CN105240329A - 一种伺服泵控液压系统 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种伺服泵控液压系统，它包括油缸和由伺服电机驱动的双向液压泵，所述液压泵与油箱连接，所述液压泵的进出油口中，一端与油缸的上腔连接、另一端分别通过支路a和支路b与油缸的下腔连接，支路a上设置有背压阀，支路b上设置有提动阀；所述液压泵的进出油口与油箱之间的支路上分别设置有补油单向阀，所述油缸的上腔连接有单向阀Ⅱ、油缸的下腔连接有单向阀Ⅰ，单向阀Ⅰ通过支路c和支路d与充液阀连接，单向阀Ⅱ通过支路c和支路d与充液阀连接，支路c上设置有电磁球阀，流经电磁球阀的液压油控制充液阀的开关，支路d上设置有安全阀。该液压系统能大幅降低能源的消耗，提升液压机和折弯机的运行效率，降低液压系统的用油量。

Description

一种伺服泵控液压系统

技术领域

本发明涉及的是一种伺服泵控液压系统，属于液压控制技术领域。

背景技术

折弯机、油压机等锻压设备，是工业企业广泛使用的设备，由于传统液压系统的效率低下，目前此类设备的能耗普遍偏高。为节约能源，提高效率，折弯机液压系统节能主要采用在传统电液同步折弯机的基础上，将三相异步电机改为伺服电机，控制伺服电机按需要的转速和扭矩驱动油泵，比例阀控制两油缸同步，这种方式由于采用比例阀控制，依然存在较大的节流损失，效率难以进一步提高，且造价较高，这就是现有技术所存在的不足之处。

发明内容

本发明要解决的技术问题，就是针对现有技术所存在的不足，而提供一种伺服泵控液压系统，该液压系统能大幅度降低能源的消耗，提升液压机和折弯机的运行效率，还可大幅降低液压系统的用油量。

本方案是通过如下技术措施来实现的：该伺服泵控液压系统包括油缸和由伺服电机驱动的双向液压泵，所述液压泵与油箱连接，所述液压泵的进出油口中，一端与油缸的上腔连接、另一端分别通过支路a和支路b与油缸的下腔连接，支路a上设置有背压阀，支路b上设置有提动阀；所述液压泵的进出油口与油箱之间的支路上分别设置有补油单向阀，所述油缸的上腔连接有单向阀Ⅱ、油缸的下腔连接有单向阀Ⅰ，所述单向阀Ⅰ通过支路c和支路d与充液阀连接，单向阀Ⅱ通过支路c和支路d与充液阀连接，所述支路c上设置有电磁球阀，流经电磁球阀的液压油控制充液阀的开关，支路d上设置有安全阀。

上述液压泵由伺服电机驱动可双向旋转，该液压泵是一种具有恒定排量的液压泵，也就是说，液压泵每转一圈所排出的工作介质是一定的。当油缸驱动滑块对外做功或上升时，液压泵工作于泵工况，伺服电机驱动液压泵；当油缸快速下行或泄压时，来自油缸的液压油驱动液压泵，液压泵工作于马达工况，驱动伺服电机产生电能回馈电网。

上述背压阀的调节压力大于油缸的下腔在静止时的压力3-5MPa，从而对活塞杆和与之相联的运动部件产生一个支撑作用，防止活塞杆和与之相联的运动部件不受控的向下运动。

上述液压泵上设置有L油口，L油口与油箱连接，由于液压泵的内泄漏无法避免，这样泄漏的液压油通过L油口直接接回油箱。所述油箱的上设置有空气滤清器，通过空气滤清器对进入油箱的空气进行过滤，保证油箱内液压油的清洁度。

上述伺服电机内置编码器，该编码器用于测量伺服电机的角位移和转速，并将相应的信号反馈到伺服电机驱动器，形成闭环控制回路，提高了伺服电机驱动液压泵的控制精度。依赖于测量油缸活塞杆位置的位移传感器，以及电气控制系统的共同工作，该伺服泵控液压系统能够准确的控制油缸的位置、速度和压力。

上述液压泵的进出油口与油箱之间的支路上还分别设置有吸油过滤器，且吸油过滤器和补油单向阀中，吸油过滤器靠近油箱设置，进入循环回路的液压油先经过吸油过滤器进行过滤，以延长后续支路上相关零件的使用寿命。

上述充液阀为常开式充液阀或常闭式充液阀，实际应用时，可以方便的根据需要和可能性选择充液阀的形式，而不必对液压回路做任何改动。

当油缸快速下行时，油缸的下腔排出的液压油经提动阀进入液压泵，液压泵输出的液压油进入油缸的上腔，同时，油箱内的液压油经充液阀进入油缸的上腔。

当油缸慢速下行时，油缸的下腔内的液压油经过单向阀Ⅰ和电磁球阀进入充液阀，使充液阀关闭；液压泵排出的液压油进入油缸的上腔，油缸的下腔排出的液压油经背压阀进入液压泵，同时，背压阀所在侧的补油单向阀向液压泵补充液压油。

当油缸上行时，液压泵输出的液压油经提动阀进入油缸的下腔，油缸的上腔输出的液压油一部分经充液阀返回油箱，另一部分进入液压泵。油缸上行的快慢可以通过伺服电机转速的不同进行控制。

本方案的有益效果可根据对上述方案的叙述得知，该伺服泵控液压系统中，所述液压泵的进出油口与油箱之间的支路上分别设置有补油单向阀，当油缸慢速下行时，从油缸的下腔进入液压泵的液压油量远小于液压泵需要的液压油量，不足部分将通过补油单向阀从油箱吸入，从而保证液压泵的正常工作。所述油缸的上腔连接有单向阀Ⅱ、油缸的下腔连接有单向阀Ⅰ，所述单向阀Ⅰ通过支路c和支路d与充液阀连接，单向阀Ⅱ通过支路c和支路d与充液阀连接，所述支路c上设置有电磁球阀，单向阀Ⅰ和单向阀Ⅱ能对油缸的上腔和油缸的下腔内的压力进行对比，并输出两者中具有更高压力的液压油，来自单向阀Ⅰ或单向阀Ⅱ的液压油经电磁球阀后控制充液阀的开关，这种控制方式可以确保充液阀开关的可靠性，实现常开式和常闭式充液阀的控制。同时由于采用了电磁球阀，可以实现液压油的无泄漏密封，防止油缸的下腔压力油缓慢泄漏造成的油缸自行下降，即所谓的“掉刀”现象。支路d上设置有安全阀，为了保护液压系统，防止压力过高，经单向阀Ⅰ或单向阀Ⅱ来的液压油可以经安全阀和充液阀直接返回油箱。由此可见，本发明与现有技术相比，具有突出的实质性特点和显著的进步，其实施的有益效果也是显而易见的。

附图说明

图1为本发明具体实施方式的液压原理图。

图中，1-油箱，2-吸油过滤器，3-补油单向阀，4-空气滤清器，5-编码器，6-伺服电机，7-液压泵，8-提动阀，9-背压阀，10-单向阀Ⅰ，11-单向阀Ⅱ，12-安全阀，13-电磁球阀，14-充液阀，15-油缸。

具体实施方式

为能清楚说明本方案的技术特点，下面通过具体实施方式，并结合其附图，对本方案进行阐述。

一种伺服泵控液压系统，它包括油缸15和由伺服电机6驱动的双向液压泵7，伺服电机6的输出轴与液压泵7的驱动轴联接，伺服电机6驱动液压泵7顺时针或逆时针运行以及液压泵7的停止。伺服电机6内置编码器5，该编码器5用于测量伺服电机6的角位移和转速，并将相应的信号反馈到伺服电机驱动器，形成闭环控制回路，提高了伺服电机6驱动液压泵7的控制精度。依赖于测量油缸15活塞杆位置的位移传感器，以及电气控制系统的共同工作，该伺服泵控液压系统能够准确的控制油缸15的位置、速度和压力。液压泵7上设置有L油口，L油口与油箱1连接，液压泵7泄漏的液压油经L油口返回油箱1，所述油箱1的上方设置有空气滤清器4。所述液压泵7与油箱1连接，所述液压泵7的进出油口中，一端与油缸15的上腔（无杆腔）连接、另一端分别通过支路a和支路b与油缸15的下腔（有杆腔）连接，支路a上设置有背压阀9，且背压阀9的调节压力大于油缸15的下腔在静止时的压力3-5MPa，支路b上设置有提动阀8。油缸15的下腔通过支路a和支路b与液压泵7的B口连接；所述油缸15的上腔与液压泵7的A口连接，同时也与充液阀14相连，充液阀14还和油箱1连接。

所述液压泵7的进出油口与油箱1之间的两个支路上均设置有补油单向阀3和吸油过滤器2，且使每个支路中的吸油过滤器2靠近油箱1设置，即进出油箱1的液压油需先经过吸油过滤器2的过滤。两个补油单向阀3和吸油过滤器2分别与液压泵7的工作油口连接，油箱1内的液压油经过吸油过滤器2和补油单向阀3进入液压泵7，经液压泵7的作用形成具有一定压力的液压油。补油单向阀3的作用是，无论液压泵7向哪一方向运行，都有足够的液压油进入液压泵7的低压腔，以保证液压泵7的正常工作。

为实现油缸15的快速下行和上升，需要在油缸15的上腔设置充液阀14，以充入和排出通常是大流量的液压油，而在油缸15压下时，要求充液阀14关闭，来自液压泵7的压力油进入油缸15的上腔，推动活塞杆对外做功。所述油缸15的上腔连接有单向阀Ⅱ11、油缸15的下腔连接有单向阀Ⅰ10，所述单向阀Ⅰ10通过支路c和支路d与充液阀14连接，单向阀Ⅱ11通过支路c和支路d与充液阀14连接，充液阀14为常开式充液阀或常闭式充液阀。所述支路c上设置有电磁球阀13，流经电磁球阀13的液压油控制充液阀14的开启和关闭，即电磁球阀13通电时，流经电磁球阀13的液压油经充液阀14的F口进入充液阀14后，使充液阀14关闭，此时，充液阀14与油箱1之间无液压油的流动；当电磁球阀13断电时，充液阀14开启，充液阀14与油箱1之间可实现液压油的流动。单向阀Ⅰ10和单向阀Ⅱ11能对油缸15的上腔和油缸15的下腔内的压力进行对比，并输出两者中具有更高压力的液压油。当油缸15的上腔压力大于下腔的压力时，油缸15的上腔的液压油经单向阀Ⅱ11进入支路c；当油缸15的上腔压力小于下腔的压力时，则油缸15的下腔内的液压油经单向阀Ⅰ10进入支路c。

为防止液压系统压力达到危险的程度，支路d上设置有用于限制压力的安全阀12，无论是油缸15的上腔还是油缸15的下腔的压力超出安全阀12的调节压力时，安全阀12将会开启，经单向阀Ⅰ10或单向阀Ⅱ11来的液压油可以经安全阀12和充液阀14直接返回油箱1。

当油缸15驱动滑块对外做功或上升时，液压泵7工作于泵工况；当油缸15快速下行或泄压时，液压泵7工作于马达工况。当油缸15快速下行或泄压时，来自油缸15的液压油驱动液压泵7，液压泵7工作于马达工况，驱动伺服电机6产生电能回馈电网，实现重力势能和弹性势能的能量回收。

当油缸15快速下行时，提动阀8的电磁铁通电，提动阀8开启，油缸15的下腔排出的液压油在油缸15活塞杆和滑块的重力作用下经提动阀8进入液压泵7的B口，同时伺服电机6驱动液压泵7顺时针旋转，液压泵7的A口输出的液压油进入油缸15的上腔，同时，油箱1内的液压油也经过开启的充液阀14进入油缸15的上腔，实现油缸15的快速充液，此时，控制伺服电机6的转速，就可以控制油缸15快速下行的速度。

当油缸15慢速下行时，提动阀8的电磁铁断电，电磁球阀13通电，油缸15的下腔内的液压油经过单向阀Ⅰ10和电磁球阀13进入充液阀14的F口，使充液阀14在液压油作用下关闭。伺服电机6保持顺时针旋转，液压泵7排出的液压油进入油缸15的上腔，驱动油缸15的活塞杆向下运动，油缸15的下腔排出的液压油经背压阀9进入液压泵7的B口，背压阀9的调节压力要大于油缸15的下腔在静止时的压力3-5MPa，对活塞杆和与之相联的运动部件产生一个支撑作用，使活塞杆和与之相联的运动部件不会不受控的向下运动。此时，从油缸15的下腔进入液压泵7的B口的液压油远小于液压泵7需要的液压油量，不足部分将通过背压阀9所在侧（即液压泵7的B口一侧）的吸油过滤器2和补油单向阀3从油箱1吸入。

当油缸15快速上行时，电磁球阀13断电，充液阀14开启，同时伺服电机6逆时针旋转，液压泵7的B口输出的液压油经提动阀8进入油缸15的下腔，驱动油缸15快速上行，油缸15的上腔输出的液压油一部分经充液阀14返回油箱1，另一部分进入液压泵7的A口。油缸15慢速上行的动作过程同快速上行，通过控制伺服电机6的转速即可实现。

该伺服泵控液压系统能够以较少的费用，特别是能够以节省结构空间、液压油用量以及高效节能的方式驱动折弯机和液压机。

本发明中未经描述的技术特征可以通过现有技术实现，在此不再赘述。本发明并不仅限于上述具体实施方式，本领域普通技术人员在本发明的实质范围内做出的变化、改型、添加或替换，也应属于本发明的保护范围。

Claims (10)

1.一种伺服泵控液压系统，它包括油缸和由伺服电机驱动的双向液压泵，所述液压泵与油箱连接，其特征是：所述液压泵的进出油口中，一端与油缸的上腔连接、另一端分别通过支路a和支路b与油缸的下腔连接，支路a上设置有背压阀，支路b上设置有提动阀；所述液压泵的进出油口与油箱之间的支路上分别设置有补油单向阀，所述油缸的上腔连接有单向阀Ⅱ、油缸的下腔连接有单向阀Ⅰ，所述单向阀Ⅰ通过支路c和支路d与充液阀连接，单向阀Ⅱ通过支路c和支路d与充液阀连接，所述支路c上设置有电磁球阀，流经电磁球阀的液压油控制充液阀的开关，支路d上设置有安全阀。

2.根据权利要求1所述的伺服泵控液压系统，其特征是：当油缸驱动滑块对外做功或上升时，液压泵工作于泵工况；当油缸快速下行或泄压时，液压泵工作于马达工况。

3.根据权利要求1所述的伺服泵控液压系统，其特征是：所述背压阀的调节压力大于油缸的下腔在静止时的压力3-5MPa。

4.根据权利要求1所述的伺服泵控液压系统，其特征是：所述液压泵上设置有L油口，L油口与油箱连接，所述油箱的上方设置有空气滤清器。

5.根据权利要求1所述的伺服泵控液压系统，其特征是：所述伺服电机内置编码器。

6.根据权利要求1所述的伺服泵控液压系统，其特征是：所述液压泵的进出油口与油箱之间的支路上还分别设置有吸油过滤器，且吸油过滤器和补油单向阀中，吸油过滤器靠近油箱设置。

7.根据权利要求1所述的伺服泵控液压系统，其特征是：所述充液阀为常开式充液阀或常闭式充液阀。

8.根据权利要求1或2所述的伺服泵控液压系统，其特征是：当油缸快速下行时，油缸的下腔排出的液压油经提动阀进入液压泵，液压泵输出的液压油进入油缸的上腔，同时，油箱内的液压油经充液阀进入油缸的上腔。

9.根据权利要求8所述的伺服泵控液压系统，其特征是：当油缸慢速下行时，油缸的下腔内的液压油经过单向阀Ⅰ和电磁球阀进入充液阀，使充液阀关闭；液压泵排出的液压油进入油缸的上腔，油缸的下腔排出的液压油经背压阀进入液压泵，同时，背压阀所在一侧的补油单向阀向液压泵补充液压油。

10.根据权利要求9所述的伺服泵控液压系统，其特征是：当油缸上行时，液压泵输出的液压油经提动阀进入油缸的下腔，油缸的上腔输出的液压油一部分经充液阀返回油箱，另一部分进入液压泵。