CN101446305A - 一种液压缸并行控制回路系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种液压缸并行控制回路系统，其特征是该系统至少增设有一个液压缸II及其连通的液压泵II、控制阀组、压力传感器II、压力传感器III、控制器、转速传感器II和排量传感器，并由液压管路以及控制线路连接成回路系统。本发明在负载敏感的阀控系统中叠加了直接泵控缸连通结构，减小了阀控系统的流量，降低了系统的节流损失；利用泵控技术平衡了各个执行器之间的负载，进一步减小了阀控产生的节流损失；采用阀控回路平衡了差动缸面积差产生的不对称流量，将泵控技术引入到多执行器系统，扩大了泵控回路系统的应用范围。

Description

一种液压缸并行控制回路系统

技术领域

本发明涉及一种液压缸控制系统，特别是一种对多个液压缸并联驱动控制的液压缸并行控制回路系统。

背景技术

液压控制技术的一大优点是一个动力源同时并联控制多个液压执行器的运动系统，但是作用在各个液压执行器的负载差别很大，造成了各个执行器之间运动速度相互干涉和能量的损失。已公开的发明专利CN200480020191.1中，提出了一种消除负载不同时各液压执行器运动速度相互干涉和抗流量饱和系统，并采用按需供油原理来尽量减少作用在最高负载对应控制阀上的压差损失，降低了整个系统能耗。该控制系统虽较传统的负载敏感(LS)原理有所减少，但是在除最高负载对应的控制阀以外，仍存在很大的能量损失，特别是负载差别越大，引起的能量损失也就越大。

为了降低集中控制负载不同产生的能量消耗，最新研究趋势是采用一个液压泵控制一个液压执行器的分布式控制系统，如已公开的发明专利CN200610162447.4，就是采用了这样的控制结构系统，从而消除了集中控制中作用在控制阀上的压力差引起的能量损失。但是这种结构系统的不足是失去了液压技术原有集中控制的优势，一个泵只能控制一个液压执行器，不适用于大功率和大流量的应用场合，现有的泵也不能够补偿差动液压缸面积不等产生的流量不对称的问题，仍需要引入控制阀来平衡这一不对称的流量，有附加的能量损失。

为了对现有技术进一步改进，本发明提出了一种在现有按需供油的多执行器控制技术的基础上，进一步叠加泵空技术的节能系统，同现有技术相比，极大地消除了负载不均引起的能量损失。

发明内容

本发明提出一种液压缸并行控制回路系统，以解决现有技术中多个液压执行器控制系统中，由于作用在各个液压执行器的负载不同，造成各执行器之间运动速度相互干涉和能量损失大的问题。

本发明基于上述问题和目的，提出的技术方案包括至少一个液压缸I、安全阀、液压泵I、比例方向流量阀I、转速传感器I、压力传感器I以及连接管道系统和控制系统，其中，比例方向流量阀I是位于供油管道L1和液压缸I之间，且与液压缸I相匹配，压力传感器I位于液压泵I出口的供油管道L1上，转速传感器I位于液压泵I的驱动轴上，其结构特征是：该系统至少增设有一个液压缸II、与液压缸II相连通的液压泵II、控制阀组、压力传感器II、压力传感器III、控制器、转速传感器II和排量传感器；

其中，所述的液压泵II的进出油口分别与液压缸II的无杆腔进出油口CA和有杆腔进出油口CA相连通；所述的控制阀组设置于液压缸II与供油管道L1之间并连通；所述的供油管道L1连通有液压泵I的出油口P、比例方向流量阀I的进油口P1和控制阀组的进油口P2；所述的管道I L2连通有控制阀组的出油口IA和液压缸II的无杆腔进出油口CA；所述的管道IIL3连通有控制阀组的出油口IIB和液压缸II7的有杆腔进出油口CB；所述的压力传感器II和压力传感器III分别设置在管道I L2和管道II L3上，并将输出信号输送到控制器；所述的转速传感器II位于液压泵II的驱动轴上，并将输出信号输送到控制器；所述的泵排量传感器位于液压泵II的变量斜盘上，并将输出信号输送到控制器；所述的控制器接受压力传感器I、压力传感器II、压力传感器III、转速传感器I、转速传感器II、泵排量传感器的检测信号以及接受比例方向流量阀I的设定信号，并在控制器中存贮有液压缸I、液压缸II的面积比，存贮有控制阀组和比例方向流量阀I的流量特性曲线，后将接受信号和存贮信息处理后将输入的控制信号再传输给控制阀组、液压泵I和液压泵II。

本发明液压缸并行控制回路系统的上述技术方案中，所述的控制阀组是一个出油口IIB被封堵的三位四通比例方向流量阀II；所述的控制阀组是由两个二位二通比例节流阀构成，其中，二位二通比例节流阀I的进口连通控制阀组的进油口P2和供油管道L1，出口作为控制阀组的出油口IA；二位二通比例节流阀II的进口与管道I L2连通，出口与油箱T连通；所述的控制阀组是由四个两位两通比例节流阀构成，其中，二位二通比例节流阀I的进口连通控制阀组的进油口P2和供油管道L1，出口作为控制阀组的出油口IA；二位二通比例节流阀II的进口与管道I L2连通，出口与油箱T连通；二位二通比例节流阀III的进口连通控制阀组的进油口P2和供油管道L1，出口连通控制阀组的出油口IIB；二位二通比例节流阀IV的进口与管道II L3连通，出口与油箱T连通；所述的控制阀组是由两个二位二通比例节流阀和一个比例方向流量阀构成，其中，二位二通比例节流阀I的进口连通控制阀组进油口P2和供油管道L1，出口作为控制阀组的出油口IA；二位二通比例节流阀II的进口与管道I L2连通，出口与油箱T连通；比例方向流量阀II的进口连通控制阀组的进油口P2和供油管道L1，回油口与油箱T连通，出口IA与管道I L2连通，出口IIB与管道II L3连通；所述的液压泵I、液压泵II是电子控制的变排量液压泵或是定量液压泵；液压泵I是单个的液压泵或是两个以上的组合泵；所述的液压泵I和液压泵II是同轴设置，用同一个动力源驱动，或是非同轴设置，用不同的动力源分别驱动，其驱动液压泵的动力源是电动机或是内然发动机；所述的液压缸并行控制回路系统，其特征是液压缸I和液压缸II是单出杆的差动液压缸。

本发明液压缸并行控制回路系统，将节能的直接泵控原理引入到负载敏感控制系统中，一方面用控制阀补偿差动缸采用直接泵控引起的流量偏差，用泵控技术减少阀控系统的供油量，降低阀控系统的能量损失，同时进一步通过泵控技术产生一定的背压，使得相对于各个控制阀具有大致相等的负载，从而最大程度地消除了现有技术负载不均引起的能量损失，解决了多个液压执行器控制系统中，由于作用在各个液压执行器的负载不同，造成各执行器之间运动速度相互干涉和能量损失大的问题。

本发明采用上述技术措施对现有多执行器控制系统进行改进后，与现有技术相比所具有的优点与积极效果首先还在于在负载敏感的阀控制系统中叠加了直接泵控缸连接结构，减小了阀控系统的流量，从而降低了系统的节流损失；其次，利用泵控技术平衡了各个执行器之间的负载，进一步减小了控制阀产生的节流损失；最后，采用阀控回路平衡了差动缸面积差产生的不对称流量，将泵控制技术引入到多执行器系统，扩大了泵控技术的应用范围。

附图说明

图1是本发明控制多个液压缸并行运动回路的结构示意图

图2是本发明控制阀组的第一种构成方式结构示意图

图3是本发明控制阀组的第二种构成方式结构示意图

图4是本发明控制阀组的第三种构成方式结构示意图

图5是本发明控制阀组的第四种构成方式结构示意图

图6是本发明的第二个实施例示意图

图7是本发明的第三个实施例示意图

图中：1—液压缸I，2—安全阀，3—液压泵I，4—比例方向流量阀I，5—转速传感器I，6—压力传感器I，7—液压缸II，8—液压泵II，9—控制阀组，10—压力传感器II，11—压力传感器III，12—控制器，13—转速传感器II，14—泵排量传感器，15—二位二通比例节流阀I，16—二位二通比例节流阀II，17—二位二通比例节流阀III，18—二位二通比例节流阀IV，19—比例方向流量阀II，L1—供油管道，L2—管道I，L3—管道II，P—液压泵I出油口，P1—比例方向流量阀I进油口，P2—控制阀组9进油口，A—出油口I，B—出油口II，T—回油口，CA—无杆腔进出油口，CB—有杆腔进出油口。

具体实施方式

下面结合附图用实施例对本发明的一种液压缸并行控制回路系统的原理和结构作出进一步的详细说明，本实施例是对本发明的详细说明，并不对本发明作出任何限制。

实施例1

控制多个液压缸并行运动的回路系统，如图1，包括至少一个液压缸I1、安全阀2、液压泵I3、比例方向流量阀I4、转速传感器I5和压力传感器I6，其比例方向流量阀I4设置在供油管道L1和液压缸I1之间，用于控制液压缸I1的运动方向和速度，比例方向流量阀I4的个数与液压缸I1的数量一致并相匹配；转速传感器I5检测液压泵I3转速，压力传感器I6安装在液压泵I3的出口检测其出口压力；其结构特征是至少增设有一个液压缸II7、与液压缸II7配套使用的液压泵II8、控制阀组9、压力传感器II10、压力传感器III11、控制器12、转速传感器II13、泵排量传感器14，液压泵II8的进出油口分别与液压缸II7无杆腔进出油口CA和有杆腔进出油口CA连通，控制阀组9设置在供油管道L1和液压缸II7之间，供油管道L1连通液压泵I3的出油口P，比例方向流量阀I4的进油口P1和控制阀组9的进油口P2，管道I L2连通控制阀组9的出油口IA和液压缸II7无杆腔进出油口CA，管道II L3连通控制阀组9的出油口IIB和液压缸II7有杆腔进出油口CB，压力传感器II10和压力传感器III11分别安装在管道I L2和管道IIL3上、检测这两个管道内的压力、并将输出信号传送到控制器12，转速传感器II13检测液压泵II8转速，并提供给控制器12，泵排量传感器14检测液压泵II8的排量值，将结果提供给控制器12，控器(12)接受来自压力传感器I6、压力传感器II10、压力传感器III11、速传感器I5、转速传感器II13、泵排量传感器14的检测信号、接收比例方向流量阀I4设定信号，在控制器12存贮有液压缸I1和液压缸II7面积比、存贮有控制阀组9和比例方向流量阀I4流量特性曲线，根据流量按需供应原理，依照接收到的上述信号，计算出控制阀组9的流量设定信号、液压泵I3流量设定信号和液压泵II8流量设定信号后提供给控制阀组9、液压泵I3和液压泵II8。

实施例2

控制多个液压缸并行运动的回路系统，其回路系统的连接构成与实施例1相同，不同的是所述的控制阀组9是由一个三位四通的比例方向流量阀II19构成，所述的三位四通的比例方向流量阀II(19)的出油口II(B)被封堵。如图2所示。

实施例3

控制多个液压缸并行运动的回路系统，其回路系统的连接构成与实施例1相同，不同的是所述的控制阀组9是由两个二位二通比例节流阀组成，二位二通比例节流阀I15的进口就是控制阀组9进油口P2、与供油管道L1连通、出口作为控制阀组9出油口IA，二位二通比例节流阀II16口与管道I L2连通，出口与油箱T直接连通。如图3所示。

实施例4

控制多个液压缸并行运动的回路系统，其回路系统的连接构成与实施例1相同，不同的是所述的控制阀组9是由四个两位两通比例节流阀组成，其中二位二通比例节流阀I15、二位二通比例节流阀II16接关系与权利要求3所述相同，二位二通比例节流阀III17进口也是控制阀组进油口P2、与供油管道L1连通，出口作为控制阀组9出油口IIB，二位二通比例节流阀IV18进口与管道II L3连通，出口与油箱T直接连通。如图4所示。

实施例5

控制多个液压缸并行运动的回路系统，其回路系统的连接构成与实施例1相同，不同的是所述的控制阀组9是由两个二位二通比例节流阀和一个比例方向流量阀组成，其中二位二通比例节流阀I15、二位二通比例节流阀II16连接关系与权利要求3所述相同，比例方向流量阀II19进口就是控制阀组9进油口P2、与供油管道L1连通，回油口与油箱T连通，出口IA与管道I L2连通，出口IIB与管道II L3连通。如图5所示。

本发明的一种液压缸并行控制回路系统的上述实施例1-5中所述的液压泵I3和液压泵II8是电子控制的变排量液压泵，也可以是定量液压泵，液压泵I3是单个的液压泵，也可以是两个以上泵的组合；所述的液压泵I1和压泵II8是同轴布置，用同一个动力源驱动，也可以非同轴布置，用不同的动力源分别驱动，而驱动这些液压泵的动力源可以是各种各样的电动机，也可以是各种内然发动机；所述的控制多个液压缸并性运动的回路，其特征是液压缸I1、液压缸II7是单出杆的差动液压缸。

以上实施例详细描述了本发明的具体实施方式，但并不仅限于上述实施例，对于熟悉本领域的普通技术人员来说，在参考了附图、说明书和权利要求之后，可以得知在所描述的范围中进行各种结构性组合变形或者修正是显而易见的，如在上述实施例中，可以至少增加一个或者一个以上的液压缸II而组合成一个新的回路系统，也可以至少增加一个或者一个以上的液压缸I而组合成另一个新的回路系统，这种新的结构性组合回路系统体现了本专利的发明思想，而并不背离本发明的本发明的发明目的、范围和优点。如图6和图7。

Claims (8)

1.一种液压缸并行控制回路系统，包括至少一个液压缸I(1)、安全阀(2)、液压泵I(3)、比例方向流量阀I(4)、转速传感器I(5)、压力传感器I(6)以及连接管道系统和控制系统，其中，比例方向流量阀I(4)是位于供油管道(L1)和液压缸I(1)之间，且与液压缸I(1)相匹配，压力传感器I(6)位于液压泵I(3)出口的供油管道(L1)上，转速传感器I(5)位于液压泵I(3)的驱动轴上，其特征是：该系统至少增设有一个液压缸II(7)、与液压缸II(7)相连通的液压泵II(8)、控制阀组(9)、压力传感器II(10)、压力传感器III(11)、控制器(12)、转速传感器II(13)和排量传感器(14)；其中，

所述的液压泵II(8)的进出油口分别与液压缸II(7)的无杆腔进出油口(CA)和有杆腔进出油口(CA)相连通；

所述的控制阀组(9)设置于液压缸II(7)与供油管道(L1)之间并连通；

所述的供油管道(L1)连通有液压泵I(3)的出油口(P)、比例方向流量阀I(4)的进油口(P1)和控制阀组(9)的进油口(P2)；

所述的管道I(L2)连通有控制阀组(9)的出油口I(A)和液压缸II(7)的无杆腔进出油口(CA)；

所述的管道II(L3)连通有控制阀组(9)的出油口II(B)和液压缸II(7)的有杆腔进出油口(CB)；

所述的压力传感器II(10)和压力传感器III(11)分别设置在管道I(L2)和管道II(L3)上，并将输出信号输送到控制器(12)；

所述的转速传感器II(13)位于液压泵II(8)的驱动轴上，并将输出信号输送到控制器(12)；

所述的泵排量传感器(14)位于液压泵II(8)的变量斜盘上，并将输出信号输送到控制器(12)。

所述的控制器(12)接受压力传感器I(6)、压力传感器II(10)、压力传感器III(11)、转速传感器I(5)、转速传感器II(13)、泵排量传感器(14)的检测信号以及接受比例方向流量阀I(4)的设定信号，并在控制器(12)中存贮有液压缸I(1)、液压缸II(7)的面积比，存贮有控制阀组(9)和比例方向流量阀I(4)的流量特性曲线，后将接受信号和存贮信息处理后将输入的控制信号再传输给控制阀组(9)、液压泵I(3)和液压泵II(8)。

2.权利要求1所述的液压缸并行控制回路系统，其特征是控制阀组(9)是一个出油口II(B)被封堵的三位四通比例方向流量阀II(19)。

3.权利要求1所述的液压缸并行控制回路系统，其特征是控制阀组(9)是由两个二位二通比例节流阀构成，其中，二位二通比例节流阀I(15)的进口连通控制阀组(9)的进油口(P2)和供油管道(L1)，出口作为控制阀组(9)的出油口I(A)；二位二通比例节流阀II(16)的进口与管道I(L2)连通，出口与油箱(T)连通。

4.权利要求1所述的液压缸并行控制回路系统，其特征是控制阀组(9)是由四个两位两通比例节流阀构成，其中，二位二通比例节流阀I(15)的进口连通控制阀组(9)的进油口(P2)和供油管道(L1)，出口作为控制阀组(9)的出油口I(A)；二位二通比例节流阀II(16)的进口与管道I(L2)连通，出口与油箱(T)连通；二位二通比例节流阀III(17)的进口连通控制阀组(9)的进油口(P2)和供油管道(L1)，出口连通控制阀组(9)的出油口II(B)；二位二通比例节流阀IV(18)的进口与管道II(L3)连通，出口与油箱(T)连通。

5.权利要求1所述的液压缸并行控制回路系统，其特征是控制阀组(9)是由两个二位二通比例节流阀和一个比例方向流量阀构成，其中，二位二通比例节流阀I(15)的进口连通控制阀组进油口(P2)和供油管道(L1)，出口作为控制阀组(9)的出油口I(A)；二位二通比例节流阀II(16)的进口与管道I(L2)连通，出口与油箱(T)连通；比例方向流量阀II(19)的进口连通控制阀组(9)的进油口(P2)和供油管道(L1)，回油口与油箱(T)连通，出口I(A)与管道I(L2)连通，出口II(B)与管道II(L3)连通。

6.权利要求1所述的液压缸并行控制回路系统，其特征是液压泵I(3)、液压泵II(8)是电子控制的变排量液压泵或是定量液压泵；液压泵I(3)是单个的液压泵或是两个以上的组合泵。

7.权利要求1所述的液压缸并行控制回路系统，其特征是液压泵I(1)和液压泵II(8)是同轴设置，用同一个动力源驱动，或是非同轴设置，用不同的动力源分别驱动，其驱动液压泵的动力源是电动机或是内然发动机。

8.权利要求1所述的液压缸并行控制回路系统，其特征是液压缸I(1)和液压缸II(7)是单出杆的差动液压缸。

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