功率回收匹配型泵控油壓機液壓控制系統(tǒng)的制作方法
【專利摘要】一種功率回收匹配型泵控油壓機液壓控制系統(tǒng)，其油壓機的主缸與主缸雙向變量泵組的油口A1相連，上述主缸雙向變量泵組的油口A1還與卸荷閥的進油口相連，卸荷閥的出油口與油箱相連，上述油壓機的主缸還與充液閥的出油口相連，該充液閥的進油口與充液油箱相通，該油壓機的兩個回程缸分別與回程缸雙向變量泵組的油口A2相連，上述主缸雙向變量泵組和回程缸雙向變量泵組與電動機三者同軸機械連接，它們分別與主缸和回程缸相匹配。上述主缸雙向變量泵組和回程缸雙向變量泵組的油口B1、B2同與油箱相連。該系統(tǒng)不僅具備鍛造速度快、控制精度高和自動化程度高的優(yōu)點，同時避免了節(jié)流損耗、傳動效率低以及能量利用率低等缺點。
【專利說明】功率回收匹配型泵控油壓機液壓控制系統(tǒng)

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種油壓機，特別涉及一種油壓機液壓控制系統(tǒng)。

【背景技術(shù)】
[0002]隨著國防工業(yè)和重工業(yè)的發(fā)展，加工大型甚至超大型自由鍛件的重型壓機的市場需求量日益增大。鍛造油壓機的裝備水平是衡量一個國家機械制造水平和能力的標志之一。同時，鍛造油壓機以其速度快、精度高、自動化程度高等特點成為目前大型自由鍛錘及中小型傳統(tǒng)水壓機的更新?lián)Q代產(chǎn)品。液壓控制系統(tǒng)是提高鍛造油壓機工作特性及鍛件產(chǎn)品質(zhì)量的關(guān)鍵，而在鍛造油壓機工作過程中液壓系統(tǒng)的能量損失是一個很重要的問題，而泵控液壓系統(tǒng)由于其優(yōu)良的節(jié)能效果在大型和超大型油壓機領(lǐng)域受到廣泛的關(guān)注。
[0003]目前鍛造油壓機的液壓系統(tǒng)主要分為閥控系統(tǒng)(節(jié)流控制)和泵控系統(tǒng)(容積控制)。鍛造油壓機閥控系統(tǒng)早期廣泛采用的滑閥控制，20世紀70年代初開始出現(xiàn)二通插裝閥控制，90年代后期電液比例插裝閥控制開始應(yīng)用于國外快鍛油壓機上，以上控制系統(tǒng)均存在壓力沖擊大、傳動效率低、抗污染能力差等缺點。以德國威普克公司可逆旋轉(zhuǎn)式雙向變量泵為主控元件的泵控直傳系統(tǒng)，其油壓機運行方向、速度、壓力隨徑向柱塞泵的排量變化而變化，實現(xiàn)系統(tǒng)全工況控制。泵控系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡單，故障點減少，沖擊小，同時節(jié)流損耗和液壓沖擊大幅降低，大大提高了傳動效率。但是，現(xiàn)有的泵控直傳系統(tǒng)多為閉式泵控系統(tǒng)，屬于變量泵控非對稱缸或柱塞缸系統(tǒng)，由于主缸與回程缸的流量不平衡特性，功率回收率低，并且系統(tǒng)發(fā)熱大。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明的目的是提供一種具有能耗低、冷卻功率小、效率高、控制特性好等優(yōu)點的功率回收匹配型泵控油壓機液壓控制系統(tǒng)。本發(fā)明主要是采用雙向變量泵為主控元件的油壓機開式泵控直傳系統(tǒng)。
[0005]本發(fā)明的目的是這樣實現(xiàn)的:本發(fā)明主要包括:電動機、主缸雙向變量泵組、回程缸雙向變量泵組、充液油箱、充液閥、油壓機主缸、油壓機本體、油壓機回程缸、油箱和卸荷閥。其中，油壓機本體為現(xiàn)有技術(shù)，它主要是由上橫梁、活動橫梁、立柱、下橫梁、上砧及下砧組成。該油壓機的主缸通過連接管路與主缸雙向變量泵組的油口 Al相連，上述主缸雙向變量泵組的油口 Al還通過連接管與卸荷閥的進油口相連，卸荷閥的出油口通過連接管路與油箱相連，上述油壓機的主缸還通過連接管與充液閥的出油口相連，該充液閥的進油口與充液油箱相通，該充液油箱有多種形式，如上位油箱、低壓充液罐。該油壓機的兩個回程缸分別通過連接管路與回程缸雙向變量泵組的油口 A2相連，上述主缸雙向變量泵組和回程缸雙向變量泵組與電動機三者同軸機械連接，并且該兩組雙向變量泵功率級別不同，它們分別與主缸和回程缸相匹配。上述主缸雙向變量泵組和回程缸雙向變量泵組的油口 B1、B2通過連接管路同與油箱相連。
[0006]本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比具有以下優(yōu)點:
[0007](I)該功率回收匹配型泵控油壓機液壓控制系統(tǒng)，是采用雙向變量泵為主控元件的油壓機開式泵控直傳系統(tǒng)，沒有溢流損失和節(jié)流損失，而且工作壓力隨負載變化而變化，因此效率高，冷卻功率小，可以節(jié)約大量的能源，對超大型油壓機來說是非常有意義的。并且雙向變量泵可實現(xiàn)正弦鍛造，因此，油壓機空程快下、工進和回程轉(zhuǎn)換時沖擊可降至最低，較好地改善目前系統(tǒng)中存在的液壓系統(tǒng)及本體機架的沖擊振動；新型雙向變量泵自吸能力強，省去了低壓補油及充液的大流量螺桿泵，裝機成本降低。
[0008](2)該功率回收匹配型泵控油壓機液壓控制系統(tǒng)，采用兩組功率級別不同的雙向變量泵分別與主缸和回程缸相匹配，進一步實現(xiàn)動力系統(tǒng)與負載的匹配，減少液壓系統(tǒng)功率損失，提高雙向變量泵的控制精度，同時也降低了電動機和液壓元件的工作強度，從而提高設(shè)備在使用中的可靠性，延長設(shè)備的使用壽命。
[0009](3)該功率回收匹配型泵控油壓機液壓控制系統(tǒng)，采用電動機、主缸雙向變量泵組、回程缸雙向變量泵組三者同軸機械連接?？粘炭煜逻^程中回程缸雙向變量泵組和回程過程中主缸雙向變量泵組回收的液壓能，由雙向變量泵轉(zhuǎn)化為雙向變量泵軸上的機械能，由于三者同軸機械連接，從而降低電動機的輸出功率，該形式具有較高的能量傳遞效率。
[0010](4)該功率回收匹配型泵控油壓機液壓控制系統(tǒng)，采用泵直傳負載口獨立控制方式，主缸或回程缸動作時系統(tǒng)具有較好的穩(wěn)定性，提高了液壓系統(tǒng)的控制精度。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0011]圖1是本發(fā)明實施例1流程不意圖。
[0012]圖2是本發(fā)明實施例2流程示意圖。
[0013]圖3是本發(fā)明實施例3流程示意圖。
[0014]圖中:1-電動機，2-主缸雙向變量泵組，3-回程缸雙向變量泵組，4-充液油箱，
5-充液閥，6-油壓機主缸，7-油壓機本體，7.1-油壓機活動橫梁，8、9_油壓機回程缸，
10-油箱，11-卸荷閥。

【具體實施方式】
[0015]在圖1所示的功率回收匹配型泵控油壓機液壓控制系統(tǒng)實施例1流程示意圖中，油壓機的主缸通過連接管路與主缸雙向變量泵組的油口 Al相連，上述主缸雙向變量泵組的油口 Al還通過連接管與卸荷閥的進油口相連，卸荷閥的出油口通過連接管路與油箱相連，上述油壓機的主缸還通過連接管與充液閥的出油口相連，該充液閥的進油口與充液油箱相通，該油壓機的兩個回程缸分別通過連接管路與回程缸雙向變量泵組的油口 A2相連，上述主缸雙向變量泵組和回程缸雙向變量泵組與電動機三者同軸機械連接，并且該兩組雙向變量泵功率級別不同，它們分別與主缸和回程缸相匹配。上述主缸雙向變量泵組和回程缸雙向變量泵組的油口 B1、B2通過連接管路同與油箱相連。
[0016]在圖2所示的功率回收匹配型泵控油壓機液壓控制系統(tǒng)實施例2流程示意圖中，其結(jié)構(gòu)與實施例1相同，只是充液油箱為上位油箱。
[0017]在圖3所示的功率回收匹配型泵控油壓機液壓控制系統(tǒng)實施例3流程示意圖中，其結(jié)構(gòu)與實施例1相同，只是充液油箱為低壓充油罐。
[0018]下面結(jié)合附圖對本發(fā)明的工作過程作詳細描述:
[0019](I)系統(tǒng)工作過程
[0020]I)空程快下過程
[0021]充液油箱、主缸雙向變量泵組為油壓機空程快下提供所需流量，即充液油箱4的油液經(jīng)充液閥5為主缸6供油，主缸雙向變量泵組2和主缸6相通，為油壓機空程快下提供所需流量。上一工作循環(huán)中回程缸8、9內(nèi)存儲的能量與油壓機活動橫梁7.1的勢能在此過程共同作用到回程缸雙向變量泵組3，此時回程缸雙向變量泵組3處于馬達的工況，回程缸雙向變量泵組3回收的液壓能，由雙向變量泵轉(zhuǎn)化為雙向變量泵軸上的機械能，由于三者同軸機械連接，從而降低電動機的輸出功率。
[0022]2)工進過程
[0023]油壓機上砧與工件接觸，即在主缸及與其相通的管道中產(chǎn)生壓力，充液閥5處于關(guān)閉狀態(tài)，油壓機活動橫梁位置、工進速度與鍛造力通過控制雙向變量泵組排量實現(xiàn)，主缸雙向變量泵組2根據(jù)負載變化改變排量，實現(xiàn)主缸6對工件的鍛造加工。
[0024]3)回程過程
[0025]回程缸雙向變量泵組3為油壓機回程提供所需流量，即回程缸雙向變量泵組3和回程缸8、9相通，為油壓機回程提供所需流量。在壓下過程中由于機架的變形及油液的壓縮而存儲大量的能量，在此過程作用于主缸雙向變量泵組2，此時，主缸雙向變量泵組2處于馬達的工況，主缸雙向變量泵組2回收的液壓能，由雙向變量泵轉(zhuǎn)化為雙向變量泵軸上的機械能，使電動機輸出功率少于設(shè)備實際所需功率，從而達到節(jié)能的目的。此過程中，當主缸雙向變量泵組達到最大排量時，多余的低壓油通過卸荷閥11卸荷回油箱10。
[0026](2)系統(tǒng)控制過程
[0027]油壓機的速度、位置、壓力、運動方向均通過控制雙向變量泵的排量實現(xiàn)，響應(yīng)速度能夠滿足油壓機快鍛要求，從而實現(xiàn)油壓機的高精度控制。在油壓機鍛造過程控制中，綜合活動橫梁的速度/位置反饋信號與給定信號，根據(jù)鍛造控制策略，由控制器1、2分別給定雙向變量泵組2、3的排量控制信號，實現(xiàn)油壓機的高效高精度鍛造。
【權(quán)利要求】
1.一種功率回收匹配型泵控油壓機液壓控制系統(tǒng)，其特征在于:油壓機的主缸通過連接管路與主缸雙向變量泵組的油口 Al相連，上述主缸雙向變量泵組的油口 Al還通過連接管與卸荷閥的進油口相連，卸荷閥的出油口通過連接管路與油箱相連，上述油壓機的主缸還通過連接管與充液閥的出油口相連，該充液閥的進油口與充液油箱相通，該油壓機的兩個回程缸分別通過連接管路與回程缸雙向變量泵組的油口 A2相連，上述主缸雙向變量泵組和回程缸雙向變量泵組與電動機三者同軸機械連接，并且該兩組雙向變量泵功率級別不同，它們分別與主缸和回程缸相匹配；上述主缸雙向變量泵組和回程缸雙向變量泵組的油口 B1、B2通過連接管路同與油箱相連。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的功率回收匹配型泵控油壓機液壓控制系統(tǒng)，所述充液油箱是上位油箱。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的功率回收匹配型泵控油壓機液壓控制系統(tǒng)，所述充液油箱是低壓充液罐。
【文檔編號】B21J9/20GK104439005SQ201410581864
【公開日】2015年3月25日 申請日期:2014年10月27日 優(yōu)先權(quán)日:2014年10月27日
【發(fā)明者】孔祥東, 宋豫, 艾超, 王卓 申請人:燕山大學(xué)