箱体(801)的左部铰接;

所述转速检测装置贴近飞轮(7)地设置,用于检测飞轮(7)的转速信号,并将转速信号实时发送给控制器;

所述操纵手柄上设置有与其内部处理器连接的多个手动按钮,分别用于根据操作人员的控制分别发出动臂下放电信号、动臂提升电信号和复位电信号;

所述控制器分别与液压马达(6)、主换向阀(3)、离合器(9)、第一换向阀(11)、直线电动推杆(806)、转速检测装置和挖掘机的操纵手柄连接;所述控制器用于在接收到动臂下放电信号后控制主换向阀(3)的电磁铁Y1a得电、第一换向阀(11)得电、离合器(9)得电,并向直线电动推杆(806)发出控制其伸出设定长度的控制信号X,使变速箱(8)切换到工作挡状态A,同时,向液压马达(6)发出控制其排量大小的控制信号A,以进行动臂势能的回收;用于在接收到动臂提升电信号后控制主换向阀(3)的电磁铁Y1b得电,并向直线电动推杆(806)发出控制其缩回设定长度的控制信号Z,使变速箱(8)切换到工作挡状态B,同时,向液压马达(6)发出控制其排量大小的控制信号B,以进行能量的再利用;用于在接收到复位电信号后控制第一换向阀(11)断电、主换向阀(3)断电,并同时向直线电动推杆(806)发出控制其伸出或缩回设定长度以达到初始状态的控制信号Y,使变速箱(8)切换到空挡状态,以停止动臂液压缸(4)的动作;用于根据接收到的转速信号来获得飞轮(7)的转速,并在转速小于等于设定值A时向直线电动推杆(806)发出控制其伸出或缩回设定长度以达到初始状态的控制信号Y,使变速箱(8)切换到空挡状态,以停止能量的再利用。

2.根据权利要求1所述的一种挖掘机动臂节能系统,其特征在于,所述控制器为PLC控制器。

3.根据权利要求1或2所述的一种挖掘机动臂节能系统,其特征在于,所述主换向阀(3)为三位四通电磁换向阀,其电磁铁Y1b得电时工作在左位,其电磁铁Y1a得电时工作在右位,两电磁铁均不得电时工作在中位;工作在左位时,其P口和A口之间的油路连接,其T口和B口之间的油路连通;工作在右位时,其P口和B口之间的油路连接,其T口和A口之间的油路连通;工作在中位时,其P口、A口、T口和B口之间互不连通。

4.根据权利要求3所述的一种挖掘机动臂节能系统,其特征在于,所述第一换向阀(11)为两位两通电磁换向阀,当其电磁铁得电时,其工作在右位,其A口与P口之间的油路连通;

当电磁铁不得电时,其工作在左位,其A口和P口之间的油路断开。

5.一种挖掘机动臂节能系统,包括油源(1)、第一单向阀(2)、主换向阀(3)、动臂液压缸(4)和挖掘机的操纵手柄,油源(1)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T口与油箱(5)连接;主换向阀(3)的A口和B口分别与动臂液压缸(4)的无杆腔和有杆腔连接;动臂液压缸(4)的缸筒铰接在转台(200)上,动臂液压缸(4)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(6)、蓄能器(10)、变速箱(8)、第一换向阀(11)、离合器(9)、飞轮(7)、第二单向阀(13)、第三单向阀(14)、第四单向阀(16)、转速检测装置和控制器;

液压马达(6)的P口和A口分别与第一换向阀(11)的A口和蓄能器(10)的P口连接,第一换向阀(11)的P口与动臂液压缸(4)的无杆腔连接;液压马达(7)的传动轴依次通过变速箱(8)和离合器(9)与飞轮(7)的传动轴连接;

第二单向阀(13)的A口和B口分别与油箱(5)和第一换向阀(11)的A口连接;第三单向阀(14)的B口与主换向阀(3)的P口连接,其A口与第二换向阀(15)的A口连接,第二换向阀(15)的P口与第一换向阀(11)的A口连接;第四单向阀(16)的A口和B口分别与油箱(5)和动臂液压缸(4)的有杆腔连接;

所述变速箱(8)包括箱体(801)、第一传动轴单元、第二传动轴单元、滑块总成(804)、拨叉(805)和直线电动推杆(806),第一传动轴单元包括第一传动轴(802)、第一锥形齿轮A(8021)、轴套A(8025)、第三齿轮A(8023)、第四齿轮A(8024)、轴套B(8026)和第二锥形齿轮A(8022),第一传动轴(802)横向可转动地贯穿于箱体(801)的中部,其一端与液压马达(7)的传动轴固定连接,第一锥形齿轮A(8021)、轴套A(8025)、第三齿轮A(8023)、第四齿轮A(8024)、轴套B(8026)和第二锥形齿轮A(8022)均设置在箱体(801)中,且从左到右依次地套设在第一传动轴(802)的外部,第一锥形齿轮A(8021)的外径大于第三齿轮A(8023)的外径,第一锥形齿轮A(8021)和第三齿轮A(8023)通过设置在二者之间的轴套A(8025)同轴心地固定连接,第二锥形齿轮A(8022)的外径大于第四齿轮A(8024)的外径,第二锥形齿轮A(8022)和第四齿轮A(8024)通过设置在二者之间的轴套B(8026)同轴心地固定连接;第一传动轴(802)在箱体(801)中的部分于第一锥形齿轮A(8021)的左侧和第三齿轮A(8023)的右侧各固定连接有一个限位环A(8027)、于第四齿轮A(8024)的左侧和第二锥形齿轮A(8022)的右侧各固定连接有一个限位环B(8028);

第二传动轴单元包括第二传动轴(803)、第一锥形齿轮B(8031)和第二锥形齿轮B(8032),第二传动轴(803)的里端纵向可转动地穿入箱体(801)的中部,其外端与位于箱体(801)外部的离合器(9)连接,第一锥形齿轮B(8031)和第二锥形齿轮B(8032)均设置在箱体(801)中,第一锥形齿轮B(8031)的外径大于第二锥形齿轮B(8032)的外径,且从前到后相间隔且同轴心地固定套装在第二传动轴(803)上;第一锥形齿轮B(8031)与第一锥形齿轮A(8021)相啮合;第二锥形齿轮B(8032)与第二锥形齿轮A(8022)相啮合;

所述滑块总成(804)位于箱体(801)内,其包括滑块本体(8041)、固定套装在滑块本体(8041)左端的第一过渡齿圈(8043)和固定套装在滑块本体(8041)右端的第二过渡齿圈(8044);滑块本体(8041)中部开设有横向贯通的内花键孔(8042),并通过内花键孔(8042)套设在第一传动轴(802)的中部,且位于第三齿轮A(8023)和第四齿轮A(8024)之间,在第一传动轴(802)上对应内花键孔(8042)的部分设置有与内花键孔(8042)相啮合的外花键结构;滑块本体(8041)在第一过渡齿圈(8043)和第二过渡齿圈(8044)之间的部分开设有外环形凹槽(8045);滑块本体(8041)在到达其轴向移动范围的左端时,第一过渡齿圈(8043)与第三齿轮A(8023)相啮合,在到达其轴向移动范围的右端时,第二过渡齿圈(8044)与第四齿轮A(8024)相啮合,在到达其轴向移动范围的中部时,第一过渡齿圈(8043)与第三齿轮A(8023)不相接触,第二过渡齿圈(8044)与第四齿轮A(8024)不相接触;

所述拨叉(805)的里端穿入箱体(801)内,并插装于外环形凹槽(8045)中,其外端位于箱体(801)的外侧,且拨叉(805)与箱体(801)铰接;

所述转速检测装置贴近飞轮(7)地设置,用于检测飞轮(7)的转速信号,并将转速信号实时发送给控制器;

所述操纵手柄上设置有与其内部处理器连接的多个手动按钮,分别用于根据操作人员的控制分别发出动臂下放电信号、动臂提升电信号和复位电信号;

所述控制器分别与液压马达(6)、主换向阀(3)、离合器(9)、第一换向阀(11)、第二换向阀(15)、直线电动推杆(806)、转速检测装置和挖掘机的操纵手柄连接;所述控制器用于在接收到动臂下放电信号后控制第一换向阀(11)得电、离合器(9)得电,并向直线电动推杆(806)发出控制其伸出设定长度的控制信号X,使变速箱(8)切换到工作挡状态A,同时,向液压马达(6)发出控制其排量大小的控制信号A,以进行动臂势能的回收;用于在接收到动臂提升电信号后控制第二换向阀(15)的电磁铁得电,并向直线电动推杆(806)发出控制其缩回设定长度的控制信号Z,使变速箱(8)切换到工作挡状态B,同时,向液压马达(6)发出控制其排量大小的控制信号B,以进行能量的再利用;用于在接收到复位电信号后控制第一换向阀(11)断电、控制第二换向阀(15)断电,并同时向直线电动推杆(806)发出控制其伸出或缩回设定长度以达到初始状态的控制信号Y使变速箱(8)切换到空挡状态,以停止动臂液压缸(4)的动作;用于根据接收到的转速信号来获得飞轮(7)的转速,并在转速小于等于设定值A时向直线电动推杆(806)发出控制其伸出或缩回设定长度以达到初始状态的控制信号Y,使变速箱(8)切换到空挡状态,以停止能量的再利用。

6.根据权利要求5所述的一种挖掘机动臂节能系统,其特征在于,所述控制器为PLC控制器。

7.根据权利要求5或6所述的一种挖掘机动臂节能系统,其特征在于,所述主换向阀(3)为三位四通电磁换向阀,其电磁铁Y1b得电时工作在左位,其电磁铁Y1a得电时工作在右位,两电磁铁均不得电时工作在中位;工作在左位时,其P口和A口之间的油路连接,其T口和B口之间的油路连通;工作在右位时,其P口和B口之间的油路连接,其T口和A口之间的油路连通;工作在中位时,其P口、A口、T口和B口之间互不连通。

8.根据权利要求7所述的一种挖掘机动臂节能系统,其特征在于,所述第一换向阀(11)为两位两通电磁换向阀,当其电磁铁得电时,其工作在右位,其A口与P口之间的油路连通;

当电磁铁不得电时,其工作在左位,其A口和P口之间的油路断开。

9.根据权利要求8所述的一种挖掘机动臂节能系统,其特征在于,所述第二换向阀(15)为两位两通电磁换向阀,当其电磁铁得电时,其工作在下位,其A口与P口之间的油路连通;

当电磁铁不得电时,其工作在上位,其A口和P口之间的油路断开。