CN102996537B - 一种动力水龙头无级调速液压系统 - Google Patents

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本实用新型涉及一种动力水龙头调速系统，特别涉及一种动力水龙头无级调速液压系统包括：液压泵、第一液压马达、第二液压马达、PLC电控单元、第二电磁比例减压阀、第三电磁比例减压阀和单向变量液压泵，所述第二电磁比例减压阀的电磁铁DT2和所述第三电磁比例减压阀的电磁铁DT3分别与所述PLC电控单元连接，所述PLC电控单元还连接有分别用于检测所述双向变量液压泵A腔和B腔压力的压力传感器CG1和CG2，所述PLC电控单元还连接有用于检测所述第一液压马达和第二液压马达转速的马达转速传感器，PLC电控单元根据实际工况要求、马达转速传感器的数据和压力传感器CG1和CG2的数据，控制第一液压马达和第二液压马达转速。

Description

一种动力水龙头无级调速液压系统
技术领域
本发明涉及一种动力水龙头调速系统，特别涉及一种动力水龙头无级调速液压系统。
背景技术
目前，对于煤、石油和天然气等自然资源需求不断攀升，社会面临的能源需求压力越来越大，作为常规能源的重要补充，页岩气、煤气和油砂等非常规能源逐渐进入人们的视野，市场上也随之出现了全液压多功能钻机，对这些非常规能源进行开采，传统钻机的钻杆驱动方式有变频电机控制的顶驱和变频电机驱动的转盘或机械传动驱动，通过变频电机调速的顶驱或转盘都需要配备大型复杂的电气系统，而机械传动驱动的转盘结构复杂，占用空间大，传动效率低。
因此有必要开发研制一种低成本、自动化程度高的无级调速液压系统。
发明内容
本发明的目的在于克服现有技术中所存在由于通过变频电机调速的顶驱或转盘来驱动钻杆时，都需要配备大型复杂的电气系统，采用机械传动来驱动钻杆时，机械传动驱动的转盘结构复杂，占用空间大，传动效率低的不足，提供一种成本低和自动化程度高的动力水龙头无机调速液压系统。
为了实现上述发明目的，本发明提供了以下技术方案：
一种动力水龙头无级调速液压系统，包括：液压泵、第一液压马达、第二液压马达、PLC电控单元、第二电磁比例减压阀、第三电磁比例减压阀和单向变量液压泵，所述液压泵包括有双向变量液压泵，所述第一液压马达和第二液压马达都为双向变量液压马达，所述双向变量液压泵上设置有可控制所述双向变量液压泵转向和排量的第一控制口X1和第二控制口X2，所述第一液压马达和所述第二液压马达并联后与所述双向变量液压泵对应连接，所述单向变量液压泵的出油口通过所述第三电磁比例减压阀与所述第一控制口X1连接，所述单向变量液压泵的出油口通过所述第二电磁比例减压阀与所述第二控制口X2连接，所述第二电磁比例减压阀的电磁铁DT2和所述第三电磁比例减压阀的电磁铁DT3分别与所述PLC电控单元连接，所述PLC电控单元还连接有分别用于检测所述双向变量液压泵A腔和B腔压力的压力传感器CG1和CG2，所述PLC电控单元还连接有用于检测所述第一液压马达和第二液压马达转速的马达转速传感器。所述PLC电控单元根据实际工况的要求和所述马达转速传感器的数据，以及压力传感器CG1和CG2的数据，通过内部计算，进而控制所述电磁铁DT2和所述电磁铁DT3，实现所述双向变量液压泵的排量和转向的调节，进而控制第一液压马达和第二液压马达的转速。
作为本发明的优选方案，所述动力水龙头无级调速液压系统还包括有第一电磁比例减压阀，所述第一电磁比例减压阀进油口与所述双向变量液压泵A腔连接，所述第一电磁比例减压阀出油口与控制所述双向变量液压泵斜盘角度的活塞油缸的A油腔连接，所述第一电磁比例减压阀的电磁铁DT1与所述PLC电控单元连接。所述PLC电控单元根据实际工况的要求和所述转速传感器的数据，以及所述压力传感器的数据，通过内部计算，控制电磁铁DT1，远程实现系统的压力限制，并最终实现动力水龙头的扭矩控制。
作为本发明的优选方案，所述动力水龙头无级调速液压系统还包括有通断阀和电磁换向阀，所述双向变量液压泵的A腔与所述通断阀的进油口连接，所述双向变量液压泵的B腔与所述通断阀的出油口连接，所述单向变量液压泵的出油口与所述电磁换向阀的进油口连接，所述电磁换向阀的出油口与所述通断阀内控制通断阀通断的控制端连接，所述电磁换向阀的电磁铁DT6与所述PLC电控单元连接。PLC电控单元根据实际工况的要求，控制电磁铁DT6，实现液压马达的随动控制。
作为本发明的优选方案，所述动力水龙头无级调速液压系统还包括有第四电磁比例减压阀，所述单向变量液压泵的出油口与所述第四电磁比例减压阀的进油口连接，所述第四电磁比例减压阀的出油口与所述第一控制口X1连接，所述第四电磁比例减压阀的电磁铁DT4与所述PLC电控单元连接。PLC电控单元根据实际工况的要求，控制电磁铁DT4，实现液压马达的制动控制。
作为本发明的优选方案，所述动力水龙头无级调速液压系统还包括有第五电磁换向阀，所述第五电磁换向阀的进油口与所述单向变量液压泵的出油口连接，所述第五电磁换向阀的出油口与控制第一液压马达斜盘角度的带复位弹簧的活塞油缸的油腔连接，同时所述第五电磁换向阀的出油口还与控制第二液压马达斜盘角度的带复位弹簧的活塞油缸的油腔连接，所述第五电磁换向阀的电磁铁DT5与所述PLC电控单元连接。PLC电控单元根据实际工况的要求和转速传感器的数据，以及压力传感器的数据，通过内部计算，控制电磁铁DT5，实现第一液压马达和第二液压的排量调节和换向，以最终实现第一液压马达和第二液压马达的无级调速。
本发明的动力水龙头无级调速液压系统通过各个传感器将系统的各个参数传输如PLC电控单元， PLC电控单元根据实际工况要求和参数设定进行计算，然后通过PLC电控单元控制液压系统中的电磁比例减压阀和电磁换向阀来实现液压系统液压油排量和流向参数，进而实现液压马达的无级调速。
与现有技术相比，本发明的有益效果：
1、实现了全液压无级调速，自动化程度高，并且结构简单；
2、采用液压系统实现无级调速，节约了成本；
附图说明：
图1为本发明的动力水龙头无级调速液压系统；
图2为本发明的液压泵系统图；
图3为本发明的第一液压马达系统图，
图中标记：1-液压泵，2-第一液压马达，3-第二液压马达，4-PLC电控单元，5-第二电磁比例减压阀，6-第三电磁比例减压阀，7-第一电磁比例减压阀，8-通断阀，9-电磁换向阀，10-第四电磁比例减压阀，11-第五电磁换向阀，12-单向变量液压泵，101-双向变量液压泵。
具体实施方式
下面结合附图对本发明作进一步的详细描述。
如图1所示，一种动力水龙头无级调速液压系统，包括：液压泵1、第一液压马达2、第二液压马达3、PLC电控单元4、第二电磁比例减压阀5、第三电磁比例减压阀6和单向变量液压泵12，所述液压泵1内包括有双向变量液压泵101，所述第一液压马达2和第二液压马达3都为双向变量液压马达，所述双向变量液压泵101上设置有可控制所述双向变量液压泵101转向和排量的第一控制口X1和第二控制口X2，所述第一液压马达2和所述第二液压马达3并联后与所述双向变量液压泵101对应连接，所述单向变量液压泵12的出油口通过所述第三电磁比例减压阀6与所述第一控制口X1连接，所述单向变量液压泵12的出油口通过所述第二电磁比例减压阀5与所述第二控制口X2连接，所述第二电磁比例减压阀5的电磁铁DT2和所述第三电磁比例减压阀6的电磁铁DT3分别与所述PLC电控单元4连接，所述PLC电控单元4还连接有分别用于检测所述双向变量液压泵A腔和B腔压力的压力传感器CG1和CG2，所述PLC电控单元4还连接有用于检测所述第一液压马达2和第二液压马达3转速的马达转速传感器。PLC电控单元4根据实际工况的要求和所述马达转速传感器的数据，以及压力传感器CG1和CG2的数据，通过内部计算，进而控制所述电磁铁DT2和所述电磁铁DT3，实现所述双向变量液压泵101的排量和转向的调节，进而控制第一液压马达2和第二液压马达3的转速。
所述动力水龙头无级调速液压系统还包括有第一电磁比例减压阀7，所述第一电磁比例减压阀7进油口与所述双向变量液压泵101的A腔连接，所述第一电磁比例减压阀7出油口与控制所述双向变量泵101斜盘角度的活塞油缸的A油腔连接，所述第一电磁比例减压阀7的电磁铁DT1与所述PLC电控单元4连接。PLC电控单元4根据实际工况的要求和马达转速传感器的数据，以及所述压力传感器CG1和CG2的数据，通过内部计算，控制电磁铁DT1，远程实现系统的压力限制，实现第一液压马达2和第二液压马达3的扭矩控制。
所述动力水龙头无级调速液压系统还包括有通断阀8和电磁换向阀9，所述双向变量液压泵101的A腔与所述通断阀8的进油口连接，所述双向变量液压泵101的B腔与所述通断阀8的出油口连接，所述单向变量液压泵12的出油口与所述电磁换向阀9的进油口连接，所述电磁换向阀9的出油口与所述通断阀8内控制通断阀8通断的控制端连接，所述电磁换向阀9的电磁铁DT6与所述PLC电控单元4连接。PLC电控单元4根据实际工况的要求，控制电磁铁DT6，实现第一液压马达2和第二液压马达3的随动控制。
所述动力水龙头无级调速液压系统还包括有第四电磁比例减压阀10，所述单向变量液压泵12的出油口与所述第四电磁比例减压阀10的进油口连接，所述第四电磁比例减压阀10的出油口与所述第一控制口X1连接，所述第四电磁比例减压阀10的电磁铁DT4与所述PLC电控单元4连接。PLC电控单元4根据实际工况的要求，控制电磁铁DT4，实现第一液压马达2和第二液压马达3的制动控制。
所述动力水龙头无级调速液压系统还包括有第五电磁换向阀11，所述第五电磁换向阀11的进油口与所述单向变量液压泵12的出油口连接，所述第五电磁换向阀11的出油口与控制第一液压马达2斜盘角度的带复位弹簧的活塞油缸的油腔连接，同时所述第五电磁换向阀11的出油口还与控制第二液压马达3斜盘角度的带复位弹簧的活塞油缸的油腔连接，所述第五电磁换向阀11的电磁铁DT5与所述PLC电控单元4连接。PLC电控单元4根据实际工况的要求和马达转速传感器的数据，以及压力传感器CG1和CG2的数据，通过内部计算，控制电磁铁DT5，实现第一液压马达2和第二液压马达3的排量调节和换向，以最终实现第一液压马达2和第二液压马达3的无级调速。
如图2所示，本发明的液压泵1包括：所述液压泵1包括：双向变量液压泵101、单向液压泵102、第一活塞油缸103、三位五通换向阀104、第一单向阀105、第一节流阀106、冷却器107、第一溢流阀108、第一截止阀109、第二单向阀113、第二节流阀110、第二溢流阀111、第三溢流阀112、第三单向阀114、第四单向阀115、第五单向阀116、第二截止阀117、第四溢流阀118、第二节流阀119、第五溢流阀120。
所述双向变量液压泵101的斜盘与所述第一活塞油缸103的活塞杆连接，所述第一活塞油缸103的A腔和B腔分别与所述三位五通换向阀104的A口和B口对应连接，所述三位五通换向阀104的T口连接油箱，所述三位五通换向阀104的P口与所述第一单向阀105的进油口连接，所述第一单向阀105的进油口与所述第一节流阀106的一端连接，所述第一节流阀106的另一端与所述第一单向阀105的出油口连接，所述第一单向阀105的出油口与所述冷却器107的一端连接，所述冷却器107的另一端与所述第一溢流阀的P口以及所述单向液压泵102的出油口连接，所述第一溢流阀108的T口与油箱连接，所述第二液压泵的进油口与液压源连接。
所述双向变量液压泵101的A腔与所述第二单向阀113的出油口、第一截止阀109的一端、第二溢流阀111的P油口、第二节流阀110的一端连接，所述第二节流阀110的另一端与所述第三溢流阀112的P口和所述第二溢流阀111的控制端连接，所述第一截止阀109的另一端、所述第二单向阀113的另一端、所述第二溢流阀111的T口与所述第三单向阀114和第四单向阀115的出油口以及第一单向阀105的出油口连接，所述第三溢流阀112的T油口与所述第三单向阀114的进油口以及所述三位五通换向阀的A口连接。
所述双向变量液压泵101的B腔与所述第五单向阀116的出油口、所述第二截止阀117的一端、所述第四溢流阀117的P口和所述第二节流阀119的一端连接，所述第二截止阀117的另一端、所述第五单向阀116的进油口、所述第四溢流阀的T口与所述第一单向阀105 的出油口连接，所述第二节流阀119的另一端与所述第四溢流阀118的控制端和所述第五溢流阀120的P口连接，所述第五溢流阀的T口与所述第四溢流阀115的进油口以及所述三位五通换向阀104的B口连接。
如图3所示，所述第一液压马达2包括：双向变量液压马达201、第二活塞油缸202、二位三通换向阀203、梭阀204、三位三通换向阀205、第六溢流阀206、第四节流阀207、第五节流阀208和带复位弹簧的活塞油缸209，所述双向变量液压马达201的斜盘与所述第二活塞油缸202的活塞杆连接，所述第二活塞油缸202的A腔与所述第一活塞油缸103的A腔和所述二位三通换向阀203的P口连接，所述第二活塞油缸202的A腔还与所述梭阀204的P口通过所述第五节流阀208连接，所述第二活塞油缸202的B腔通过所述第四节流阀207与所述二位三通换向阀203的A口连接，所述第二活塞油缸202的B腔还与所述第一活塞油缸的B腔连接，所述二位三通换向阀203的T口与油箱连接，所述二位三通换向阀203的电磁铁与所述三位五通换向阀104的控制端X1连接，所述梭阀204的A口与所述三位三通换向阀205的P1口以及所述双向变量液压马达201的A腔连接，所述梭阀204的B口与所述三位三通换向阀205的P2口以及所述双向变量液压马达201的B腔连接，所述三位三通换向阀205的T口与所述第六溢流阀206的P口连接，所述第六溢流阀206的T口与油箱连接，所述三位三通换向阀205的电磁铁与所述双向变量液压马达101的B腔连接，所述三位三通换向阀205的电磁铁与所述双向变量液压马达101的A腔连接。
所述第一液压马达2结构与所述第二液压马达3结构相同。
本发明的动力水龙头无级调速液压系统通过各个传感器将系统的各个参数传输如PLC电控单元4， PLC电控单元4根据实际工况要求和参数设定进行计算，然后通过PLC电控单元4控制液压系统中的电磁比例减压阀和电磁换向阀来实现液压系统液压油排量和流向参数，进而实现液压马达的无级调速。 

Claims (5)

1.一种动力水龙头无级调速液压系统，包括：液压泵、第一液压马达、第二液压马达和PLC电控单元，其特征在于，所述动力水龙头无级调速液压系统还包括有第二电磁比例减压阀、第三电磁比例减压阀和单向变量液压泵，所述液压泵包括有双向变量液压泵，所述第一液压马达和第二液压马达都为双向变量液压马达，所述双向变量液压泵上设置有可控制所述双向变量液压泵转向和排量的第一控制口X1和第二控制口X2，所述第一液压马达和所述第二液压马达并联后与所述双向变量液压泵对应连接，所述单向变量液压泵的出油口通过所述第三电磁比例减压阀与所述第一控制口X1连接，所述单向变量液压泵的出油口通过所述第二电磁比例减压阀与所述第二控制口X2连接，所述第二电磁比例减压阀的电磁铁DT2和所述第三电磁比例减压阀的电磁铁DT3分别与所述PLC电控单元连接，所述PLC电控单元还连接有分别用于检测所述双向变量液压泵A腔和B腔压力的压力传感器CG1和CG2，所述PLC电控单元还连接有用于检测所述第一液压马达和第二液压马达转速的马达转速传感器。
2.如权利要求1所述的动力水龙头无级调速液压系统，其特征在于，所述动力水龙头无级调速液压系统还包括有第一电磁比例减压阀，所述第一电磁比例减压阀进油口与所述双向变量液压泵A腔连接，所述第一电磁比例减压阀出油口与控制所述双向变量液压泵斜盘角度的活塞油缸的A油腔连接，所述第一电磁比例减压阀的电磁铁DT1与所述PLC电控单元连接。
3.如权利要求2所述的动力水龙头无级调速液压系统，其特征在于，所述动力水龙头无级调速液压系统还包括有通断阀和电磁换向阀，所述双向变量液压泵的A腔与所述通断阀的进油口连接，所述双向变量液压泵的B腔与所述通断阀的出油口连接，所述单向变量液压泵的出油口与所述电磁换向阀的进油口连接，所述电磁换向阀的出油口与所述通断阀内控制通断阀通断的控制端连接，所述电磁换向阀的电磁铁DT6与所述PLC电控单元连接。
4.如权利要求3所述的动力水龙头无级调速液压系统，所述动力水龙头无级调速液压系统还包括有第四电磁比例减压阀，所述单向变量液压泵的出油口与所述第四电磁比例减压阀的进油口连接，所述第四电磁比例减压阀的出油口与所述第一控制口X1连接，所述第四电磁比例减压阀的电磁铁DT4与所述PLC电控单元连接。
5.如权利要求4所述的动力水龙头无级调速液压系统，所述动力水龙头无级调速液压系统还包括有第五电磁换向阀，所述第五电磁换向阀的进油口与所述单向变量液压泵的出油口连接，所述第五电磁换向阀的出油口与控制第一液压马达斜盘角度的带复位弹簧的活塞油缸的油腔连接，同时所述第五电磁换向阀的出油口还与控制第二液压马达斜盘角度的带复位弹簧的活塞油缸的油腔连接，所述第五电磁换向阀的电磁铁DT5与所述PLC电控单元连接。
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