CN105156379B - 一种节能型恒压油源系统及其控制方法 - Google Patents

Abstract

一种节能型恒压油源系统及其控制方法，当本发明应用在间歇性用油的液压伺服系统后，电磁卸荷阀的设定压力始终高于减压阀的设定压力，通过减压阀的调压作用以及第二蓄能器的稳压作用，有效保证了恒压油源系统输出压力的稳定。在恒压油源系统用油量较小时，定量液压泵出口处的第一蓄能器内的高压油能够在较长时间内作为油源供给于减压阀的入口，定量液压泵的出口绝大部分时间都处于卸荷状态，只有当电磁卸荷阀的入口压力低于电磁卸荷阀设定压力的83％时，电磁卸荷阀入口与回油口的通道才被切断，由于定量液压泵出口长时间处于卸荷状态，所以由恒压油源系统自身产生的溢流损失是极小的，从而有效克服了现有恒压油源能耗大以及输出压力不稳的难题。

Description

一种节能型恒压油源系统及其控制方法

技术领域

本发明属于液压控制技术领域，特别是涉及一种节能型恒压油源系统及其控制方法，适用于间歇性用油的液压伺服系统。

背景技术

在液压伺服系统中，为了保证伺服阀的控制性能，则需要伺服阀的入口压力保持恒定，为此需要采用恒压油源，而常规的恒压油源主要有以下三种形式：

①在定量泵的出口设置溢流阀及蓄能器；

②在定量泵的出口设置先导式电磁卸荷阀及蓄能器；

③直接采用恒压变量泵。

对于第一种形式的恒压油源，定量泵的输出压力由其出口处的溢流阀调定，蓄能器用来吸收油压波动，其具有结构形式简单及油压波动小的特点；但是，该种形式恒压油源的溢流功率损失较大，且系统发热严重，效率低下。

对于第二种形式的恒压油源，蓄能器与电磁卸荷阀的先导油口相连接，当系统压力(即蓄能器内的压力)达到电磁卸荷阀的设定值时，高压油通过电磁卸荷阀的遥控口将阀体完全打开，使液压泵处于空载卸荷状态，而电磁卸荷阀内集成有单向阀，因此系统压力由蓄能器保持；当系统压力降到某一定值时，电磁卸荷阀关闭，系统升压，同时向蓄能器充油，其具有工作效率高及溢流损失小的特点，且在执行机构动作不频繁的条件下，甚至不需要设置冷却器对液压系统进行冷却；但是，该种形式恒压油源的压力波动范围较大，一般为电磁卸荷阀调定压力的17％以内，并会导致伺服阀入口压力波动较大，从而影响伺服阀的流量放大系数，因此不利于保证伺服阀的控制性能。

对于第三种形式的恒压油源，当液压系统输出压力产生变化时，恒压变量泵能够通过控制先导阀来改变变量缸的位置，从而调整恒压变量泵自身的排量，因此恒压变量泵能够根据系统压力的变化调整自身的排量输出，进而维持系统输出压力变；与第一种形式相比，确实能够极大提高液压系统的工作效率，并减小系统的能耗，但实际应用后表明，恒压变量泵自身的内泄量会随压力的升高而增大，容积效率也会随之降低，即使当恒压变量泵处于小排量输出状态时，系统的发热量仍然比较明显；此外，当负载流量产生较大变化时，恒压变量泵自身的先导阀调整变量缸的响应速度较低(约为1Hz)，使得恒压变量泵在自动调节流量的过程中，引起恒压油源的输出压力出现较大波动。

可以看出，上述三种形式的恒压油源，没有任何一种能够同时满足工作效率高、输出压力波动小及能耗低的要求。因此，亟需一种全新设计的恒压油源系统，其应同时具有工作效率高、输出压力波动小及能耗低的特点。

发明内容

针对现有技术存在的问题，本发明提供一种节能型恒压油源系统及其控制方法，能够有效提高能源利用率，从而降低能耗，并且能够有效保证输出压力的稳定。

为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案：一种节能型恒压油源系统，包括定量液压泵、电磁卸荷阀、减压阀、高压过滤器、背压止回阀、回油过滤器、第一蓄能器、第二蓄能器、第一压力表及第二压力表，所述定量液压泵的吸油口与油箱相连通，定量液压泵的出油口与电磁卸荷阀的入口相连通，电磁卸荷阀的回油口与背压止回阀的入口及恒压油源系统的回油口相连通，电磁卸荷阀的出口与减压阀的入口、第一蓄能器及第一压力表相连通，减压阀的泄油口与油箱相连通，减压阀的出口与高压过滤器的入口、第二蓄能器及第二压力表相连通，高压过滤器的出口与恒压油源系统的出油口相连通；所述背压止回阀的出口与回油过滤器的入口相连通，回油过滤器的出口与油箱相连通。

所述第一蓄能器及第二蓄能器均采用皮囊式蓄能器。

采用所述的节能型恒压油源系统的控制方法，包括如下步骤：

步骤一：恒压油源系统首次运行前，分别为第一蓄能器和第二蓄能器充填氮气，第一蓄能器的充氮压力为1.05F_Ps，第二蓄能器的充氮压力为0.75F_Ps，其中F_Ps为恒压油源系统的出油口的设定压力值；

步骤二：启动定量液压泵，同时电磁卸荷阀的电磁铁得电15秒后断电，定量液压泵实现无负荷启动；

步骤三：恒压油源系统首次运行时，手动将电磁卸荷阀的设定压力调节至1.4F_Ps，将减压阀的设定压力调节至F_Ps，其中F_Ps为恒压油源系统的出油口的设定压力值。

本发明的有益效果：

当本发明的恒压油源系统应用在间歇性用油的液压伺服系统后，由于电磁卸荷阀的设定压力为1.4F_Ps，因此电磁卸荷阀的压力调节范围在1.16F_Ps～1.4F_Ps之间，始终高于减压阀的设定压力，通过减压阀的调压作用以及第二蓄能器的稳压作用，有效的保证了恒压油源系统输出压力的稳定。

在本发明的恒压油源系统用油量较小时，定量液压泵出口处的第一蓄能器内的高压油能够在较长时间内作为油源供给于减压阀的入口，定量液压泵的出口绝大部分时间都处于卸荷状态，只有当电磁卸荷阀的入口压力低于电磁卸荷阀设定压力的83％时，电磁卸荷阀切断入口与回油口的通道，恒压油源系统开始升压，直至升到设定压力，然后电磁卸荷阀入口与回油口的通道自动打开，定量液压泵的出口又处于卸荷状态，因此由恒压油源系统自身产生的溢流损失是极小的，从而有效克服了现有恒压油源能耗大以及输出压力不稳的难题。

附图说明

图1为本发明的一种节能型恒压油源系统的液压原理图；

图2为实施例中液压伺服系统对恒压油源的输出流量要求图；

图中，1—定量液压泵，2—电磁卸荷阀，3—减压阀，4—高压过滤器，5—背压止回阀，6—回油过滤器，7—第一蓄能器，8—第二蓄能器，9—第一压力表，10—第二压力表，11—油箱；

Sp—定量液压泵的吸油口，Pp—定量液压泵的出油口，P2—电磁卸荷阀的入口，T2—电磁卸荷阀的回油口，A2—电磁卸荷阀的出口，B3—减压阀的入口，Y3—减压阀的泄油口，A3—减压阀的出口，A4—高压过滤器的入口，B4—高压过滤器的出口，A5—背压止回阀的入口，B5—背压止回阀的出口，A6—回油过滤器的入口，B6—回油过滤器的出口，T0—恒压油源系统的回油口，Ps—恒压油源系统的出油口；

Qmin—最小负载流量，Qmax—最大负载流量，t₁—最小负载流量的需求周期，t₂—最大负载流量的需求周期。

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所示，一种节能型恒压油源系统，包括定量液压泵1、电磁卸荷阀2、减压阀3、高压过滤器4、背压止回阀5、回油过滤器6、第一蓄能器7、第二蓄能器8、第一压力表9及第二压力表10，所述定量液压泵1的吸油口Sp与油箱11相连通，定量液压泵1的出油口Pp与电磁卸荷阀2的入口P2相连通，电磁卸荷阀2的回油口T2与背压止回阀5的入口A5及恒压油源系统的回油口T0相连通，电磁卸荷阀2的出口A2与减压阀3的入口B3、第一蓄能器7及第一压力表9相连通，减压阀3的泄油口Y3与油箱11相连通，减压阀3的出口A3与高压过滤器4的入口A4、第二蓄能器8及第二压力表10相连通，高压过滤器4的出口B4与恒压油源系统的出油口Ps相连通；所述背压止回阀5的出口B5与回油过滤器6的入口A6相连通，回油过滤器6的出口B6与油箱11相连通。

所述第一蓄能器7及第二蓄能器8均采用皮囊式蓄能器。

本实施例中，液压伺服系统对恒压油源的输出流量的具体要求如图2所示，其中，最小负载流量的需求周期t₁为60秒，最大负载流量的需求周期t₂为10秒，恒压油源系统的出油口Ps的设定压力值F_Ps为16MPa；定量液压泵1的型号为CBT-F440FP(40ml/r)，电磁卸荷阀2的型号为DAW10A2-30/80G24NZ5L，减压阀3的型号为DR105-5X/200YM，高压过滤器4的型号为ZU-H-100X5BP，背压止回阀5的型号为H41H-16C(DN25)，回油过滤器6的型号为FRA-100X10F-TY，第一蓄能器7采用容积为40L的皮囊式蓄能器，第二蓄能器8采用容积为10L的皮囊式蓄能器，第一压力表9的量程为40MPa，第二压力表10的量程为25MPa，油箱11的容积为590L。

采用所述的节能型恒压油源系统的控制方法，包括如下步骤：

步骤一：恒压油源系统首次运行前，分别为第一蓄能器7和第二蓄能器8充填氮气，第一蓄能器7的充氮压力为1.05F_Ps，具体为16.8MPa，第二蓄能器8的充氮压力为0.75F_Ps，具体约为12MPa，其中F_Ps为恒压油源系统的出油口Ps的设定压力值；

步骤二：启动定量液压泵1，同时电磁卸荷阀2的电磁铁得电15秒后断电，定量液压泵1实现无负荷启动；

步骤三：恒压油源系统首次运行时，手动将电磁卸荷阀2的设定压力调节至1.4F_Ps，具体为22.4MPa，将减压阀3的设定压力调节至F_Ps，具体为16MPa，其中F_Ps为恒压油源系统的出油口Ps的设定压力值。

当本发明的恒压油源系统应用在间歇性用油的液压伺服系统后，由于电磁卸荷阀2的设定压力为1.4F_Ps，因此电磁卸荷阀2的压力调节范围在1.16F_Ps～1.4F_Ps之间，始终高于减压阀3的设定压力，通过减压阀3的调压作用以及第二蓄能器8的稳压作用，有效的保证了恒压油源系统输出压力的稳定。

在恒压油源系统用油量较小时，定量液压泵1出口处的第一蓄能器7内的高压油能够在较长时间内作为油源供给于减压阀3的入口，定量液压泵1的出口绝大部分时间都处于卸荷状态，只有当电磁卸荷阀2的入口压力低于电磁卸荷阀2设定压力的83％时，电磁卸荷阀2切断入口与回油口的通道，恒压油源系统开始升压，直至升到设定压力，然后电磁卸荷阀2入口与回油口的通道自动打开，定量液压泵1的出口又处于卸荷状态，因此由恒压油源系统自身产生的溢流损失是极小的，从而有效克服了现有恒压油源能耗大以及输出压力不稳的难题。

实施例中的方案并非用以限制本发明的专利保护范围，凡未脱离本发明所为的等效实施或变更，均包含于本案的专利范围中。

Claims (1)

1.一种节能型恒压油源系统的控制方法，所述的节能型恒压油源系统包括定量液压泵、电磁卸荷阀、减压阀、高压过滤器、背压止回阀、回油过滤器、第一蓄能器、第二蓄能器、第一压力表及第二压力表，所述定量液压泵的吸油口与油箱相连通，定量液压泵的出油口与电磁卸荷阀的入口相连通，电磁卸荷阀的回油口与背压止回阀的入口及恒压油源系统的回油口相连通，电磁卸荷阀的出口与减压阀的入口、第一蓄能器及第一压力表相连通，减压阀的泄油口与油箱相连通，减压阀的出口与高压过滤器的入口、第二蓄能器及第二压力表相连通，高压过滤器的出口与恒压油源系统的出油口相连通；所述背压止回阀的出口与回油过滤器的入口相连通，回油过滤器的出口与油箱相连通；所述第一蓄能器及第二蓄能器均采用皮囊式蓄能器；其特征在于：控制方法包括如下步骤：

步骤一：恒压油源系统首次运行前，分别为第一蓄能器和第二蓄能器充填氮气，第一蓄能器的充氮压力为1.05F_Ps，第二蓄能器的充氮压力为0.75F_Ps，其中F_Ps为恒压油源系统的出油口的设定压力值；

步骤二：启动定量液压泵，同时电磁卸荷阀的电磁铁得电15秒后断电，定量液压泵实现无负荷启动；

步骤三：恒压油源系统首次运行时，手动将电磁卸荷阀的设定压力调节至1.4F_Ps，将减压阀的设定压力调节至F_Ps。