CN103470578B - 直驱式差动容积控制电液伺服控制系统 - Google Patents

直驱式差动容积控制电液伺服控制系统 Download PDF

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Abstract

本发明涉及直驱式差动容积控制电液伺服控制系统，涉及电液伺服领域。是由交流伺服电机、双向定量泵、P型两位四通换向阀、压力油箱及单出杆液压缸等构成。由交流伺服电机驱动双向定量泵提供动力并根据控制指令来实现液压缸的启动、换向、停止及变速。直驱式差动容积控制电液伺服系统，通过交流伺服电机驱动双向定量泵，带动P型两位四通换向阀，实现换向和单出杆液压缸的差动功能，使液压缸往复运动特性一致，降低了直驱式容积控制电液伺服系统的控制难度，并提高了系统的控制精度和可靠性。

Description

直驱式差动容积控制电液伺服控制系统
技术领域
本发明属于电液伺服技术领域，特别是涉及到一种直驱式差动容积控制电液伺服控制系统。
背景技术
电液伺服系统以其出力大、精度高、响应快而广泛地应用于航天、国防以及民用领域。但传统的电液伺服系统本身存在固有的缺点，如电液伺服阀对油液清洁度要求很高，抗污染能力很弱；电液伺服阀控制的液压伺服系统工作效率极低等，限制了电液伺服系统更广泛的应用。随着交流伺服技术的发展，一种新型的电液伺服系统——直驱式容积控制电液伺服系统具有交流伺服电机控制的灵活性和液压系统出力大的双重特性，具有高效节能、体积小、可靠性高等显著优点，被认为是高等级液压控制系统的重要发展方向之一。
直驱式容积控制电液伺服系统Direct Drive Volume Control Electro为hydraulic Servo System，DDVC。这种系统中油泵流量的改变通过采用伺服电动机控制泵的转速来实现的，也称为直驱式容积控制电液伺服系统。这种技术是现代交流伺服技术和液压技术相结合的产物。它通过改变液压泵的转速来改变泵的流量输出，实现系统流量调节达到节能目的。与传统液压作动系统及泵排量控制系统相比，由于采用定量泵，较变量泵具有更好的性能，泵转速控制系统节能效果更好，这种新型液压系统具有伺服电机控制灵活、液压大出力体积小、重量轻、功耗低、效率高、噪声低、结构简单、可靠性高，可维护性强、小型集成化及由于整套系统液压管路短，甚至可以完全取消外部管路等优势。另外，还去掉了对环境要求较高的液压伺服元件，从而对传动介质及过滤要求可适当降低；可以大范围调速，提高了系统可靠性；大大减少了泵的磨损，延长了使用寿命等。在一般技术性能要求的伺服装置上，已经可以代替使用电液伺服阀的传统型电液伺服系统。但这种系统的动态特性不高，响应速度不快，响应频率不高，这在一定的范围内也限制了其应用。
由于非对称缸具有结构简单、占用空间少、承载能力较大等优点，在一些场合其至必须采用非对称缸，但非对称缸在换向时容易产生压力突变、正反向的运动特性不相同，呈现出明显的正反向运动的不对称性，给控制造成一定的难度，并影响控制效果。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是：提供一种能使单出杆液压缸往复运动特征一致的直驱式差动容积控制电液伺服系统。
为了解决上述技术问题，本发明所提供的一种直驱式差动容积控制电液伺服控制系统，其特征在于：包括交流伺服电机、双向定量泵、液控单向阀、压力油箱、P型两位四通换向阀和单出杆液压缸；
所述的交流伺服电机通过联轴器与双向定量泵连接；
所述的P型两位四通换向阀为液动，控制油路分别连接双向定量泵的两端出油口和进油口；P口和T口分别接双向定量泵的出油口和进油口；
所述的单出杆液压缸具有两个工作腔，其中一个工作腔为有杆腔，另一个工作腔为无杆腔，其活塞杆设于有杆腔中；
所述的液控单向阀的数量为四个，其中第三液控单向阀和第四液控单向阀的进油口均连接压力油箱的出油口，第三液控单向阀和第四液控单向阀的出油口和控制油路均分别连接双向定量泵的两端出油口和进油口，另外第一液控单向阀和第二液控单向阀的进油口分别接两位四通换向阀的A口和B口，第一液控单向阀和第二液控单向阀的出油口分别连接单出杆液压缸的有杆腔和无杆腔；
所述的压力油箱的出油口连接第三液控单向阀和第四液控单向阀。
所述的双向定量泵具有两个油口，分别为出油口和吸油口。
所述的P型两位四通换向阀的管路上装有压力传感器。
所述的单出杆液压缸上装有位移传感器。
通过上述设计方案本发明可以带来如下有益效果：进一步的，所述的控制系统不存在普通油箱，且具有一个液控P型两位四通换向阀，在系统的管路上装有压力传感器，在单出杆液压缸上装有位移传感器。
本发明提供的直驱式差动容积电液伺服控制系统，由交流伺服电机8带动双向定量泵换向时，自动提供控制P型两位四通换向阀换向的液压油，实现液控P型两位四通换向阀的自动换向，使单出杆液压缸互相连通，利用无杆腔和有杆腔的面积差形成差动。
在忽略了一些次要因素的情况下，由交流伺服电动机驱动双向定量泵提供动力并根据控制指令来实现液压缸的启动、换向、停止及变速。直驱式差动容积控制电液伺服系统，通过交流伺服电动机驱动双向定量泵，带动P型两位四通换向阀，实现换向和单出杆液压缸的差动功能，使液压缸往复运动特性一致，降低了直驱式容积控制电液伺服系统的控制难度，并提高了系统的控制精度和可靠性。
附图说明：
下面结合附图说明及具体实施方式对本发明作进一步说明：
图1是本发明实施例的直驱式差动容积电液控制系统的液压系统图。
图2是本发明实施例的直驱式差动容积电液控制系统的液压系统控制图。
图中1为单出杆液压缸、2为第一液控单向阀、3为第二液控单向阀、4为P型两位四通换向阀、5为第三液控单向阀、6为第四液控单向阀、7为双向定量泵、8为交流伺服电机、9为压力油箱、10为驱动器、11为控制器、12为传感器反馈信号。
具体实施方式：
如附图1，2所示，阐述本发明的具体实施方式。对本发明的实施例作进一步详细描述，但本实施例并不用于限制本发明，凡是采用本发明的相似结构及其相似变化，均应列入本发明的保护范围。
本发明所提供的一种直驱式容积电液伺服控制系统，包括交流伺服电机8、双向定量泵7、四个液控单向阀、压力油箱9、P型两位四通换向阀4和单出杆液压缸1。所述伺服电机为交流伺服电机8，经一联轴器连接并直接控制双向定量泵7运行；
所述换向阀为P型两位四通换向阀4，该换向阀为液动，控制油路分别连接双向定量泵7的两端出油口和进油口；P口和T口分别接双向定量泵7的出油口和进油口；
所述的液控单向阀数量为四个，其中第三液控单向阀5和第四液控单向阀6的进油口均连接压力油箱9的出油口，第三液控单向阀5和第四液控单向阀6的出油口和控制油路均分别连接双向定量泵7的两端出油口和进油口，另外第一液控单向阀2和第二液控单向阀3的进油口分别接两位四通换向阀的A口和B口，第一液控单向阀2和第二液控单向阀3的出油口分别连接单出杆液压缸1的有杆腔和无杆腔；
所述泵为双向定量泵7；
所述的压力油箱9的出油口连接第三液控单向阀5和第四液控单向阀6。
所述的单出杆液压缸1具有两个工作腔，其中一个工作腔为有杆腔，另一个
工作腔为无杆腔，其活塞杆设于有杆腔中；
所述双向定量泵7具有两个油口，分别为出油口和吸油口；
所述驱动器10为交流伺服电机8驱动器；
所述控制器11为直驱式容积电液伺服控制系统控制器；
所述传感器反馈信号12包括系统内的压力传感器和位移传感器。
进一步的，所述的控制系统不存在普通油箱，且具有一个液控P型两位四通换向阀4，在系统的管路上装有压力传感器，在液压缸上装有位移传感器。
当交流伺服电机8正转时，压力油箱9提供稳定压力油液，油液控制P型两位四通换向阀4，阀芯移向右端，通口P和A、B相通，油液流入单出杆液压缸1两腔，利用无杆腔和有杆腔的面积差形成差动，活塞杆伸出。
当交流伺服电机8反转时，压力油箱9提供稳定压力油液，油液控制P型两位四通换向阀4，阀芯移向左端，通口A和T相通，通口B和T相通，油液流入单出杆液压缸1有杆腔，活塞杆缩回。

Claims (4)

1.直驱式差动容积控制电液伺服控制系统，其特征在于：包括交流伺服电机（8）、双向定量泵（7）、液控单向阀、压力油箱（9）、P型两位四通换向阀（4）和单出杆液压缸（1）；
所述的交流伺服电机（8）通过联轴器与双向定量泵（7）连接；
所述的P型两位四通换向阀（4）为液动，控制油路分别连接双向定量泵（7）的两端出油口和进油口；P口和T口分别接双向定量泵（7）的出油口和进油口；
所述的单出杆液压缸（1）具有两个工作腔，其中一个工作腔为有杆腔，另一个工作腔为无杆腔，其活塞杆设于有杆腔中；
所述的液控单向阀的数量为四个，其中第三液控单向阀（5）和第四液控单向阀（6）的进油口均连接压力油箱（9）的出油口，第三液控单向阀（5）和第四液控单向阀（6）的出油口和控制油路均分别连接双向定量泵（7）的两端出油口和进油口，另外第一液控单向阀（2）和第二液控单向阀（3）的进油口分别接两位四通换向阀的A口和B口，第一液控单向阀（2）和第二液控单向阀（3）的出油口分别连接单出杆液压缸（1）的有杆腔和无杆腔；
所述的压力油箱（9）的出油口连接第三液控单向阀（5）和第四液控单向阀（6）。
2.根据权利要求1所述的直驱式差动容积控制电液伺服控制系统，其特征在于：所述的双向定量泵（7）具有两个油口，分别为出油口和吸油口。
3.根据权利要求1所述的直驱式差动容积控制电液伺服控制系统，其特征在于：所述的P型两位四通换向阀（4）的管路上装有压力传感器。
4.根据权利要求1所述的直驱式差动容积控制电液伺服控制系统，其特征在于：所述的单出杆液压缸（1）上装有位移传感器。
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