CN101334055A - 无动力补油的直接驱动容积控制电液伺服闭式油源系统 - Google Patents

无动力补油的直接驱动容积控制电液伺服闭式油源系统 Download PDF

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无动力补油的直接驱动容积控制电液伺服闭式油源系统，它涉及一种电液伺服闭式油源系统。本发明解决了现有泵控容积调速闭式回路油源系统存在的调速范围小、故障率高、可靠性差、噪音大、系统的能源效率低、系统结构复杂等问题。所述交流伺服电机或变频电机(1)与双向定量泵(2)连接，双向定量泵(2)与执行器(10)之间组成闭式回路(20)，双向定量泵(2)的泄油口与密闭压力油罐(4)连通，预压式空气滤清器(3)与密闭压力油罐(4)连通，补油阀总成(5)并联在闭式回路(20)上并与密闭压力油罐(4)连通，双向液压锁总成(6)串联在闭式回路(20)上。本明具有系统调速范围宽、故障率低、系统的能源效率高、系统可靠性好的优点。

Description

无动力补油的直接驱动容积控制电液伺服闭式油源系统
技术领域
本发明涉及一种电液伺服闭式油源系统，具体涉及无动力补油技术和交流变频调速技术。
背景技术
传统的阀控节流调速开式回路(简称开式回路)在执行器(马达或油缸)运行过程中，始终存在较大的溢流损失和节流损失，液压系统的功率效率很低，一般只用于小功率的液压系统中。泵控容积调速闭式回路(简称闭式回路)通过改变变量泵的的排量来调节执行元件的运动速度，闭式回路没有溢流损失和节流损失，同比体积小，功率效率较高，适用于大功率液压伺服系统和需要液压系统体积小的工程机械、行走机械及船舶舵机等系统中。闭式回路采用小流量的恒压油源作为补油系统，用以补偿变量泵和执行器的泄漏，保证低压管道有一定的压力值，以防止出现气穴现象和防止空气渗入，并作为变量泵伺服机构的供油液压源。但传统闭式回路有以下缺点：一、需要有一套比较复杂的变排量控制机构，对介质要求较高，故障率高、可靠性差；二、斜盘的摆角只能局限在一定的范围，因此调速范围受限，一般不超过40(40为最高转速与最低转速之比)；三、电机转速固定，因而小流量时泵仍作高速运转，摩擦副的磨损加剧，噪声加大；四、电机效率随负载而变化，在轻载时效率很低；五、变量泵比定量泵的噪声大；六、补油系统增加了系统的体积和重量，增加成本和系统复杂程度，进而降低系统可靠性和增加能源消耗。
发明内容
本发明为了解决现有泵控容积调速闭式回路油源系统存在的调速范围小、故障率高、可靠性差、噪音大、系统的能源效率低、系统结构复杂等问题，进而提供了一种无动力补油的直接驱动容积控制电液伺服闭式油源系统。
本发明解决上述技术问题采用的技术方案是：无动力补油的直接驱动容积控制电液伺服闭式油源系统包括交流伺服电机或变频电机、双向定量泵、预压式空气滤清器、密闭压力油罐、补油阀总成、双向液压锁总成和两个快换接头，所述交流伺服电机或变频电机与双向定量泵连接，双向定量泵与执行器之间组成闭式回路，双向定量泵的泄油口与密闭压力油罐连通，预压式空气滤清器与密闭压力油罐连通，补油阀总成并联在闭式回路上并与密闭压力油罐连通，双向液压锁总成串联在闭式回路上，两个快换接头分别串接在在闭式回路的油源出口处。
本发明的有益效果是：本发明具有系统调速范围宽、故障率低、噪音低、系统的能源效率高、节能效果好、控制元件数量少、系统可靠性好的优点。同时简化了液压回路，降低了自重和成本。本发明通过改变交流伺服电机(或变频电机)的运转方向、运转速度和运转时间来改变执行器的运动方向、运动速度和位移。本发明的具体优点主要表现在以下几方面：用价格低廉的定量泵取代变量泵，不仅降低系统成本，而且对介质的要求放宽。传统闭式回路中，对称并联两个高响应的安全阀。该安全阀的作用是系统过载时连通闭式回路的高低压管路，防止产生气穴现象和系统反向冲击，保护液压元件不受液压冲击而损坏。本发明中，可以通过对交流伺服电机(或变频电机)限转矩而实现相同的功能，所以本发明去掉这两个安全阀。本发明中去掉了传统闭式回路中的补油系统，采用补油阀总成和密闭压力油罐，进一步简化液压回路，提高系统的可靠性。本发明中，交流伺服电机(或变频电机)的转速可以根据负载的变化而变化，而不是总工作在额定转速上，当执行器达到指定位置而停止时，交流伺服电机(或变频电机)亦可停止运转，执行器的位置靠双向液压锁来保持。这也是本发明节能效果显著的关键所在。
附图说明
图1是本发明的原理示意图。
具体实施方式
具体实施方式一：如图1所示，本实施方式所述的无动力补油的直接驱动容积控制电液伺服闭式油源系统包括交流伺服电机或变频电机1、双向定量泵2、预压式空气滤清器3、密闭压力油罐4、补油阀总成5、双向液压锁总成6和两个快换接头9，所述交流伺服电机或变频电机1通过联轴器与双向定量泵2连接，双向定量泵2与执行器10之间组成闭式回路20，双向定量泵2的泄油口与密闭压力油罐4连通，预压式空气滤清器3通过油管与密闭压力油罐4连通，补油阀总成5并联在闭式回路20上并通过油管与密闭压力油罐4连通，双向液压锁总成6串联在闭式回路20上，两个快换接头9分别串接在在闭式回路20的油源出口处。双向液压锁总成6串联在闭式回路中，可以实现油源正常双向出油，又能在油源停止工作时封闭液压回路。由密闭压力油罐4、补油阀总成5和预压式空气滤清器3组成的无动力补油装置。本实施方式所述的执行器10(定量马达或液压缸，图1所示为定量马达)通过快换接头9与油源连接，这样就可以用油源驱动执行器10动作。在油源出口处配备的快换接头9，也可以更换为普通接头。快换接头9在不使用的时候，应安装堵头，以保证系统的干净。交流伺服电机(或变频电机)1与双向定量泵2根据实际情况可以设置在阀块上，也可以设置在执行器10上。
具体实施方式二：如图1所示，本实施方式所述预压式空气滤清器3由空气过滤器3-1、进气单向阀3-2和排气单向阀3-3组成，所述进气单向阀3-2和排气单向阀3-3通过油管并联构成回路3-4，空气过滤器3-1与回路3-4的一端串接，回路3-4的另一端与密闭压力油罐4连通。在密闭压力油罐4上安装预压式空气滤清器3，可保证密闭压力油罐具有一定的正压力。其它组成及连接关系与具体实施方式一相同。
具体实施方式三：如图1所示，本实施方式所述补油阀总成5由两个插装式液控单向阀5-1构成。由两个插装式液控单向阀5-1构成的补油阀总成5并联在闭式回路中，能可靠地保证定量泵的吸油口与(小型)密闭压力油罐4内液压油相通，补偿双向定量泵2和执行器10的泄漏，保证低压管道(油管)内的压力大于空气分离压，防止气穴现象和空气渗入。其它组成及连接关系与具体实施方式一相同。
具体实施方式四：如图1所示，本实施方式所述双向液压锁总成6由两个液控单向阀6-1组成，两个液控单向阀6-1对称串联在闭式回路20上。其它组成及连接关系与具体实施方式一相同。
具体实施方式五：如图1所示，本实施方式所述油源系统还包括两个压力指示仪表7和截止阀8，所述截止阀8并联在闭式回路20上，截止阀8的两端分别连接有压力指示仪表7。补油阀总成5、双向液压锁总成6、截止阀8集成为一个集成阀体，使得油源结构紧凑。补油阀总成5、双向液压锁总成6、压力指示仪表7接口、截止阀8和快换接头9均可集成到一个阀块上，使得闭式油源结构更加紧凑。密闭压力油罐4与所述集成阀块相通。其它组成及连接关系与具体实施方式一相同。
工作原理：
本发明所述直接驱动就是指由交流伺服电机(或变频电机)1直接驱动和控制双向定量泵2。容积控制就是指改变双向定量泵2的流量和旋转方向来控制执行器10的速度和运动方向，即执行器的速度和运动方向是通过改变双向定量泵的容积来调节的。本发明中，通过改变交流伺服电机(或变频电机)1的旋转方向、速度和运行时间，就可以控制执行器10的运动方向、运动速度和位移。在(小型)密闭压力油罐4上安装预压式空气滤清器3。预压式空气滤清器3由空气过滤器、进气单向阀、排气单向阀等组成，从而简化了油箱结构，它的作用是保证密闭压力油罐4内恒定的正压力(0.02、0.035、0.07MPa三个等级可选)，提高油泵的自吸能力。补油阀总成5并联在闭式回路中，补油阀两端分别连接到双向定量泵2的A、B口，A、B口随着双向定量泵2的旋转方向改变而由吸油口转变为出油口或相反。当A为出油口，B为吸油口时，A点压力油推开补油阀总成5中的与吸油口B相连的插装式液控单向阀5-1，使得双向定量泵2的吸油口B与密闭压力油罐4相通。反之亦然。所以补油阀总成5保证双向定量泵2的吸油口总能与密闭压力油罐4内液压油相通，补偿闭式回路中的泄漏，保证低压管道内的压力大于空气分离压，防止气穴现象和空气渗入。

Claims (5)

1、一种无动力补油的直接驱动容积控制电液伺服闭式油源系统，所述油源系统包括交流伺服电机或变频电机(1)、双向定量泵(2)、预压式空气滤清器(3)、密闭压力油罐(4)、补油阀总成(5)、双向液压锁总成(6)和两个快换接头(9)，其特征在于所述交流伺服电机或变频电机(1)与双向定量泵(2)连接，双向定量泵(2)与执行器(10)之间组成闭式回路(20)，双向定量泵(2)的泄油口与密闭压力油罐(4)连通，预压式空气滤清器(3)与密闭压力油罐(4)连通，补油阀总成(5)并联在闭式回路(20)上并与密闭压力油罐(4)连通，双向液压锁总成(6)串联在闭式回路(20)上，两个快换接头(9)分别串接在在闭式回路(20)的油源出口处。
2、根据权利要求1所述的无动力补油的直接驱动容积控制电液伺服闭式油源系统，其特征在于所述预压式空气滤清器(3)由空气过滤器(3-1)、进气单向阀(3-2)和排气单向阀(3-3)组成，所述进气单向阀(3-2)和排气单向阀(3-3)并联构成回路(3-4)，空气过滤器(3-1)与回路(3-4)的一端串接，回路(3-4)的另一端与密闭压力油罐(4)连通。
3、根据权利要求1所述的无动力补油的直接驱动容积控制电液伺服闭式油源系统，其特征在于所述补油阀总成(5)由两个插装式液控单向阀(5-1)构成。
4、根据权利要求1所述的无动力补油的直接驱动容积控制电液伺服闭式油源系统，其特征在于所述双向液压锁总成(6)由两个液控单向阀(6-1)组成，两个液控单向阀(6-1)对称串联在闭式回路(20)上。
5、根据权利要求1所述的无动力补油的直接驱动容积控制电液伺服闭式油源系统，其特征在于所述油源系统还包括两个压力指示仪表(7)和截止阀(8)，所述截止阀(8)并联在闭式回路(20)上，截止阀(8)的两端分别连接有压力指示仪表(7)。
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