CN100560992C - 控制液压驱动马达的装置 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种用于控制一液压驱动马达(2)的装置，所述装置形成一液压系统的一部分，在所述液压系统中，压力下的液压流体形成通过一主输送管(1)的主流，所述马达连接在所述主输送管中，所述马达适于驱动一个具有变化载荷的负载，并且一个或多个阀(6、7)适于控制通过所述马达的液压流，一方面是在操作中，另一方面是用于所述马达的起动和停止，其特征在于，所述阀之一由一个流量控制阀(7)构成，所述流量控制阀(7)连接在所述马达(2)的下游的所述主输送管(1)中，并且适于一方面起动/停止所述马达，另一方面对通过所述马达的所述液压流进行恒流控制。

Description

控制液压驱动马达的装置
技术领域
本发明涉及用于控制液压驱动马达的装置。
背景技术
在某些应用中，液压马达在随时间显著变化的负载下工作，由于在传统液压系统中的惯性意味着液压流体流不能给马达提供足够的供给，所以目前存在着一些问题。另一个严重问题在于当马达运动到停止位置的时候会发生气蚀损伤的危险。
发明内容
本发明的一个目的在于消除上述问题，使得所述马达能够被控制以实现效率最大化的任务。
所述目的是通过提供一种用于控制一液压驱动的旋转马达的装置来实现的，所述装置形成一液压系统的一部分，在所述液压系统中，压力下的液压流体形成通过一主输送管的主流，所述旋转马达连接在所述主输送管中，所述旋转马达适于驱动一个具有变化载荷的负载，并且一个或多个阀适于控制通过所述旋转马达的液压流体的流动，一方面是在操作中，另一方面是用于所述旋转马达的起动和停止，其特征在于，所述旋转马达具有一个用于驱动一旋转负载的输出旋转轴，所述阀之一由一个流量控制阀构成，所述流量控制阀连接在所述旋转马达的下游的所述主输送管中，并且适于一方面起动/停止所述旋转马达，另一方面对通过所述旋转马达的所述液压流进行恒流控制。
附图说明
本发明将通过参考附图的解释性实施例的详细描述来解释，其中：
图1展示了包括根据本发明的装置的一个液压系统；
图2-4展示了适于根据本发明的流量控制的流量控制阀的一个优选实施例。
具体实施方式
在图1中的例子中展示了一个液压系统，根据本发明的装置可以应用于其中。所述系统包括一个液压流体输送管1，用于来自一个液压流体泵(未示出)的主液流。而且当前是一个液压流体容积v，在这个容积中保持了一个液压流体压力。在压力下的液压流体是适于驱动包含在所述系统中的一个液压马达2的驱动介质，所述系统具有一个输出旋转轴3，输出旋转轴3适于驱动用于执行一定任务的元件，例如像在收割机12中用于伐木的链条锯那样的一个锯11，这种锯用于精确伐木。藉于此，所述锯装置和所述液压马达连同其输出旋转轴的负载要经历巨大的瞬时改变，因此造成巨大的瞬时速度改变。用于这种应用的这种液压马达的例子是曲轴式的液压轴向活塞机构(例如参见US 6336391)，或者直线式机构。其它类型的液压马达也是可能的，例如齿轮马达。液压马达具有一个进口侧4和一个出口侧5，液压流体在压力作用下被供应到进口侧4，当在马达中压力下降以后，液压流体从出口侧5向上流动到主输送管1中。液压马达还包括一个适宜为双向类型的流量控制阀7，其具有一个进口8和一个出口9并且在一个可移动阀体中具有一个通流10，在电液致动阀6的作用下可移动阀体可以在打开和关闭位置之间调整，电液致动阀6在关和开位置，也就是停止和启动/操作位置之间是可以通过被操作者/计算机所致动的一个致动装置(未示出)来调整的。
流量控制阀7与液压马达2的下游在其出口侧5相连，并且在所示例子中除了启动/停止功能以外还有一个恒定流量功能，当致动阀6位于操作位置且液压流通过流量控制阀的时候，这个功能适于在整个液压马达2内保持一个实质上恒定的液压流，基本上不用考虑马达的负载变化。流量控制阀7的通流适于根据当前流量来改变其通流面积。在这个例子中，这是通过检测穿过例如收缩区15那样的区域的随时间的改变的压力下降来实现的，这个压力下降在主输送管1中经过一个控制输送管16并经过一个控制输送管22，输送管22在收缩区15的上游与主线路1相连，通过这种方式，流量控制阀根据穿过所述收缩区15的压力差来控制通过马达的流量。收缩区域上游的压力检测是通过致动阀6进行的。然而，作为选择，收缩区域也可以不设置在系统的恒流阀下游，如图所示那样，例如在马达2的上游或者位于马达和阀之间。在马达2周围连接的是一个分流线路24，分流线路24包括一个单向阀25，如果压力在马达出口侧形成过负荷，那么单向阀能够打开从而适于减缓压力。
图2-4展示了流量控制阀7的一个实施例的例子。在这个例子中，流量控制阀7的阀体体现为活塞形式的一个滑动体26，其可以在一个圆柱孔27内往复直线运动，这个往复运动一方面是由于经过控制输送管16、20、22的从收缩区域15引导到其各自的控制输入21、28的反向作用控制压力的作用，另一方面是由于弹簧18的弹簧力。致动阀6以同参考图1所描述的同样的方式连接，也就是说连接在其上游的收缩区域15和控制输入28之间连接在一个控制输送管20、22上。控制压力作用在活塞/滑动体26两侧上的各自的汽缸内腔部30、31，并且产生反向于各自活塞表面32、33的压力。能够根据其预载来适当调整的弹簧18提供了必要的附加力，以确定滑动体开始移动时的穿过收缩区域15的压力下降以及因此的马达速度。在阀套中布置了一些用于液压流体的输送管，液压流体通过阀来调节。主流，也就是说驱动马达2并且由流量控制阀7调节的流体，经过进口8进入，并且经过出口9流出。由于滑动体的通流10而影响流体调节，通流10由一个环形槽34和一个阻杆35形式的一个通道形成，阻杆35在滑动体26侧壁37上具有一个扼流边36。通过在控制压力和弹簧18的作用下的槽的轴向位移，进口8和出口9之间的流动面积得到调节，主流通过这种方式被调节。如虚线所示，扼流边36可以同扼流槽38一起设计，扼流边的设计影响控制特性。
现在参考所有附图来描述液压系统的机能。用于本发明的通常的操作需要在于，在通常操作和极限操作期间，不管瞬时载荷下降多少，尽可能使马达2及其输出旋转轴3保持一个恒定的最佳速度，速度的瞬时变化尽可能大地被抵消。这种应用的一个例子是穿过一个圆木23的锯，已知的危险在于，当圆木被锯穿且载荷下降的时候，由于在符号为v的软管等等中积聚的能量而产生空转。这是通过其尺寸使得它能够在快速响应下工作的流量控制阀7以及通过设置在马达2的下游处，也就是设置在其出口侧5的这个阀来实现的。当致动阀6在停止位置的时候，流量控制阀7被控制，使得能通过系统压力的作用而关闭，系统压力也就是经过控制输送管17的全部流体压力和来自控制输送管20的与来自阀弹簧18的力的作用相反的控制压力。在停止位置，泵压力经过控制输送管20并且经过控制阀7的一个控制进口28而作用在滑动体的一侧32上，这导致滑动体26移动到端部位置并且关闭整个主流(见图4)。从图中可以看出，阻杆35完全将进口8和出口9之间的流通封闭了。经过检测输送管19的任何负载检测同时检测低压。如果泵压应该下降，那么保持流量控制阀的关闭的力减少。另一方面，用于马达旋转的力同时减少。
当致动阀6从停止位置调整到起动位置/加速位置的时候，流量控制阀7被弹簧18打开并保持开放，因为控制面积现在通过在控制输送管22中的压力来起作用，在起动位置，这个压力与在控制输送管16中的压力一样(见图3)。可以看出，滑动体26由于弹簧(压缩弹簧)的作用而被移动到图中的右侧，其移动的方式是阻杆35连同其扼流边36离开使进口打开。
在操作中，流量控制阀7的作用是一个恒流阀，其目的是当流量过低的时候通过将阀完全打开而保持液压流体以恒流流过流量控制阀并因此流过马达2，并且当流量过高的时候能够扼流，也就是使马达制动。如果负载检测开始，那么系统压力就被检测，这提供了最大的流量。在停止时，马达在其尾侧通过再次调整到停止位置的致动阀6而被制动，流量控制阀7然后被调整到闭合位置。
与已知的通过在马达前面的一个补偿器和一个停止阀来解决问题相比，在恒流控制以及制动的情况下，在马达进口4的液压流体压力通过本发明的系统而在全部时间内得到保证，已知的该方法存在着马达运行快于流体的危险，这足以产生像气蚀泵那样的旋转。由于起动/停止功能和恒流功能结合在一个同样的阀元件中，所以有可能产生紧凑的结构和用于主流的短的流体输送管。举个例子，所述阀可以与马达部件也就是马达壳体结合成一体。
本发明并不限于上面所述的以及附图中所示的例子，而是可以在下面的本发明范围内做出变化。举个例子，负载可以是一个直线马达，比如活塞缸。流量控制阀可以具有不同的结构；例如阀体可以适于在两个反作用的起动流的作用下旋转，那么流体通道就可以设计成不同结构。

Claims (7)

1.一种用于控制一液压驱动的旋转马达(2)的装置，所述装置形成一液压系统的一部分，在所述液压系统中，压力下的液压流体形成通过一主输送管(1)的主流，所述旋转马达连接在所述主输送管中，所述旋转马达适于驱动一个具有变化载荷的负载，并且一个或多个阀(6、7)适于控制通过所述旋转马达的液压流体，一方面是在操作中，另一方面是用于所述旋转马达的起动和停止，其特征在于，所述旋转马达(2)具有一个用于驱动一旋转负载的输出旋转轴(3)，所述阀之一由一个流量控制阀(7)构成，所述流量控制阀(7)连接在所述旋转马达(2)的下游的所述主输送管(1)中，并且适于一方面起动/停止所述旋转马达，另一方面对通过所述旋转马达的所述液压流体进行恒流控制。
2.如权利要求1所述的装置，其特征在于，所述流量控制阀(7)适于根据检测到的在所述旋转马达下游的所述主输送管(1)中布置的区域(15)中由于截面的改变所产生的压力下降来控制通过所述主输送管的流量。
3.如权利要求2所述的装置，其特征在于，所述流量控制阀(7)具有用于控制所述流量控制阀的两个控制输入(21、28)，一个控制输入(28)适于接收控制流，所述控制流能够交替地在流量控制阀上游与所述主输送管(1)相连，用于所述阀的停止位置，也就是说将所述主流阻塞，或者与控制流相连，用于所述阀的起动位置，也就是说完全打开主流或者恒流控制，并且另一个控制输入(21)适于接收经过一控制输送管(22)的控制流，所述控制输送管(22)与在区域(15)改变的一侧上的所述主输送管中的一个位置相连。
4.如权利要求3所述的装置，其特征在于，所述流量控制阀(7)具有一个阀套和一个阀体(26)，所述阀体可以在所述阀套中移动并且具有一个通流通道(10)，在来自所述两个控制流和一个弹簧(18)的力的作用下以及由此产生的所述阀体的运动的作用下，所述通流通道适于改变其相对于所述流量控制阀的一进口(8)和一出口(9)的面积，并且一个致动阀(6)能够因为控制流之间的所述改变而与一个控制输入(28)相适配，以通过打开流量控制阀来运行到起动位置，根据区域中截面的改变所产生的压力下降来改变主流，从而恒流控制，并且通过完全关闭流量控制阀来运行到停止位置。
5.如权利要求4所述的装置，其特征在于，所述阀体由一个活塞滑动体(26)组成，所述活塞滑动体可以在一个汽缸膛(27)中往复移动，一个控制输入(28)导入所述汽缸膛的一端，并且另一个控制输入(21)导入所述汽缸膛的相对端。
6.如权利要求1所述的装置，其特征在于，所述负载由在一个锯装置中的一个锯(11)组成。
7.如权利要求1所述的装置，其特征在于，所述流量控制阀(7)与所述旋转马达壳体结合成一体。
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