CN103264521A - 一种集成式节能环保液压伺服系统 - Google Patents

Abstract

一种集成式节能环保液压伺服系统，属于机械组件技术领域。本发明包括计算机、数据采集部分、动力输出控制部分、单向阀组、连接块及执行单元；数据采集部分包括力传感器、压力传感器及温度传感器；动力输出控制部分包括液压泵、伺服电机及油箱；单向阀组包括第一单向阀和第二单向阀；连接块的内部设置有油路通道；执行单元采用液压缸，液压缸由加压腔、泄压腔及活塞杆组成；计算机与力传感器、压力传感器及温度传感器相连；伺服电机与计算机及液压泵相连，液压泵安装于油箱内，伺服电机安装于油箱外；油箱通过连接块与液压缸缸体密封固接，液压泵通过连接块与液压缸相连通；单向阀的进油端与油箱相连通，出油端与液压泵相连通。

Description

一种集成式节能环保液压伺服系统

技术领域

本发明属于机械组件技术领域，特别是涉及一种集成式节能环保液压伺服系统。

背景技术

目前，液压系统的应用越来越广泛，应用环境越来越复杂，相应的应用要求和性能要求也越来越高。例如，对于新材料研究的必要设备——真空热压成型机，对于其中的液压系统的性能，就要求能够实现对不同压力等级的精确控制。对于液压系统的传统压力精确控制，一般是通过比例伺服阀来控制的，但是这种控制方法会随着温度和时间的变化而变化，对于控制系统的设计是一个难点，并有如下不足之处：

1、比例伺服阀控制时要消耗一定的能量，再加上油液流动过程中存在的沿程损失、局部损失及泄漏损失，会导致传动效率较低；

2、比例伺服阀制造精度要求比较高，给使用和维修保养带来一定困难，并且成本也比较高；

3、比例伺服系统对于油液的清洁度有较高要求，否则容易产生不易检查的故障；

4、比例伺服系统会产生比较大的噪音，会对操作人员造成一定影响，现在虽然可以进行超静音化改造，但是并没有从根本上解决问题；

5、整个液压系统，从油箱到执行元件，所占空间比较大，中间需要很多的连接管路，这就增加了油液泄漏和发生故障的几率。

发明内容

针对现有技术存在的问题，本发明提供一种节能、环保、性能可靠及空间占用小的集成式节能环保液压伺服系统。

为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案：一种集成式节能环保液压伺服系统，包括计算机、数据采集部分、动力输出控制部分、单向阀组、连接块及执行单元；所述数据采集部分包括力传感器、压力传感器及温度传感器；所述动力输出控制部分包括液压泵、伺服电机及油箱；所述单向阀组包括第一单向阀和第二单向阀；所述连接块的内部设置有油路通道；所述执行单元采用液压缸，液压缸由加压腔、泄压腔及活塞杆组成；

所述计算机分别与力传感器、压力传感器及温度传感器信号输出端相连；所述伺服电机的信号控制端与计算机相连，伺服电机的动力输出端与液压泵相连，液压泵安装于油箱内，伺服电机安装于油箱外；所述油箱通过连接块与液压缸缸体密封固接，液压泵的加压油液输出端通过连接块内的油路通道与液压缸的加压腔相连通，液压泵的泄压油液输出端通过连接块内的油路通道与液压缸的泄压腔相连通，所述液压泵通过进油口与油箱相连通；

所述单向阀组的第一单向阀的进油端与油箱相连通，出油端与液压泵的泄压油液输出端相连通；所述单向阀组的第二单向阀的进油端与油箱相连通，出油端与液压泵的加压油液输出端相连通；

所述力传感器安装在液压缸的活塞杆上；压力传感器固装在连接块上，且压力传感器的信号采集端与液压缸的加压腔相连通；温度传感器设置在油箱内，且温度传感器的信号采集端位于油液内。

本发明的有益效果：

1、本发明通过连接块将油箱与液压缸缸体固接在一起，油液通过连接块的油路通道进入液压缸内，在结构上实现了动力输出控制部分与执行单元的集成化，与传统比例伺服系统相比较，空间占用小，减少了沿程损失、局部损失及泄漏损失，节省了能量，提高了工作效率，且性能可靠。

2、本发明与传统比例伺服系统相比，动力输出控制部分采用液压泵和伺服电机，与普通电机相比，伺服电机的噪音相对较低，使整个液压伺服系统的噪音处于较低的水平，符合环保要求。

附图说明

图1为本发明的一种集成式节能环保液压伺服系统的原理框图；

图2为本发明的执行单元采用液压缸的液压原理图；

图3为本发明的一种集成式节能环保液压伺服系统的结构示意图；

图4为本发明控制部分的程序流程图；

图中，2－计算机，3－压力传感器，4－力传感器，5－温度传感器，6－液压泵，7－伺服电机，8－液压缸，9－第一单向阀，10－第二单向阀，11－单向阀组，12－油箱，13－加压腔，14－泄压腔，15－连接块，16－泄压油液输出端，17－加压油液输出端，18－油路通道，19－活塞杆。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施例对本发明做进一步的详细说明。

如图1、2、3所示，一种集成式节能环保液压伺服系统，包括计算机2、数据采集部分、动力输出控制部分、单向阀组11、连接块15及执行单元；所述数据采集部分包括力传感器4、压力传感器3及温度传感器5；所述动力输出控制部分包括液压泵6、伺服电机7及油箱12；所述单向阀组11包括第一单向阀9和第二单向阀10；所述连接块15的内部设置有油路通道18；所述执行单元采用液压缸8，液压缸8由加压腔13、泄压腔14及活塞杆19组成；

所述计算机2分别与力传感器4、压力传感器3及温度传感器5信号输出端相连；所述伺服电机7的信号控制端与计算机2相连，伺服电机7的动力输出端与液压泵6相连，液压泵6安装于油箱12内，伺服电机7安装于油箱12外；所述油箱12通过连接块15与液压缸8缸体密封固接，液压泵6的加压油液输出端17通过连接块15内的油路通道18与液压缸8的加压腔13相连通，液压泵6的泄压油液输出端16通过连接块15内的油路通道18与液压缸8的泄压腔14相连通，所述液压泵6通过进油口与油箱相连通；

所述单向阀组11的第一单向阀9的进油端与油箱12相连通，出油端与液压泵6的泄压油液输出端16相连通；所述单向阀组11的第二单向阀10的进油端与油箱12相连通，出油端与液压泵6的加压油液输出端17相连通；

所述力传感器4安装在液压缸8的活塞杆19上；压力传感器3固装在连接块15上，且压力传感器3的信号采集端与液压缸8的加压腔13相连通；温度传感器5设置在油箱内，且温度传感器5的信号采集端位于油液内。

所述的计算机2也可由单片机或可编程逻辑控制器PLC替代。

所述的执行单元也可采用液压马达。

下面结合附图说明本发明的一次使用过程：

实施例：

本发明应用于粉末合金压制成型液压机。

本实施例中，动力输出控制部分的液压泵6采用型号为泰盛SNBY16/1.6双向齿轮油泵，伺服电机7采用型号为北京森创130MB系列交流伺服电机，压力传感器3采用型号为北京正开仪器有限公司的MCY-B1型不锈钢压力传感器（量程为0～20Mpa），力传感器4采用型号为北京正开仪器有限公司的MCL-S2型拉压力传感器(量程为0～100kN)，温度传感器5采用型号为美国BANNA公司的TE-80型数显温度传感器（量程为-50～200℃）。

令粉末合金压制成型液压机通电，本发明的计算机2启动，通过计算机2可以看到伺服电机7此时的转速为零，压力传感器3、力传感器4的初始数值均为零，温度传感器5的数值为室温值，即油液的初始温度，表明液压伺服系统的初始状态正常，可以开始进行压制工作。

首先，在计算机2上设定工作指令，将压制力设定为1吨，压制时间设定为1分钟，同时并设定液压伺服系统内油液的安全压力值和安全温度值，然后令液压伺服系统开始工作。此时的力传感器4的数值并没有达到规定值，于是计算机2会控制伺服电机7运转，带动液压泵6工作，此时液压泵6正转，液压缸8泄压腔14内的油液会经过液压泵6的泄压油液输出端16进入液压泵6内，并由液压泵6的加压油液输出端17排出，进入液压缸8加压腔13内，在此过程中，可能会出现加压腔13供油不足的情况，这时第一单向阀9会在负压作用下处于打开状态，第二单向阀10在正压的作用下处于关闭状态，此时油液会从油箱12内依次经过第一单向阀9、液压泵6的泄压油液输出端16进入液压泵6内，并由液压泵6的加压油液输出端17排出，进入液压缸8加压腔13内，最终带动液压缸8的活塞杆19运动，直到活塞杆19与被压制件相接触，此时的力传感器4会将检测到的压制力数值显示在计算机2上，此过程中压制力会一直增加，直到压制力数值达到1吨。此时计算机2会控制伺服电机7降低转速，同时令转速保持在极低水平，以维持压制力的动态平衡，使压制力不再增加，即刻起压制时间1分钟开始计时，直到1分钟压制时间结束；这时计算机2首先控制伺服电机7停转，然后再控制伺服电机7反转，液压缸8加压腔13内的油液会经过液压泵6的加压油液输出端17进入液压泵6内，并由液压泵6的泄压油液输出端16排出，进入液压缸8泄压腔14内，同时第二单向阀10在负压作用下处于打开状态，第一单向阀9在正压的作用下处于关闭状态，此时油液会从油箱12内依次经过第二单向阀10、液压泵6的加压油液输出端17进入液压泵6内，并由液压泵6的泄压油液输出端16排出，进入液压缸8泄压腔14内，最终带动液压缸8的活塞杆19反向运动，活塞杆19与被压制件相分离，此时的力传感器4的数值再次变为零，完成一次压制工作。

如果在压制过程中，压力传感器3检测到的数值大于液压伺服系统内油液的安全压力值时，或者温度传感器5检测到的数值大于液压伺服系统内油液的安全温度值时，会在计算机2上显示报警提示，提醒操作者设备异常，同时伺服电机7停止转动。上述动作的程序流程图如图4所示。

Claims (1)

1.一种集成式节能环保液压伺服系统，其特征在于：包括计算机、数据采集部分、动力输出控制部分、单向阀组、连接块及执行单元；所述数据采集部分包括力传感器、压力传感器及温度传感器；所述动力输出控制部分包括液压泵、伺服电机及油箱；所述单向阀组包括第一单向阀和第二单向阀；所述连接块的内部设置有油路通道；所述执行单元采用液压缸，液压缸由加压腔、泄压腔及活塞杆组成；

所述计算机分别与力传感器、压力传感器及温度传感器信号输出端相连；所述伺服电机的信号控制端与计算机相连，伺服电机的动力输出端与液压泵相连，液压泵安装于油箱内，伺服电机安装于油箱外；所述油箱通过连接块与液压缸缸体密封固接，液压泵的加压油液输出端通过连接块内的油路通道与液压缸的加压腔相连通，液压泵的泄压油液输出端通过连接块内的油路通道与液压缸的泄压腔相连通，所述液压泵通过进油口与油箱相连通；

所述单向阀组的第一单向阀的进油端与油箱相连通，出油端与液压泵的泄压油液输出端相连通；所述单向阀组的第二单向阀的进油端与油箱相连通，出油端与液压泵的加压油液输出端相连通；

所述力传感器安装在液压缸的活塞杆上；压力传感器固装在连接块上，且压力传感器的信号采集端与液压缸的加压腔相连通；温度传感器设置在油箱内，且温度传感器的信号采集端位于油液内。

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