一種組合式泵控缸電液控制系統(tǒng)的制作方法
【技術領域】
[0001]本發(fā)明涉及一種組合式泵控缸電液控制系統(tǒng)。更準確地說，涉及一種利用多個液壓泵精確控制液壓缸輸出位置和速度的液壓系統(tǒng)。
【背景技術】
[0002]當前的電液控制系統(tǒng)廣泛使用比例閥或者伺服閥等元器件實現(xiàn)伺服、比例控制，但是這類技術方案有著明顯的不足:
1.壓力損失大，能量利用效率低。由于閥控方案的基本原理是采用節(jié)流調速原理，其缺點就是存在節(jié)流損失，能量消耗大，系統(tǒng)發(fā)熱嚴重，造成液壓系統(tǒng)不穩(wěn)定或者發(fā)生故障。特別是對大流量比例伺服系統(tǒng)而言，壓力損失尤為嚴重。
[0003]2.大流量時頻響低。對大流量比例伺服系統(tǒng)而言，由于液動力較大，比例閥或者伺服閥的控制需要利用多級先導閥來實現(xiàn)，其頻率響應很難滿足實際工作要求。
[0004]為了避免閥控系統(tǒng)的上述兩個方面的不足，泵控缸技術應運而生。它采用容積調速的方式來控制液壓缸的位置和速度，具有節(jié)能、高效、響應快等優(yōu)勢。此外，泵控缸系統(tǒng)易于設計成閉式系統(tǒng)，從而可以實現(xiàn)移動式布置和控制，是一種實現(xiàn)液壓技術節(jié)能環(huán)保的有效途徑，也是電液技術的發(fā)展方向之一。
【發(fā)明內容】
[0005]本發(fā)明提出了一種組合式泵控缸電液控制系統(tǒng)。其主要目標是實現(xiàn)大負載的高頻響、大流量比例控制，取代現(xiàn)有的伺服閥、比例閥或者數(shù)字缸方案。避免了大流量伺服、比例電液控制系統(tǒng)中的壓力損失大和頻響低等不足，同時達到大幅節(jié)能的效果。
[0006]為了實現(xiàn)上述技術特點，本發(fā)明采取如下技術方案:本發(fā)明提出的泵控缸電液控制系統(tǒng)包含多個排量不同的液壓泵(泵的個數(shù)可以根據(jù)具體應用決定，本發(fā)明將以6個液壓泵為例進行說明，編號為A-F)，小流量溢流閥，小流量比例閥，大流量電磁閥換向閥，大流量安全閥，5個單向錐閥和5個二位二通電磁閥組成。
[0007]所述的6個液壓泵額定壓力相同，這六個泵可由兩個電機拖動，電機轉速恒定。液壓泵的類型可以根據(jù)具體應用場合來選取，一般以柱塞泵性能最為有益。
[0008]所述6個泵的流量取值分別為:泵A的流量為^，泵B-F的流量分別為ft 2q，Ag,816 ^則系統(tǒng)最大的流量為6個泵的流量總和即:32^如果系統(tǒng)所需流量為2001pm，則泵A的流量可取6.251pm。
[0009]所述泵A輸出的壓力油經小流量比例閥進入液壓缸工作腔；泵B-F的出口均接有二位二通截止式電磁閥與單向錐閥，泵B-F的輸出壓力油共同經大流量電磁換向閥進入液壓缸工作腔。
[0010]所述一個小流量溢流閥接在泵A出油口，大流量安全閥接在泵B-F的公共出油口，作溢流閥和安全閥使用。
[0011]所述6個泵的吸油口與液壓缸回油口均與油箱連通。
[0012]所述液壓缸上帶位移傳感器(針對位置控制系統(tǒng))或者速度、加速度傳感器(針對速度控制系統(tǒng))。基于液壓缸上傳感器的反饋，通過快速調整液壓缸的供油量，以容積調速的方式來控制液壓缸的位置和速度。
[0013]所述的二位二通截止式電磁閥，當其截至時，液壓油會打開單向閥，壓力油正常排出，且阻力很小。當其接通時，壓力油直接回油箱(壓力損失很小)，單向閥關閉，則該泵的運行狀態(tài)不影響其它泵的運行。
[0014]所述的小流量比例換向閥與泵A出油口相通，用于精確控制泵A的流量(流量變化為O-^7之間);大流量電磁換向閥與泵B-F的公共出油口相通，僅僅起到換向作用，泵B-F的公共出油口的流量取決于這5個泵排油與否(流量變化為^31^7之間的整數(shù))。故整個系統(tǒng)進入液壓缸工作腔的液壓油流量在小于32^的數(shù)值內任意變化，并且最終的流量控制精度取決于小流量的比例閥的控制精度。
[0015]所述的泵控缸系統(tǒng)工作時，電機一直帶動液壓泵勻速轉動。當某個液壓泵不需要向液壓缸供油時，其出油口被接回油箱，且回油箱的阻力損失很小，因而相應的能耗也很小。而當需要其向液壓缸供油時，只需給二位二通截止式電磁閥一個激勵信號。因此其響應取決于電磁閥的響應速度，而與電機和泵的動態(tài)響應無關。由于流量的控制是由小流量比例閥換向閥和電磁閥的動作實現(xiàn)的，而電磁閥和比例閥的都可以實現(xiàn)快速響應，從而可以使得進入液壓缸的流量變化對電信號的輸入響應非常快，從而滿足高頻響控制的要求。當系統(tǒng)所需流量更大時，只需增加一個或多個類似的泵和相應的電磁閥和單向錐閥即可，系統(tǒng)的整體性能幾乎不受影響，因而非常適于大流量的情況。
[0016]本發(fā)明涉及的泵控缸電液控制系統(tǒng)主要有以下幾個優(yōu)點:
1.整個系統(tǒng)可以實現(xiàn)流量從零到最大流量的無級可調，最大流量取決于整個預設空間可以放下多少個液壓泵。流量控制精度取決于小流量電液比例閥的控制精度。
[0017]2.由于小流量比例閥不需要多級先導閥，直接采用直動式即可，因此其壓力損失小。而系統(tǒng)工作時，只有^的流量受到比例閥控制，其余31 均由電磁換向閥進入油缸，因此系統(tǒng)壓力損失非常小，大幅節(jié)能。
[0018]3.如前述，采用小流量比例閥可以采用直動式，則其頻響可以非常高，而二位二通電磁閥同樣可以達到很高的響應頻率，因此整個系統(tǒng)也可以達到很高的頻響，克服了傳統(tǒng)大流量比例控制系統(tǒng)的頻率響應低的困難。
[0019]4.系統(tǒng)完全基于已有的標準液壓元器件，結構非常簡單，成本低，只是使用了新的控制策略。
[0020]5.工作壓力為泵B-F本身的輸出壓力，泵A的輸出壓力要高于其他泵的工作壓力，使得經過小流量比例閥后的壓力與其他泵的輸出壓力一致；
6.液壓泵的個數(shù)可以根據(jù)需要和具體布置要求而定。
[0021]7.在系統(tǒng)控制精度要求較高，且額定流量較小的情況下，可將泵A改為由伺服電機驅動，實現(xiàn)泵A的流量數(shù)字控制，從而不必采用比例閥，進一步減少壓力損失，節(jié)能性提尚O
【附圖說明】
[0022]圖1為本發(fā)明組合式泵控缸電液控制系統(tǒng)的示意圖。
【具體實施方式】
[0023]下面通過示意圖來說明本發(fā)明的設計思想。
[0024]如圖1所示，本發(fā)明的泵控缸電液控制系統(tǒng)由六個液壓泵，編號為A-F，小流量溢流閥I，小流量比例換向閥2，液壓缸3，大流量電磁換向閥4，安全閥5，5個單向錐閥6，5個二位二通截止式電磁閥7，以及油箱組成。
[0025]整個系統(tǒng)的結構為:泵A，泵C，泵F由一個電機拖動，泵B，泵D，泵E由另外一個電機拖動；泵八出口與小流量溢流閥I和小流量比例換向閥2相連；泵84出油口接有二位二通截止式電磁閥7和單向錐閥6，最終經由大流量電磁換向閥4進入液壓缸3工作腔中，安全閥5接在大流量電磁換向閥4前面，起到安全閥的作用。
[0026]整個泵控缸電液系統(tǒng)工作時，兩個電機一直帶動液壓泵A-F勻速轉動。泵A-F的流量分別為2q, 87和16 %系統(tǒng)流量通過6個泵的流量疊加來實現(xiàn)，Ο-g的流量變化由小流量比例換向閥I控制，1 由二位二通電磁閥的動作來控制。
[0027]當某個液壓泵不需要向液壓缸供油時，其出油口被接回油箱，而當需要其向液壓缸供油時，只需給二位二通截止式電磁閥7施加激勵信號，電磁閥7處于截止狀態(tài)，壓力油直接頂開單向錐閥6，則該泵處于排油狀態(tài)。例如，若系統(tǒng)所需流量為25.4%液壓缸3活塞桿向右運動。則可以通過以下組合實現(xiàn):0.Aq (泵A) +Iq (泵B) + 8g (泵E) +16<7 (泵F)。相應的閥狀態(tài)為:小流量比例閥控制的輸出流量為0.4^o與泵B、E、F相連的電磁閥受激勵信號作用而截止，其余導通，直接回油至油箱，同時電磁換向閥3處于右位，則泵B、E、F正常排油，并與泵A輸出的壓力油匯合。
[0028]本發(fā)明能夠有效解決大流量伺服、比例電液執(zhí)行系統(tǒng)中的壓力損失大和頻響低等缺陷，同時達到大幅節(jié)能效果。
【主權項】
1.一種組合式泵控缸電液控制系統(tǒng)，包含η個排量不同的液壓泵，小流量溢流閥，小流量比例閥，大流量電磁閥換向閥，大流量安全閥，η-1個單向錐閥和η-1個二位二通電磁閥，其特征在于: 第一個泵輸出的壓力油經小流量比例閥進入液壓缸工作腔；其余η-1個泵出油口均接有一個二位二通截止式電磁閥與一個單向錐閥，它們的輸出壓力油共同經大流量電磁換向閥進入液壓缸工作腔； 所述的二位二通截止式電磁閥，當其截至時，液壓油會打開對應的單向閥，壓力油正常排出，且阻力很??；當其接通時，壓力油直接回油箱，單向閥關閉； 所述的小流量比例換向閥用于精確第一個控制泵的流量；大流量電磁換向閥起到換向作用；所述的小流量溢流閥接在第一個泵出油口，大流量安全閥接其它泵的公共出油口 ； 所述液壓缸上帶位移傳感器或者速度、加速度傳感器，基于液壓缸上傳感器的反饋，通過快速調整液壓缸的供油量，以容積調速的方式來控制液壓缸的位置和速度。
2.根據(jù)權利要求1所述的一種組合式泵控缸電液控制系統(tǒng)，其特征在于:所述的小流量比例換向閥采用直動式小流量比例換向閥。
3.根據(jù)權利要求1所述的一種組合式泵控缸電液控制系統(tǒng)，其特征在于:當?shù)谝粋€泵采用伺服電機驅動時，則小流量比例換向閥可省去。
4.根據(jù)權利要求1、2或3所述的一種組合式泵控缸電液控制系統(tǒng)，其特征在于:所述的液壓泵采用柱塞泵，共有六個，六個柱塞泵額定壓力相同，由兩個電機拖動，電機轉速恒定。
5.根據(jù)權利要求4所述的一種組合式泵控缸電液控制系統(tǒng)，其特征在于:所述六個柱塞泵的流量取值分別為:第一個柱塞泵的流量為Cb其它五個柱塞泵的流量分別為Ch 2q,切’ 816 ^，則系統(tǒng)最大的流量為六個泵的流量總和即:32^
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種組合式泵控缸電液控制系統(tǒng)。它包括多個液壓泵，小流量溢流閥，大流量溢流閥，小流量比例換向閥，大流量電磁閥換向閥，多個單向錐閥和多個二位二通電磁閥組成。小流量比例換向閥與第一個泵出油口相通，用于精確第一個控制泵的流量；大流量電磁換向閥與其它泵的公共出油口相通，僅僅起到換向作用，其它泵的排油與否受控于與其相連的二位二通電磁閥的通斷。整個系統(tǒng)進入液壓缸工作腔的液壓油流量可以所有泵的流量之和的數(shù)值內任意變化，并且最終的流量控制精度取決于小流量比例閥的控制精度。本發(fā)明能夠有效地解決大流量伺服、比例電液控制系統(tǒng)中的壓力損失大和頻響低等不足，同時達到大幅節(jié)能效果。
【IPC分類】F15B13-04, F15B21-08, F15B11-02, F15B13-16
【公開號】CN104564862
【申請?zhí)枴緾N201510003272
【發(fā)明人】王林翔, 陳惟峰, 吳庭
【申請人】浙江大學
【公開日】2015年4月29日
【申請日】2015年1月6日