CN103982478B - 一种无级调速的液压机液压系统 - Google Patents

Abstract

一种无级调速的液压机液压系统，属于液压机液压系统，解决现有纠偏同步控制系统存在的控制精度不高、抗偏载能力差的问题。本发明包括第一液压缸、第二液压缸、滑块以及第一流量泵、第二流量泵、第三流量泵、第一伺服阀、第二伺服阀、第三伺服阀、第四伺服阀，所述第一流量泵、第二流量泵、第三流量泵分别由第一电机、第二电机、第三电机驱动。本发明可在一定范围内无极调速，克服传统压力机分级调速、工艺适应面窄的问题；根据不同速度使用不同的数量的流量泵，避免大流量的高压液体直接回油箱，可以有效节能；采用小流量泵及与之相连的伺服阀进行同步调节，有效提高第一液压缸和第二液压缸的同步精度，提高了设备的抗偏载能力。

Description

一种无级调速的液压机液压系统

技术领域

本发明属于液压机液压系统，特别涉及一种无级调速的液压机液压系统。

背景技术

液压机是广泛应用于工业制造中的压力设备，其具有较大的力的输出。目前液压机主要采用速度分级可调的方式，即只能以有限几档速度工作，且当压力机吨位较大或者台面较宽时多采用多缸同步驱动。对于多缸同步驱动系统，其关键是多缸同步控制，特别是对于多工位的压力机，由于在每个工位的压力不同，即偏载引起各缸的液体流量不同，故同步控制困难。目前广泛采用的同步控制有刚性同步、分流同步和纠偏同步。刚性同步是将各缸刚性连接以保证同步，见王宏韬“一种单动作多缸液压机的同步方案”，《航空制造技术》1991(5):48-48，这种同步方式必须采用刚度非常大的刚性连接部件；分流同步是根据各缸的截面积按照比例使用分流阀将压力油分流填充各油缸以达到同步的目的，见安奥克斯汤姆逊(青岛)游艇有限公司的申请号201210277510.4、名称为“四缸同步液压系统”的中国专利申请。这两种同步方式抗偏载能力差，且在偏载情况下同步性能低，只能用于同步性能要求不高的情况。纠偏同步大都为流量同步控制，见中南大学的申请号200710035814.9、名称为“巨型液压机同步平衡液压回路”的中国专利申请，以及江苏省武进液压启闭机有限公司的申请号200810195306、名称为“液压双缸或多缸同步控制系统”的中国专利申请；这种纠偏同步控制系统具有结构简单，易控制，造价低廉的优点，但存在响应速度慢，控制精度不高等缺陷。所以，针对此类液压机，仍有进一步改进的空间。

发明内容

本发明提供一种无级调速的液压机液压系统，解决现有纠偏同步控制系统存在的控制精度不高、抗偏载能力差的问题。

本发明所提供的一种无级调速的液压机液压系统，包括第一液压缸、第二液压缸、滑块以及第一流量泵、第二流量泵、第三流量泵、第一伺服阀、第二伺服阀、第三伺服阀、第四伺服阀，所述第一流量泵、第二流量泵、第三流量泵分别由第一电机、第二电机、第三电机驱动，其特征在于：

所述第一液压缸和第二液压缸结构完全相同，各自均由缸体、活塞、固定柱塞组成，缸体、活塞和固定柱塞各自分别为具有圆柱形内腔的圆筒形旋转体，三者装配后中轴线同轴；活塞底端封闭，位于缸体内并与缸体内腔滑动配合，将缸体的内腔分隔成封闭的上液压腔和下液压腔，上液压腔的顶端具有上液压腔左进油孔和上液压腔右进油孔，下液压腔下部具有下液压腔进油孔；固定柱塞位于活塞的内腔中并与活塞上端面滑动配合，将活塞的内腔构成封闭的液压腔，固定柱塞上端穿过上液压腔并与缸体上端面固定，固定柱塞上端面具有固定柱塞进油孔；第一液压缸和第二液压缸的活塞分别连接滑块的左端和右端；

所述第一流量泵的进油口通过第五过滤器连接油箱，第一流量泵的出油口通过第六过滤器同时连接第一二位四通换向阀的P口、第三溢流阀的P口和第三比例压力阀的P口，第三溢流阀的T口和第三比例压力阀的T口通过管路连接油箱；第一二位四通换向阀的B口连接单向阀的进油口，单向阀的出油口、第一梭阀的P2口、第五插装阀的A口、第二伺服阀的P口和第四伺服阀的P口通过管路互相连通；第五插装阀的X口连接第二二位四通换向阀的T口，第二二位四通换向阀的B口连接第一梭阀的A口；

所述第二流量泵的进油口通过第一过滤器连接油箱，第二流量泵的出油口通过第二过滤器同时连接第一插装阀和第二插装阀的A口；第一插装阀的X口同时连接第一溢流阀的P口和第一比例压力阀的P口；第一插装阀的B口、第一比例压力阀的T口和第一溢流阀的T口通过管路连接油箱；

所述第三流量泵的进油口通过第三过滤器连接油箱，第三流量泵的出油口通过第四过滤器同时连接第三插装阀和第四插装阀的A口；第四插装阀的X口同时连接第二溢流阀的P口和第二比例压力阀的P口；第四插装阀的B口、第二比例压力阀的T口和第二溢流阀的T口通过管路连接油箱；

第二插装阀的B口和X口、第三插装阀的B口和X口、第五插装阀的B口、第一梭阀的P1口、第三二位四通换向阀的B口、第四二位四通换向阀的B口、第五二位四通换向阀的B口、第六插装阀的A口、第七插装阀的A口通过管路互相连通；

第三二位四通换向阀和第四二位四通换向阀的A口连接油箱；第三二位四通换向阀的P口连接第一液控单向阀和第二液控单向阀的X口，第四二位四通换向阀的T口连接第二梭阀的P1口，第二梭阀的A口连接第六插装阀的X口；第二梭阀的P2口、第六插装阀的B口、第一伺服阀的P口、第三伺服阀的P口通过管路互相连通；

第一伺服阀和第二伺服阀的A口、第十插装阀的A口、第六二位四通换向阀的P口、第六溢流阀的P口以及第二液压缸的固定柱塞进油口通过管路互相连通；第十插装阀的B口、第六溢流阀的T口、第二液压缸的上液压腔右进油孔通过管路互相连通；

第六二位四通换向阀和第七二位四通换向阀的A口分别连接第十插装阀和第十一插装阀的X口，第六二位四通换向阀和第七二位四通换向阀的T口连接油箱；

第三伺服阀和第四伺服阀的A口、第十一插装阀的A口、第七二位四通换向阀的P口、第七溢流阀的P口以及第一液压缸的固定柱塞进油口通过管路互相连通；第十一插装阀的B口、第七溢流阀的T口、第一液压缸的上液压腔右进油孔通过管路互相连通；

第七插装阀的B口、第三梭阀的P1口、第八插装阀的A口、第九插装阀的A口通过管路互相连通；二位二通换向阀的X口、第五溢流阀的P口、第九插装阀的B口以及第一液压缸和第二液压缸的下液压腔进油孔通过管路互相连通；第三梭阀的P2口连接第五二位四通换向阀的T口，第八插装阀的X口连接第五二位四通换向阀的P口，二位二通换向阀的T口连第九插装阀的X口，第五二位四通换向阀的A口、第八插装阀的B口、二位二通换向阀的P口和第五溢流阀的T口连接油箱；

第一液控单向阀和第二液控单向阀的P1口连接油箱、第一液控单向阀和第二液控单向阀的P2口分别连接第一液压缸和第二液压缸的上液压腔左进油孔。

所述的无级调速的液压机液压系统，其特征在于：

所述第二流量泵和第三流量泵的额定流量相同，所述第一流量泵的额定流量为第二流量泵额定流量的1/10～1/4；

所述第一伺服阀和第三伺服阀的额定流量相同；与第一流量泵通过管路连接的第二伺服阀和第四伺服阀的额定流量相同，相应均分别为第一伺服阀额定流量的1/10～1/4。

本发明中，第一流量泵、第二流量泵和第三流量泵并联，第一流量泵为小流量，第二流量泵、第三流量泵为大流量，控制系统可以根据快进速度，工进速度，返程速度选择开启相应电机，而不是任何工况下都开启所有电机，以达到节能目的；

第一流量泵单个开启可实现液压机的最大快进速度v_f1，最大工进速度为v_w1，返程速度为v_b1，其中v_f1>v_w1；第二流量泵和第三流量泵单个开启时，可实现液压机的最大快进速度v_f2，最大工进速度为v_w2，返程速度为v_b2，其中v_f2>v_w2；其中第二流量泵和第三流量泵同时开启时，可实现液压机的最大快进速度2v_f2，最大工进速度，返程速度为2v_b2。

其中，v_f2>v_f1，v_w2>v_w1，v_b2>v_b1；

用户设定快进速度v_f、工进速度v_w、返程速度v_b，当v_f<v_f1，v_w<v_w1且v_b＝v_b1时，只启动第一电机，由第一流量泵供油；当v_f1<v_f<v_f2或者v_w1<v_w<v_w2或者v_b＝v_b2时，启动第一电机、并启动第二电机或第三电机，由第一流量泵和第二流量泵同时供油，或第一流量泵和第三流量泵同时供油；

当v_f2<v_f<2v_f2或者v_w2<v_w<2v_w2或者v_b＝2v_b2时，启动第一电机、第二电机和第三电机，由第一流量泵、第二流量泵、第三流量泵同时供油。

通过控制液压油路中的不同伺服换向阀的开口大小可实现快进速度v_f在0到2v_f2之间任意设定，工进速度v_w在0到2v_w2之间任意设定，返程速度在v_b1，v_b2，2v_b2三档可选。

控制中心根据用户设定的快进速度、工进速度、返程速度等控制液压阀的开闭或开口的大小实现压力机的动作。

工进阶段，可实现闭环同步，控制系统根据给定的工进速度v_w和工进位移s_w，当滑块实际行程时，计算出每个液压缸液体流量Q_w，当v_w<v_w1时，第一流量泵作为主泵同时兼起同步调节泵，实时根据滑块的速度调节第二伺服阀和第四伺服阀的开口大小，以保证滑块的实际进给速度与设定速度在误差范围之内；当v_w1<v_w时，第二流量泵或第三流量泵作为主供油泵，或者第二流量泵和第三流量泵同时作为主供油泵，第一流量泵作为调节泵。首先控制系统根据流量Q_w，调节连接第二流量泵、第三流量泵和两个液压缸的第一伺服阀、第三伺服阀的开口大小，使通过每个伺服阀的流量Q′_w略小于Q_w，且满足Q_w|Q<Q/2(Q_s为第一流量泵的最大工作流量)。实时调节连接第一流量泵和第二液压缸的缸体的第二伺服阀的开口大小，并确保第二液压缸的活塞速度与滑块设定速度一致；实时调节连接第一流量泵和第一液压缸的缸体的伺服阀的开口大小，使第一液压缸和第二液压缸的活塞位移在设定的误差范围之内。

本发明可根据用户设定的快进速度、工进速度、返程速度控制伺服阀的开闭或开口的大小实现压力机的动作，可以在一定的范围内无极调速，克服传统压力机分级调速、工艺适应面窄的问题；根据不同速度使用不同的数量的流量泵，避免大流量的高压液体直接回油箱，可以有效节能；采用小流量泵及与之相连的伺服阀进行同步调节，有效提高第一液压缸和第二液压缸的同步精度，提高了设备的抗偏载能力，解决了现有纠偏同步控制系统所存在的控制精度不高、抗偏载能力差的问题。

附图说明

图1为本发明的组成示意图；

图2为液压缸的结构示意图。

具体实施方式

图1中各液压阀油口标记按照GB-T17490-1998执行。

如图1所示，本发明包括第一液压缸N1、第二液压缸N2、滑块O以及第一流量泵W1、第二流量泵W2、第三流量泵W3、第一伺服阀I1、第二伺服阀I2、第三伺服阀I3、第四伺服阀I4，所述第一流量泵W1、第二流量泵W2、第三流量泵W3分别由第一电机M1、第二电机M2、第三电机M3驱动；

如图2所示，所述第一液压缸N1和第二液压缸N2结构完全相同，各自均由缸体1A、活塞1B、固定柱塞1C组成，缸体1A、活塞1B和固定柱塞1C各自分别为具有圆柱形内腔的圆筒形旋转体，三者装配后中轴线同轴；活塞1B底端封闭，位于缸体1A内并与缸体1A内腔滑动配合，将缸体1A的内腔分隔成封闭的上液压腔1D和下液压腔1E，上液压腔1D的顶端具有上液压腔左进油孔1G和上液压腔右进油孔1H，下液压腔1E下部具有下液压腔进油孔1I；固定柱塞1C位于活塞1B的内腔中并与活塞1B上端面滑动配合，将活塞1B的内腔构成封闭的液压腔1F，固定柱塞1C上端穿过上液压腔1D并与缸体1A上端面固定，固定柱塞1C上端面具有固定柱塞进油孔1J；

第一液压缸N1和第二液压缸N2的活塞1B分别连接滑块O的左端和右端；

如图1所示，所述第一流量泵W1的进油口通过第五过滤器J5连接油箱，第一流量泵W1的出油口通过第六过滤器J6同时连接第一二位四通换向阀D1的P口、第三溢流阀Y3的P口和第三比例压力阀U3的P口，第三溢流阀Y3的T口和第三比例压力阀U3的T口通过管路连接油箱；第一二位四通换向阀D1的B口连接单向阀F1的进油口，单向阀F1的出油口、第一梭阀H1的P2口、第五插装阀C5的A口、第二伺服阀I2的P口和第四伺服阀I4的P口通过管路互相连通；第五插装阀C5的X口连接第二二位四通换向阀D2的T口，第二二位四通换向阀D2的B口连接第一梭阀H1的A口；

所述第二流量泵W2的进油口通过第一过滤器J1连接油箱，第二流量泵W2的出油口通过第二过滤器J2同时连接第一插装阀C1和第二插装阀C2的A口；第一插装阀C1的X口同时连接第一溢流阀Y1的P口和第一比例压力阀U1的P口；第一插装阀C1的B口、第一比例压力阀U1的T口和第一溢流阀Y1的T口通过管路连接油箱；

所述第三流量泵W3的进油口通过第三过滤器J3连接油箱，第三流量泵W3的出油口通过第四过滤器J4同时连接第三插装阀C3和第四插装阀C4的A口；第四插装阀C4的X口同时连接第二溢流阀Y2的P口和第二比例压力阀U2的P口；第四插装阀C4的B口、第二比例压力阀U2的T口和第二溢流阀Y2的T口通过管路连接油箱；

第二插装阀C2的B口和X口、第三插装阀C3的B口和X口、第五插装阀C5的B口、第一梭阀H1的P1口、第三二位四通换向阀D3的B口、第四二位四通换向阀D4的B口、第五二位四通换向阀D5的B口、第六插装阀C6的A口、第七插装阀C7的A口通过管路互相连通；

第三二位四通换向阀D3和第四二位四通换向阀D4的A口连接油箱；第三二位四通换向阀D3的P口连接第一液控单向阀G1和第二液控单向阀G2的X口，第四二位四通换向阀D4的T口连接第二梭阀H2的P1口，第二梭阀H2的A口连接第六插装阀C6的X口；第二梭阀H2的P2口、第六插装阀C6的B口、第一伺服阀I1的P口、第三伺服阀I3的P口通过管路互相连通；

第一伺服阀I1和第二伺服阀I2的A口、第十插装阀C10的A口、第六二位四通换向阀D6的P口、第六溢流阀Y6的P口以及第二液压缸N2的固定柱塞进油口1J通过管路互相连通；第十插装阀C10的B口、第六溢流阀Y6的T口、第二液压缸N2的上液压腔右进油孔1H通过管路互相连通；

第六二位四通换向阀D6和第七二位四通换向阀D7的A口分别连接第十插装阀C10和第十一插装阀C11的X口，第六二位四通换向阀D6和第七二位四通换向阀D7的T口连接油箱；

第三伺服阀I3和第四伺服阀I4的A口、第十一插装阀C11的A口、第七二位四通换向阀D7的P口、第七溢流阀Y7的P口以及第一液压缸N1的固定柱塞进油口1J通过管路互相连通；第十一插装阀C11的B口、第七溢流阀Y7的T口、第一液压缸N1的上液压腔右进油孔1H通过管路互相连通；

第七插装阀C7的B口、第三梭阀H3的P1口、第八插装阀C8的A口、第九插装阀C9的A口通过管路互相连通；二位二通换向阀E1的X口、第五溢流阀Y5的P口、第九插装阀C9的B口以及第一液压缸N1和第二液压缸N2的下液压腔进油孔1I通过管路互相连通；第三梭阀H3的P2口连接第五二位四通换向阀D5的T口，第八插装阀C8的X口连接第五二位四通换向阀D5的P口，二位二通换向阀E1的T口连第九插装阀C9的X口，第五二位四通换向阀D5的A口、第八插装阀C8的B口、二位二通换向阀E1的P口和第五溢流阀Y5的T口连接油箱；

第一液控单向阀G1和第二液控单向阀G2的P1口连接油箱、第一液控单向阀G1和第二液控单向阀G2的P2口分别连接第一液压缸N1和第二液压缸N2的上液压腔左进油孔1G。

所述第二流量泵W2和第三流量泵W3的额定流量相同，所述第一流量泵W1的额定流量为第二流量泵W2额定流量的1/10～1/4；

所述第一伺服阀I1和第三伺服阀I3的额定流量相同；与第一流量泵W1通过管路连接的第二伺服阀I2和第四伺服阀I4的额定流量相同，相应均分别为第一伺服阀I1额定流量的1/10～1/4。

本实施例中，在滑块O的左端和右端分别装设第一位移传感器K1和第二位移传感器K2，分别检测第一液压缸N1和第二液压缸N2的活塞1B的位移和速度，并反馈给控制系统。

如表1所示，在不同的工作条件下，启动不同电机，不需要工作的电机不启动，达到节能的目的，表中“+”表示对应电机启动；

表1电机启动状态

表2所示为不同工作状态下，各个阀对应的电磁铁的动作，“+”表示该阀对应电磁铁得电。

本发明工作过程如下：

系统启动阶段，系统根据设定的滑块O快进速度v_f、工进速度v_w和返程速度v_b确定启动不同的电机，如表1所示。

快进阶段，当滑块O的快进速度v_f<v_f1时，第三比例压力阀U3、第一二位四通换向阀D1、二位二通换向阀E1、第二伺服阀I2、第四伺服阀I4得电，其中通过控制第三比例压力阀U3电流的大小来控制第一流量泵W1的系统出口压力，控制第二伺服阀I2、第四伺服阀I4电流的大小来控制第二伺服阀I2和第四伺服阀I4开口的大小，从而控制快进速度。油液经过第一二位四通换向阀D1、单向阀F1、第二伺服阀I2、第四伺服阀I4进入第一液压缸N1和第二液压缸N2的液压腔1F，推动活塞1B快速下行，第一液压缸N1和第二液压缸N2的上液压腔1D分别通过第一液控单向阀G1和第二液控单向阀G2从油箱中被动吸油，直至滑块O的行程达到设定的快进位移s_f。

快进阶段，当滑块O的快进速度v_f满足v_f1≤v_f<v_f2时，第一比例压力阀U1、第四二位四通换向阀D4、二位二通换向阀E1、第一伺服阀I1、第三伺服阀I3得电，其中通过控制第一比例压力阀U1电流的大小来控制第二流量泵W2的出口压力，控制第一伺服阀I1、第三伺服阀I3的电磁铁电流的大小来控制第一伺服阀I1和第三伺服阀I3开口的大小，从而控制快进速度。油液经过第二插装阀C2、第六插装阀C6、第一伺服阀I1、第三伺服阀I3分别进入第一液压缸N1和第二液压缸N2的液压腔1F，推动活塞1B快速下行，第一液压缸N1和第二液压缸N2的上液压腔1D分别通过第一液控单向阀G1和第二液控单向阀G2从油箱中被动吸油，直至滑块O的行程达到设定的快进位移s_f。

快进阶段，当滑块O的快进速度v_f满足v_f2≤v_f<2v_f2时，第一比例压力阀U1、第二比例压力阀U2、第四二位四通换向阀D4、二位二通换向阀E1、第一伺服阀I1、第三伺服阀I3得电，其中通过控制第一比例压力阀U1和第二比例压力阀U2电流的大小来控制第二流量泵W2和第三流量泵W3的出口压力，控制第一伺服阀I1、第三伺服阀I3电流的大小来控制第一伺服阀I1和第三伺服阀I3开口的大小，从而控制快进速度。油液经过第二插装阀C2和第三插装阀C3后合流、经第六插装阀C6、第一伺服阀I1、第三伺服阀I3分别进进入第一液压缸N1和第二液压缸N2的液压腔1F，推动活塞1B快速下行，第一液压缸N1和第二液压缸N2的上液压腔1D分别通过第一液控单向阀G1和第二液控单向阀G2从油箱中被动吸油，大幅度增加其快进速度，直至滑块O的行程达到设定的快进位移s_f。

工进阶段，当滑块O的工进速度v_w满足v_w≤v_w1时，第三比例压力阀U3、第一二位四通换向阀D1、二位二通换向阀E1、第二伺服阀I2、第四伺服阀I4、第六二位四通换向阀D6、第七二位四通换向阀D7得电，其中通过控制第三比例压力阀U3电流的大小来控制第一流量泵W1的系统出口压力，控制第二伺服阀I2、第四伺服阀I4电流的大小来控制第二伺服阀I2和第四伺服阀I4开口的大小，从而控制工进速度。此时第六二位四通换向阀D6、第七二位四通换向阀D7开启，使第二液压缸N2上液压腔1D和液压腔1F经第六二位四通换向阀D6和第十插装阀C10连通，第一液压缸N1的上液压腔1D和液压腔1F经第七二位四通换向阀D7和第十一插装阀C11连通。压力油经第一二位四通换向阀D1、单向阀F1、第二伺服阀I2进入第二液压缸N2上液压腔1D和液压腔1F；压力油经第一二位四通换向阀D1、单向阀F1、第四伺服阀I4进入第一液压缸N1上液压腔1D和液压腔1F；驱动滑第一液压缸N1动活塞1B和第二液压缸N2活塞1B以工进速度下行。在工进阶段首先通过第一位移传感器K1检测滑块O左端第一液压缸N1的活塞1B的位移和速度，如果其速度与设定的工进速度差大于设定的误差，控制系统则增大或者减小第四伺服阀I4的开口大小。同时第二位移传感器K2检测滑块O右端第二液压缸N2的活塞1B的位移并反馈给控制系统，当滑块O左右两端第一液压缸N1和第二液压缸N2的活塞1B的位移差ΔS超过设定值Δ时，控制中心根据位移差ΔS与上一时刻位移差ΔS′计算出与第一流量泵W1相连的第二伺服阀I2的流量调节量，并调节该伺服阀开口的大小，实现两个液压缸的同步。当工进位移到达s_w时，工进完成。

工进阶段。当滑块O的工进速度v_w满足v_w1≤v_w<v_w2时，第一比例压力阀U1、第三比例压力阀U3、第一二位四通换向阀D1、第四二位四通换向阀D4、二位二通换向阀E1、第一伺服阀I1、第二伺服阀I2、第三伺服阀I3、第四伺服阀I4、第六二位四通换向阀D6、第七二位四通换向阀D7得电。通过控制第一比例压力阀U1和第三比例压力阀U3电流的大小来分别控制第二流量泵W2和第一流量泵第一流量泵W1的出口压力。此时第六二位四通换向阀D6、第七二位四通换向阀D7开启，使第二液压缸N2上液压腔1D和液压腔1F经第六二位四通换向阀D6和第十插装阀C10连通，第一液压缸N1的上液压腔1D和液压腔1F经第七二位四通换向阀D7和第十一插装阀C11连通。第二流量泵W2出口压力油经第二插装阀C2、第六插装阀C6、第一伺服阀I1进入第二液压缸N2上液压腔1D和液压腔1F；第二流量泵W2出口压力油经第二插装阀C2、第六插装阀C6、第三伺服阀I3进入第一液压缸N1上液压腔1D和液压腔1F。控制第一伺服阀I1、第三伺服阀I3电流的大小来控制伺第一伺服阀I1和第三伺服阀I3开口的大小，使经过第一伺服阀I1的流量Q_I1略小于工进速度所需的流量Q_w，经过第二伺服阀I2的流量Q_I3略小于Q_I1。第一流量泵W1压力油经第一二位四通换向阀D1、单向阀F1、第二伺服阀I2进入第二液压缸N2上液压腔1D和液压腔1F，其流量为Q_I2；第一流量泵W1压力油经第一二位四通换向阀D1、单向阀F1、第四伺服阀I4进入第一液压缸N1上液压腔1D和液压腔1F，其流量为Q₁₄。两泵的压力油共同驱动第一液压缸N1和第二液压缸N2活塞1B下行。在工进阶段首先通过位移传感器第一位移传感器K1检测滑块O左端第一液压缸N1活塞1B的的位移和速度，如果其速度与设定的工进速度差大于设定的误差，控制系统则控制第二伺服阀I2的电流大小增大或者减第二伺服阀I2的开口大小，使通过第二伺服阀I2的流量满足Q_I1+Q_I2＝Q_w。同时第二位移传感器K2检测滑块O右端第二液压缸N2的活塞1B的的位移并反馈给控制系统，当滑块O左右两端第一液压缸N1和第二液压缸N2的活塞1B的的位移差ΔS超过设定值Δ时，控制中心根据位移差ΔS与上一时刻位移差ΔS′计算出第四伺服阀I4的流量调节量，控制第四伺服阀I4电流的大小来增加或减小第四伺服阀I4开口的大小，实现两个液压缸的同步。当工进位移到达s_w时，工进完成。

工进阶段。当滑块O的工进速度v_w满足v_w2≤v_w<2v_w2时，第一比例压力阀U1、第二比例压力阀U2、第三比例压力阀U3、第一二位四通换向阀D1、第四二位四通换向阀D4、二位四通换向阀E1、第一伺服阀I1、第二伺服阀I2、第三伺服阀I3、第四伺服阀I4、第六二位四通换向阀D6、第七二位四通换向阀D7得电。通过控制第一比例压力阀U1和第二比例压力阀U2电流的大小来控制第二流量泵W2和第三流量泵W3系统压力，通过控制第三比例压力阀U3电流的大小来控制第一流量泵W1系统压力。第六二位四通换向阀D6、第七二位四通换向阀D7开启，使第二液压缸N2上液压腔1D和液压腔1F经第六二位四通换向阀D6和第十插装阀C10连通，第一液压缸N1的上液压腔1D和液压腔1F经第七二位四通换向阀D7和第十一插装阀C11连通。第二流量泵W2压力油经第二插装阀C2和第二流量泵P3压力油经第三插装阀C3后合流；合流后经第六插装阀C6、第一伺服阀I1进入第二液压缸N2上液压腔1D和液压腔1F；第三伺服阀I3进入第一液压缸N1上液压腔1D和液压腔1F。控制第一伺服阀I1、第三伺服阀I3电流的大小来控制第一伺服阀I1和第三伺服阀I3开口的大小，使经过第一伺服阀I1的流量Q_I1略小于工进速度所需的流量Q_w，经过第二伺服阀I2的流量Q_I3略小于Q_I1。第一流量泵第一流量泵W1压力油经第一二位四通换向阀D1、单向阀F1、第二伺服阀I2进入第二液压缸N2上液压腔1D和液压腔1F，其流量为Q_I2；第一流量泵第一流量泵W1压力油经第一二位四通换向阀D1、单向阀F1、第四伺服阀I4进入第一液压缸N1上液压腔1D和液压腔1F，其流量为Q_I4。两泵的压力油共同驱动第一液压缸N1和第二液压缸N2活塞1B下行。在工进阶段首先通过位移传感器第一位移传感器K1检测滑块O左端第一液压缸N1活塞1B的的位移和速度，如果其速度与设定的工进速度差大于设定的误差，控制系统则控制第二伺服阀I2的电流大小增大或者减第二伺服阀I2的开口大小，使通过第二伺服阀I2的流量满足Q_I1+Q_I2＝Q_w。同时第二位移传感器K2检测滑块O右端第二液压缸N2的活塞1B的的位移并反馈给控制系统，当滑块O左右两端第一液压缸N1和第二液压缸N2的活塞1B的的位移差ΔS超过设定值Δ时，控制中心根据位移差ΔS与上一时刻位移差ΔS′计算出第四伺服阀I4的流量调节量，控制第四伺服阀I4电流的大小来增加或减小第四伺服阀I4开口的大小，实现两个液压缸的同步。当工进位移到达s_w时，工进完成。

保压阶段，第三比例压力阀U3、第一二位四通换向阀D1、第二伺服阀I2、第四伺服阀I4、第六二位四通换向阀D6、第七二位四通换向阀D7得电。通过控制第三比例压力阀U3电流的大小来控制第一流量泵W1出口压力。第六二位四通换向阀D6、第七二位四通换向阀D7开启，使第二液压缸N2上液压腔1D和下液压腔1D和液压腔1F经第六二位四通换向阀D6和第十插装阀C10连通，第一液压缸N1的上液压腔1D和液压腔1F经第七二位四通换向阀D7和第十一插装阀C11连通。第一流量泵第一流量泵W1压力油经第一二位四通换向阀D1、单向阀F1、第二伺服阀I2进入第二液压缸N2上液压腔1D和液压腔1F；压力油经第一二位四通换向阀D1、单向阀F1、第四伺服阀I4进入第一液压缸N1上液压腔1D和液压腔1F。在保压阶段首先通过压力第一压力传感器L1和第二压力传感器L2测量第一液压缸N1和第二液压缸N2的上液压腔1D的压力，当油缸压力与设定值偏差超过设定误差时，控制系统则控制第二伺服阀I2和第四伺服阀I4的电流大改变开口大小。以保证油缸内压力在设定误差之内，直至保压到设定的时间。

卸荷阶段，第三比例压力阀U3、第一二位四通换向阀D1、第二二位四通换向阀D2、第三二位四通换向阀D3、第六二位四通换向阀D6、第七二位四通换向阀D7得电。通过控制第三比例压力阀U3电流的大小来控制第一流量泵第一流量泵W1的出口压力。第六二位四通换向阀D6、第七二位四通换向阀D7开启，使第二液压缸N2上液压腔1D和液压腔1F经第六二位四通换向阀D6和第十插装阀C10连通，第一液压缸N1的上液压腔1D和液压腔1F经第七二位四通换向阀D7和第十一插装阀C11连通。第一流量泵W1压力油经第一二位四通换向阀D1、单向阀F1、第三二位四通换向阀D3进入第一液控单向阀G1和第二液控单向阀G2的控制口，打开第一液控单向阀G1和第二液控单向阀G2，使压力缸卸荷。

回程阶段。当滑块O的返程速度v_b满足v_b＝v_b1时，第三比例压力阀U3、第一二位四通换向阀D1、第二二位四通换向阀D2、第三二位四通换向阀D3、第五二位四通换向阀D5、第六二位四通换向阀D6、第七二位四通换向阀D7得电。通过控制第三比例压力阀U3电流的大小来控制第一流量泵W1出口压力。第六二位四通换向阀D6、第七二位四通换向阀D7开启，使第二液压缸N2上液压腔1D和液压腔1F经第六二位四通换向阀D6和第十插装阀C10连通，第一液压缸N1的上液压腔1D和液压腔1F经第七二位四通换向阀D7和第十一插装阀C11连通。第一流量泵W1出口压力油经第一二位四通换向阀D1、单向阀F1、第五插装阀C5，第七插装阀C7，第九插装阀C9进入第一液压缸N1和第二液压缸N2下液压腔1E；第一液压缸N1和第二液压缸N2的上液压腔1D和液压腔1F内的油分别经第一液控单向阀G1和第二液控单向阀G2回油至油箱，滑块回程到设定的位置，滑块回程到设定的位置。

回程阶段。当滑块O的返程速度v_b满足v_b＝v_b2时，第一比例压力阀U1、第三二位四通换向阀D3、第五二位四通换向阀D5、第六二位四通换向阀D6、第七二位四通换向阀D7得电。通过控制第一比例压力阀U1电流的大小来控制第一流量泵W2出口压力。第六二位四通换向阀D6、第七二位四通换向阀D7开启，使第二液压缸N2上液压腔1D和液压腔1F经第六二位四通换向阀D6和第十插装阀C10连通，第一液压缸N1的上液压腔1D和液压腔1F经第七二位四通换向阀D7和第十一插装阀C11连通。第二流量泵W2出口压力油经第二插装阀C2，第七插装阀C7，第九插装阀C9第一液压缸N1和第二液压缸N2下液压腔1E；第一液压缸N1和第二液压缸N2的上液压腔1D和液压腔1F内的油分别经第一液控单向阀G1和第二液控单向阀G2回油至油箱，滑块回程到设定的位置，滑块回程到设定的位置。

回程阶段。当v_b＝2v_b2时，第一比例压力阀U1、第二比例压力阀U2、第三二位四通换向阀D3、第五二位四通换向阀D5、第六二位四通换向阀D6、第七二位四通换向阀D7得电。通过控制第一比例压力阀U1和第二比例压力阀U2电流的大小来控制第二流量泵第二流量泵W2和第二流量泵P3出口压力。第六二位四通换向阀D6、第七二位四通换向阀D7开启，使第二液压缸N2上液压腔1D和液压腔1F经第六二位四通换向阀D6和第十插装阀C10连通，第一液压缸N1的上液压腔1D和液压腔1F经第七二位四通换向阀D7和第十一插装阀C11连通。第二流量泵W2压力油经第二插装阀C2、第三流量泵W3压力油经第三插装阀C3后合流；合流后经第七插装阀C7，第九插装阀C9进入第一液压缸N1和第二液压缸N2下液压腔1E；第一液压缸N1和第二液压缸N2的上液压腔1D和液压腔1F内的油分别经第一液控单向阀G1和第二液控单向阀G2回油至油箱，滑块回程到设定的位置，滑块回程到设定的位置。

Claims (1)

1.一种无级调速的液压机液压系统，包括第一液压缸(N1)、第二液压缸(N2)、滑块(O)以及第一流量泵(W1)、第二流量泵(W2)、第三流量泵(W3)、第一伺服阀(I1)、第二伺服阀(I2)、第三伺服阀(I3)、第四伺服阀(I4)，所述第一流量泵(W1)、第二流量泵(W2)、第三流量泵(W3)分别由第一电机(M1)、第二电机(M2)、第三电机(M3)驱动，其特征在于：

所述第一液压缸(N1)和第二液压缸(N2)结构完全相同，各自均由缸体(1A)、活塞(1B)、固定柱塞(1C)组成，缸体(1A)、活塞(1B)和固定柱塞(1C)各自分别为具有圆柱形内腔的圆筒形旋转体，三者装配后中轴线同轴；活塞(1B)底端封闭，位于缸体(1A)内并与缸体(1A)内腔滑动配合，将缸体(1A)的内腔分隔成封闭的上液压腔(1D)和下液压腔(1E)，上液压腔(1D)的顶端具有上液压腔左进油孔(1G)和上液压腔右进油孔(1H)，下液压腔(1E)下部具有下液压腔进油孔(1I)；固定柱塞(1C)位于活塞(1B)的内腔中并与活塞(1B)上端面滑动配合，将活塞(1B)的内腔构成封闭的液压腔(1F)，固定柱塞(1C)上端穿过上液压腔(1D)并与缸体(1A)上端面固定，固定柱塞(1C)上端面具有固定柱塞进油孔(1J)；第一液压缸(N1)和第二液压缸(N2)的活塞(1B)分别连接滑块(O)的左端和右端；

所述第一流量泵(W1)的进油口通过第五过滤器(J5)连接油箱，第一流量泵(W1)的出油口通过第六过滤器(J6)同时连接第一二位四通换向阀(D1)的P口、第三溢流阀(Y3)的P口和第三比例压力阀(U3)的P口，第三溢流阀(Y3)的T口和第三比例压力阀(U3)的T口通过管路连接油箱；第一二位四通换向阀(D1)的B口连接单向阀(F1)的进油口，单向阀(F1)的出油口、第一梭阀(H1)的P2口、第五插装阀 (C5)的A口、第二伺服阀(I2)的P口和第四伺服阀(I4)的P口通过管路互相连通；第五插装阀(C5)的X口连接第二二位四通换向阀(D2)的T口，第二二位四通换向阀(D2)的B口连接第一梭阀(H1)的A口；

所述第二流量泵(W2)的进油口通过第一过滤器(J1)连接油箱，第二流量泵(W2)的出油口通过第二过滤器(J2)同时连接第一插装阀(C1)和第二插装阀(C2)的A口；第一插装阀(C1)的X口同时连接第一溢流阀(Y1)的P口和第一比例压力阀(U1)的P口；第一插装阀(C1)的B口、第一比例压力阀(U1)的T口和第一溢流阀(Y1)的T口通过管路连接油箱；

所述第三流量泵(W3)的进油口通过第三过滤器(J3)连接油箱，第三流量泵(W3)的出油口通过第四过滤器(J4)同时连接第三插装阀(C3)和第四插装阀(C4)的A口；第四插装阀(C4)的X口同时连接第二溢流阀(Y2)的P口和第二比例压力阀(U2)的P口；第四插装阀(C4)的B口、第二比例压力阀(U2)的T口和第二溢流阀(Y2)的T口通过管路连接油箱；

第二插装阀(C2)的B口和X口、第三插装阀(C3)的B口和X口、第五插装阀(C5)的B口、第一梭阀(H1)的P1口、第三二位四通换向阀(D3)的B口、第四二位四通换向阀(D4)的B口、第五二位四通换向阀(D5)的B口、第六插装阀(C6)的A口、第七插装阀(C7)的A口通过管路互相连通；

第三二位四通换向阀(D3)和第四二位四通换向阀(D4)的A口连接油箱；第三二位四通换向阀(D3)的P口连接第一液控单向阀(G1)和第二液控单向阀(G2)的X口，第四二位四通换向阀(D4)的T口连接第二梭阀(H2)的P1口，第二梭阀(H2)的A口连接第六插装阀(C6)的X口；第二梭阀(H2)的P2口、第六插装阀(C6)的B口、第一伺 服阀(I1)的P口、第三伺服阀(I3)的P口通过管路互相连通；

第一伺服阀(I1)和第二伺服阀(I2)的A口、第十插装阀(C10)的A口、第六二位四通换向阀(D6)的P口、第六溢流阀(Y6)的P口以及第二液压缸(N2)的固定柱塞进油口(1J)通过管路互相连通；第十插装阀(C10)的B口、第六溢流阀(Y6)的T口、第二液压缸(N2)的上液压腔右进油孔(1H)通过管路互相连通；

第六二位四通换向阀(D6)和第七二位四通换向阀(D7)的A口分别连接第十插装阀(C10)和第十一插装阀(C11)的X口，第六二位四通换向阀(D6)和第七二位四通换向阀(D7)的T口连接油箱；

第三伺服阀(I3)和第四伺服阀(I4)的A口、第十一插装阀(C11)的A口、第七二位四通换向阀(D7)的P口、第七溢流阀(Y7)的P口以及第一液压缸(N1)的固定柱塞进油口(1J)通过管路互相连通；第十一插装阀(C11)的B口、第七溢流阀(Y7)的T口、第一液压缸(N1)的上液压腔右进油孔(1H)通过管路互相连通；

第七插装阀(C7)的B口、第三梭阀(H3)的P1口、第八插装阀(C8)的A口、第九插装阀(C9)的A口通过管路互相连通；二位二通换向阀(E1)的X口、第五溢流阀(Y5)的P口、第九插装阀(C9)的B口以及第一液压缸(N1)和第二液压缸(N2)的下液压腔进油孔(1I)通过管路互相连通；第三梭阀(H3)的P2口连接第五二位四通换向阀(D5)的T口，第八插装阀(C8)的X口连接第五二位四通换向阀(D5)的P口，二位二通换向阀(E1)的T口连第九插装阀(C9)的X口，第五二位四通换向阀(D5)的A口、第八插装阀(C8)的B口、二位二通换向阀(E1)的P口和第五溢流阀(Y5)的T口连接油箱；

第一液控单向阀(G1)和第二液控单向阀(G2)的P1口连接油箱、第一液控单向阀(G1)和第二液控单向阀(G2)的P2口分别连接第一液压缸(N1)和第二液压缸(N2)的上液压腔左进油孔(1G)；

所述第二流量泵(W2)和第三流量泵(W3)的额定流量相同，所述第一流量泵(W1)的额定流量为第二流量泵(W2)额定流量的1/10～1/4；

所述第一伺服阀(I1)和第三伺服阀(I3)的额定流量相同；与第一流量泵(W1)通过管路连接的第二伺服阀(I2)和第四伺服阀(I4)的额定流量相同，相应均分别为第一伺服阀(I1)额定流量的1/10～1/4。