二次调节静液传动技术,简称“二次调节技术”,是一种典型的基于能量回收再利用的节能技术,是当前所说的“液压混合动力”的前身。具体工作原理参考第3章。
二次调节技术的特点决定了其特别适合应用于旋转运动。在回转制动动能回收方面,最直接的方法是采用二次调节技术,1993年3月,德国O+P杂志就发表了应用二次调节技术回收回转制动动能的论文,2009年瑞典林雪平大学的KPetters-son对比研究了开式和闭式二次调节方式用于控制轮式挖掘机回转的节能效果,降低能耗明显。
日本小松公司开发了一种回转节能液压系统KHER(Komatsu Hydraulic Energy Recycling System),该系统原理图如图6-30所示,回转液压泵/马达入口通过充油阀与液压蓄能器相连,充油阀由压力阀和液控单向阀组成。回转先导操作阀控制液压泵/马达的排量和换向,先导操作阀的先导压力油经过梭阀打开液控单向阀,转台加速时使液压蓄能器和泵同时向马达供油;转台减速制动时,回转制动能量通过蓄能器储存,下次回转加速时再放出,这样达到降低回转的功率消耗。采用KHER后,单位时间油耗降低5%,单位时间土方量提高约3%[17]。
韩国釜山大学的TrietHungHo对闭式回路回中增设蓄能器储能的回转系统做了研究,回路原理如图6-31所示。在传统的闭式回转系统中增设了方向阀和高压蓄能器HA1和低压蓄能器HA2,采用方向阀控制系统是处于驱动还是制动工况,当方向阀处于左位,电动机和蓄能器HA1共同提供能量驱动飞轮(转台)加速旋转,达到预期转速后,方向阀回到中位,只有电动机提供动力,低压蓄能器HA2向低压回路补充油液。当制动时,电磁铁V12通电,方向阀处于右位,低压蓄能器为吸油管路补油,高压蓄能器存储飞轮的制动动能。反方向运行过程也类似,只是加速起动时,方向阀处于右位,制动时处于左位。试验台测试表明,比较没有储能的回路,随压力和次级转速的变化,该系统可节能10%~20%。
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图6-30 小松KHER系统原理图
图6-31 可回收制动动能的闭式回转系统[18]
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