用于作业机械的起重臂的升降系统和升降方法及作业机械.pdf

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摘要
申请专利号:

CN201110443829.5

申请日:

2011.12.26

公开号:

CN102518606A

公开日:

2012.06.27

当前法律状态:

授权

有效性:

有权

法律详情:

发明专利公报更正号牌文件类型代码=1608号牌文件序号=101750098200卷=32号=04IPC(主分类)=F15B0001020000更正项目=优先权数据误=无正=201110412723.9 2011.12.12 CN|||发明专利更正号牌文件类型代码=1608号牌文件序号=101750098200卷=32号=04页码=扉页IPC(主分类)=F15B0001020000更正项目=优先权数据误=无正=201110412723.9 2011.12.12 CN|||授权|||实质审查的生效IPC(主分类):F15B 1/02申请日:20111226|||公开

IPC分类号:

F15B1/02; B66C23/82; B66C13/20; E02F3/43

主分类号:

F15B1/02

申请人:

杨双来

发明人:

杨双来

地址:

150010 黑龙江省哈尔滨市道里区友谊路505号哈公馆兰亭座2402

优先权:

2011.12.12 CN 201110412723.9

专利代理机构:

北京市中咨律师事务所 11247

代理人:

马江立;吴鹏

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内容摘要

本发明涉及用于作业机械的起重臂的升降系统和升降方法及作业机械。该系统包括:具有蓄能油缸和蓄能器的蓄能装置,蓄能油缸具有上下腔及与起重臂连接的蓄能活塞杆,蓄能器上部充有气体,下部充有液压油且与蓄能油缸下腔连通;控制起重臂升降并具有上下腔及与起重臂连接的控制活塞杆的控制油缸;液压泵,当该泵经分配器向控制油缸上腔供油时控制活塞杆使起重臂下降,起重臂重量推压蓄能活塞杆将蓄能油缸下腔的液压油推入蓄能器下部而压缩上部的气体以回收势能,当该泵经分配器向控制油缸下腔供油时控制活塞杆使起重臂上升而提升蓄能活塞杆,蓄能器上部的压缩气体将下部的液压油推入蓄能油缸下腔而释放所回收的能量推动蓄能活塞杆将起重臂升起。

权利要求书

1: 一种用于作业机械的起重臂 (1) 的升降系统, 包括 : 用于在起重臂 (1) 下降时储存起重臂的重力势能和在起重臂 (1) 上升时利用所储存的 能量举升起重臂的蓄能装置, 该蓄能装置包括蓄能油缸 (4) 和蓄能器 (7), 蓄能油缸 (4) 具 有由蓄能活塞 (13) 分开的蓄能油缸上腔 (4a) 和蓄能油缸下腔 (4b), 以及与起重臂 (1) 操 作连接的蓄能活塞杆 (2), 蓄能器 (7) 内的上部空间充有有压气体 (20), 其下部空间充有有 压液压油 (19) 且与蓄能油缸下腔 (4b) 流体连通 ; 用于控制起重臂升降的控制油缸 (12), 控制油缸 (12) 具有由控制活塞 (22) 分开的控 制油缸上腔 (12a) 和控制油缸下腔 (12b), 以及与起重臂 (1) 操作连接的控制活塞杆 (23) ; 用于通过分配器 (10) 有选择地向控制油缸上腔 (12a) 或控制油缸下腔 (12b) 供给有 压液压油的液压泵 (9), 当液压泵 (9) 通过分配器 (10) 向控制油缸上腔 (12a) 供给有压液 压油时, 控制活塞杆 (23) 带动起重臂 (1) 下降, 起重臂 (1) 的重量推压蓄能油缸 (4) 的蓄 能活塞杆 (2), 将蓄能油缸下腔 (4b) 的液压油推入蓄能器 (7) 下部空间中, 由此压缩蓄能 器 (7) 上部空间内的气体以回收起重臂 (1) 的重力势能 ; 当液压泵 (9) 通过分配器 (10) 向 控制油缸下腔 (12b) 供给有压液压油时, 控制活塞杆 (23) 带动起重臂 (1) 上升, 使蓄能活 塞杆 (2) 被提升, 从而蓄能器 (7) 上部空间内的压缩气体将蓄能器 (7) 下部空间内的液压 油推入蓄能油缸下腔 (4b), 由此释放所回收的能量而推动蓄能活塞杆 (2) 向上升起起重臂 (1)。
2: 根据权利要求 1 所述的升降系统, 其特征在于, 蓄能器 (7) 中所充的气体和液压油的 压力设定成使得蓄能器 (7) 中的液压油作用在蓄能活塞杆 (2) 上的作用力与由起重臂 (1) 的重量作用在蓄能活塞杆 (2) 上的作用力基本平衡。
3: 根据权利要求 1 所述的升降系统, 其特征在于, 蓄能器 (7) 中所充的气体和液压油的 压力可根据需要进行调节。
4: 根据权利要求 1 至 3 中任一项所述的升降系统, 其特征在于, 还包括控制器 (11) 和 传感器 (26), 该控制器分别与液压泵 (9) 所配备的分配器 (10)、 蓄能油缸上腔 (4a)、 控制 油缸上腔 (12a) 和一液压油箱连接并且构造成 : 在液压泵 (9) 要通过分配器 (10) 向控制油 缸上腔 (12a) 供给液压油时打开从液压泵 (9) 经分配器 (10) 通向控制油缸上腔 (12a) 的 通路以使得液压泵 (9) 通过分配器 (10) 和控制器 (11) 向控制油缸上腔 (12a) 供给有压液 压油 ; 在起重臂 (1) 上升时打开蓄能油缸上腔 (4a) 通向液压油箱的通路以使得蓄能油缸上 腔 (4a) 中的液压油经控制器 (11) 回到液压油箱 ; 在起重臂 (1) 下降时打开液压油箱通向 蓄能油缸上腔 (4a) 的通路以使得液压油箱中的液压油经控制器 (11) 被吸入到蓄能油缸上 腔 (4a) 中 ; 以及在利用传感器 (26) 检测出由液压泵 (9) 通过分配器 (10) 和控制器 (11) 输入到控制油缸上腔 (12a) 内的液压油的压力高于预定值时, 响应于传感器 (26) 发出的信 号而打开从液压泵 (9) 经分配器 (10) 通向蓄能油缸上腔 (4a) 的通路并关闭蓄能油缸上腔 (4a) 通向液压油箱的通路, 以使得液压泵 (9) 通过分配器 (10) 和控制器 (11) 同时向控制 油缸上腔 (12a) 和蓄能油缸上腔 (4a) 供给有压液压油。
5: 根据权利要求 1 至 3 中任一项所述的升降系统, 其特征在于, 分配器 (10) 由作业机 械的驾驶员通过操纵操作手柄控制, 以有选择地向控制油缸上腔 (12a) 和 / 或蓄能油缸上 腔 (4a) 供给有压液压油或者向控制油缸下腔 (12b) 供给有压液压油。
6: 根据权利要求 1 至 3 中任一项所述的升降系统, 其特征在于, 还包括连接在蓄能器 2 (7) 和蓄能油缸下腔 (4b) 之间以向它们供给有压气体的充气装置 (21) 和向它们供给有压 液压油的液压泵站 (5)。
7: 根据权利要求 1 至 3 中任一项所述的升降系统, 其特征在于, 还包括散热器 (29), 该 散热器连接在蓄能器 (7) 和蓄能油缸下腔 (4b) 之间的液压油通路上以对液压油进行散热。
8: 根据权利要求 1 至 3 中任一项所述的升降系统, 其特征在于, 控制油缸 (12) 的数量 为一个或多个, 蓄能油缸 (4) 的数量为一个或多个, 并且控制油缸 (12) 与蓄能油缸 (4) 可 调换位置使用。
9: 根据权利要求 8 所述的升降系统, 其特征在于, 在起重臂 (1) 的下方并行地安装有一 个控制油缸 (12) 和分别位于该控制油缸两侧的两个蓄能油缸 (4)。
10: 一种作业机械, 包括起重臂 (1) 和根据权利要求 1 至 9 中任一项所述的升降系统。
11: 一种利用根据权利要求 1 所述的用于作业机械的起重臂的升降系统来使作业机械 的起重臂 (1) 升降的方法, 包括 : a) 在蓄能器 (7) 的上部空间内填充有压气体 (20), 在其下部空间和与之流体连通的蓄 能油缸下腔 (4b) 内填充有压液压油 (19) ; b) 使液压泵 (9) 通过分配器 (10) 向控制油缸上腔 (12a) 供给有压液压油, 以使控制 活塞杆 (23) 带动起重臂 (1) 下降, 从而起重臂 (1) 的重量推压蓄能油缸 (4) 的蓄能活塞杆 (2), 将蓄能油缸下腔 (4b) 的液压油推入蓄能器 (7) 下部空间中, 由此压缩蓄能器 (7) 上部 空间内的气体以回收起重臂 (1) 的重力势能 ; c) 使液压泵 (9) 通过分配器 (10) 向控制油缸下腔 (12b) 供给有压液压油, 以使控制活 塞杆 (23) 带动起重臂 (1) 上升, 使蓄能活塞杆 (2) 被提升, 从而蓄能器 (7) 上部空间内的 压缩气体将蓄能器 (7) 下部空间内的液压油推入蓄能油缸下腔 (4b), 由此释放所回收的能 量而推动蓄能活塞杆 (2) 向上升起起重臂 (1)。
12: 根据权利要求 11 所述的方法, 其特征在于, 在所述步骤 a) 中将蓄能器 (7) 中所充 的气体和液压油的压力设定成使得蓄能器 (7) 中的液压油作用在蓄能活塞杆 (2) 上的作用 力与由起重臂 (1) 的重量作用在蓄能活塞杆 (2) 上的作用力基本平衡。
13: 根据权利要求 11 或 12 所述的方法, 其特征在于, 所述升降系统还包括控制器 (11) 和传感器 (26), 该控制器分别与液压泵 (9) 所配备的分配器 (10)、 蓄能油缸上腔 (4a)、 控制 油缸上腔 (12a) 和一液压油箱连接, 所述方法还包括 : 在液压泵 (9) 要通过分配器 (10) 向 控制油缸上腔 (12a) 供给液压油时利用控制器 (11) 打开从液压泵 (9) 经分配器 (10) 通向 控制油缸上腔 (12a) 的通路以使得液压泵 (9) 通过分配器 (10) 和控制器 (11) 向控制油缸 上腔 (12a) 供给有压液压油 ; 在起重臂 (1) 上升时使蓄能油缸上腔 (4a) 中的液压油经控制 器 (11) 回到液压油箱 ; 在起重臂 (1) 下降时使液压油箱中的液压油经控制器 (11) 被吸入 到蓄能油缸上腔 (4a) 中 ; 以及在利用传感器 (26) 检测出由液压泵 (9) 通过分配器 (10) 和 控制器 (11) 输入到控制油缸上腔 (12a) 内的液压油的压力高于预定值时, 让传感器 (26) 向控制器 (11) 发出信号, 使得控制器 (11) 打开从液压泵 (9) 经分配器 (10) 通向蓄能油缸 上腔 (4a) 的通路并关闭蓄能油缸上腔 (4a) 通向液压油箱的通路, 以使得液压泵 (9) 通过 分配器 (10) 和控制器 (11) 同时向控制油缸上腔 (12a) 和蓄能油缸上腔 (4a) 供给有压液 压油。

说明书


用于作业机械的起重臂的升降系统和升降方法及作业机械

    技术领域 本发明涉及一种用于作业机械的起重臂的升降系统、 利用该系统使作业机械的起 重臂升降的方法和包括该系统的作业机械。
     背景技术
     挖掘机、 装载机、 吊车等作业机械利用起重臂的上升和下降来执行作业, 但是, 对 于现有的起重臂升降系统来说, 由于起重臂的重量往往很大, 所以在提升起重臂时需要作 业机械的动力系统提供很大的力并耗费很多的能量, 并且起重臂提升的速度较慢 ; 而在起 重臂下降时, 其重力势能又常常被损失掉, 得不到有效利用。 虽然已开发出了一些可在起重 臂下降时回收其重力势能的系统, 但这些系统结构复杂, 操作不便, 且不能有效地释放所回 收的能量来使起重臂快速提升。发明内容
     本发明旨在解决现有技术中的上述问题, 即提供一种结构简单、 操作简便、 节省能 量、 可有效地回收和利用起重臂下降时的重力势能快速提升起重臂的起重臂升降系统。
     一方面, 本发明提供了一种用于作业机械的起重臂的升降系统, 包括 : 用于在起重 臂下降时储存起重臂的重力势能和在起重臂上升时利用所储存的能量举升起重臂的蓄能 装置, 该蓄能装置包括蓄能油缸和蓄能器, 蓄能油缸具有由蓄能活塞分开的蓄能油缸上腔 和蓄能油缸下腔, 以及与起重臂操作连接的蓄能活塞杆, 蓄能器内的上部空间充有有压气 体, 其下部空间充有有压液压油且与蓄能油缸下腔流体连通 ; 用于控制起重臂升降的控制 油缸, 控制油缸具有由控制活塞分开的控制油缸上腔和控制油缸下腔, 以及与起重臂操作 连接的控制活塞杆 ; 用于通过分配器有选择地向控制油缸上腔或控制油缸下腔供给有压液 压油的液压泵, 当液压泵通过分配器向控制油缸上腔供给有压液压油时, 控制活塞杆带动 起重臂下降, 起重臂的重量推压蓄能油缸的蓄能活塞杆, 将蓄能油缸下腔的液压油推入蓄 能器下部空间中, 由此压缩蓄能器上部空间内的气体以回收起重臂的重力势能 ; 当液压泵 通过分配器向控制油缸下腔供给有压液压油时, 控制活塞杆带动起重臂上升, 使蓄能活塞 杆被提升, 从而蓄能器上部空间内的压缩气体将蓄能器下部空间内的液压油推入蓄能油缸 下腔, 由此释放所回收的能量而推动蓄能活塞杆向上升起起重臂。
     相应地, 本发明还提供了一种包括起重臂和上述的起重臂升降系统的作业机械。
     另一方面, 本发明提供了一种利用上述的起重臂升降系统来使作业机械的起重臂 升降的方法, 包括 : 在蓄能器的上部空间内填充有压气体, 在其下部空间和与之流体连通的 蓄能油缸下腔内填充有压液压油 ; 使液压泵通过分配器向控制油缸上腔供给有压液压油, 以使控制活塞杆带动起重臂下降, 从而起重臂的重量推压蓄能油缸的蓄能活塞杆, 将蓄能 油缸下腔的液压油推入蓄能器下部空间中, 由此压缩蓄能器上部空间内的气体以回收起重 臂的重力势能 ; 使液压泵通过分配器向控制油缸下腔供给有压液压油, 以使控制活塞杆带 动起重臂上升, 使蓄能活塞杆被提升, 从而蓄能器上部空间内的压缩气体将蓄能器下部空间内的液压油推入蓄能油缸下腔, 由此释放所回收的能量而推动蓄能活塞杆向上升起起重 臂。
     本发明利用由蓄能器和蓄能油缸构成的蓄能装置所储存的能量基本平衡起重臂 自身的重量, 其中蓄能器和蓄能油缸本身构成一个完全封闭的系统, 只起蓄能和能量释放 的作用, 不用设置任何控制阀, 该系统若不发生泄漏便可一直工作。 这样, 与现有技术相比, 作业机械本身的液压动力系统不再起全部的举升作用, 只是通过控制油缸对起重臂的升降 进行控制和提供部分推力。由此, 本发明的起重臂升降系统结构简单, 安装和操作方便, 可 靠耐用, 并且可节省能量, 提高起重臂的工作效率。 附图说明
     图 1 是根据本发明一个实施例的用于作业机械的起重臂的升降系统的示意图。 附图标记列表 1 起重臂 2 蓄能油缸的活塞杆 3 重物 4 4a 4b 5 6 7 8 9 10 11 12 12a 12b 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 蓄能油缸 蓄能油缸的上腔 蓄能油缸的下腔 带有液压油箱的液压泵站 管路 蓄能器 发动机 液压泵 分配器 控制器 控制油缸 控制油缸的上腔 控制油缸的下腔 蓄能油缸的活塞 阀门 单向阀 液压表 管路 阀 液压油 气体 充气装置 ( 充气阀 ) 控制油缸的活塞 控制油缸的活塞杆5CN 102518606 A
     说阀 回油管路 传感器 液压管路 液压管路 散热器明书3/6 页24 25 26 27 28 29具体实施方式
     图 1 以挖掘机的起重臂 1 为例示出了本发明的起重臂升降系统的一个实施例, 该 挖掘机利用安装在起重臂 1 端部的铲斗挖掘和转移重物 3 以执行作业。该起重臂升降系统 包括安装在起重臂 1 下方的三个油缸, 其中, 连接在起重臂 1 正下方的为控制油 12, 而在控 制油 12 的两侧分别连接到起重臂 1 两侧的为两个蓄能油缸 4。每个油缸都具有缸体、 活塞 和活塞杆, 并且被各自的活塞 22、 13 分成上下两个腔, 这些腔中充填液压油以推压活塞及 活塞杆运动。 这三个油缸并行地排布, 在下端固定在挖掘机的底架上, 并在上端经由各自的 活塞杆与起重臂 1 操作连接。
     蓄能油缸 4 的下腔 4b 可通过管路 17 和 6 连接到蓄能器 7。蓄能器 7 和蓄能油缸 4 共同构成蓄能装置。蓄能器 7 可安装一个或多个与蓄能油缸 4 连通。在本实施例中, 蓄能 器 7 的上部空间充有有压气体 20, 而下部空间充有有压液压油 19。在将蓄能器 7 与蓄能油 缸 4 的下腔连接的管路 6 上可连接有充气装置 21( 在本实施例中为充气阀 ) 和带有液压油 箱的液压泵站 5, 分别用于向蓄能器 7 和蓄能油缸下腔 4b 供给有压气体和有压液压油。另 外, 由于液压油在工作时会产生热量, 所以在管路 6 上还可连接有散热器 29, 用于对液压油 进行散热, 以保证液压油温度正常。控制油缸 12 可通过液压管路 27 连接到由挖掘机的发 动机 8 驱动的液压系统, 在本实施例中为液压泵 9。液压泵 9 可配备有分配器 10, 液压泵 9 通过分配器 10 和液压管路 27 分别与控制油缸 12 的上腔 12a 和下腔 12b 流体连通。分配 器 10 可例如响应于挖掘机驾驶员发出的信号或手动操作有选择地使液压泵 9 向控制油缸 12 的上腔 12a 或下腔 12b 供给有压液压油。
     在本实施例中, 如图 1 所示, 还可设置有控制器 11, 该控制器 11 分别通过液压管路 27、 27、 28 和回油管路 25 与液压泵 9 的分配器 10、 控制油缸 12 的上腔 12a、 蓄能油缸 4 的 上腔 4a 和液压泵站 5 的液压油箱连接, 以有选择地打开或断开液压泵 9 的分配器 10、 控制 油缸 12 的上腔 12a、 蓄能油缸 4 的上腔 4a 和液压泵站 5 之间的流体连通。通常情况下, 在 液压泵 9 要通过分配器 10 向控制油缸 12 的上腔 12a 供给液压油时, 控制器 11 打开分配器 10 通向控制油缸 12 的上腔 12a 的通路以使得液压泵 9 通过分配器 10 和控制器 11 向控制 油缸 12 的上腔 12a 供给有压液压油。控制器 11 的其它控制操作将在下文中描述。
     下面描述利用根据本发明上述实施例的起重臂升降系统来使起重臂 1 升降的操 作方法。
     在使起重臂 1 升降之前, 首先对起重臂升降系统进行预加压。如图 1 所示, 先打开 设在管路 6 中的阀门 14, 然后利用安装在管路 6 中的充气阀 21 经管路 6 向蓄能器 7 填充气 体, 例如氮气, 此时要将液压泵站 5 中的阀 24 关闭以防气体从管路 6 经液压泵站跑出。等 将气体填充到一定压力后, 停止充气, 并关闭充气阀 21。 然后, 打开阀 24, 并开动液压泵站 5以将液压油经单向阀 15 充入蓄能器 7 和相连的蓄能油缸 4 的下腔中, 相应地, 液压油使管 路 6、 17 和蓄能油缸 4 的下腔中的气体经阀 24 排出。等装在管路 6 上的液压表 16 的压力 读数达到要求时, 关掉液压泵站 5, 停止充液压油。 这时, 在蓄能器 7 的上部空间内填充有有 压气体 20, 而在其下部空间和与之流体连通的蓄能油缸下腔 4b 内填充有有压液压油 19( 其 中, 气体 20 比重轻, 而液压油 19 比重大, 所以气体 20 永远在蓄能器 7 的上部空间内, 而液 压油 19 永远在下部空间内 ), 并且在蓄能器 7 和蓄能油缸下腔 4b 内存在一定的压力, 其中, 该压力可设定成使得蓄能器 7 中的液压油作用在蓄能油缸 4 的活塞杆 2 上的作用力能够与 由起重臂 1 的重量作用在活塞杆 2 上的作用力基本平衡。
     在如上面描述地那样填充完气体和液压油以进行预加压之后, 由蓄能器 7 和蓄能 油缸 4 构成的蓄能装置便成为一封闭的系统, 如果不发生泄漏的话其可一直工作而不用再 填充气体和液压油。即使发生泄漏, 也可利用充气装置 21 和液压泵站 5 向蓄能器 7 和蓄能 油缸 4 的下腔 4b 中补充有压气体和有压液压油, 直到由蓄能器 7 中的液压油作用在蓄能油 缸 4 的活塞杆 2 上的作用力与由起重臂 1 的重量作用在活塞杆 2 上的作用力基本平衡。
     上述预加压工作完成之后, 便可利用该起重臂升降系统来使起重臂 1 上升和下 降。首先, 起动发动机 8, 使液压系统 ( 液压泵 9) 开始工作。起重臂 1 需要下降时, 作业机 械的驾驶员推动操纵手柄给液压泵 9 的分配器 10 信号, 分配器 10 将液压油送到控制油缸 12 上腔, 推动控制油缸 12 的活塞杆 23 下降并带动起重臂 1 下降。这时起重臂 1( 和重物 3) 的重量全部压在蓄能油缸 4 上。于是, 利用起重臂自重下降时产生的势能推动蓄能油缸 4, 使蓄能油缸 4 的活塞杆下方的液压油被压缩, 压力开始上升, 于是将蓄能油缸 4 的活塞杆 下方的液压油通过管路 6 强行从蓄能器 7 底部的进油口推到蓄能器 7 里面。由于液压油从 蓄能器 7 底部的进油口被强行推到蓄能器 7 里, 使蓄能器 7 里面的空间减小, 使得蓄能器 7 的上部空间内的气体 20 被压缩来达到蓄能的目的。等起重臂 1 需要升起时, 驾驶员推动操 纵手柄给液压系统的分配器 10 信号, 分配器 10 将液压油送到控制油缸 12 下腔, 推动控制 油缸 12 的活塞杆 23 上升, 并带动起重臂 1 上升。这样便打破了蓄能油缸 4 下腔与蓄能器 7 里面的液压油的压力平衡。这时蓄能油缸 4 下腔的压力开始下降, 蓄能器 7 里面的液压油 压力高于蓄能油缸 4 下腔的液压油压力。于是蓄能器 7 里的高压液压油 19 通过管路 6 涌 入蓄能油缸 4 的下腔中, 推动蓄能油缸 4 的活塞杆 2 向上运动, 这样起重臂 1 便快速和轻松 地升起来。
     在现有的技术中, 起重臂 1 上下往复运动是由发动机 8 的液压系统 9 和 10 强行推 动的, 而本发明则是利用蓄能器 7 和蓄能油缸 4 将起重臂 1 和重物 3 的重量平衡。这样发 动机 8 的液压泵 9 和分配器 10 不再起全部举升作用, 只是起控制起重臂 1 的上下往复运动 和部分推动力的作用。本发明的特点一是利用控制油缸 12 对起重臂的升降进行控制 ; 二 是利用起重臂 1 的蓄能油缸 4 和蓄能器 7 来蓄能, 其中蓄能器 7 和蓄能油缸 4 本身没有控 制阀, 只是起蓄能和能量释放作用, 将起重臂 1 的重量与蓄能器 7 内的压力互相维持基本平 衡。这样, 与现有的技术相比, 提升起重臂 1 所需的由液压泵 9 向控制油缸 12 供给的液压 动力可大大减小, 从而可使发动机 8 省油, 并加快起重臂 1 的提升速度。也就是说, 根据本 发明, 蓄能器 7 在起重臂 1 下降时通过蓄能油缸 4 储存起重臂自重的势能, 而在提升起重臂 1 时释放所储存的能量以辅助和加快起重臂 1 的提升。 这样, 便有效充分地回收和利用了起 重臂 1 下降时的重力势能, 同时提高了作业机械的作业效率。此外, 由蓄能油缸 4 和蓄能器 7 构成的蓄能装置不与主液压系统 9 连接, 而是独立 机构, 只是利用该机构与起重臂 1 的自重平衡, 因此不必担心起重臂 1 的自重在升降时会消 耗过多能量, 于是可将起重臂 1 制造得较重以加强起重臂 1 的强度。
     本发明的起重臂升降系统结构简单, 安装方便, 使用可靠耐用, 操作简便, 节能效 果显著。
     接下来, 对控制器 11 的具体操作进行说明。在由控制油缸 12 控制起重臂 1 上升 时, 控制器 11 打开从蓄能油缸 4 的上腔 4a 到液压泵站 5 的液压油箱的通路, 使得蓄能油缸 4 的上腔 4a 中的液压油通过控制器 11 的分配并通过回油管路 25 回到液压油箱 ; 当控制油 缸 12 控制起重臂 1 下降时, 蓄能油缸 4 的活塞 13 开始下降, 蓄能油缸 4 的上腔 4a 就开始 真空以将液压油从液压泵站 5 的液压油箱中经控制器 11 吸到上腔 4a 内 ; 如果控制油缸 12 往下带动起重臂 1 下降时需要更大的力 ( 即控制油缸 12 上腔压力的推动力不够时 ), 控制 油缸上腔内的压力增高, 此时可向控制器 11 发出信号, 让控制器 11 关闭从蓄能油缸 4 上腔 回到液压泵站 5 的液压油箱的通路, 同时打开从分配器 10 到蓄能油缸 4 上腔的通路, 使得 由液压泵 9 供给的有压液压油也能通过分配器 10 和控制器 11 输送到蓄能油缸 4 的上腔。 也就是说, 此时控制器 11 使蓄能油缸 4 的上腔与控制油缸 12 上腔并联式地连通, 于是由控 制油缸 12 的一个上腔面积增加到多个油缸的上腔面积, 这使得油缸的上腔推力增大, 进一 步推动它们的活塞向下运动, 从而增大推动起重臂 1 下降的作用力。这里, 例如, 当用设置 在管路 27 中或控制油缸上腔内的传感器 26 检测出控制油缸 12 的上腔 12a 内的压力高于 预定值时, 表明所需的向下推力较大, 此时传感器 26 发出信号通知控制器 11 使控制油缸 12 的上腔与蓄能油缸 4 的上腔连通以帮助推动起重臂 1 下降。 这里应注意, 控制器 11 也可以没有, 就是由分配器 10 直接往控制油缸 12 上腔供 给液压油, 这时蓄能油缸 4 上腔和液压泵站 5 的液压油箱直接连通而没有控制器 11 控制 ; 也可以是分配器 10 直接往控制油缸 12 上腔和蓄能油缸 4 上腔并联地供给液压油 ; 还可以 是分配器 10 直接往蓄能油缸 4 上腔供给液压油, 这时控制油缸 12 上腔与液压油箱直接连 通, 没有控制器 11 控制。这几种方式都能完成控制起重臂 1 升降的作用, 只是控制起重臂 1 升降的速度和推力不如有控制器 11 时的效果好。
     起重臂 1 的提升和下降动作交替地往复进行, 直到作业机械停止工作。此时, 可关 闭管路 6 中的阀门 14, 以避免蓄能器 7 中的有压液压油推动起重臂, 在没人控制时自动上 升。另外, 也可为蓄能器 7 配备单独的阀 18, 从而提高安全性和更换蓄能器时的便利性。
     在起重臂 1 上升和下降的工作过程中, 由蓄能器 7 和蓄能油缸 4 构成的封闭系统 中的压力因起重臂 1 的升降而有所波动, 但由起重臂 1 的重量作用在蓄能油缸的活塞杆上 的作用力也由于起重臂的升降而对应地波动, 因此由蓄能器 7 内的液压油作用在蓄能油缸 的活塞杆上的作用力始终维持为与由起重臂 1 的重量作用在蓄能油缸的活塞杆上的作用 力基本平衡, 以节省需要由发动机的液压系统提供的作用力和能量。但是, 由蓄能器 7 和蓄 能油缸 4 构成的封闭系统中的压力的大小也可以根据需要来调节 ( 例如通过充气装置 21 和 / 或液压泵站 5 的充放气和 / 或充放油来进行 )。
     上文中已描述了本发明的一个实施例, 但在本发明中蓄能油缸和控制油缸的数量 和相对位置不限于上述实施例中描述的情况, 而是可将任意适当数量 ( 例如, 一个、 两个或 更多个 ) 的蓄能油缸和任意适当数量 ( 例如, 一个、 两个或更多个 ) 的控制油缸安装在起重
     臂 1 的任一侧或中间或两侧, 并且蓄能油缸和控制油缸也可调换位置使用。
     本发明利用由蓄能器和蓄能油缸构成的蓄能装置所储存的能量来基本平衡起重 臂自身的重量, 其中蓄能器和蓄能油缸本身构成一个完全封闭的系统, 只起蓄能和能量释 放的作用, 不用设置任何控制阀, 该系统若不发生泄漏便可一直工作。这样, 与现有技术相 比, 作业机械本身的液压动力系统 ( 由发动机驱动 ) 不再起全部的举升作用, 只是通过控制 油缸对起重臂的升降进行控制和提供部分推力。 由此, 本发明的起重臂升降系统结构简单, 安装和操作方便, 可靠耐用, 并且可节省能量, 提高起重臂的工作效率。
     本发明的起重臂升降系统可应用于具有起重臂的任何作业机械, 例如挖掘机、 装 载机、 吊车等等。
     显然, 对于本领域的技术人员来说, 在不脱离本发明的范围或精神的情况下, 可对 上文所公开的实施例作出各种修改和变型。根据本说明书所公开的对本发明的实践, 本发 明的其它实施例对于本领域技术人员而言是显而易见的。 本说明书及其公开的示例应被认 为只是例示性的, 本发明的真正范围由所附权利要求来限定。

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1、10申请公布号CN102518606A43申请公布日20120627CN102518606ACN102518606A21申请号201110443829522申请日20111226201110412723920111212CNF15B1/02200601B66C23/82200601B66C13/20200601E02F3/4320060171申请人杨双来地址150010黑龙江省哈尔滨市道里区友谊路505号哈公馆兰亭座240272发明人杨双来74专利代理机构北京市中咨律师事务所11247代理人马江立吴鹏54发明名称用于作业机械的起重臂的升降系统和升降方法及作业机械57摘要本发明涉及用于作业机械的。

2、起重臂的升降系统和升降方法及作业机械。该系统包括具有蓄能油缸和蓄能器的蓄能装置,蓄能油缸具有上下腔及与起重臂连接的蓄能活塞杆,蓄能器上部充有气体,下部充有液压油且与蓄能油缸下腔连通;控制起重臂升降并具有上下腔及与起重臂连接的控制活塞杆的控制油缸;液压泵,当该泵经分配器向控制油缸上腔供油时控制活塞杆使起重臂下降,起重臂重量推压蓄能活塞杆将蓄能油缸下腔的液压油推入蓄能器下部而压缩上部的气体以回收势能,当该泵经分配器向控制油缸下腔供油时控制活塞杆使起重臂上升而提升蓄能活塞杆,蓄能器上部的压缩气体将下部的液压油推入蓄能油缸下腔而释放所回收的能量推动蓄能活塞杆将起重臂升起。66本国优先权数据51INTC。

3、L权利要求书2页说明书6页附图1页19中华人民共和国国家知识产权局12发明专利申请权利要求书2页说明书6页附图1页1/2页21一种用于作业机械的起重臂1的升降系统,包括用于在起重臂1下降时储存起重臂的重力势能和在起重臂1上升时利用所储存的能量举升起重臂的蓄能装置,该蓄能装置包括蓄能油缸4和蓄能器7,蓄能油缸4具有由蓄能活塞13分开的蓄能油缸上腔4A和蓄能油缸下腔4B,以及与起重臂1操作连接的蓄能活塞杆2,蓄能器7内的上部空间充有有压气体20,其下部空间充有有压液压油19且与蓄能油缸下腔4B流体连通;用于控制起重臂升降的控制油缸12,控制油缸12具有由控制活塞22分开的控制油缸上腔12A和控制油。

4、缸下腔12B,以及与起重臂1操作连接的控制活塞杆23;用于通过分配器10有选择地向控制油缸上腔12A或控制油缸下腔12B供给有压液压油的液压泵9,当液压泵9通过分配器10向控制油缸上腔12A供给有压液压油时,控制活塞杆23带动起重臂1下降,起重臂1的重量推压蓄能油缸4的蓄能活塞杆2,将蓄能油缸下腔4B的液压油推入蓄能器7下部空间中,由此压缩蓄能器7上部空间内的气体以回收起重臂1的重力势能;当液压泵9通过分配器10向控制油缸下腔12B供给有压液压油时,控制活塞杆23带动起重臂1上升,使蓄能活塞杆2被提升,从而蓄能器7上部空间内的压缩气体将蓄能器7下部空间内的液压油推入蓄能油缸下腔4B,由此释放所。

5、回收的能量而推动蓄能活塞杆2向上升起起重臂1。2根据权利要求1所述的升降系统,其特征在于,蓄能器7中所充的气体和液压油的压力设定成使得蓄能器7中的液压油作用在蓄能活塞杆2上的作用力与由起重臂1的重量作用在蓄能活塞杆2上的作用力基本平衡。3根据权利要求1所述的升降系统,其特征在于,蓄能器7中所充的气体和液压油的压力可根据需要进行调节。4根据权利要求1至3中任一项所述的升降系统,其特征在于,还包括控制器11和传感器26,该控制器分别与液压泵9所配备的分配器10、蓄能油缸上腔4A、控制油缸上腔12A和一液压油箱连接并且构造成在液压泵9要通过分配器10向控制油缸上腔12A供给液压油时打开从液压泵9经分。

6、配器10通向控制油缸上腔12A的通路以使得液压泵9通过分配器10和控制器11向控制油缸上腔12A供给有压液压油;在起重臂1上升时打开蓄能油缸上腔4A通向液压油箱的通路以使得蓄能油缸上腔4A中的液压油经控制器11回到液压油箱;在起重臂1下降时打开液压油箱通向蓄能油缸上腔4A的通路以使得液压油箱中的液压油经控制器11被吸入到蓄能油缸上腔4A中;以及在利用传感器26检测出由液压泵9通过分配器10和控制器11输入到控制油缸上腔12A内的液压油的压力高于预定值时,响应于传感器26发出的信号而打开从液压泵9经分配器10通向蓄能油缸上腔4A的通路并关闭蓄能油缸上腔4A通向液压油箱的通路,以使得液压泵9通过分。

7、配器10和控制器11同时向控制油缸上腔12A和蓄能油缸上腔4A供给有压液压油。5根据权利要求1至3中任一项所述的升降系统,其特征在于,分配器10由作业机械的驾驶员通过操纵操作手柄控制,以有选择地向控制油缸上腔12A和/或蓄能油缸上腔4A供给有压液压油或者向控制油缸下腔12B供给有压液压油。6根据权利要求1至3中任一项所述的升降系统,其特征在于,还包括连接在蓄能器权利要求书CN102518606A2/2页37和蓄能油缸下腔4B之间以向它们供给有压气体的充气装置21和向它们供给有压液压油的液压泵站5。7根据权利要求1至3中任一项所述的升降系统,其特征在于,还包括散热器29,该散热器连接在蓄能器7和。

8、蓄能油缸下腔4B之间的液压油通路上以对液压油进行散热。8根据权利要求1至3中任一项所述的升降系统,其特征在于,控制油缸12的数量为一个或多个,蓄能油缸4的数量为一个或多个,并且控制油缸12与蓄能油缸4可调换位置使用。9根据权利要求8所述的升降系统,其特征在于,在起重臂1的下方并行地安装有一个控制油缸12和分别位于该控制油缸两侧的两个蓄能油缸4。10一种作业机械,包括起重臂1和根据权利要求1至9中任一项所述的升降系统。11一种利用根据权利要求1所述的用于作业机械的起重臂的升降系统来使作业机械的起重臂1升降的方法,包括A在蓄能器7的上部空间内填充有压气体20,在其下部空间和与之流体连通的蓄能油缸下。

9、腔4B内填充有压液压油19;B使液压泵9通过分配器10向控制油缸上腔12A供给有压液压油,以使控制活塞杆23带动起重臂1下降,从而起重臂1的重量推压蓄能油缸4的蓄能活塞杆2,将蓄能油缸下腔4B的液压油推入蓄能器7下部空间中,由此压缩蓄能器7上部空间内的气体以回收起重臂1的重力势能;C使液压泵9通过分配器10向控制油缸下腔12B供给有压液压油,以使控制活塞杆23带动起重臂1上升,使蓄能活塞杆2被提升,从而蓄能器7上部空间内的压缩气体将蓄能器7下部空间内的液压油推入蓄能油缸下腔4B,由此释放所回收的能量而推动蓄能活塞杆2向上升起起重臂1。12根据权利要求11所述的方法,其特征在于,在所述步骤A中将。

10、蓄能器7中所充的气体和液压油的压力设定成使得蓄能器7中的液压油作用在蓄能活塞杆2上的作用力与由起重臂1的重量作用在蓄能活塞杆2上的作用力基本平衡。13根据权利要求11或12所述的方法,其特征在于,所述升降系统还包括控制器11和传感器26,该控制器分别与液压泵9所配备的分配器10、蓄能油缸上腔4A、控制油缸上腔12A和一液压油箱连接,所述方法还包括在液压泵9要通过分配器10向控制油缸上腔12A供给液压油时利用控制器11打开从液压泵9经分配器10通向控制油缸上腔12A的通路以使得液压泵9通过分配器10和控制器11向控制油缸上腔12A供给有压液压油;在起重臂1上升时使蓄能油缸上腔4A中的液压油经控制。

11、器11回到液压油箱;在起重臂1下降时使液压油箱中的液压油经控制器11被吸入到蓄能油缸上腔4A中;以及在利用传感器26检测出由液压泵9通过分配器10和控制器11输入到控制油缸上腔12A内的液压油的压力高于预定值时,让传感器26向控制器11发出信号,使得控制器11打开从液压泵9经分配器10通向蓄能油缸上腔4A的通路并关闭蓄能油缸上腔4A通向液压油箱的通路,以使得液压泵9通过分配器10和控制器11同时向控制油缸上腔12A和蓄能油缸上腔4A供给有压液压油。权利要求书CN102518606A1/6页4用于作业机械的起重臂的升降系统和升降方法及作业机械技术领域0001本发明涉及一种用于作业机械的起重臂的升。

12、降系统、利用该系统使作业机械的起重臂升降的方法和包括该系统的作业机械。背景技术0002挖掘机、装载机、吊车等作业机械利用起重臂的上升和下降来执行作业,但是,对于现有的起重臂升降系统来说,由于起重臂的重量往往很大,所以在提升起重臂时需要作业机械的动力系统提供很大的力并耗费很多的能量,并且起重臂提升的速度较慢;而在起重臂下降时,其重力势能又常常被损失掉,得不到有效利用。虽然已开发出了一些可在起重臂下降时回收其重力势能的系统,但这些系统结构复杂,操作不便,且不能有效地释放所回收的能量来使起重臂快速提升。发明内容0003本发明旨在解决现有技术中的上述问题,即提供一种结构简单、操作简便、节省能量、可有效。

13、地回收和利用起重臂下降时的重力势能快速提升起重臂的起重臂升降系统。0004一方面,本发明提供了一种用于作业机械的起重臂的升降系统,包括用于在起重臂下降时储存起重臂的重力势能和在起重臂上升时利用所储存的能量举升起重臂的蓄能装置,该蓄能装置包括蓄能油缸和蓄能器,蓄能油缸具有由蓄能活塞分开的蓄能油缸上腔和蓄能油缸下腔,以及与起重臂操作连接的蓄能活塞杆,蓄能器内的上部空间充有有压气体,其下部空间充有有压液压油且与蓄能油缸下腔流体连通;用于控制起重臂升降的控制油缸,控制油缸具有由控制活塞分开的控制油缸上腔和控制油缸下腔,以及与起重臂操作连接的控制活塞杆;用于通过分配器有选择地向控制油缸上腔或控制油缸下腔。

14、供给有压液压油的液压泵,当液压泵通过分配器向控制油缸上腔供给有压液压油时,控制活塞杆带动起重臂下降,起重臂的重量推压蓄能油缸的蓄能活塞杆,将蓄能油缸下腔的液压油推入蓄能器下部空间中,由此压缩蓄能器上部空间内的气体以回收起重臂的重力势能;当液压泵通过分配器向控制油缸下腔供给有压液压油时,控制活塞杆带动起重臂上升,使蓄能活塞杆被提升,从而蓄能器上部空间内的压缩气体将蓄能器下部空间内的液压油推入蓄能油缸下腔,由此释放所回收的能量而推动蓄能活塞杆向上升起起重臂。0005相应地,本发明还提供了一种包括起重臂和上述的起重臂升降系统的作业机械。0006另一方面,本发明提供了一种利用上述的起重臂升降系统来使作。

15、业机械的起重臂升降的方法,包括在蓄能器的上部空间内填充有压气体,在其下部空间和与之流体连通的蓄能油缸下腔内填充有压液压油;使液压泵通过分配器向控制油缸上腔供给有压液压油,以使控制活塞杆带动起重臂下降,从而起重臂的重量推压蓄能油缸的蓄能活塞杆,将蓄能油缸下腔的液压油推入蓄能器下部空间中,由此压缩蓄能器上部空间内的气体以回收起重臂的重力势能;使液压泵通过分配器向控制油缸下腔供给有压液压油,以使控制活塞杆带动起重臂上升,使蓄能活塞杆被提升,从而蓄能器上部空间内的压缩气体将蓄能器下部空说明书CN102518606A2/6页5间内的液压油推入蓄能油缸下腔,由此释放所回收的能量而推动蓄能活塞杆向上升起起重。

16、臂。0007本发明利用由蓄能器和蓄能油缸构成的蓄能装置所储存的能量基本平衡起重臂自身的重量,其中蓄能器和蓄能油缸本身构成一个完全封闭的系统,只起蓄能和能量释放的作用,不用设置任何控制阀,该系统若不发生泄漏便可一直工作。这样,与现有技术相比,作业机械本身的液压动力系统不再起全部的举升作用,只是通过控制油缸对起重臂的升降进行控制和提供部分推力。由此,本发明的起重臂升降系统结构简单,安装和操作方便,可靠耐用,并且可节省能量,提高起重臂的工作效率。附图说明0008图1是根据本发明一个实施例的用于作业机械的起重臂的升降系统的示意图。0009附图标记列表00101起重臂00112蓄能油缸的活塞杆00123。

17、重物00134蓄能油缸00144A蓄能油缸的上腔00154B蓄能油缸的下腔00165带有液压油箱的液压泵站00176管路00187蓄能器00198发动机00209液压泵002110分配器002211控制器002312控制油缸002412A控制油缸的上腔002512B控制油缸的下腔002613蓄能油缸的活塞002714阀门002815单向阀002916液压表003017管路003118阀003219液压油003320气体003421充气装置充气阀003522控制油缸的活塞003623控制油缸的活塞杆说明书CN102518606A3/6页6003724阀003825回油管路003926传感器004。

18、027液压管路004128液压管路004229散热器具体实施方式0043图1以挖掘机的起重臂1为例示出了本发明的起重臂升降系统的一个实施例,该挖掘机利用安装在起重臂1端部的铲斗挖掘和转移重物3以执行作业。该起重臂升降系统包括安装在起重臂1下方的三个油缸,其中,连接在起重臂1正下方的为控制油12,而在控制油12的两侧分别连接到起重臂1两侧的为两个蓄能油缸4。每个油缸都具有缸体、活塞和活塞杆,并且被各自的活塞22、13分成上下两个腔,这些腔中充填液压油以推压活塞及活塞杆运动。这三个油缸并行地排布,在下端固定在挖掘机的底架上,并在上端经由各自的活塞杆与起重臂1操作连接。0044蓄能油缸4的下腔4B可。

19、通过管路17和6连接到蓄能器7。蓄能器7和蓄能油缸4共同构成蓄能装置。蓄能器7可安装一个或多个与蓄能油缸4连通。在本实施例中,蓄能器7的上部空间充有有压气体20,而下部空间充有有压液压油19。在将蓄能器7与蓄能油缸4的下腔连接的管路6上可连接有充气装置21在本实施例中为充气阀和带有液压油箱的液压泵站5,分别用于向蓄能器7和蓄能油缸下腔4B供给有压气体和有压液压油。另外,由于液压油在工作时会产生热量,所以在管路6上还可连接有散热器29,用于对液压油进行散热,以保证液压油温度正常。控制油缸12可通过液压管路27连接到由挖掘机的发动机8驱动的液压系统,在本实施例中为液压泵9。液压泵9可配备有分配器1。

20、0,液压泵9通过分配器10和液压管路27分别与控制油缸12的上腔12A和下腔12B流体连通。分配器10可例如响应于挖掘机驾驶员发出的信号或手动操作有选择地使液压泵9向控制油缸12的上腔12A或下腔12B供给有压液压油。0045在本实施例中,如图1所示,还可设置有控制器11,该控制器11分别通过液压管路27、27、28和回油管路25与液压泵9的分配器10、控制油缸12的上腔12A、蓄能油缸4的上腔4A和液压泵站5的液压油箱连接,以有选择地打开或断开液压泵9的分配器10、控制油缸12的上腔12A、蓄能油缸4的上腔4A和液压泵站5之间的流体连通。通常情况下,在液压泵9要通过分配器10向控制油缸12的。

21、上腔12A供给液压油时,控制器11打开分配器10通向控制油缸12的上腔12A的通路以使得液压泵9通过分配器10和控制器11向控制油缸12的上腔12A供给有压液压油。控制器11的其它控制操作将在下文中描述。0046下面描述利用根据本发明上述实施例的起重臂升降系统来使起重臂1升降的操作方法。0047在使起重臂1升降之前,首先对起重臂升降系统进行预加压。如图1所示,先打开设在管路6中的阀门14,然后利用安装在管路6中的充气阀21经管路6向蓄能器7填充气体,例如氮气,此时要将液压泵站5中的阀24关闭以防气体从管路6经液压泵站跑出。等将气体填充到一定压力后,停止充气,并关闭充气阀21。然后,打开阀24,。

22、并开动液压泵站5说明书CN102518606A4/6页7以将液压油经单向阀15充入蓄能器7和相连的蓄能油缸4的下腔中,相应地,液压油使管路6、17和蓄能油缸4的下腔中的气体经阀24排出。等装在管路6上的液压表16的压力读数达到要求时,关掉液压泵站5,停止充液压油。这时,在蓄能器7的上部空间内填充有有压气体20,而在其下部空间和与之流体连通的蓄能油缸下腔4B内填充有有压液压油19其中,气体20比重轻,而液压油19比重大,所以气体20永远在蓄能器7的上部空间内,而液压油19永远在下部空间内,并且在蓄能器7和蓄能油缸下腔4B内存在一定的压力,其中,该压力可设定成使得蓄能器7中的液压油作用在蓄能油缸4。

23、的活塞杆2上的作用力能够与由起重臂1的重量作用在活塞杆2上的作用力基本平衡。0048在如上面描述地那样填充完气体和液压油以进行预加压之后,由蓄能器7和蓄能油缸4构成的蓄能装置便成为一封闭的系统,如果不发生泄漏的话其可一直工作而不用再填充气体和液压油。即使发生泄漏,也可利用充气装置21和液压泵站5向蓄能器7和蓄能油缸4的下腔4B中补充有压气体和有压液压油,直到由蓄能器7中的液压油作用在蓄能油缸4的活塞杆2上的作用力与由起重臂1的重量作用在活塞杆2上的作用力基本平衡。0049上述预加压工作完成之后,便可利用该起重臂升降系统来使起重臂1上升和下降。首先,起动发动机8,使液压系统液压泵9开始工作。起重。

24、臂1需要下降时,作业机械的驾驶员推动操纵手柄给液压泵9的分配器10信号,分配器10将液压油送到控制油缸12上腔,推动控制油缸12的活塞杆23下降并带动起重臂1下降。这时起重臂1和重物3的重量全部压在蓄能油缸4上。于是,利用起重臂自重下降时产生的势能推动蓄能油缸4,使蓄能油缸4的活塞杆下方的液压油被压缩,压力开始上升,于是将蓄能油缸4的活塞杆下方的液压油通过管路6强行从蓄能器7底部的进油口推到蓄能器7里面。由于液压油从蓄能器7底部的进油口被强行推到蓄能器7里,使蓄能器7里面的空间减小,使得蓄能器7的上部空间内的气体20被压缩来达到蓄能的目的。等起重臂1需要升起时,驾驶员推动操纵手柄给液压系统的分。

25、配器10信号,分配器10将液压油送到控制油缸12下腔,推动控制油缸12的活塞杆23上升,并带动起重臂1上升。这样便打破了蓄能油缸4下腔与蓄能器7里面的液压油的压力平衡。这时蓄能油缸4下腔的压力开始下降,蓄能器7里面的液压油压力高于蓄能油缸4下腔的液压油压力。于是蓄能器7里的高压液压油19通过管路6涌入蓄能油缸4的下腔中,推动蓄能油缸4的活塞杆2向上运动,这样起重臂1便快速和轻松地升起来。0050在现有的技术中,起重臂1上下往复运动是由发动机8的液压系统9和10强行推动的,而本发明则是利用蓄能器7和蓄能油缸4将起重臂1和重物3的重量平衡。这样发动机8的液压泵9和分配器10不再起全部举升作用,只是。

26、起控制起重臂1的上下往复运动和部分推动力的作用。本发明的特点一是利用控制油缸12对起重臂的升降进行控制;二是利用起重臂1的蓄能油缸4和蓄能器7来蓄能,其中蓄能器7和蓄能油缸4本身没有控制阀,只是起蓄能和能量释放作用,将起重臂1的重量与蓄能器7内的压力互相维持基本平衡。这样,与现有的技术相比,提升起重臂1所需的由液压泵9向控制油缸12供给的液压动力可大大减小,从而可使发动机8省油,并加快起重臂1的提升速度。也就是说,根据本发明,蓄能器7在起重臂1下降时通过蓄能油缸4储存起重臂自重的势能,而在提升起重臂1时释放所储存的能量以辅助和加快起重臂1的提升。这样,便有效充分地回收和利用了起重臂1下降时的重。

27、力势能,同时提高了作业机械的作业效率。说明书CN102518606A5/6页80051此外,由蓄能油缸4和蓄能器7构成的蓄能装置不与主液压系统9连接,而是独立机构,只是利用该机构与起重臂1的自重平衡,因此不必担心起重臂1的自重在升降时会消耗过多能量,于是可将起重臂1制造得较重以加强起重臂1的强度。0052本发明的起重臂升降系统结构简单,安装方便,使用可靠耐用,操作简便,节能效果显著。0053接下来,对控制器11的具体操作进行说明。在由控制油缸12控制起重臂1上升时,控制器11打开从蓄能油缸4的上腔4A到液压泵站5的液压油箱的通路,使得蓄能油缸4的上腔4A中的液压油通过控制器11的分配并通过回油。

28、管路25回到液压油箱;当控制油缸12控制起重臂1下降时,蓄能油缸4的活塞13开始下降,蓄能油缸4的上腔4A就开始真空以将液压油从液压泵站5的液压油箱中经控制器11吸到上腔4A内;如果控制油缸12往下带动起重臂1下降时需要更大的力即控制油缸12上腔压力的推动力不够时,控制油缸上腔内的压力增高,此时可向控制器11发出信号,让控制器11关闭从蓄能油缸4上腔回到液压泵站5的液压油箱的通路,同时打开从分配器10到蓄能油缸4上腔的通路,使得由液压泵9供给的有压液压油也能通过分配器10和控制器11输送到蓄能油缸4的上腔。也就是说,此时控制器11使蓄能油缸4的上腔与控制油缸12上腔并联式地连通,于是由控制油缸。

29、12的一个上腔面积增加到多个油缸的上腔面积,这使得油缸的上腔推力增大,进一步推动它们的活塞向下运动,从而增大推动起重臂1下降的作用力。这里,例如,当用设置在管路27中或控制油缸上腔内的传感器26检测出控制油缸12的上腔12A内的压力高于预定值时,表明所需的向下推力较大,此时传感器26发出信号通知控制器11使控制油缸12的上腔与蓄能油缸4的上腔连通以帮助推动起重臂1下降。0054这里应注意,控制器11也可以没有,就是由分配器10直接往控制油缸12上腔供给液压油,这时蓄能油缸4上腔和液压泵站5的液压油箱直接连通而没有控制器11控制;也可以是分配器10直接往控制油缸12上腔和蓄能油缸4上腔并联地供给。

30、液压油;还可以是分配器10直接往蓄能油缸4上腔供给液压油,这时控制油缸12上腔与液压油箱直接连通,没有控制器11控制。这几种方式都能完成控制起重臂1升降的作用,只是控制起重臂1升降的速度和推力不如有控制器11时的效果好。0055起重臂1的提升和下降动作交替地往复进行,直到作业机械停止工作。此时,可关闭管路6中的阀门14,以避免蓄能器7中的有压液压油推动起重臂,在没人控制时自动上升。另外,也可为蓄能器7配备单独的阀18,从而提高安全性和更换蓄能器时的便利性。0056在起重臂1上升和下降的工作过程中,由蓄能器7和蓄能油缸4构成的封闭系统中的压力因起重臂1的升降而有所波动,但由起重臂1的重量作用在蓄。

31、能油缸的活塞杆上的作用力也由于起重臂的升降而对应地波动,因此由蓄能器7内的液压油作用在蓄能油缸的活塞杆上的作用力始终维持为与由起重臂1的重量作用在蓄能油缸的活塞杆上的作用力基本平衡,以节省需要由发动机的液压系统提供的作用力和能量。但是,由蓄能器7和蓄能油缸4构成的封闭系统中的压力的大小也可以根据需要来调节例如通过充气装置21和/或液压泵站5的充放气和/或充放油来进行。0057上文中已描述了本发明的一个实施例,但在本发明中蓄能油缸和控制油缸的数量和相对位置不限于上述实施例中描述的情况,而是可将任意适当数量例如,一个、两个或更多个的蓄能油缸和任意适当数量例如,一个、两个或更多个的控制油缸安装在起重。

32、说明书CN102518606A6/6页9臂1的任一侧或中间或两侧,并且蓄能油缸和控制油缸也可调换位置使用。0058本发明利用由蓄能器和蓄能油缸构成的蓄能装置所储存的能量来基本平衡起重臂自身的重量,其中蓄能器和蓄能油缸本身构成一个完全封闭的系统,只起蓄能和能量释放的作用,不用设置任何控制阀,该系统若不发生泄漏便可一直工作。这样,与现有技术相比,作业机械本身的液压动力系统由发动机驱动不再起全部的举升作用,只是通过控制油缸对起重臂的升降进行控制和提供部分推力。由此,本发明的起重臂升降系统结构简单,安装和操作方便,可靠耐用,并且可节省能量,提高起重臂的工作效率。0059本发明的起重臂升降系统可应用于具有起重臂的任何作业机械,例如挖掘机、装载机、吊车等等。0060显然,对于本领域的技术人员来说,在不脱离本发明的范围或精神的情况下,可对上文所公开的实施例作出各种修改和变型。根据本说明书所公开的对本发明的实践,本发明的其它实施例对于本领域技术人员而言是显而易见的。本说明书及其公开的示例应被认为只是例示性的,本发明的真正范围由所附权利要求来限定。说明书CN102518606A1/1页10图1说明书附图CN102518606A10。

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