CN104439005B - 功率回收匹配型泵控油压机液压控制系统 - Google Patents
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Abstract
一种功率回收匹配型泵控油压机液压控制系统，其油压机的主缸与主缸双向变量泵组的油口A1相连，上述主缸双向变量泵组的油口A1还与卸荷阀的进油口相连，卸荷阀的出油口与油箱相连，上述油压机的主缸还与充液阀的出油口相连，该充液阀的进油口与充液油箱相通，该油压机的两个回程缸分别与回程缸双向变量泵组的油口A2相连，上述主缸双向变量泵组和回程缸双向变量泵组与电动机三者同轴机械连接，它们分别与主缸和回程缸相匹配。上述主缸双向变量泵组和回程缸双向变量泵组的油口B1、B2同与油箱相连。该系统不仅具备锻造速度快、控制精度高和自动化程度高的优点，同时避免了节流损耗、传动效率低以及能量利用率低等缺点。
Description
技术领域
本发明涉及一种油压机，特别涉及一种油压机液压控制系统。
背景技术
随着国防工业和重工业的发展，加工大型甚至超大型自由锻件的重型压机的市场需求量日益增大。锻造油压机的装备水平是衡量一个国家机械制造水平和能力的标志之一。同时，锻造油压机以其速度快、精度高、自动化程度高等特点成为目前大型自由锻锤及中小型传统水压机的更新换代产品。液压控制系统是提高锻造油压机工作特性及锻件产品质量的关键，而在锻造油压机工作过程中液压系统的能量损失是一个很重要的问题，而泵控液压系统由于其优良的节能效果在大型和超大型油压机领域受到广泛的关注。
目前锻造油压机的液压系统主要分为阀控系统(节流控制)和泵控系统(容积控制)。锻造油压机阀控系统早期广泛采用的滑阀控制，20世纪70年代初开始出现二通插装阀控制，90年代后期电液比例插装阀控制开始应用于国外快锻油压机上，以上控制系统均存在压力冲击大、传动效率低、抗污染能力差等缺点。以德国威普克公司可逆旋转式双向变量泵为主控元件的泵控直传系统，其油压机运行方向、速度、压力随径向柱塞泵的排量变化而变化，实现系统全工况控制。泵控系统结构简单，故障点减少，冲击小，同时节流损耗和液压冲击大幅降低，大大提高了传动效率。但是，现有的泵控直传系统多为闭式泵控系统，属于变量泵控非对称缸或柱塞缸系统，由于主缸与回程缸的流量不平衡特性，功率回收率低，并且系统发热大。
发明内容
本发明的目的是提供一种具有能耗低、冷却功率小、效率高、控制特性好等优点的功率回收匹配型泵控油压机液压控制系统。本发明主要是采用双向变量泵为主控元件的油压机开式泵控直传系统。
本发明的目的是这样实现的：本发明主要包括：电动机、主缸双向变量泵组、回程缸双向变量泵组、充液油箱、充液阀、油压机主缸、油压机本体、油压机回程缸、油箱和卸荷阀。其中，油压机本体为现有技术，它主要是由上横梁、活动横梁、立柱、下横梁、上砧及下砧组成。该油压机的主缸通过连接管路与主缸双向变量泵组的油口A1相连，上述主缸双向变量泵组的油口A1还通过连接管与卸荷阀的进油口相连，卸荷阀的出油口通过连接管路与油箱相连，上述油压机的主缸还通过连接管与充液阀的出油口相连，该充液阀的进油口与充液油箱相通，该充液油箱有多种形式，如上位油箱、低压充液罐。该油压机的两个回程缸分别通过连接管路与回程缸双向变量泵组的油口A2相连，上述主缸双向变量泵组和回程缸双向变量泵组与电动机三者同轴机械连接，并且该两组双向变量泵功率级别不同，它们分别与主缸和回程缸相匹配。上述主缸双向变量泵组和回程缸双向变量泵组的油口B1、B2通过连接管路同与油箱相连。
本发明与现有技术相比具有以下优点：
(1)该功率回收匹配型泵控油压机液压控制系统，是采用双向变量泵为主控元件的油压机开式泵控直传系统，没有溢流损失和节流损失，而且工作压力随负载变化而变化，因此效率高，冷却功率小，可以节约大量的能源，对超大型油压机来说是非常有意义的。并且双向变量泵可实现正弦锻造，因此，油压机空程快下、工进和回程转换时冲击可降至最低，较好地改善目前系统中存在的液压系统及本体机架的冲击振动；新型双向变量泵自吸能力强，省去了低压补油及充液的大流量螺杆泵，装机成本降低。
(2)该功率回收匹配型泵控油压机液压控制系统，采用两组功率级别不同的双向变量泵分别与主缸和回程缸相匹配，进一步实现动力系统与负载的匹配，减少液压系统功率损失，提高双向变量泵的控制精度，同时也降低了电动机和液压元件的工作强度，从而提高设备在使用中的可靠性，延长设备的使用寿命。
(3)该功率回收匹配型泵控油压机液压控制系统，采用电动机、主缸双向变量泵组、回程缸双向变量泵组三者同轴机械连接。空程快下过程中回程缸双向变量泵组和回程过程中主缸双向变量泵组回收的液压能，由双向变量泵转化为双向变量泵轴上的机械能，由于三者同轴机械连接，从而降低电动机的输出功率，该形式具有较高的能量传递效率。
(4)该功率回收匹配型泵控油压机液压控制系统，采用泵直传负载口独立控制方式，主缸或回程缸动作时系统具有较好的稳定性，提高了液压系统的控制精度。
附图说明
图1是本发明实施例1流程示意图。
图2是本发明实施例2流程示意图。
图3是本发明实施例3流程示意图。
图中：1-电动机，2-主缸双向变量泵组，3-回程缸双向变量泵组，4-充液油箱，5-充液阀，6-油压机主缸，7-油压机本体，7.1-油压机活动横梁，8、9-油压机回程缸，10-油箱，11-卸荷阀。
具体实施方式
在图1所示的功率回收匹配型泵控油压机液压控制系统实施例1流程示意图中，油压机的主缸通过连接管路与主缸双向变量泵组的油口A1相连，上述主缸双向变量泵组的油口A1还通过连接管与卸荷阀的进油口相连，卸荷阀的出油口通过连接管路与油箱相连，上述油压机的主缸还通过连接管与充液阀的出油口相连，该充液阀的进油口与充液油箱相通，该油压机的两个回程缸分别通过连接管路与回程缸双向变量泵组的油口A2相连，上述主缸双向变量泵组和回程缸双向变量泵组与电动机三者同轴机械连接，并且该两组双向变量泵功率级别不同，它们分别与主缸和回程缸相匹配。上述主缸双向变量泵组和回程缸双向变量泵组的油口B1、B2通过连接管路同与油箱相连。
在图2所示的功率回收匹配型泵控油压机液压控制系统实施例2流程示意图中，其结构与实施例1相同，只是充液油箱为上位油箱。
在图3所示的功率回收匹配型泵控油压机液压控制系统实施例3流程示意图中，其结构与实施例1相同，只是充液油箱为低压充油罐。
下面结合附图对本发明的工作过程作详细描述：
(1)系统工作过程
1)空程快下过程
充液油箱、主缸双向变量泵组为油压机空程快下提供所需流量，即充液油箱4的油液经充液阀5为油压机主缸6供油，主缸双向变量泵组2和油压机主缸6相通，为油压机空程快下提供所需流量。上一工作循环中油压机回程缸8、9内存储的能量与油压机活动横梁7.1的势能在此过程共同作用到回程缸双向变量泵组3，此时回程缸双向变量泵组3处于马达的工况，回程缸双向变量泵组3回收的液压能，由双向变量泵转化为双向变量泵轴上的机械能，由于三者同轴机械连接，从而降低电动机的输出功率。
2)工进过程
油压机上砧与工件接触，即在油压机主缸及与其相通的管道中产生压力，充液阀5处于关闭状态，油压机活动横梁位置、工进速度与锻造力通过控制双向变量泵组排量实现，主缸双向变量泵组2根据负载变化改变排量，实现油压机主缸6对工件的锻造加工。
3)回程过程
回程缸双向变量泵组3为油压机回程提供所需流量，即回程缸双向变量泵组3和油压机回程缸8、9相通，为油压机回程提供所需流量。在压下过程中由于机架的变形及油液的压缩而存储大量的能量，在此过程作用于主缸双向变量泵组2，此时，主缸双向变量泵组2处于马达的工况，主缸双向变量泵组2回收的液压能，由双向变量泵转化为双向变量泵轴上的机械能，使电动机输出功率少于设备实际所需功率，从而达到节能的目的。此过程中，当主缸双向变量泵组达到最大排量时，多余的低压油通过卸荷阀11卸荷回油箱10。
(2)系统控制过程
油压机的速度、位置、压力、运动方向均通过控制双向变量泵的排量实现，响应速度能够满足油压机快锻要求，从而实现油压机的高精度控制。在油压机锻造过程控制中，综合活动横梁的速度/位置反馈信号与给定信号，根据锻造控制策略，由控制器1、2分别给定双向变量泵组2、3的排量控制信号，实现油压机的高效高精度锻造。
Claims (3)
1.一种功率回收匹配型泵控油压机液压控制系统，其特征在于：油压机的主缸通过连接管路与主缸双向变量泵组的油口A1相连，上述主缸双向变量泵组的油口A1还通过连接管与卸荷阀的进油口相连，卸荷阀的出油口通过连接管路与油箱相连，上述油压机的主缸还通过连接管与充液阀的出油口相连，该充液阀的进油口与充液油箱相通，该油压机的两个回程缸分别通过连接管路与回程缸双向变量泵组的油口A2相连，上述主缸双向变量泵组和回程缸双向变量泵组与电动机三者同轴机械连接，并且该两组双向变量泵功率级别不同，它们分别与主缸和回程缸相匹配；上述主缸双向变量泵组和回程缸双向变量泵组的油口B1、B2通过连接管路同与油箱相连。
2.根据权利要求1所述的功率回收匹配型泵控油压机液压控制系统，所述充液油箱是上位油箱。
3.根据权利要求1所述的功率回收匹配型泵控油压机液压控制系统，所述充液油箱是低压充液罐。
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