專利名稱：一種伺服變量泵節(jié)能液壓動(dòng)力系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及一種液壓系統(tǒng)，更具體地，涉及一種伺服變量泵節(jié)能液壓動(dòng)力系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
在現(xiàn)代制造業(yè)中，用于工業(yè)生產(chǎn)的液壓設(shè)備(如注塑機(jī))通常需要對(duì)其液壓動(dòng)力系統(tǒng)的輸出流量和壓力進(jìn)行比例精確控制，為了達(dá)到該目的，傳統(tǒng)注塑機(jī)液壓動(dòng)力系統(tǒng)先后經(jīng)歷了普通電機(jī)驅(qū)動(dòng)定量泵、普通電機(jī)驅(qū)動(dòng)比例變量泵、伺服電機(jī)驅(qū)動(dòng)定量泵等幾個(gè)發(fā)展階段。其中，伺服電機(jī)驅(qū)動(dòng)定量泵液壓動(dòng)力系統(tǒng)是最近幾年飛速發(fā)展并得到廣泛應(yīng)用的一種控制方案，圖1為該控制方案的一種原理簡(jiǎn)圖，在該液壓系統(tǒng)工作時(shí)，上位控制器把壓力指令Pi和流量指令A(yù)傳送給伺服控制器1，根據(jù)監(jiān)控單元6監(jiān)測(cè)到的定量泵8輸出壓力值P。的不同，伺服驅(qū)動(dòng)器1在流量控制模式和壓力控制模式之間自動(dòng)進(jìn)行切換，具體來(lái)說(shuō)， 當(dāng)監(jiān)控單元6所監(jiān)測(cè)到的定量泵8輸出壓力P。小于指令壓力值Pi時(shí)，伺服驅(qū)動(dòng)器1處于流量控制模式，其驅(qū)動(dòng)伺服電機(jī)2按流量指令&設(shè)定的轉(zhuǎn)速帶動(dòng)定量泵8以相同的轉(zhuǎn)速運(yùn)轉(zhuǎn)并輸出流量Q0 ；因泵的輸出流量A = V*S (V為泵的排量，S為泵的轉(zhuǎn)速)，該定量泵液壓動(dòng)力系統(tǒng)中由于泵的排量V固定，故輸出流量Q0只與泵的轉(zhuǎn)速S有關(guān)，所以當(dāng)流量指令&變化時(shí)，定量泵8的轉(zhuǎn)速S隨之變化并同時(shí)導(dǎo)致液壓動(dòng)力系統(tǒng)輸出流量Q0的變化，從而實(shí)現(xiàn)了輸出流量A隨輸入流量指令A(yù)變化的線性輸出。與伺服控制器1的流量控制模式相對(duì)的是，當(dāng)監(jiān)控單元6所監(jiān)測(cè)到的定量泵8輸出壓力P。達(dá)到壓力指令Pi時(shí)，伺服驅(qū)動(dòng)器1切換為壓力控制模式，此時(shí)伺服電機(jī)2的轉(zhuǎn)速自動(dòng)減小，定量泵8僅輸出很小的流量用以向系統(tǒng)補(bǔ)充壓力保持所需的泄露流量仏，該輸出流量A不受流量指令A(yù)控制，輸出壓力P。隨壓力指令Pi的變化呈線性變化。與普通電機(jī)驅(qū)動(dòng)比例變量泵液壓動(dòng)力系統(tǒng)相比，伺服電機(jī)驅(qū)動(dòng)定量泵液壓動(dòng)力系統(tǒng)因其節(jié)能、響應(yīng)快的特點(diǎn)得到廣泛使用，并逐步取代前者成為當(dāng)今國(guó)內(nèi)注塑機(jī)的主流配置，不過(guò)該系統(tǒng)客觀上也存在以下不足根據(jù)油泵扭矩計(jì)算公式M = m*V*P (其中m為常數(shù)， V為泵的排量，P為液壓動(dòng)力系統(tǒng)的輸出壓力)可知，油泵排量越大，系統(tǒng)壓力越高，電機(jī)和油泵輸出扭矩越大；由于伺服電機(jī)驅(qū)動(dòng)定量泵液壓動(dòng)力系統(tǒng)中油泵排量V為固定值，所以事實(shí)上油泵輸出扭矩只跟液壓動(dòng)力系統(tǒng)的壓力有關(guān)，即不論液壓動(dòng)力系統(tǒng)輸出的流量大小，只要液壓系統(tǒng)的壓力趨高，伺服電機(jī)2和定量泵8的輸出扭矩M就很大，伺服控制器1 的壓力控制(如注塑機(jī)保壓)模式正是屬于這種情況，該狀態(tài)下輸出扭矩M—般可達(dá)到額定扭矩的兩倍，這使得伺服電機(jī)2處于扭矩嚴(yán)重過(guò)載狀態(tài)，造成伺服驅(qū)動(dòng)器1內(nèi)部電流大， 發(fā)熱嚴(yán)重，功率因數(shù)和能量轉(zhuǎn)化效率都很低，還不能實(shí)現(xiàn)長(zhǎng)時(shí)間保壓，相反普通電機(jī)驅(qū)動(dòng)比例變量泵液壓動(dòng)力系統(tǒng)在同樣工況下，變量泵排量會(huì)自動(dòng)減小，故即便系統(tǒng)壓力很高，電機(jī)和油泵輸出扭矩也可以很小，可以在此工況下長(zhǎng)期工作而不過(guò)載。此外，伺服電機(jī)驅(qū)動(dòng)定量泵液壓動(dòng)力系統(tǒng)的另一個(gè)不足是該液壓動(dòng)力系統(tǒng)一般采用的定量泵為齒輪泵，導(dǎo)致泵內(nèi)齒輪泄漏大，易于磨損，使用一段時(shí)間后液壓動(dòng)力系統(tǒng)的實(shí)際輸出參數(shù)和理論值往往存在較 3大誤差。綜上，雖然伺服電機(jī)驅(qū)動(dòng)定量泵液壓動(dòng)力系統(tǒng)與普通電機(jī)驅(qū)動(dòng)比例變量泵液壓動(dòng)力系統(tǒng)相比能量利用效率高和節(jié)能效果要好；但是由于其采用定量泵替代了比例變量泵， 喪失了比例變量泵容積效率高、保壓扭矩低、過(guò)載能力強(qiáng)、可靠性高等優(yōu)點(diǎn)，還是不能完全滿足人們對(duì)精確控制和節(jié)能上的需求。

實(shí)用新型內(nèi)容本實(shí)用新型的目的，就是克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種伺服變量泵節(jié)能液壓動(dòng)力系統(tǒng)，該系統(tǒng)綜合了伺服電機(jī)驅(qū)動(dòng)和比例變量泵的技術(shù)優(yōu)點(diǎn)，節(jié)能效果好、過(guò)載能力強(qiáng)。為了達(dá)到上述目的，采用如下技術(shù)方案—種伺服變量泵節(jié)能液壓動(dòng)力系統(tǒng)，包括控制單元和與控制單元連接的伺服電機(jī)系統(tǒng)、比例變量泵和比例壓力閥，所述控制單元向伺服電機(jī)系統(tǒng)發(fā)送預(yù)設(shè)的流量指令，向比例壓力閥發(fā)送預(yù)設(shè)的壓力指令，所述比例壓力閥僅在比例變量泵的輸出壓力等于指令壓力值時(shí)導(dǎo)通，并釋放用于使比例變量泵減少排量的控制流體，其中伺服電機(jī)系統(tǒng)用于驅(qū)動(dòng)比例變量泵；比例變量泵，用于提供高壓流體；比例壓力閥用于改變比例變量泵的排量來(lái)控制其輸出壓力。進(jìn)一步地，所述伺服電機(jī)系統(tǒng)包括伺服電機(jī)和通過(guò)伺服系統(tǒng)連接線與伺服電機(jī)相連的伺服驅(qū)動(dòng)器，所述伺服電機(jī)通過(guò)聯(lián)軸器連接比例變量泵。更進(jìn)一步地，所述比例壓力閥的輸出端通過(guò)控制油孔連接比例變量泵的外控口。再進(jìn)一步地，所述動(dòng)力系統(tǒng)有流量控制和壓力控制兩種工作模式，所述流量控制工作模式是通過(guò)伺服電機(jī)系統(tǒng)改變比例變量泵的轉(zhuǎn)速來(lái)實(shí)現(xiàn)，所述壓力控制工作模式是通過(guò)比例壓力閥的輸出信號(hào)改變比例變量泵的排量來(lái)實(shí)現(xiàn)。還進(jìn)一步地，所述壓力控制模式有開環(huán)控制和閉環(huán)控制兩種方式，所述閉環(huán)控制時(shí)，還需設(shè)置用于監(jiān)測(cè)比例變量泵的輸出壓力并反饋給控制單元的監(jiān)控單元。作為一種具體實(shí)施例，所述比例變量油泵通過(guò)吸油管和第一回油管分別與油箱連通，所述比例壓力閥通過(guò)第二回油管與油箱連通。進(jìn)一步地，所述比例壓力閥集成于比例變量泵上。與現(xiàn)有技術(shù)相比，本實(shí)用新型的有益效果在于采用比例壓力閥對(duì)比例變量泵的排量進(jìn)行控制，使比例變量泵在輸出壓力很高的情況下也可以保持較小的輸出扭矩，減小了伺服驅(qū)動(dòng)器的內(nèi)部電流和內(nèi)部發(fā)熱；采用比例變量泵提高了油泵的容積效率，提高了系統(tǒng)整體的能量利用效率，使其更具節(jié)能效果；設(shè)置僅在比例變量泵的輸出壓力等于指令壓力值時(shí)導(dǎo)通的比例壓力閥，使液壓動(dòng)力系統(tǒng)的壓力和流量得以分開控制，使系統(tǒng)整體的控制簡(jiǎn)單，可靠性也更高。

圖1是現(xiàn)有技術(shù)中伺服電機(jī)驅(qū)動(dòng)定量泵液壓動(dòng)力系統(tǒng)結(jié)構(gòu)示意圖。圖2是本實(shí)用新型所述伺服變量泵節(jié)能液壓系統(tǒng)結(jié)構(gòu)示意圖。圖中1-伺服驅(qū)動(dòng)器；12-伺服系統(tǒng)連接線；2-伺服電機(jī)；21-聯(lián)軸器；3_比例變量泵；30-出油管；31-吸油管；32第一回油管；4-比例壓力閥；41-第二回油管；42-控制油孔；5-液壓油箱；6-監(jiān)控單元；8-定量泵。
具體實(shí)施方式
以下結(jié)合附圖，及具體實(shí)施例，對(duì)本實(shí)用新型作進(jìn)一步說(shuō)明一種伺服變量泵節(jié)能液壓動(dòng)力系統(tǒng)，包括控制單元和與控制單元連接的伺服電機(jī)系統(tǒng)、比例變量泵3和比例壓力閥4，其中控制單元向伺服電機(jī)系統(tǒng)發(fā)送預(yù)設(shè)的流量指令， 向比例壓力閥4發(fā)送預(yù)設(shè)的壓力指令，比例壓力閥4僅在比例變量泵3的輸出壓力等于指令壓力值時(shí)導(dǎo)通，并釋放用于使比例變量泵3減少排量的控制流體，其中伺服電機(jī)系統(tǒng)用于驅(qū)動(dòng)比例變量泵3 ；比例變量泵3用于提供高壓流體；比例壓力閥4用于改變比例變量泵的排量來(lái)控制其輸出壓力；伺服電機(jī)系統(tǒng)包括伺服電機(jī)2和通過(guò)伺服系統(tǒng)連接線12與伺服電機(jī)2連接的伺服驅(qū)動(dòng)器1，伺服系統(tǒng)連接線12為伺服電機(jī)的動(dòng)力電纜和信號(hào)傳輸線，伺服電機(jī)2通過(guò)聯(lián)軸器21連接至比例變量泵3，比例壓力閥4的輸出端通過(guò)控制油孔42連接比例變量泵3的外控口，比例變量泵3通過(guò)吸油管31和第一回油管32分別與液壓油箱5連通，比例壓力閥 4通過(guò)第二回油管41與油箱5連通，比例變量泵3通過(guò)出油管30輸出經(jīng)其加壓的高壓流體。本實(shí)用新型所述伺服變量泵節(jié)能液壓動(dòng)力系統(tǒng)包括兩種工作模式，具體來(lái)說(shuō)，伺服電機(jī)系統(tǒng)配合比例變量泵3設(shè)置有流量控制工作模式，其通過(guò)控制伺服電機(jī)2改變比例變量泵 3的轉(zhuǎn)速來(lái)實(shí)現(xiàn)；比例壓力閥4配合比例變量泵3設(shè)置有壓力控制工作模式，其通過(guò)比例壓力閥4的輸出信號(hào)改變比例變量泵3的排量來(lái)實(shí)現(xiàn)，上述壓力控制有開環(huán)控制和閉環(huán)控制兩種方式。開環(huán)控制可以不設(shè)監(jiān)控單元6 ；閉環(huán)控制必須要有監(jiān)控單元6，監(jiān)控單元6通常是壓力傳感器?；谝陨线B接和控制方式，本實(shí)用新型所述的伺服變量泵節(jié)能液壓系統(tǒng)的工作原理如下參見圖2，控制單元將預(yù)設(shè)的流量指令&傳送給伺服控制器1而把壓力指令Pi傳送給比例壓力閥4，伺服驅(qū)動(dòng)器1按流量控制模式工作并驅(qū)動(dòng)伺服電機(jī)2按流量指令&設(shè)定的轉(zhuǎn)速Si運(yùn)轉(zhuǎn)，其中Qi = Vi^SiVi為比例變量泵的當(dāng)前排量而為比例變量泵的當(dāng)前轉(zhuǎn)速S”在本實(shí)施例中，比例變量泵3選用通用的斜盤式軸向柱塞泵，其采用一個(gè)比例伺服閥控制斜盤活塞，使斜盤保持一定的傾斜角來(lái)調(diào)節(jié)其排量，就控制而言，當(dāng)液壓控制系統(tǒng)輸出壓力P。小于壓力指令Pi時(shí)，比例壓力閥4不導(dǎo)通，此時(shí)比例變量泵3的外控口無(wú)輸入信號(hào)，故比例變量泵3的斜盤保持原來(lái)的狀態(tài)不變，油泵繼續(xù)以最大排量V。工作，其輸出流量A隨流量指令A(yù)的變化呈線性變化。當(dāng)輸出壓力P。達(dá)到壓力指令Pi時(shí)，比例壓力閥4導(dǎo)通，控制流體從其輸出口流經(jīng)控制油孔42進(jìn)入比例變量泵3的外控口，該比例伺服閥接受到來(lái)自比例變量泵3的外控口的高壓流體時(shí)，即對(duì)比例變量泵3的排量參數(shù)(主要是斜盤傾角)進(jìn)行控制和調(diào)整，使比例變量泵3的排量迅速減少到極小使比例變量泵3輸出流量A急劇減少至僅能維持穩(wěn)定輸出壓力的水平，該輸出流量A遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于設(shè)定的指令流量Qi，此時(shí)，伺服電機(jī)系統(tǒng)繼續(xù)按流量指令A(yù)設(shè)定的轉(zhuǎn)速驅(qū)動(dòng)比例變量泵3運(yùn)轉(zhuǎn)，但比例變量泵3僅輸出極小的泄露流量仏，當(dāng)壓力指令Pi再次發(fā)生變化時(shí)，比例壓力閥4控制比例變量泵3的排量變化使輸出壓力Po隨之線性變化，最終實(shí)現(xiàn)了通過(guò)對(duì)設(shè)定壓力Pi的更改來(lái)改變液壓控制系統(tǒng)實(shí)際輸出壓力的目的。 監(jiān)控單元6的主要作用是實(shí)現(xiàn)壓力閉環(huán)控制；在閉環(huán)控制方式下，監(jiān)控單元6反饋信號(hào)給控制單元，修正壓力指令Pi，從而更精確的控制系統(tǒng)實(shí)際輸出壓力Po。由上可知，在本實(shí)用新型所述的伺服變量泵節(jié)能液壓動(dòng)力系統(tǒng)的壓力控制工作模式下，由于比例變量泵3的排量極小，因而即便比例變量泵輸出壓力P。很高，伺服電機(jī)2的輸出扭矩也很小，伺服驅(qū)動(dòng)器1的內(nèi)部電流也小，發(fā)熱低，效率高，可以在此工況下長(zhǎng)期工作而不過(guò)載。應(yīng)該理解，本實(shí)用新型所保護(hù)范圍并不限于以上具體實(shí)施例，凡屬于本領(lǐng)域技術(shù)人員無(wú)需創(chuàng)造性勞動(dòng)即可實(shí)施的基于本實(shí)用新型的技術(shù)方案和技術(shù)手段的修改均應(yīng)落入本實(shí)用新型的保護(hù)范圍之內(nèi)。
權(quán)利要求1.一種伺服變量泵節(jié)能液壓動(dòng)力系統(tǒng)，其特征在于，包括控制單元和與控制單元連接的伺服電機(jī)系統(tǒng)、比例變量泵和比例壓力閥，所述控制單元向伺服電機(jī)系統(tǒng)發(fā)送預(yù)設(shè)的流量指令，向比例壓力閥發(fā)送預(yù)設(shè)的壓力指令，所述比例壓力閥僅在比例變量泵的輸出壓力等于指令壓力值時(shí)導(dǎo)通，并釋放用于使比例變量泵減少排量的控制流體，其中伺服電機(jī)系統(tǒng)用于驅(qū)動(dòng)比例變量泵；比例變量泵，用于提供高壓流體；比例壓力閥用于改變比例變量泵的排量來(lái)控制其輸出壓力。
2.如權(quán)利要求1所述的伺服變量泵節(jié)能液壓動(dòng)力系統(tǒng)，其特征在于，所述伺服電機(jī)系統(tǒng)包括伺服電機(jī)和通過(guò)伺服系統(tǒng)連接線與伺服電機(jī)相連的伺服驅(qū)動(dòng)器，所述伺服電機(jī)通過(guò)聯(lián)軸器連接比例變量泵。
3.如權(quán)利要求1所述的伺服變量泵節(jié)能液壓動(dòng)力系統(tǒng)，其特征在于，所述比例壓力閥的輸出端通過(guò)控制油孔連接比例變量泵的外控口。
4.如權(quán)利要求1所述的伺服變量泵節(jié)能液壓動(dòng)力系統(tǒng)，其特征在于，還包括用于監(jiān)測(cè)比例變量泵的輸出壓力并反饋給控制單元的監(jiān)控單元。
5.如權(quán)利要求1所述的伺服變量泵節(jié)能液壓動(dòng)力系統(tǒng)，其特征在于，所述比例變量泵通過(guò)吸油管和第一回油管分別與油箱連通，所述比例壓力閥通過(guò)第二回油管與油箱連通。
6.如權(quán)利要求1所述的伺服變量泵節(jié)能液壓動(dòng)力系統(tǒng)，其特征在于，所述比例壓力閥集成于比例變量泵上。
專利摘要本實(shí)用新型涉及一種伺服變量泵節(jié)能液壓動(dòng)力系統(tǒng)，包括控制單元和與控制單元連接的伺服電機(jī)系統(tǒng)、比例變量泵、比例壓力閥，所述控制單元向伺服電機(jī)系統(tǒng)發(fā)送預(yù)設(shè)的流量指令，向比例壓力閥發(fā)送預(yù)設(shè)的壓力指令，所述比例壓力閥僅在比例變量泵的輸出壓力等于指令壓力值時(shí)導(dǎo)通，并釋放用于使比例變量泵減少排量的控制流體，本實(shí)用新型的液壓動(dòng)力系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)了高壓保壓時(shí)的小扭矩輸出，減小了伺服驅(qū)動(dòng)器的內(nèi)部電流和內(nèi)部發(fā)熱；采用比例變量泵提高了油泵的容積效率，提高了系統(tǒng)整體的能量利用效率，使其更具節(jié)能效果；比例壓力閥與比例變量泵的配合動(dòng)作使液壓動(dòng)力系統(tǒng)的壓力和流量得以分開控制，使系統(tǒng)整體的控制簡(jiǎn)單，可靠性也更高。
文檔編號(hào)F15B11/02GK202165337SQ20112019448
公開日2012年3月14日 申請(qǐng)日期2011年6月10日 優(yōu)先權(quán)日2011年6月10日
發(fā)明者韋漢珍 申請(qǐng)人:韋漢珍