[0024] 下面结合实施例对本发明作进一步说明。
[0025] 一种扭矩耦合式挖掘机动臂势能回收与再利用系统，包括原动机6、液压泵1、主换向阀3、动臂液压缸4、油箱5、用于操纵动臂的操纵手柄和控制器；所述原动机6与液压泵1同轴连接，液压泵1的出油口P通过第一单向阀2与主换向阀3的P口连接，液压泵1的吸油口S与油箱5连接，主换向阀3的T口和油箱5连接，主换向阀3的A口和动臂液压缸4的有杆腔连接；
[0026] 主换向阀3的A口与动臂液压缸4的有杆腔相连的油路上设置有压力传感器15，用于测量动臂液压缸4有杆腔的工作压力，主换向阀3的B口分别与切换阀13的A口、第二单向阀14的进油口和第四单向阀21的出油口连接，第四单向阀21的进油口与第一液压马达7的A口连接，第一液压马达7的P口、第二单向阀14的出油口和切换阀13的P口均与动臂液压缸4的无杆腔连接；
[0027] 第一液压马达7的输出轴与单向离合器10的输入端连接，单向离合器10的输出端通过第一离合器9与飞轮8一端的转轴连接，飞轮8另一端的转轴通过第二离合器11与辅助液压泵单元12同轴连接；
[0028] 如图4所示，所述辅助液压泵单元12由辅助液压泵121和电比例溢流阀122组成，辅助液压泵121的控制口X通过电比例溢流阀122与油箱5连接，辅助液压泵121为恒压变量泵，其恒压工作压力可以通过其控制口外接溢流阀进行调整，电比例溢流阀122可以接受电信号，通过电信号可以成比例地调整电比例溢流阀122的设定压力，进而调整所述辅助液压泵121的恒压控制压力。辅助液压泵单元12的吸油口S与油箱5连接，辅助液压泵单元12的出油口B与第二液压马达23的进油口P连接，第二液压马达23的出油口A与油箱5连接，第二液压马达23与原动机6、液压泵1同轴连接，第二液压马达23和液压泵1之间依次串接有第三变速器25和第三离合器24；
[0029] 所述控制器的输入端与操纵手柄的输出端和压力传感器15连接，所述控制器的输出端分别与主换向阀3、切换阀13、第一离合器9、第二离合器11、第三离合器24、液压泵1、第一液压马达7、第二液压马达23和辅助液压泵单元12中的电比例溢流阀122连接。
[0030] 为了方便地改变传动比，所述单向离合器10与第一离合器9之间还串接有第一变速器17；所述第二离合器11与辅助液压泵单元12之间还串接有第二变速器18。
[0031] 所述切换阀13为两位两通电液换向阀或两位两通电磁换向阀,作为一种优选，切换阀13采用两位两通电液换向阀，在流量较小的液压系统中，切换阀13也可以采用两位两通电磁换向阀；当电磁铁不得电时，其P口与A口封闭；当电磁铁得电时，其P口与A口导通。
[0032] 所述第一液压马达7为变量马达或定量马达。
[0033] 所述第二液压马达23为变量马达或定量马达。
[0034] 工作原理：
[0035] 结合图3，对系统的工作原理做进一步的说明。
[0036] 1.1动臂下放过程（动臂势能回收）：
[0037] 控制器（未画出）收到操纵手柄（未画出）发出的动臂下放的指令后，使主换向阀3的电磁铁Y1b得电，第一离合器9得电吸合。结合图3，液压泵1排出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4的有杆腔。由于动臂液压缸4上作用有动臂等负载，动臂液压缸4的有杆腔的压力很小。动臂液压缸4无杆腔内的高压油液流入第一液压马达7的P口，低压油液经其A口流出后经主换向阀3的B口至T口流回油箱。第一液压马达7输出机械能，经单向离合器10和第一离合器9，驱动飞轮8加速旋转。因此，动臂势能转化成飞轮8的机械能。通过合理控制液压马达7的排量，具体通过控制器来控制，即可调整动臂液压缸4的负载的下放速度。动臂液压缸4排出的高压油液具有的压力能，大部分经液压马达7转化成了飞轮8的机械能，消耗在主换向阀3的阀口上的能量很少。
[0038] 当由于某些原因，例如铲斗触地等，动臂不能继续依靠重力下放时，动臂必须在动臂液压缸4的带动下才能继续向下运动。此时，液压泵1要为动臂液压缸4有杆腔提供高压油液，无杆腔的油液也不再具有很高的压力。这意味着此时动臂没有可以回收的势能。进入动臂液压缸4有杆腔的油液压力升高后，压力传感器15的信号送至控制器（未画出）。当动臂液压缸4有杆腔的压力超过一定值后，控制器使切换阀13的电磁铁得电，切换阀13工作在左位，P口与A口导通。这样，动臂液压缸4无杆腔的油液就不再流向液压马达7，而是经切换阀13的P口至A口，主换向阀3的B口至T口流回油箱5。此时，液压马达7不再回收动臂势能。
[0039] 1.2动臂提升过程（能量再利用）
[0040] 控制器（未画出）收到操纵手柄发出的动臂提升的指令后，使主换向阀3的电磁铁Y1a得电，主换向阀3工作在右位，液压泵1提供的油液经第一单向阀2，主换向阀3的P口至B口，第二单向阀14进入动臂液压缸4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4的活塞杆伸出，对应图1中动臂提升动作。同时，控制器（未画出）使第二离合器11和第三离合器24吸合，飞轮8通过第二离合器11驱动辅助液压泵121工作。辅助液压泵121排出的油液流入第二液压马达23的P口。因为辅助液压泵121排出的油液具有一定的压力，第二液压马达23可以通过第三变速器25和第三离合器24驱动液压泵1工作，相当于降低了液压泵1对原动机6的功率需求，降低了能量消耗。控制器可以根据系统需要，调整电比例溢流阀122的控制电流大小，从而实现对辅助液压泵121工作压力的调节。辅助液压泵121的工作压力与第二液压马达23的排量大小就决定了飞轮8对液压泵1输出功率的大小。进一步，在设备的设计阶段，可以适当选用较小的原动机型号，减小设备的体积和重量。
[0041] 由于设置了第二单向阀14和第四单向阀21，主换向阀3的B口排出的油液不会驱动液压马达7旋转，会全部进入动臂液压缸4的无杆腔内。
[0042] 在以上的实施例中，为了提高飞轮8的转速，以提高系统的能量存储密度，可以在所述的单向离合器10和第一离合器9之间增设第一变速器17，如图5所示。同理，在能量再利用传动链上，为了使飞轮8和辅助液压泵单元12的速度匹配，在第二离合器11和辅助液压泵单元12之间增设第二变速器18。所述的第一和第二变速器可以为无级变速传动装置。作为一种简化，也可以使用有级或固定传动比的传动装置。但是，这样会降低系统的能量回收和再利用效率。
