CN100371612C - 液压系统 - Google Patents

Abstract

一种液压系统，依次包括低功率电机；与电机相连的减速机；与减速机相连的连轴器；动力传输装置，包括与连轴器相连的滚珠螺杆、推动板、固定在推动板上的推动杆、设置在滚珠螺杆上且固定在推动板上的滚珠螺帽；滚珠螺杆垂直地穿过推动板的中心并插入推动杆的内腔中心；推动板的两端分别设有直线轴承，两直线轴承在与滚珠螺杆相平行的一对直线导杆上运动；与油箱连通的密封缸桶；及固定在推动杆上的活塞，活塞位于缸桶内并与缸桶内腔呈滑动配合；电机的动力通过减速机、连轴器、滚珠螺杆、滚珠螺帽传给推动板，带动推动杆和活塞在缸桶内运动，改变电机的转向，使活塞在缸桶内做往复直线运动；活塞在缸桶内进行往复运动的行程中，缸桶连续地输出高压和/或低压液压油。

Description

液压系统

技术领域

本发明涉及一种液压系统，尤其涉及一种低功率电机驱动的高效能液压系统。

背景技术

现有的油压系统通常都是以一定功率电机驱动油泵工作，通过油泵工作使油压系统中产生压力和一定流量，通过液压控制阀控制油路，使系统完成工作，但这种系统存在如下缺陷：

(1)油泵及控制阀工作时油温很高，而油温过热是油压系统许多故障最主要的诱发原因，并影响液压元件和系统工作的可靠性和使用寿命。

(2)系统中使用的控制元件多，需要必不可少的主要部件油泵，同时也需要大功率的动力电机起动运行。

(3)电机及油泵工作时噪音大，影响环保及工作者的健康。

(4)控制阀不准确，在系统中很难精确控制机器动作的精确度，比如压力、行程(每次往返的精确度等)。

(5)液压油的品质要求高，使用量也需要很多，不利于环保，使用寿命短，因为油泵控制阀的强压力摩擦，使油很快发热失去它的性能。

(6)机器使用的电压也有一定限制，绝大多数机器使用的电压为三相380V，在没有380V电源时就不能使用。

发明内容

为克服现有技术的上述缺陷，本发明的目的是提供一种能连续地输出高压和/或低压液压油的高效能液压系统。

为实现上述目的，本发明提供一种液压系统，其依次包括：低功率电机；与电机相连的减速机；与减速机相连的联轴器；动力传输装置，其包括：与联轴器相连的滚珠螺杆、推动板、固定在推动板上的推动杆、设置在滚珠螺杆上且固定在推动板上的滚珠螺帽；滚珠螺杆垂直地穿过推动板的中心，并插入推动杆的内腔中心；所述推动板的两端分别设有直线轴承，两直线轴承在与滚珠螺杆相平行的一对直线导杆上运动；与油箱连通的密封缸桶；以及固定在推动杆上的活塞，活塞位于缸桶内并与缸桶内腔呈滑动配合；其中，电机的动力通过减速机、联轴器、滚珠螺杆、滚珠螺帽传给推动板，带动推动杆和活塞在缸桶内运动；改变电机的转向，使活塞在缸桶内做往复直线运动；活塞在缸桶内进行往复运动的行程中，缸桶连续地输出高压和/或低压液压油。

所述活塞固定在推动杆的顶端，活塞将缸桶的内腔分隔为右腔、左腔，两个单向阀分别与右腔、左腔相连，油箱通过单向阀分别与右腔、左腔相连；当缸桶的内径在0.03m-0.07m之间时，输出高压液压油；当缸桶的内径在0.1m-0.3m之间时，输出低压液压油。

所述缸桶由相连的低压缸桶和高压缸桶组成，高压缸桶的内径小于低压缸桶的内径；活塞将低压缸桶的内腔分隔为右腔和左腔；推动杆与高压缸桶的内腔呈滑动配合，活塞与低压缸桶的内腔呈滑动配合；三个单向阀分别与右腔、左腔、内腔相连；油箱通过三个单向阀分别与右腔、左腔、内腔相连。

所述高压缸桶的内径在0.03m-0.07m之间，低压缸桶的内径在0.1m-0.3m之间。

所述一对导杆的两端分别设有两个固定板，其中一个固定板是缸桶的壁面，固定板的中心设有通孔，通孔内设有油封，推动杆穿过固定板上的通孔进入缸桶。

所述活塞的外周缘设有油封。

所述左腔和内腔之间的连接处设有油封。

所述低功率电机是伺服电机，所述减速机是行星齿轮减速机或涡轮涡杆减速机。

本发明的液压系统的缸桶内设有活塞，活塞将缸桶分隔为两个内腔，活塞在缸桶内往复运动的行程中，缸桶能连续地输出高压和/或低压液压油，由此极大地提高了工作效率。本液压系统取代了油泵，大大减少了零部件，工作非常稳定，能精确控制机器的动作，解决了控制阀的工作精度不准确的弊端，没有了油泵也就解决了致命的油温问题，大大减少了驱动源大功率的电机，节约系统消耗的能源在50％-90％以上；也大大地减少了液压油的使用量，使机器更环保，因取消了大功率的电机及油泵，所以该系统的噪音能减少90％。

附图说明

图1为本发明第一实施例的液压系统的结构示意图；

图2为本发明第二实施例的液压系统的结构示意图。

具体实施方式

图1所示是本发明第一实施例，即：能连续地提供高压或低压液压油的液压系统，其依次包括：低功率电机1、减速机2、连接板3、联轴器4、动力传输装置100、及与油箱27连通的缸桶40。

减速机2与电机1相连，减速机2被固定在连接板3的一侧，联轴器4设在连接板3的另一侧，并与减速机2相连。

所述动力传输装置100包括：与联轴器4相连的滚珠螺杆7、推动板20、固定在推动板20上的推动杆10、设置在滚珠螺杆7上且固定在推动板20上的滚珠螺帽8。滚珠螺杆7垂直地穿过推动板20的中心，并插入推动杆10的内腔中心。推动板20的两端分别设有直线轴承9，两直线轴承在与滚珠螺杆7相平行的一对直线导杆6上运动，从而带动推动板20做往复直线运动。所述一对直线导杆6的两端分别设有固定板5、12，并用螺栓13固定。固定板12为缸桶40的壁面，固定板12的中心设有通孔，通孔内设有油封11。推动杆10穿过固定板上的通孔进入缸桶40。

电机1驱动减速机2，电机1的功率随减速比的增大而放大输出功率。电机1的动力通过减速机2、联轴器4转给滚珠螺杆7，滚珠螺杆将旋转运动变为线性运动从而使滚珠螺帽8做直线往复运动，因滚珠螺帽8固定在推动板20上，故使推动板20做直线往复运动。因推动杆10固定在推动板20上，故当推动板20运动时会带动推动杆10和活塞15同步运动。因滚珠螺杆7设在推动杆10的中心，故低功率电机1和减速机2的动能在推动杆10上产生放大的推力源。当推动杆10通过固定板12的通孔时，油封11将腔A与外界隔开。

推动杆10的前端固定有活塞15，活塞15与缸桶40的内腔呈滑动配合。活塞15的外周缘设有油封16，活塞15将缸桶40的内腔分隔为右腔A和左腔B。单向阀25A、25B分别与右腔A、左腔B相连，油箱27通过单向阀19、23分别与右腔A、左腔B相连。阀25A、25B、19、23都是单向阀，压力表26、21分别显示右腔A、左腔B内的油压。

当电机顺时针旋转时，推动杆10带动活塞15做正向(向左)运动，右腔A里呈真空并具有一定吸力，油箱27内的油通过单向阀19被吸入右腔A，同时左腔B内的油受到活塞15的作用力而成为高压或低压液压油，并从单向阀25B输出。当活塞15向左走完缸桶内腔的整个行程后，控制低功率电机1使其逆时针旋转，这时活塞15做反向(向右)运动，从而使右腔A输出高压或低压液压油，此时左腔B因活塞15的反向运动而产生吸力，油箱27中的油通过单向阀23被吸入左腔B。可见，改变电机的转向，可使缸桶的右腔A和左腔B交替连续地输出高压或低压液压油，以供给液压系统使用。

在该实施例中，缸桶40输出的液压油的压力取决于缸桶的内径，当缸桶的内径在0.1m-0.3m之间、电机功率在275W时，将输出压力为981000-6860000Pa的低压液压油；当缸桶40的内径在0.03m-0.07m之间、电机功率在275W时，将输出压力为9810000-20600000Pa的高压液压油。

图2所示为本发明第二实施例，即：可连续地提供高压和低压液压油的液压系统，与第一实施例一样，第二实施例也包括：低功率电机1、减速机2、连接板3、联轴器4、动力传输装置、及与油箱27连通的缸桶。电机1和减速机2的动力能作用在推动杆10上并产生放大的推力源。

所不同的是，图2所示的缸桶由相连的低压缸桶34和高压缸桶14组成。高、低压缸桶的连接处设有油封17，高压缸桶14的内径小于低压缸桶34的内径。

推动杆10上设有活塞15，活塞的外周缘设有油封16。活塞15将低压缸桶内腔分为右腔A和左腔B。推动杆10与高压缸桶14的内内腔C呈滑动配合，活塞15与低压缸桶34的内腔呈滑动配合。单向阀25A、25B、25C分别与右腔A、左腔B、内腔C相连；油箱27通过单向阀19、23、22分别与右腔A、左腔B、内腔C相连；压力表26、21、24分别显示右腔A、左腔B、内腔C内的油压。固定板12为低压缸桶34的壁面，推动杆10穿过固定板12上设有油封11的通孔进入低压缸桶34。

当推动杆10和活塞15仅在低压缸桶34内正向(向左)运动时，低压缸桶的左腔B及高压缸桶14的内腔C内同时产生低压液压油，分别通过单向阀25B、25C输出。当推动杆10继续正向(向左)运动并通过油封17进入内腔C时，单向阀25C输出的液压油就变为高压液压油。单向阀25B依然输出低压液压油。在活塞15正向移动时，低压缸桶的右腔A内形成真空吸力，通过单向阀19吸取油箱27中的液压油。当活塞14反向(向右)运动时，高压缸桶14及低压缸桶34的左腔B内均形成真空并具有吸力，由此通过单向阀22、23吸取油箱27中的液压油，以补充前一动作失去的液压油并准备下一次动作，同时右腔A因受到活塞15的回行作用而产生低压液压油，并通过单向阀25A输出供给液压系统使用。可见，该系统能同时输出高压和低压液压油，同时低压缸桶34的右腔A和左腔B能交替连续输出低压液压油。

如上所述，缸桶内的压力取决于其内径的大小，在图2中，低压缸桶34的内径在0.1m-0.3m之间、高压缸桶14的内径在0.03m-0.07m之间、电机功率在275W时，将输出压力为981000-6860000Pa低压液压油、和压力为9810000-20600000Pa的高压液压油。

在本发明中，低功率电机是单相220电源，故适用范围广泛。而低功率电机的可控性是很强的，它的转动精度可控制在0.01m以下，通过滚珠螺杆变为直线运动后，精度更大大提高，再通过电子尺等控制原件，油腔中的液压油就可以任意控制出油量或压力，能解决传统系统的精度问题。另，所述低功率电机可以是伺服电机，减速机可以是行星齿轮减速机或涡轮涡杆减速机。

本发明的液压系统可用于现有的任何一种油压设备上，上述二个实施例可代替现有技术中的低压油泵、高压油泵、高低压组合油泵。在流量控制上，本发明可任意改变马达速度来控制输出的流量，根据本系统的特点，如果现有的机器都改用这种动力源，例如一台100吨的油压机，现有的电机功率为三相380V，7500W，每小时耗电7.5度x0.71元/度＝5.325元/小时。而采用本发明，电机为单相220V，400W，每小时耗电0.4度x0.71元/度＝0.284元/小时，由此可见，本发明节约的能源是非常可观的。

Claims (8)

1.一种液压系统，其特征在于，系统依次包括：

低功率电机(1)；

与电机(1)相连的减速机(2)；

与减速机(2)相连的联轴器(4)；

动力传输装置，其包括：与联轴器(4)相连的滚珠螺杆(7)、推动板(20)、固定在推动板(20)上的推动杆(10)、设置在滚珠螺杆(7)上且固定在推动板(20)上的滚珠螺帽(8)；滚珠螺杆(7)垂直地穿过推动板(20)的中心，并插入推动杆(10)的内腔中心；所述推动板(20)的两端分别设有直线轴承(9)，两直线轴承在与滚珠螺杆(7)相平行的一对直线导杆(6)上运动；

与油箱(27)连通的密封缸桶(40、50)；以及

固定在推动杆(10)上的活塞(15)，活塞位于缸桶内并与缸桶内腔呈滑动配合；

其中，电机(1)的动力通过减速机(2)、联轴器(4)、滚珠螺杆(7)、滚珠螺帽(8)传给推动板(20)，带动推动杆(10)和活塞(15)在缸桶内运动；改变电机的转向，使活塞在缸桶内做往复直线运动；活塞在缸桶内进行往复运动的行程中，缸桶连续地输出高压和/或低压液压油。

2.如权利要求1所述的液压系统，其特征在于，所述活塞(15)固定在推动杆(10)的顶端，活塞将缸桶(40)的内腔分隔为右腔(A)、左腔(B)，单向阀(25A、25B)分别与右腔(A)、左腔(B)相连，油箱(27)通过单向阀(19、23)分别与右腔(A)、左腔(B)相连；

当缸桶(40)的内径在0.03m-0.07m之间时，输出高压液压油；当缸桶(40)的内径在0.1m-0.3m之间时，输出低压液压油。

3.如权利要求1所述的液压系统，其特征在于，所述缸桶(50)由相连的低压缸桶(34)和高压缸桶(14)组成，高压缸桶的内径小于低压缸桶的内径；

活塞(15)将低压缸桶(34)的内腔分隔为右腔(A)和左腔(B)；推动杆(10)与高压缸桶的内腔(C)呈滑动配合，活塞(15)与低压缸桶(34)的内腔呈滑动配合；

单向阀(25A、25B、25C)分别与右腔(A)、左腔(B)、内腔(C)相连；油箱(27)通过单向阀(19、23、22)分别与右腔(A)、左腔(B)、内腔(C)相连。

4.如权利要求3所述的液压系统，其特征在于，所述高压缸桶(14)的内径在0.03m-0.07m之间，低压缸桶(34)的内径在0.1m-0.3m之间。

5.如权利要求1所述的液压系统，其特征在于，所述一对导杆(6)的两端分别设有固定板(5、12)，固定板(12)是缸桶的壁面，固定板的中心设有通孔，通孔内设有油封(11)，推动杆(10)穿过固定板(12)上的通孔进入缸桶。

6.如权利要求1至3中任一项所述的液压系统，其特征在于，所述活塞(15)的外周缘设有油封(16)。

7.如权利要求3所述的液压系统，其特征在于，所述左腔(B)和内腔(C)之间的连接处设有油封(17)。

8.如权利要求1所述的液压系统，其特征在于，所述低功率电机(1)是伺服电机，所述减速机(2)是行星齿轮减速机或涡轮涡杆减速机。

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