液压机械的制作方法

1.本公开涉及一种液压机械，其被构造成回收从动臂致动器排出的能量。


背景技术：

2.液压机械是一种构造成通过向作业装置(的致动器)供应高压压力流体来执行作业的设备。为了提高这种液压机械的燃料效率，已经提出了一种回收从动臂致动器排出的流体中含有的能量的技术。
3.一些液压机械具有浮动功能(floating function)。该浮动功能允许利用作业装置的重量沿着弯曲的地面表面上下移动作业装置。
4.在现有技术的液压机械中，当操作者向操作者输入装置输入激活该浮动功能的请求时，无论作业装置的位置如何，该浮动功能都开启。结果，动臂致动器的大腔室及小腔室与储箱彼此连通，因而，即使在铲斗悬在空中的动臂下降操作中，也不能回收从动臂致动器排出的流体中含有的能量。


技术实现要素：

5.技术问题
6.因此，已经考虑到现有技术中出现的上述问题做出了本公开，并且本公开提出了一种液压机械，其被构造成：考虑作业装置在动臂下降操作中的位置，即使在操作者选择了浮动模式的情况下，也回收从动臂致动器排出的流体中含有的能量，由此获得了优异的燃料效率。
7.技术方案
8.为了实现上述目的，根据本公开的一个方面，液压机械可以包括：储箱；作业装置，该作业装置包括动臂；动臂缸，该动臂缸致动所述动臂并包括大腔室和小腔室；浮动液压回路，该浮动液压回路连接到大腔室、小腔室和所述储箱，以执行使大腔室、小腔室和所述储箱能够彼此连通的浮动功能；以及操作者输入装置，该操作者输入装置接收由操作者输入的激活或停用浮动液压回路的请求。在动臂被降低的动臂下降操作中，该液压机械可以确定作业装置是否悬在空中，并且当确定作业装置悬在空中时，即使激活浮动液压回路的请求被输入到操作者输入装置，也停用浮动液压回路。
9.在一些实施例中，该液压机械还可以包括压力传感器，该压力传感器测量大腔室内的压力和小腔室内的压力。该液压机械可以基于大腔室内的压力和小腔室内的压力来确定作业装置是否悬在空中。
10.当大腔室内的压力
‑
小腔室内的压力/(大腔室内的压力所作用的有效面积/小腔室内的压力所作用的有效面积)高于预定值时，确定作业装置悬在空中。
11.在大腔室内的压力高于预定值时，可以确定作业装置悬在空中。
12.有利效果
13.根据实施例，本公开可以获得上述目的。
附图说明
14.图1是示出了根据一些实施例的液压机械的外观的示意图；
15.图2是示出了根据一些实施例的液压机械的回路图；并且
16.图3是示出了图2所示的液压机械根据作业装置的位置来执行浮动功能或能量回收功能的过程的流程图。
具体实施方式
17.在下文中，将参考附图来详细描述本公开的实施例。
18.图1是示出了根据一些实施例的液压机械的外观的示意图。
19.液压机械可以通过利用液压压力致动作业装置300来执行作业。在一些实施例中，该液压机械可以是建筑机械。
20.在一些实施例中，该液压机械可以是如图1所示的挖掘机。该液压机械可以包括上部结构100、下部结构200和作业装置300。
21.下部结构200包括允许该液压机械行进的行进致动器。该行进致动器可以是液压马达。
22.上部结构100可以包括泵、工作流体储箱、动力源、控制阀等。此外，上部结构100可以包括回转致动器，该回转致动器允许上部结构100相对于下部结构200旋转。该回转致动器可以是液压马达。
23.作业装置300允许挖掘机执行作业。作业装置300可以包括动臂111、斗杆121和铲斗131、以及分别致动所述动臂111、斗杆121和铲斗131的动臂致动器113、斗杆致动器123和铲斗致动器133。动臂致动器113、斗杆致动器123和铲斗致动器133可以分别是液压缸。
24.图2是示出了根据一些实施例的液压机械的回路图，并且图3是示出了图2所示的液压机械根据作业装置的位置执行浮动功能或能量回收功能的过程的流程图。
25.在一些实施例中，该液压机械可以包括具有大腔室313a和小腔室313b的动臂致动器313、浮动液压回路、储箱101以及控制器107。在一些实施例中，该浮动液压回路可以包括第一阀509、第二阀511和第三阀513。在一些实施例中，该浮动液压回路可以包括第一管线501和第二管线503。在一些实施例中，该液压机械可以包括回收单元525和第四阀517。在一些实施例中，该液压机械可以包括回收管线523。在一些实施例中，该液压机械可以包括连接到回收管线523的蓄能器508。
26.在一些实施例中，该液压机械可以包括动力源401、主泵403和控制阀409。主泵403可以将加压流体朝向动臂致动器313引导。动力源401可以驱动泵403。在一些实施例中，动力源401可以包括发动机。
27.在一些实施例中，动力源401可以通过经由主轴405向主泵403提供动力来驱动主泵403。主泵403可以对流体加压并将加压流体朝向动臂致动器313引导。动臂致动器313可以从主泵403接收加压流体，并使流体返回到储箱101。动臂致动器313可以通过将从主泵403接收的加压流体的力提供给动臂来致动所述动臂。
28.在一些实施例中，动臂致动器313可以是液压缸。由于连接到动臂的活塞杆穿过小腔室313b延伸，所以小腔室313b内的压力作用在活塞上的有效面积小于大腔室313a内的压力作用在活塞上的有效面积，这是由于活塞杆所占用的面积导致的。参考图1，在动臂被降
低的动臂下降操作中，活塞杆也降低。因此，流体进入小腔室313b，而从大腔室313a排出流体。
29.控制阀409可以将主泵403、储箱101和动臂致动器313连接，以控制流体在它们之间的流动方向。在一些实施例中，控制阀409可以在中性位置、第一非中性位置和第二中性位置之间移动。当控制阀409处于中性位置时，控制阀409可以防止与动臂致动器313的流体连通，并使已经从主泵403流出的流体通过中央旁通路径返回到储箱101。当控制阀409处于第一非中性位置时，控制阀409可以防止已经从主泵403流出的流体通过中央旁通路径返回到储箱101，将已经从主泵403流出的流体引导到小腔室313b，并将已经从大腔室313a流出的流体引导到储箱101，由此使动臂向下移动。当控制阀409处于第二非中性位置时，控制阀409可以防止已经从主泵403流出的流体通过中央旁通路径返回到储箱101，将已经从主泵403流出的流体引导到大腔室313a，并将已经从小腔室313b流出的流体引导到储箱101，由此使动臂向上移动。
30.在一些实施例中，该液压机械可以包括第一操作者输入装置105，以移动控制阀409。操作者可以通过操作第一操作者输入装置105来输入他/她的升高或降低动臂的请求。在一些实施例中，第一操作者输入装置105可以是控制杆(lever)，但本公开不限于此。
31.在一些实施例中，第一操作者输入装置105可以是电输入装置，并且可以生成与操作者的请求相对应的电信号并将该电信号传输到控制器107。在一些实施例中，该液压机械可以包括先导泵115和电子比例减压阀117。当接收到来自第一操作者输入装置105的电信号时，控制器107可以通过向电子比例减压阀117传输控制信号而响应地操作电子比例减压阀117。电子比例减压阀117可以通过将已经从先导泵115流出的先导流体引导到控制阀409来操作控制阀409。
32.在一些替代实施例中，第一操作者输入装置可以是包括内置减压阀(未示出)的液压输入装置。另外，先导泵115可以连接到第一操作者输入装置的减压阀，并且该减压阀可以将与操作者的请求相对应的液压信号传输到控制阀409。在一些实施例中，该液压机械可以包括传感器，该传感器能够测量从减压阀传输到控制阀409的液压信号的压力。该传感器可以生成与所述液压信号相对应的电信号并将该电信号提供给控制器107。因而，即使控制器107没有直接连接到第一操作者输入装置105，控制器107也可以确定操作者已经输入了什么请求，即，操作者是否已经输入了动臂下降操作请求或动臂上升操作请求。
33.所述浮动液压回路可以设置在动臂致动器313与储箱101之间。所述浮动液压回路可以连接到大腔室313a、小腔室313b和储箱101，以执行允许大腔室313a、小腔室313b及储箱101彼此连通的浮动功能。
34.在一些实施例中，该液压机械可以包括第二操作者输入装置106，该第二操作者输入装置106被构造成接收由操作者输入的激活或停用所述浮动液压回路的请求。在动臂被降低的动臂下降操作中，控制器107可以确定作业装置是否悬在空中。当确定作业装置悬在空中时，即使在向第二操作者输入装置106输入了激活浮动液压回路的请求的情况下，控制器107也可以停用浮动液压回路。
35.在一些实施例中，该液压机械可以包括测量大腔室313a内的压力的压力传感器507和测量小腔室313b内的压力的压力传感器505。控制器107可以基于大腔室313a内的压力和小腔室313b内的压力来确定作业装置是否悬在空中。在一些实施例中，当大腔室313a
内的压力
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小腔室313b内的压力/(大腔室313a内的压力所作用的有效面积/小腔室313b内的压力所作用的有效面积)高于预定值时，控制器107可以确定作业装置悬在空中。在一些替代实施例中，当大腔室313a内的压力高于预定值时，控制器107可以确定作业装置悬在空中。
36.第一阀509可以将大腔室313a和小腔室313b连接，以允许或阻止流体从大腔室313a流到小腔室313b。第二阀511可以将小腔室313b和大腔室313a连接以允许或阻止流体从小腔室313b流到大腔室313a。第三阀513可以设置在大腔室313a和储箱101之间，以允许或阻止流体从大腔室313a流到储箱101。当由于已经通过第二操作者输入装置106输入了激活所述浮动功能的请求并且确定作业装置已经接触到地面而激活所述浮动液压回路时，第一阀509允许流体从大腔室313a流到小腔室313b，第二阀511允许流体从小腔室313b流到大腔室313a，并且第三阀513允许流体从大腔室313a流到储箱101，使得大腔室313a、小腔室313b和储箱101可以彼此连通。
37.第一管线501可以将大腔室313a和储箱101连接，由此允许流体从大腔室313a流到储箱101。第二管线503可以连接到小腔室313b。第三阀513可以设置在第一管线501上，以允许或阻止流体从大腔室313a通过第一管线501流到储箱101。第一阀509可以在大腔室313a和第三阀513之间的位置处连接到第一管线501，并且连接到第二管线503以允许或阻止流体从第一管线501流到第二管线503。第二阀511可以将第二管线503和第一管线501相互连接，以允许或阻止流体从第二管线503流到第一管线501。
38.当所述浮动液压回路被激活时，第一阀509可以允许流体从第一管线501流到第二管线503，第二阀511可以允许流体从第二管线503流到第一管线501，并且第三阀513可以允许流体通过第一管线501流到储箱101。
39.第四阀517可以设置在大腔室313a和回收单元525之间，以允许或阻止流体从大腔室313a流到回收单元525。回收单元525是回收功率的组件。在一些实施例中，回收单元525可以是液压马达(例如，辅助马达)。该辅助马达可以通过向动力源401提供所回收的功率来辅助该动力源401。就此而言，在一些实施例中，该液压机械可以包括动力传动装置(power transmission)。该动力传动装置可以连接到泵、动力源401和辅助马达，以在它们之间传递动力。在一些实施例中，该动力传动装置可以包括将所述动力源和所述泵连接的主轴405、连接到辅助马达的辅助轴527、以及动力传动部119。在一些实施例中，动力传动部119可包括如图2所示的齿轮系。然而，本发明不限于此，而是可以具有各种其他实施例。
40.在动臂下降操作中，当确定作业装置悬在空中时，可以操作第一阀509以允许流体从大腔室313a流到小腔室313b，可以操作第二阀511以阻止流体从小腔室313b流到大腔室313a，可以操作第三阀513以阻止流体从大腔室313a流到储箱101，并且可以操作第四阀517以允许流体从大腔室313a流到回收单元525。
41.在动臂下降操作中，第一阀509打开，并且执行再生。此时，当第三阀513未打开时，由于从动臂致动器313的大腔室313a排出的全部流体无法进入小腔室313b，并且施加到作业装置上的负载增大，所以液压回路中的整体压力升高。以这种方式，可以利用这种物理现象(即增压)(例如，以大腔室313a和小腔室313b之间的有效面积比(例如，约1:2))来提高液压回路中的总压力。当压力升高时，功率也根据下列公式提高了：功率＝压力
×
流速。因此，可以在相同的流速下获得更高的功率，因而可以获得以下优点。
42.例如，在动臂下降操作中，压力通常被控制在为约100巴。此时，动臂致动器313的速度(即，流速)约为300lpm，由此可以计算出功率约为50kw。当压力升高到约200巴时，同样的流速可以获得100kw的更高功率。
43.因此，可以从具有有限尺寸的蓄能器508获得更高的功率，并且可以在动臂致动器313的短操作时间内获得更高的能量回收率。因而，可以减少供应到辅助马达的流体的量，由此可以减小该马达的尺寸。因而，可以降低蓄能器508和该马达的成本。
44.回收管线523可以将大腔室313a和回收单元525连接。在一些实施例中，回收管线523可以在大腔室313a和第三阀513之间的位置上连接到第一管线501，并且连接到回收单元525，由此允许流体从第一管线501流到回收单元525。在一些实施例中，第四阀517可以设置在回收管线523上。第四阀517可以允许或阻止流体从第一管线501通过回收管线523流到回收单元525。
45.在一些实施例中，该液压机械可以包括设置在回收管线523上的第五阀521。第五阀521可以允许或阻止流体从第四阀517流到回收单元525。在动臂下降操作中，可以操作第五阀521以允许流体流到回收单元525。
46.上文还未描述过的附图标记519表示压力传感器。