液壓供油系統(tǒng)的恒壓恒流裝置制造方法
【專利摘要】液壓供油系統(tǒng)的恒壓恒流裝置，包括驅(qū)動油箱，驅(qū)動油箱連接吸油過濾器并通過管路與定量泵進(jìn)口連接，定量泵出口通過管路與換向閥的第一油口連接；工字型活塞與液壓缸缸體內(nèi)壁密封連接，并將液壓缸內(nèi)部分成動力腔、中間腔與工作腔，換向閥的第二油口通過管路與動力腔接通，中間腔通過管路與換向閥的第三油口接通，工作腔通過管路及單向閥與工作油箱接通；換向閥的第四油口連接回油過濾器并通過管路與驅(qū)動油箱接通；定量泵由變頻電機(jī)驅(qū)動；定量泵出口端、工作腔出油端均裝有壓力傳感器；工字型活塞與電動推桿的推桿固接；變頻電機(jī)、兩個壓力傳感器及電動推桿均通過控制線纜與控制單元連接。本發(fā)明能夠?qū)崿F(xiàn)高精度恒壓控制與恒流控制的任意切換。
【專利說明】液壓供油系統(tǒng)的恒壓恒流裝置
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及液壓供油系統(tǒng)，具體涉及適用于液壓供油系統(tǒng)中供油管路出口端大流量工況下的恒壓和恒流控制裝置。
【背景技術(shù)】
[0002]液壓供油系統(tǒng)是為供油對象提供具有一定油壓、足夠流量、合適溫度的液壓油，其結(jié)構(gòu)一般包括電機(jī)、液壓泵、油箱、壓力調(diào)節(jié)裝置、溢流閥及輔助裝置，根據(jù)應(yīng)用需要，液壓供油系統(tǒng)結(jié)構(gòu)可以為恒壓式或恒流式供油結(jié)構(gòu)，前者能給負(fù)載提供恒定壓力的液壓油，后者能為液壓執(zhí)行機(jī)構(gòu)提供基本恒定的流量?，F(xiàn)有技術(shù)中，恒壓式或恒流式供油結(jié)構(gòu)的主要區(qū)別在于液壓泵的使用以及溢流閥的作用不同:恒壓式供油結(jié)構(gòu)通常使用由普通電機(jī)驅(qū)動的定量泵，溢流閥在整個工作過程中處于溢流工況，因此，恒壓式供油結(jié)構(gòu)的供油流量等于定量泵的輸出流量與溢流閥溢流流量的差值；恒流式供油結(jié)構(gòu)則通常使用由普通電機(jī)驅(qū)動的變量泵，溢流閥在整個工作過程中作安全閥使用，溢流閥不存在溢流流量，因此，恒流式供油結(jié)構(gòu)的供油流量即為變量泵的輸出流量。在壓力調(diào)節(jié)方面，現(xiàn)有恒壓式供油結(jié)構(gòu)通常采用普通電機(jī)驅(qū)動定量泵建立油壓，通過蓄能器進(jìn)行一級穩(wěn)壓，再經(jīng)伺服閥恒壓，以達(dá)到恒壓的目的，這種調(diào)壓、恒壓的技術(shù)方案存在如下缺陷；伺服閥前端壓力無法在較大范圍內(nèi)得到調(diào)節(jié)，因而只能實現(xiàn)某一指定壓力或范圍很小的壓力帶的精密恒壓控制，不能適應(yīng)壓力連續(xù)可調(diào)工況下精密恒壓的要求；另一方面，上述方案能耗較高，不符合日益嚴(yán)格的節(jié)能環(huán)保要求。在流量調(diào)節(jié)方面，因現(xiàn)有恒流式供油結(jié)構(gòu)的系統(tǒng)供油流量全部由變量泵獨立控制，為了避免出現(xiàn)溢流流量，其變量泵的出口壓力必須小于溢流閥的開啟壓力，這限制了恒流式液壓泵站的最大工作壓力范圍。除上述缺陷外，通過上述現(xiàn)有的恒壓式或恒流式供油結(jié)構(gòu)可以看出，現(xiàn)有的液壓泵站不能實現(xiàn)恒壓供油與恒流供油的方便切換，這限制了液壓泵站的適用范圍。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]本 申請人:針對現(xiàn)有技術(shù)中的上述缺點進(jìn)行改進(jìn)，提供一種液壓供油系統(tǒng)的恒壓恒流裝置，其能夠?qū)崿F(xiàn)動態(tài)的系統(tǒng)壓力及大流量工況下高精度恒壓控制與恒流控制的任意切換，且擴(kuò)大了工作壓力范圍，擴(kuò)展了設(shè)備功能和應(yīng)用范圍。
[0004]本發(fā)明的技術(shù)方案如下:
液壓供油系統(tǒng)的恒壓恒流裝置，包括驅(qū)動油箱，低壓管路一的一端接通驅(qū)動油箱，并連接吸油過濾器后，另一端與定量泵的進(jìn)口連接，定量泵的出口通過高壓管路一與換向閥的第一油口連接；工字型活塞與液壓缸的缸體內(nèi)壁密封連接，工字型活塞將液壓缸的內(nèi)部分成動力腔、中間腔與工作腔，換向閥的第二油口通過高壓管路二與液壓缸的動力腔接通，液壓缸的中間腔通過高壓管路三與換向閥的第三油口接通，液壓缸的工作腔通過低壓管路二與工作油箱接通，低壓管路二上設(shè)有單向閥；低壓管路三的一端接通換向閥的第四油口，并連接回油過濾器后，另一端與驅(qū)動油箱接通；定量泵由變頻電機(jī)驅(qū)動；高壓管路一上連接有泵端壓力傳感器，液壓缸的工作腔通過管路裝有工作端壓力傳感器；液壓缸的工字型活塞與電動推桿的推桿固接；變頻電機(jī)、泵端壓力傳感器、工作端壓力傳感器及電動推桿均通過控制線纜與控制單元連接。
[0005]其進(jìn)一步技術(shù)方案為:
所述驅(qū)動油箱上連接有空氣過濾器、液位計和放油開關(guān)。
[0006]所述工作腔與工作端壓力傳感器的連接管路上裝有截止閥。
[0007]本發(fā)明的技術(shù)效果:
本發(fā)明通過工字型活塞將液壓缸分成三個腔，工作時通過變頻電機(jī)、定量泵、壓力傳感器及控制單元形成的閉環(huán)控制回路中的液壓力和電動推桿的推力同時驅(qū)動液壓缸的工字型活塞，并通過工作端壓力傳感器與泵端壓力傳感器的使用，來調(diào)節(jié)動力腔的壓力，使液壓缸的動力腔與工作腔平衡，在工作過程中實現(xiàn)恒流或恒壓控制，在此基礎(chǔ)上通過控制改變電動推桿的工作模式，能夠?qū)崿F(xiàn)恒壓與恒流控制的任意切換；本發(fā)明使用變頻電機(jī)及定量泵上設(shè)置的閉環(huán)控制回路，可以對定量泵的轉(zhuǎn)速進(jìn)行調(diào)節(jié)，從而能在較大范圍內(nèi)(一般5MPa _25MPa)對定量泵出口端的壓力(即動力腔內(nèi)的壓力)進(jìn)行調(diào)節(jié)，能實現(xiàn)一定壓力范圍內(nèi)任意設(shè)定壓力的測量，且滿足壓力波動小于±2%，在使用液壓調(diào)節(jié)動力腔壓力的基礎(chǔ)上，結(jié)合使用電動推桿驅(qū)動工字型活塞對壓力和流量進(jìn)行精確控制，通過工字型活塞兩端液壓力的平衡設(shè)計，減小了本發(fā)明對電動推桿的驅(qū)動力的要求，通過采用驅(qū)動力很小的電動推桿就能實現(xiàn)恒流或恒壓控制功能，而且能夠給負(fù)載提供較大壓力和大流量的液壓油，不僅一定程度上克服了電動推桿驅(qū)動力對輸出壓力和流量的限制，而且提高了恒壓與恒流的控制精度，相對于傳統(tǒng)的恒流式或恒壓式供油結(jié)構(gòu)，本發(fā)明所述的恒壓恒流裝置不僅能夠?qū)崿F(xiàn)動態(tài)的系統(tǒng)壓力及大流量工況下高精度恒壓控制與恒流控制的任意切換，擴(kuò)大了工作壓力范圍，擴(kuò)展了設(shè)備功能和應(yīng)用范圍，且能耗?。涣硪环矫?，較小驅(qū)動力的電動推桿較之大驅(qū)動力的電動推桿，其在速度、扭矩的精度等方面的性能優(yōu)異，技術(shù)成熟，而且成本相對較低。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0008]圖1為本發(fā)明的原理結(jié)構(gòu)示意圖，圖中雙點劃線表示控制線纜。
[0009]其中:1、驅(qū)動油箱；2、低壓管路一 ；3、吸油過濾器；4、定量泵；5、高壓管路一 ；6、換向閥；61、第一油口 ；62、第二油口 ；63、第三油口 ；64、第四油口 ；7、高壓管路二 ；8、液壓缸；81、工字型活塞；82、動力腔；83、中間腔；84、工作腔；9、高壓管路三；10、低壓管路二 ；
11、工作油箱；12、單向閥；13、低壓管路三；14、回油過濾器；15、變頻電機(jī)；16、泵端壓力傳感器；17、工作端壓力傳感器；18、電動推桿；19、控制單元；20、空氣過濾器；21、液位計；22、放油開關(guān)；23、截止閥。
【具體實施方式】
[0010]下面結(jié)合附圖，說明本發(fā)明的【具體實施方式】。
[0011]見圖1，本發(fā)明包括驅(qū)動油箱1，驅(qū)動油箱I上連接有空氣過濾器20、液位計21和放油開關(guān)22，低壓管路一 2的一端接通驅(qū)動油箱1，并連接吸油過濾器3后，另一端與定量泵4的進(jìn)口連接，定量泵4的出口通過高壓管路一 5與換向閥6的第一油口 61連接；工字型活塞81與液壓缸8的缸體內(nèi)壁密封連接，工字型活塞81將液壓缸8的內(nèi)部分成動力腔82、中間腔83與工作腔84，換向閥6的第二油口 62通過高壓管路二 7與液壓缸8的動力腔82接通，液壓缸8的中間腔83通過高壓管路三9與換向閥6的第三油口 63接通，液壓缸8的工作腔84的進(jìn)油口通過低壓管路二 10與工作油箱11接通，低壓管路二 10上設(shè)有單向閥12 ;低壓管路三13的一端接通換向閥6的第四油口 64，并連接回油過濾器14后，另一端與驅(qū)動油箱I接通；定量泵4由變頻電機(jī)15驅(qū)動；高壓管路一 5上連接有泵端壓力傳感器16，液壓缸8的工作腔84通過管路裝有工作端壓力傳感器17，工作腔84與工作端壓力傳感器17的連接管路上裝有截止閥23 ;液壓缸8的工字型活塞81與電動推桿18的推桿固接；變頻電機(jī)15、泵端壓力傳感器16、工作端壓力傳感器17及電動推桿18均通過控制線纜與控制單元19連接，由此，定量泵4、變頻電機(jī)15、控制單元20、及泵端壓力傳感器16構(gòu)成定量泵4出口端壓力調(diào)節(jié)的閉環(huán)控制回路。
[0012]在本發(fā)明實際運(yùn)行時，將液壓缸8的工作腔84通過管路與供油對象連接，工作端壓力傳感器17位于工作腔84的出油口與供油對象的連接管路上，工作端壓力傳感器17用于測量工作腔84出油口端的壓力，泵端壓力傳感器16用于測量定量泵4的出口端的壓力，液壓缸8工作時，定量泵4的出口端通過換向閥6、高壓管路一 5、高壓管路二 7與動力腔82接通，所以，泵端壓力傳感器16測量的定量泵4出口端的壓力即動力腔82內(nèi)的液壓，空氣過濾器20用于防止污染物由于油箱內(nèi)的油量變動而隨空氣混入油箱，確保驅(qū)動油箱I的清潔度和避免引起定量泵4的空穴現(xiàn)象，液位計21用于觀察驅(qū)動油箱I內(nèi)油面高度，放油開關(guān)22用于油長時間不用的情況下將油放出，以防止驅(qū)動油箱I內(nèi)的油變質(zhì)。本發(fā)明的供油過程如下:
液壓缸8的工作腔84內(nèi)添加液壓油:換向閥6閥芯移動，使換向閥6的第一油口 61與第三油口 63接通、第二油口 62與第四油口 64接通，電動推桿18的推桿拉動液壓缸8的工字型活塞81向左移動，左、右方向即圖1中的左、右方向，向左移動的過程中，工作腔84的體積不斷增大，而動力腔82的體積不斷減小，工作腔84內(nèi)在與低壓管路二 10接通的進(jìn)油口處產(chǎn)生負(fù)壓，由此，工作油箱11內(nèi)的液壓油經(jīng)單向閥12被吸入工作腔84內(nèi)，而動力腔82內(nèi)在與高壓管路二 7的接通處產(chǎn)生正壓，因此，動力腔2的液壓油經(jīng)高壓管路二 7、換向閥6的第二油口 62及第四油口 64、低壓管路三13、回油過濾器14回到驅(qū)動油箱1，同時變頻電機(jī)15啟動，驅(qū)動定量泵4，驅(qū)動油箱I中的液壓油經(jīng)吸油過濾器3、定量泵4、低壓管路一 2、高壓管路一 5、換向閥6的第一油口 61及第三油口 63、高壓管路三9被吸入到液壓缸8的中間腔83內(nèi)。
[0013]液壓缸8的工作腔84向負(fù)載供油:換向閥6閥芯移動，使換向閥6的第一油口 61與第二油口 62接通、第三油口 63與第四油口 64接通，電動推桿18的推桿推動液壓缸8的工字型活塞81向右移動，向右移動的過程中，工作腔84的體積不斷減小，而動力腔82的體積不斷增大，工作腔84內(nèi)在與供油管路接通的出油口處產(chǎn)生正壓，由此，工作腔84內(nèi)的液壓油經(jīng)供油管路被送至供油對象，而動力腔82內(nèi)在與高壓管路二 7的接通處產(chǎn)生負(fù)壓，同時啟動啟動變頻電機(jī)15，因此，驅(qū)動油箱I內(nèi)的液壓油經(jīng)低壓管路一 2、吸油過濾器3、定量泵4、低壓管路一 2、高壓管路一 5、換向閥的第一油口 61及第二油口 62、高壓管路二 7被吸入到液壓缸8的動力腔82內(nèi)，中間腔83內(nèi)的液壓油則經(jīng)過高壓管路三9、換向閥6的第三油口 63及第四油口 64、低壓管路三13、回油過濾器14回到驅(qū)動油箱I。工字型活塞81向右移動的過程中，通過工作端壓力傳感器17、所述閉環(huán)控制回路控制動力腔82與工作腔84壓力平衡，并且通過控制單元19控制電動推桿18中電機(jī)的運(yùn)轉(zhuǎn)模式，來實現(xiàn)恒流控制與恒壓控制的轉(zhuǎn)換。
[0014]在液壓缸8的工作腔84向負(fù)載供油的作業(yè)過程中，本發(fā)明的恒壓或恒流的具體控制過程如下:
電動推桿18推動工字型活塞81向右移動，變頻電機(jī)15啟動，驅(qū)動定量泵4建立油壓，通過泵端壓力傳感器16測量定量泵4的出口端的壓力(即動力腔82的壓力)，通過工作端壓力傳感器17測量工作腔84出油端的壓力，將工作端壓力傳感器17及泵端壓力傳感器16的動態(tài)測量值均傳輸給控制單元19，控制單元19將兩個測量值與同一個目標(biāo)值進(jìn)行比對，根據(jù)比對結(jié)果來調(diào)節(jié)變頻電機(jī)15的轉(zhuǎn)速，由此調(diào)節(jié)定量泵4的轉(zhuǎn)速，達(dá)到控制定量泵4出口端輸出流量進(jìn)而控制定量泵4出口端壓力(即動力腔82內(nèi)壓力)的目的，這種動態(tài)調(diào)節(jié)直至工作端壓力傳感器17及泵端壓力傳感器16 二者的測量值與目標(biāo)值接近，即實現(xiàn)了液壓缸8的動力腔82與工作腔84壓力的基本平衡。動力腔82與工作腔84 二者的壓力基本平衡，在此基礎(chǔ)上，通過控制單元19控制電動推桿18中電機(jī)的工作模式，則能夠?qū)崿F(xiàn)恒流控制與恒壓控制之間的任意切換，具體地，電動推桿18中的電機(jī)以恒轉(zhuǎn)速模式運(yùn)轉(zhuǎn)時，則工字型活塞81移動的速度恒定，根據(jù)輸出流量為工字型活塞81移動速度與工作腔84有效工作面積的乘積值的數(shù)學(xué)關(guān)系，可知，電動推桿18以恒轉(zhuǎn)速模式運(yùn)行時，工作腔84的輸出流量是恒定的；電動推桿18中的電機(jī)以恒轉(zhuǎn)矩模式運(yùn)轉(zhuǎn)時，則電動推桿I推動工字型活塞81移動的推力恒定，根據(jù)力平衡原理，可知，電動推桿18以恒轉(zhuǎn)矩模式運(yùn)行時，通過所述閉環(huán)控制路調(diào)節(jié)動力腔82的壓力，能夠?qū)崿F(xiàn)工作腔84出油端的壓力的恒壓控制，工作過程中電動推桿18的兩種工作模式隨意切換，從而實現(xiàn)恒壓控制與恒流控制的任意切換，擴(kuò)展了設(shè)備功能和應(yīng)用范圍。
[0015]本發(fā)明工作時通過所述閉環(huán)控制回路的液壓作用來調(diào)節(jié)動力腔壓力從而實現(xiàn)工字型活塞81兩端液壓力平衡，在使用液壓調(diào)節(jié)的基礎(chǔ)上，結(jié)合使用電動推桿驅(qū)動工字型活塞對壓力和流量進(jìn)行精確控制，因此減小了本發(fā)明對電動推桿18的驅(qū)動力的要求，即采用驅(qū)動力很小的電動推桿18就能實現(xiàn)恒流或恒壓控制功能，而且能夠給負(fù)載提供較大壓力和大流量的液壓油，較小驅(qū)動力的電動推桿較之大驅(qū)動力的電動推桿，其在速度和扭矩等方面的性能優(yōu)異，技術(shù)成熟，而且成本相對較低。
[0016]在控制精度方面，本發(fā)明使用變頻電機(jī)及定量泵上設(shè)置的閉環(huán)控制回路，可以對定量泵的轉(zhuǎn)速進(jìn)行調(diào)節(jié)，從而能在較大范圍內(nèi)(一般5 MPa -25MPa)對定量泵出口端的壓力(即動力腔內(nèi)的壓力)進(jìn)行調(diào)節(jié)，能實現(xiàn)一定壓力范圍內(nèi)任意設(shè)定壓力的測量，且滿足壓力波動小于±2%，進(jìn)一步地，本發(fā)明結(jié)合使用變頻電機(jī)、定量泵、壓力傳感器及控制單元形成的閉環(huán)控制回路及電動推桿來驅(qū)動液壓缸活塞并調(diào)節(jié)動力腔的壓力，使工作時液壓缸的動力腔與工作腔壓力平衡，從而在工作腔內(nèi)實現(xiàn)恒壓或恒流控制，而通過控制改變電動推桿的工作模式，在工作過程中能實現(xiàn)恒流及恒壓控制任意切換，兩種驅(qū)動方式的結(jié)合使用，不僅一定程度上克服了電動推桿驅(qū)動力對輸出壓力和流量的限制，而且提高了恒壓與恒流的控制精度，相對于傳統(tǒng)的恒流式或恒壓式供油結(jié)構(gòu)，本發(fā)明所述的恒壓恒流裝置能夠?qū)崿F(xiàn)動態(tài)的系統(tǒng)壓力及大流量工況下高精度恒壓控制與恒流控制，且二者能夠任意切換。
[0017]以上描述是對本發(fā)明的解釋，不是對發(fā)明的限定，本發(fā)明所限定的范圍參見權(quán)利要求，在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)，可以作任何形式的修改。
【權(quán)利要求】
1.液壓供油系統(tǒng)的恒壓恒流裝置，包括驅(qū)動油箱(1)，低壓管路一(2)的一端接通驅(qū)動油箱(1)，并連接吸油過濾器(3)后，另一端與定量泵(4)的進(jìn)口連接，其特征在于:定量泵(4)的出口通過高壓管路一(5)與換向閥(6)的第一油口(61)連接；工字型活塞(81)與液壓缸(8)的缸體內(nèi)壁密封連接，工字型活塞(81)將液壓缸(8)的內(nèi)部分成動力腔(82)、中間腔(83)與工作腔(84)，換向閥(6)的第二油口(62)通過高壓管路二(7)與液壓缸(8)的動力腔(82)接通，液壓缸(8)的中間腔(83)通過高壓管路三(9)與換向閥(6)的第三油口(63)接通，液壓缸(8)的工作腔(84)通過低壓管路二(10)與工作油箱(11)接通，低壓管路二( 10 )上設(shè)有單向閥(12 );低壓管路三(13 )的一端接通換向閥(6 )的第四油口( 64)，并連接回油過濾器(14)后，另一端與驅(qū)動油箱(I)接通；定量泵(4)由變頻電機(jī)(15)驅(qū)動；高壓管路一(5 )上連接有泵端壓力傳感器(16 )，液壓缸(8 )的工作腔(84)通過管路裝有工作端壓力傳感器(17);液壓缸(8)的工字型活塞(81)與電動推桿(18)的推桿固接；變頻電機(jī)(15)、泵端壓力傳感器(16)、工作端壓力傳感器(17)及電動推桿(18)均通過控制線纜與控制單元(19)連接。
2.按權(quán)利要求1所述的液壓供油系統(tǒng)的恒壓恒流裝置，其特征在于:所述驅(qū)動油箱(I)上連接有空氣過濾器(20)、液位計(21)和放油開關(guān)(22)。
3.按權(quán)利要求1所述的液壓供油系統(tǒng)的恒壓恒流裝置，其特征在于:所述工作腔(84)與工作端壓力傳感器(17 )的連接管路上裝有截止閥(23 )。
【文檔編號】F15B11/028GK103821783SQ201310645111
【公開日】2014年5月28日 申請日期:2013年12月5日 優(yōu)先權(quán)日:2013年12月5日
【發(fā)明者】吳欲龍, 吳淳武, 張麗敏, 周毅, 張寶田 申請人:中國第一汽車股份有限公司無錫油泵油嘴研究所, 中國第一汽車股份有限公司