[0020] 下面对本发明作进一步说明。
[0021] 如图1所示，一种挖掘机回转能量回收和再利用系统，包括原动机1、回转液压泵2、主换向阀4、回转马达5、转台11、油箱6、第一溢流阀701、第二溢流阀702、第一补油单向阀801和第二补油单向阀802；
[0022] 所述原动机1与回转液压泵2同轴连接，原动机1为液压泵提供动力，其可以采用柴油机等发动机，也可以采用电动机。
[0023] 所述回转液压泵2的出油口P通过供油单向阀3与主换向阀4的P口连接；所述主换向阀4的A口和B口分别与回转马达5的A口和B口连接；回转液压泵2的吸油口S和主换向阀4的T口均与油箱连接；主换向阀4优选为三位四通电磁换向阀；
[0024] 所述回转马达5通过回转支承10和转台11连接，回转马达5的A口、B口分别通过第一溢流阀701、第二溢流阀702与油箱6连接；所述第一补油单向阀801和第二补油单向阀802分别与第一溢流阀701和第二溢流阀702并联安装；第一溢流阀701和第二溢流阀702分别用于限制回转马达5的A口和B口的最高工作压力。所述第一补油单向阀801和第二补油单向阀802用于对回转马达5进行补油，当回转马达5的A口压力小于油箱6的压力时，油箱6内的油液可以对回转马达5的A口进行补油。同理，当回转马达5的B口压力小于油箱6的压力时，油箱6内的油液可以对回转马达5的B口进行补油。补油单向阀用于防止回转马达5出现吸空现象。
[0025] 还包括旁通阀21、辅助齿轮9、第一液压泵/马达13、第二液压泵/马达14、用于控制转台动作的操纵手柄和用于处理控制信号的控制器；
[0026] 旁通阀21的A口和B口分别与回转马达5的A口和B口连接；
[0027] 辅助齿轮9与回转支承10的齿圈啮合；辅助齿轮9的输出轴通过离合器17与第二液压泵/马达14连接；第一液压泵/马达13和第二液压泵/马达14同轴串联；第一液压泵/马达13的A口和B口分别与第一蓄能器16和油箱6连接；第二液压泵/马达14的A口和B口分别与第二蓄能器19和油箱6连接，第一蓄能器16依次通过辅助阀18、汇流单向阀20与主换向阀4的P口连接；
[0028] 在回转马达5的A口连接有第三压力传感器，在回转马达5的B口连接有第四压力传感器；
[0029] 控制器的输入端分别与操纵手柄的控制信号输出端、第三压力传感器和第四压力传感器连接，其输出端分别与主换向阀4、离合器、辅助阀18和旁通阀21连接。
[0030] 第一液压泵/马达13和第二液压泵/马达14均为变量泵/马达，第一蓄能器16上连接有第一压力传感器，第二蓄能器19上连接有第二压力传感器，第一液压泵/马达13、第二液压泵/马达14、第一压力传感器和第二压力传感器均与控制器连接。第一蓄能器16和第二蓄能器19优选为充气式蓄能器，也可以是弹簧式、重力式或充气式等形式，以进行液压能的储存。第一液压泵/马达13和第二液压泵/马达14的排量可以与控制器给出的控制信号的大小成比例变化，并根据工况不同工作在液压泵模式或液压马达模式。作为一种简化配置，第一液压泵/马达13和第二液压泵/马达14也可以单独或全部使用定量泵/马达。
[0031] 还包括第三溢流阀15，辅助阀18与汇流单向阀20之间的油路通过第三溢流阀15与油箱6连接。
[0032] 回转液压泵2的出油口P还通过主溢流阀12与油箱6连接。主溢流阀12用于控制回转液压泵2的最高工作压力。
[0033] 在挖掘机底盘上还可以设置有用于监测转台11旋转速度和方向的转速传感器，转速传感器与控制器连接；
[0034] 工作原理：
[0035] 一、常规回转模式
[0036] 当挖掘机的使用工况不适合能量回收时，可以通过控制器控制离合器17断电，使第一液压泵/马达13和辅助齿轮9的传动轴脱离连接，同时控制辅助阀18和旁通阀21不得电。此时的系统与传统的挖掘机回转液压系统一致。此模式称为常规回转模式。
[0037] 下面以转台11做正向旋转运动为例做说明。操纵人员通过操纵手柄发出转台11正向旋转的控制信号，控制器根据该信号控制主换向阀4的Y1b电磁铁得电，故主换向阀4工作在上位。液压泵2输出的高压油液经供油单向阀3、主换向阀4、进入回转马达5的A口。回转马达5的回油经其B口排出，经主换向阀4的T口流回油箱。回转马达5的输出轴旋转，从而通过回转支承10驱动转台11运动。主换向阀4可以根据控制信号的大小，控制油口的通流面积，从而控制进入回转马达5的流量，实现对转台11运动速度的控制。
[0038] 当转台11需要停止运动时，操纵手柄回中位，控制器将主换向阀4断电。因为挖掘机转台11的转动惯量很大，回转马达5将在转台11的带动下继续旋转一段时间。此时，回转马达5工作在泵模式，其油口A吸油，油口B排出高压油。因为主换向阀4的中位机能中油口B是封闭的，回转马达5的B口的油液只能经第二溢流阀702高压溢流回油箱6，从而完成转台11的制动。油箱6内的油液可以经第一补油单向阀801补充进回转马达5的油口A，防止回转马达5的吸空。在此过程中，转台11的动能转化成油液的热能。
[0039] 对于转台11反向运动的工作原理，与其正向运动的工作原理基本一致，只是油路和油口互相倒换，故不再赘述。
[0040] 二、能量回收模式
[0041] 当系统工作在此模式时，系统的能量回收功能启用。在转台11旋转运动的启动阶段，其工作原理与常规回转模式一致。下面仅对转台正向旋转运动的制动工况的工作原理进行说明。
[0042] 定义回转马达5的A口进高压油，B口出低压油时转台11的旋转方向为正向，则B口进入高压油，A口出低压油时其旋转方向为反向。转台11的旋转方向可以由用于监测转台11旋转速度和方向的转速传感器测出。当转台11正向旋转且回转马达B口压力高于回转马达A口压力时，控制器判定转台11处于制动工况。同理，当转台11反向旋转且回转马达A口压力高于回转马达B口压力时，控制器判定转台11处于制动工况。
[0043] 当转台11需要制动时，操纵手柄回中位，控制器将主换向阀4断电。因为挖掘机转台的转动惯量很大，回转马达5将在转台11的带动下继续旋转。控制器使离合器17吸合，使第一液压泵/马达13和辅助齿轮9的传动轴联接。同时，控制器使旁通阀21得电，故回转马达5的两个油口连通。此时，回转马达5会在转台11的反向带动下继续旋转，但因为两个油口连通，回转马达5并不会对转台11产生制动效果。同时，转台11通过回转支承10、辅助齿轮9和离合器17驱动第一液压泵/马达13旋转。第一液压泵/马达13工作在泵模式下，其A口从油箱
6内吸油，其B口排出的高压油液流入第一蓄能器16。因此，转台11的动能就经第一变量泵/马达13转化成了油液的压力能并存储在第一蓄能器16中。与第一液压泵/马达13同轴连接的第二液压泵/马达14随着第一液压泵/马达13一起转动，第二液压泵/马达14工作在泵模式，第二液压泵/马达14的B口吸油、A口排油，第二液压泵/马达14从油箱6中所吸取油液排入第二蓄能器19中进行储能。随着转台11旋转速度的下降，其动能越来越少。同时，第二蓄能器19和第一蓄能器16的压力会随着存储油液的增多而升高，使得第二液压泵/马达14、第一液压泵/马达13的所需要的驱动扭矩增大。在此过程中，可以通过控制器适当减小第二液压泵/马达14和第一液压泵/马达13的排量，从而第二液压泵/马达14、第一液压泵/马达13可以排出更高压力的油液存储到第二蓄能器19、第一蓄能器16中，提高了能量回收效果。这样，正向旋转的制动过程中的回收能量就分别存储在第一蓄能器16和第二蓄能器21中。
[0044] 对于转台11反向运动制动时的能量回收工作原理，与其正向运动制动时能量回收的工作原理基本一致，只是油路和油口互相倒换，故不再赘述。
[0045] 三、主动储能模式
[0046] 当原动机1的输出功率大于系统的需求，且第一压力传感器测得第一蓄能器16、第二蓄能器19内的压力小于主溢流阀12的设定压力时，控制器使离合器17得电吸合。同时，根据原动机1输出功率超过系统需求功率的多少情况，控制器调整第一液压泵/马达13、第二液压泵/马达14排量的大小，维持原动机1输出功率和总负载基本平衡。此时，第一液压泵/马达13和第二液压泵/马达14均工作在泵工况。油箱6内的油液经第一液压泵/马达13流入第一蓄能器16内、经第二液压泵/马达19流入第二蓄能器19内。此时，相当于主动增加了原动机1的负载，避免了原动机1多余的功率浪费。
[0047] 四、二次蓄压模式
[0048] 通过控制器控制体离合器17断电，使第一液压泵/马达13和辅助齿轮9的传动轴脱离连接，同时控制辅助阀18不得电。在该状态下，在能量回收过程中储存在第二蓄能器19中的高压油进入第二液压泵/马达14的A口，并由其B口排入油箱中，第二液压泵/马达14工作在马达模式下，驱动第一液压泵/马达13转动，第一液压泵/马达13工作在泵模式下，第一液压泵/马达13的A口从油箱6中吸油，并由B口排入到第一蓄能器16中，从而使第一蓄能器16进行第二次蓄能的过程。这样，就可以在蓄能器16中获得更高的压力。在包含能量相当的情况下，较高压力的油液，显然比较低压力的油液更有利用价值，便于能量的再利用。
[0049] 五、能量再利用过程
[0050] 在通过主动储能模式收集的压力能，在回转制动过程中回收的制动能量，最终都在二次蓄压的作用下以压力能的形式存储于第一蓄能器16中。当原动机1的输出功率小于系统总功率需求，且回转系统需要工作的时候，通过控制器使辅助阀18得电，第一蓄能器16内的储存的高压油液经辅助阀18的P口至A口、汇流单向阀20与回转液压泵2的油液合流，供给主换向阀4使用，从而能利用储存在第二蓄能器21内的压力能转化成机械能，和原动机1一起驱动负载工作。
[0051] 六、应急模式
[0052] 本发明所涉及的系统可以充当应急回转系统。
[0053] 1、当因为某种原因，如原动机1损坏失去动力源时，或者主换向阀或马达或溢流阀等损坏的情况下：控制器使旁通阀21得电，从而连通回转马达5的A口和B口。同时，控制器24使离合器17吸合。通过第一压力传感器可以测得第一蓄能器16内的油液压力。因为第一蓄能器16的初始充气压力已知，所以可以根据第一压力传感器的压力值计算出第一蓄能器16内储存的油液体积。在第一蓄能器16内油液体积足够的情况下，控制器使离合器17得电，且辅助阀18断电，第二变量泵/马达14为零排量。第一蓄能器16内的油液流入第一液压泵/马达13的B口，其A口流出的油液流回油箱6。此时的第一液压泵/马达13工作在马达模式下，利用储存在第一蓄能器16内的压力能转化成机械能，通过辅助齿轮9、回转支承10驱动转台11旋转。假设第一变量泵/马达13为正排量时，其输出轴驱动转台11正向旋转，则第一变量泵/马达13为负排量时，其输出轴驱动转台11反向旋转。在此基础上，通过控制第一变量泵/马达13排量的大小，即可控制转台11的运动速度。该过程中，控制第一变量泵/马达13，即可以控制转台旋转方向和速度。
[0054] 2、如果仅在发动机或泵损坏的情况下，还可以通过如下方式应急：当转台11需要反向旋转时，控制器使辅助阀18得电，主换向阀4的Y1b电磁铁得电，离合器17断电，旁通阀21断电，第一蓄能器16内的油液经辅助阀18、汇流单向阀20供给主动换向阀4的P口，并经其A口供给回转马达5的A口，进而，驱动转台反向旋转。在此过程中，通过调整主换向阀4的Y1b电磁铁的电流量大小，可以调整转台11的回转速度。当转台11需要正向旋转时，控制器使辅助阀18得电，主换向阀4的Y1a电磁铁得电，离合器17断电，旁通阀21断电，第一蓄能器16内的油液经辅助阀18、汇流单向阀20供给主动换向阀4的P口，并经其B口供给回转马达5的B口，进而，驱动转台正向旋转。在此过程中，通过调整主换向阀4的Y1a电磁铁的电流量大小，可以调整转台11的回转速度。
[0055] 此模式可以在第一蓄能器16内油液充足的情况下，暂时替代原有回转系统。
