液压蓄能器压力的被动控制技术

采用液压蓄能器回收与再生存在的不足是：①只有当外部压力高于液压蓄能器内压力时才能储能，而只有当液压蓄能器内压力高于其外部压力时才能再生；②在回收过程中，液压蓄能器的压力会逐渐升高，会导致执行元件速度控制阀两端的压差发生变化，必然会影响执行元件的运行特性；要实现能量回收过程中执行元件的运行速度不受影响目标，必须在回路原理和控制方法上有所突破。比如提出一种新型的压力可主动控制的液压蓄能器。

液压蓄能器的压力被动控制特点，导致了液压蓄能器的工作压力只能在一个较小的范围内。为了使液压蓄能器的充气压力可变，美国的Minnesota大学提出一种新的双腔开放式的液压蓄能器控制回路原理图，如图6-7所示。压缩空气的压力可以从大气压力一直上升到35MPa可调。既可以利用压缩空气储能，又可以通过压缩空气控制排油，提高了能量储存密度，也可传递较大的功率。

图6-7 双腔开放式的液压蓄能器控制回路原理图

为此，华侨大学提出了一种液压蓄能器压力主控控制的动臂势能回收方案，如图6-8所示，气瓶的初始压力p_i3为液压系统的最大工作压力。

压力油回收过程：在液压蓄能器气囊腔设置第二高速开关阀4和增压缸5，构成液压蓄能器1能量回收过程的气囊压力调节单元。动臂液压缸11下降之前，给液压蓄能器1气腔预充一个与能量回收系统相匹配的充气压力p；动臂液压缸11下降过程中，动臂举升的重物势能转化为液压缸无杆腔的压力能，进入液压蓄能器1的油腔，传统系统中随着动臂的下降过程，进入液压蓄能器1的压力能增加，同时气囊压力也随着升高，动臂的下降速度受到了影响，当增加了气囊压力调节单元后，通过增压缸5的增压作用，使得气囊中的气体回充至气瓶3，通过控制第二高速开关阀4的通断，控制液压蓄能器1气囊压力p_i2始终等于预充压力值p，杜绝了回收压力油过程中液压蓄能器1气囊压力p_i2逐渐升高，导致液压蓄能器1无法继续回收系统多余高压油的情况发生；在此过程中第一高速开关阀2始终处于关闭状态，同时，若在回收过程中增压缸5小腔活塞已到达最右端位置，则此时第二高速开关阀4关闭，气压调节单元不起作用。(www.xing528.com)

图6-8 一种液压液压蓄能器压力主控控制的动臂势能回收方案

1—液压蓄能器 2—第一高速开关气阀 3—气瓶 4—第二高速开关气阀 5—增压缸 6—二位二通气动换向阀 7—控制器 8—定量泵 9—溢流阀 10—单向阀 11—动臂液压缸

压力油释放过程：在液压蓄能器1气囊腔设置第一高速开关阀2和气瓶3，构成液压蓄能器1压力油释放过程的气囊压力调节单元。当动臂上升时，液压蓄能器1处于压力油释放过程，此时，①当p_i1＜p_i2时，第一高速开关阀2关闭，液压蓄能器1回收的压力油能通过自身气囊压力实现释放；②当p_i1＞p_i2时，控制第一高速开关阀2通断，使气瓶3中的高压气体进入液压蓄能器1的气囊，将压力油压向回路，控制液压蓄能器1气腔压力p_i2始终大于液压系统压力p_i1一定值，实现液压蓄能器1回收压力油的顺利释放及释放过程的可控性；同时，若增压缸5的小腔活塞未处于最右端位置，则二位二通气动换向阀6左位工作，若增压缸5的小腔活塞处于最右端位置，则气动换向阀6右位工作，增压缸的大腔与大气相通，实现增压缸的复位，以备下一周期的压力油回收时使用，在此过程中第二高速开关阀4始终处于关闭状态。