[0037] 下面将对本发明作进一步说明。
[0038] 图1为现有挖掘机中动臂100、转台200和动臂液压缸300的装配结构示意图，其中动臂100的端部铰接在转台200上，动臂液压缸300的缸筒铰接在转台200上，动臂液压缸300的活塞杆端铰接在动臂100的中部。当动臂液压缸300的活塞杆做伸缩运动时，即可带动动臂100做提升和下放动作。
[0039] 图2是现有技术中挖掘机动臂液压系统的简化原理图。1为油源，为系统提供高压油液。2是单向阀，使油源提供的高压油液只能单向流至主换向阀3。图2所示的主换向阀3是三位四通电磁换向阀，在实际的液压系统中，该阀可能是三位四通阀，也可能是三位六通阀。主换向阀3的换向方式可能是电控的，也可能是液控等方式。当主换向阀3的电磁铁Y1a得电时，主换向阀3工作在右位，油源1提供的油液经主换向阀3的P口至B口进入动臂液压缸300的无杆腔，其有杆腔的油液经主换向阀3的A口至T口流回油箱5。动臂液压缸300的活塞杆伸出，对应图1中动臂提升动作。当换向阀3的电磁铁Y1b得电时，主换向阀3工作在左位，油源1提供的油液经主换向阀3的P口至A口进入动臂液压缸300的有杆腔，其无杆腔的油液经主换向阀3的B口至T口流回油箱5。动臂液压缸300的活塞杆缩回，对应图1中动臂下落动作。因为此时动臂液压缸300的活塞杆作用着动臂100等负载，所以动臂液压缸300的有杆腔压力很小，而其无杆腔的压力很大。当无杆腔流出的油液经过主换向阀3的阀口时，这些压力能就消耗在阀口上，从而产生了很多的热量。
[0040] 一种机械液压复合式挖掘机动臂势能回收及再利用系统，包括转台200、动臂100和动臂液压缸300，动臂100的下端和中部分别与转台200和动臂液压缸300的活塞杆端铰接，动臂液压缸300的缸筒端铰接在转台200上；
[0041] 还包括设置在转台200上部的弧形齿条101、固定连接在转台200上的第一支撑架402和第二支撑架601及水平设置的传动轴401；
[0042] 所述弧形齿条101的圆心为动臂100与转台200的铰接点，其一端与动臂100下部的外侧固定连接，弧形齿条101的另一端在动臂100达到最高状态时与转台200的上表面之间不接触；弧形齿条101越是远离动臂100与转台200的铰点，其长度越长，但是有利于选用较小增速比的变速器。
[0043] 所述传动轴401可转动地连接在第一支撑架402的上端，传动轴401的一端与位于弧形齿条101上部的小齿轮400固定连接，传动轴401的另一端通过离合器500与固定安装在第二支撑架601上的变速器600的输入端连接，变速器600的输出端与辅助液压泵7连接；小齿轮400与弧形齿条101相啮合；变速器600的目的是为了匹配小齿轮400与辅助液压泵7之间的转速。离合器500用于控制所述传动轴401与所述变速器600之间动力连接的通断,得电时吸合，断电时分开。为了简化电控系统，离合器500还可以替换为超越离合器或单向轴承等。
[0044] 所述辅助液压泵7的吸油口S通过管路与油箱5连接，其出油口P通过第三单向阀14分别与第二换向阀12的P口、第一换向阀8的P口和蓄能器6连接，蓄能器6连接有压力传感器11；
[0045] 第二换向阀12的A口通过节流阀13与油箱5连接；第一换向阀8的A口通过第二单向阀10与主换向阀3的P口连接，主换向阀3的P口和T口分别通过管路与油源1和油箱5连接，油源1与主换向阀3的P口之间设置有第一单向阀2，主换向阀3的第一工作油口A和第二工作油口B分别通过管路与动臂液压缸300的有杆腔和无杆腔连接。所述油源1可以为系统提供高压油液，并自带超压保护功能。
[0046] 主换向阀3为三位四通电磁换向阀。在实际的液压系统中，该阀可能是三位四通阀，也可能是三位六通阀。主换向阀3的换向方式可能是电控的，也可能是液控等方式。
[0047] 第三单向阀14的出油口还通过溢流阀9与油箱5连接。
[0048] 传动轴401与第一支撑架402之间通过轴承403连接。
[0049] 一种机械液压复合式挖掘机动臂势能回收及再利用系统，包括转台200、动臂100和动臂液压缸300，动臂100的下端和中部分别与转台200和动臂液压缸300的活塞杆端铰接，动臂液压缸300的缸筒端铰接在转台200上；
[0050] 还包括固定在转台200上的第一支撑架402和第二支撑架601；
[0051] 所述转台200在对应动臂100下端两侧的位置固定连接有一对连接耳板15，动臂100下端通过销轴201铰接在一对连接耳板15上，销轴201与动臂100之间固定连接，销轴201与一对连接耳板15之间可转动地连接；
[0052] 销轴201一端的延长段可转动地穿过第一支撑架402的上端后通过离合器500与变速器600的输入端连接，变速器600的输出端与辅助液压泵7连接，变速器600固定安装在第二支撑架601上；变速器600为增速变速器,其可以是可调传动比的变速器，也可以是固定传动比的变速器。
[0053] 所述辅助液压泵7的吸油口S通过管路与油箱5连接，其出油口P通过第三单向阀14分别与第二换向阀12的P口、第一换向阀8的P口和蓄能器6连接，为了测量蓄能器内油液的压力，蓄能器6连接有压力传感器11；
[0054] 第一换向阀8为两位两通电磁换向阀。当其电磁铁Y2不得电时，P口至A口截止；当电磁铁Y2得电时，P口和A口导通。
[0055] 第二换向阀12的A口通过节流阀13与油箱5连接；第一换向阀8的A口通过第二单向阀10与主换向阀3的P口连接，主换向阀3的P口和T口分别通过管路与油源1和油箱5连接，油源1与主换向阀3的P口之间设置有第一单向阀2，主换向阀3的第一工作油口A和第二工作油口B分别通过管路与动臂液压缸300的有杆腔和无杆腔连接。
[0056] 第二换向阀12为两位两通电磁换向阀。当其电磁铁Y3不得电时，P口至A口截止；当电磁铁Y2得电时，P口和A口导通。
[0057] 第三单向阀14的出油口还通过溢流阀9与油箱5连接。
[0058] 销轴201与第一支撑架402之间通过轴承403连接。
[0059] 销轴201与动臂100之间通过键202连接。
[0060] 工作原理：
[0061] 结合图3‑图5，对本发明的工作原理做进一步的说明。
[0062] 一、动臂提升过程(蓄能器内无储能的情况下)
[0063] 在蓄能器6内没有储存能量的情况下，比如长时间停机后的首次开机，此时的动臂提升工作原理与现有技术中的动臂提升原理一致。
[0064] 电控系统(未画出)收到动臂提升的指令后，使主换向阀3的电磁铁Y1a得电，主换向阀3工作在右位，油源1提供的油液经主换向阀3的P口至B口进入动臂液压缸300的无杆腔，其有杆腔的油液经主换向阀3的A口至T口流回油箱5。动臂液压缸300的活塞杆伸出，对应图2中动臂提升动作。
[0065] 弧形齿条101在动臂100的带动下运动，进而带动小齿轮400及传动轴401自由旋转。此时，离合器500不吸合，断开了传动轴401和变速器600的连接，故辅助液压泵7不会对动臂运动产生影响。弧形齿条101、小齿轮400以及传动轴401运动的阻力很小，对动臂运动产生的阻力作用可以忽略。
[0066] 因为辅助液压泵7与蓄能器6之间串接有第三单向阀14，即使蓄能器6内有高压油液，此部分油液也不会推动辅助液压泵7反向旋转。
[0067] 由于设置了第二单向阀10，无论第一换向阀8得电与否，油源1的全部油液都供给主换向阀3，而不会进入蓄能器6内。
[0068] 二、动臂下放过程(动臂势能回收)：
[0069] 电控系统(未画出)收到动臂下放的指令后，使主换向阀3的电磁铁Y1b得电，主换向阀3工作在左位，并离合器500得电吸合。结合图3和图4，弧形齿条101随着动臂100而运动，带动小齿轮400旋转，通过传动轴401、离合器500、变速器600，驱动辅助液压泵7旋转。在结合图5，辅助液压泵7排出的油液经第三单向阀14存储在蓄能器6内。同时，动臂液压缸300的活塞杆在动臂重力下缩回，其无杆腔内的油液经主换向阀3的B口至T口流回油箱5，油源1提供的油液经第一单向阀2、主换向阀3的P口至A口进入动臂液压缸300的有杆腔。通过合理控制辅助液压泵7的排量，即可调整小齿轮400对弧形齿条101产生的阻力，使之承担动臂的绝大部分负载，减少动臂液压缸300承担的负载。因此，动臂液压缸300的无杆腔内的压力很小，消耗在主换向阀3的阀口上的能量就很少。
[0070] 因此，绝大部分的动臂重力势能就被转化成压力能存储在蓄能器6内。主换向阀3的阀口消耗的能量很少。
[0071] 三、动臂提升过程(蓄能器储能再利用)：
[0072] 通过压力传感器11可以得知蓄能器6内储存的油液的情况。
[0073] 如果蓄能器6内存有一定量的压力油液，在动臂提升时，电控系统(未画出)使第二换向阀8得电，蓄能器6的油液经第一换向阀8和第二单向阀10后，与油源1提供的油液汇合，一起经主换向阀3的P口至B口进入动臂液压缸300的无杆腔，使动臂100提升。这就减少了动臂提升动作对油源1的功率需求，降低了油源1的功率。这就实现了储能能量的再利用。
[0074] 四、动臂挖掘
[0075] 当挖掘机的铲斗下降到接触地面或硬岩时，动臂100不能在依靠自身重力下落，电控系统(未画出)应使离合器500断开连接，停止回收动臂势能。
[0076] 这时还有可能需要动臂100主动向下挖掘，甚至遇到挖掘机力不够的情况。此时的工况是，主换向阀3电磁铁Y1a得电，工作在右位，动臂液压缸300的有杆腔进油，但是液压缸300的回缩力(油源的最大工作压力乘以有杆腔面积)不足以克服负载的阻力。此时，操作人员按下操纵手柄(未画出，与电控系统连接)上的功能按钮，若经压力传感器11检测蓄能器6的油液压力高于系统油源1的最高压力，电控系统(未画出)使第一换向阀8得电，使离合器
500接合。蓄能器6内的高压油液，经第一换向阀8和第二单向阀10、主换向阀3的P口至A口进入液压缸300的有杆腔。因为蓄能器6内的油液压力较高，故液压缸300可以带动动臂产生更大的挖掘力。此为增力工况。
[0077] 若经压力传感器11检测蓄能器6的油液压力低于系统油源1的最高压力，电控系统(未画出)则不响应。同时，可以在挖掘机的显示器上显示无法提供增力挖掘的信息。
[0078] 在挖掘机停止工作后，例如操纵人员下班后，应先通过有关按钮(未画出)，使第二换向阀12得电。蓄能器6内的油液经第二换向阀12的P口至A口、节流阀13流回油箱5，实现对蓄能器6的卸荷。这样可以避免蓄能器6存储大量压力油发生意外。节流阀13可以防止蓄能器6内油液释放时流量过大，造成蓄能器6寿命缩减和油箱5内油液液位过快波动。
[0079] 作为另一种方案，第二换向阀12可以使用常态位P口与A口连通的机能。当得电时，P口与A口封闭，实现蓄能器6与油箱5的断开连接。
[0080] 作为一种简化配置，辅助液压泵7可以选用定量泵。
[0081] 在使用变量泵时，要注意其排量不能太小，防止转速过高造成损坏或寿命缩减。
[0082] 第二实施例：
[0083] 图6给出了现有技术中挖掘机动臂100与转台200铰接的一种典型结构。由图6可见，动臂100绕销轴201转动时，销轴201不会跟随动臂100转动。
[0084] 作为本专利的第二实施例，在动臂100的铰点开设键槽，同时在销轴201上开设键槽，将动臂100与销轴201通过键202连接，见图7。这样就可以省去第一实施例中的弧形齿条101和小齿轮400。这对于减少设备的体积是有利的。
[0085] 当动臂100绕销轴201转动时，销轴201会同步转动。此时，销轴201就替代了图4中的传动轴401，可以对外输出动力。图7中销轴201通过离合器500、变速器600驱动辅助液压泵7工作。
[0086] 图7给出了以平键连接的方式。为了提高性能，也可以使用花键等方式。
[0087] 将动臂100与销轴201通过焊接、法兰连接等方式做成一体式，也是一种替代方案。
[0088] 进一步，可以将离合器500替换为单向轴承。当动臂100提升时，传动轴401不会通过变速器600驱动辅助液压泵7工作。当动臂100下放时，传动轴401与变速器600连接，驱动辅助液压泵7工作。
