CN105351265B - 一种多油缸刚性被动容积同步液压控制系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种多油缸刚性被动容积同步液压控制系统，包括下降驱动主回路、补油控制回路、被动调平补偿回路、调平控制主回路和坐标光栅检测装置，用于控制液压机工作横梁的平衡工作；所述工作横梁上安装有多个主液压缸和两个调平控制缸，所述主液压缸连接有下降驱动主回路，并通过液控单向阀及补油控制回路控制主液压缸的补油和排油；所述调平控制缸连接有被动调平补偿回路和调平控制主回路；所述工作横梁两侧安装有坐标光栅检测装置；系统中采用大流量调平控制主回路和小通径高频响的被动调平补偿回路组合实现同步液压系统的高精度、高频响的同步控制，使本发明具有控制精度高、响应速度快、可靠性高的特点。

Description

一种多油缸刚性被动容积同步液压控制系统

技术领域

本发明涉及一种同步液压系统，尤其涉及一种多油缸刚性被动容积同步液压控制系统。

背景技术

随着机械制造业的发展，液压传动系统广泛应用于机床、工程机械、汽车、航空航天等领域。同步液压系统具有输出功率大、动态性能好、控制方便、易于实现自动控制等特点，广泛应用于大、中型冲压设备工作平台的同步驱动和平衡控制。同步液压控制系统可以有效地调节液压机在工作过程中横梁的平衡状态，消除工件特征或液压缸的制造安装精度、泄露等因素对横梁平衡工作的影响，同时可改善液压机的受力状况，提高液压机的使用寿命。因此同步液压系统是大型液压机的核心部分和关键技术。

目前，同步液压系统的应用已经很普遍，但是对于大流量的多缸液压控制系统，如何实现系统的高精度、快速响应等控制特性，一直是液压领域的技术难题。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种在大型液压机中,大流量情况下，控制精度高、响应速度快、可靠性高的多油缸刚性被动容积同步液压控制系统。

为解决上述技术问题，本发明的技术方案是：一种多油缸刚性被动容积同步液压控制系统，包括下降驱动主回路、补油控制回路、被动调平补偿回路、调平控制主回路和坐标光栅检测装置，用于控制液压机工作横梁的平衡工作，所述工作横梁上安装有多个主液压缸和两个调平控制缸，所述调平控制缸连接有大流量的调平控制主回路和小通径高频响的被动调平补偿回路，所述调平控制主回路具有下降同步调平和上升同步调平两种工作状态，所述被动调平补偿回路包括下降调平补偿回路和上升调平补偿回路。

作为一种优选的技术方案，所述调平控制主回路包括三位四通电磁比例换向阀，所述三位四通电磁比例换向阀出油口连接同步马达，所述同步马达出油口连接两条分支油路，两条分支油路分别通过电磁比例支撑阀与两个调平控制缸连接。

作为一种优选的技术方案，所述三位四通电磁比例换向阀的中位机能为O型，其右位为上升同步调平工作位，其左位为下降同步调平工作位。

作为一种优选的技术方案，所述下降调平补偿回路包括与油箱连接的二位二通电磁比例阀，所述二位二通电磁比例阀连接有滤油器-继电器组，所述滤油器-继电器组通过电磁比例支撑阀与所述调平控制缸连接，所述下降调平补偿回路为小通径、高频响应油路。

作为一种优选的技术方案，所述上升调平补偿回路包括二位三通电磁比例阀，所述二位三通电磁比例阀通过单向阀连接电磁比例支撑阀，所述电磁比例支撑阀与所述调平控制缸连接，所述上升调平补偿回路为小通径、高频响应油路。

由于采用了上述技术方案，一种多油缸刚性被动容积同步液压控制系统，包括下降驱动主回路、补油控制回路、被动调平补偿回路、调平控制主回路和坐标光栅检测装置，用于控制液压机工作横梁的平衡工作；所述工作横梁上安装有多个主液压缸和两个调平控制缸，所述调平控制缸连接有被动调平补偿回路和调平控制主回路；所述调平控制主回路具有下降同步调平和上升同步调平两种工作状态；所述被动调平补偿回路包括下降调平补偿回路和上升调平补偿回路；所述工作横梁两侧安装有坐标光栅检测装置；系统中采用大流量调平控制主回路和小通径高频响的被动调平补偿回路组合实现同步液压系统的高精度、高频响的同步控制，使本发明具有控制精度高、响应速度快、可靠性高的特点。

附图说明

以下附图仅旨在于对本发明做示意性说明和解释，并不限定本发明的范围。其中：

图1为本发明所述多油缸刚性被动容积同步液压控制系统的原理图；

图2为本发明所述调平控制缸的控制油路原理图；

图3为本发明所述调平控制主回路的原理图；

图4为本发明所述被动调平补偿回路的原理图；

图5为本发明所述下降调平补偿回路的原理图；

图6为本发明所述上升调平补偿回路的原理图；

图中：1、2-电控比例变量泵组；3、4、5、6、7-电控变量泵组；8、25、32-单向阀；30-三位四通电磁比例换向阀；9-单向节流阀；10、23-调平控制缸；11、13、15、17、19、21-主液压缸；12、14、16、18、20、22-液控单向阀；24、31-电磁比例支撑阀；29-同步马达；26、33-二位三通电磁比例阀；27、34-滤油器-继电器组；28、35-二位二通电磁比例；36-双联泵组；37-油液补偿控制阀组；38-泵组能源管理阀组；39-上升能源控制阀组；40-主油路控制阀组；41-补油油箱；42-工作横梁；43-左光栅尺；44-右光栅尺。

具体实施方式

下面结合附图和实施例，进一步阐述本发明。在下面的详细描述中，只通过说明的方式描述了本发明的某些示范性实施例。毋庸置疑，本领域的普通技术人员可以认识到，在不偏离本发明的精神和范围的情况下，可以用各种不同的方式对所描述的实施例进行修正。因此，附图和描述在本质上是说明性的，而不是用于限制权利要求的保护范围。

如图1和图2所示，一种多油缸刚性被动容积同步液压控制系统，包括下降驱动主回路、补油控制回路、被动调平补偿回路、调平控制主回路和坐标光栅检测装置，用于控制液压机工作横梁42的平衡工作；所述工作横梁42上安装有多个主液压缸11、13、15、17、19、21和两个调平控制缸10、23，所述主液压缸11、13、15、17、19、21连接有下降驱动主回路，并通过液控单向阀12、14、16、18、20、22及补油控制回路控制主液压缸的补油和排油；所述调平控制缸10、23连接有被动调平补偿回路和调平控制主回路；所述调平控制主回路具有下降同步调平和上升同步调平两种工作状态；所述被动调平补偿回路包括下降调平补偿回路和上升调平补偿回路；所述工作横梁42两侧安装有坐标光栅检测装置。

所述多个主液压缸数量根据液压系统设计需求进行扩展，其布置方式为：数量为偶数时，主液压缸对称分布在工作横梁42上；数量为奇数时，将一个主液压缸布置在工作横梁42的中间位置，其它主液压缸对称分布在工作横梁42上。本实施例中设有六个主液压缸，分别为主液压缸11、13、15、17、19、21。

如图1所示，所述下降驱动主回路包括电控比例变量泵组1、2和电控变量泵组3、4、5、6，所述电控比例变量泵组1、2和所述电控变量泵组3、4、5、6通过泵组能源管理阀组38连接有主油路控制阀组40，所述主油路控制阀组40与所述主液压缸11、13、15、17、19、21连接。

如图1所示，所述补油控制回路包括双联泵组36，所述双联泵组36通过油液补偿控制阀组37连接单向节流阀9，所述单向节流阀9与所述液控单向阀12、14、16、18、20、22连接，控制液控单向阀12、14、16、18、20、22的开闭状态，进而控制主液压缸11、13、15、17、19、21的补油和排油。

如图1和图3所示，调平控制主回路为大流量容积同步回路，采用三位四通电磁比例换向阀30和同步马达29组合控制实现对调平控制缸23、10的上升同步调平和下降同步调平同步工作。所述调平控制主回路包括三位四通电磁比例换向阀30，所述三位四通电磁比例换向阀30出油口连接同步马达29，所述同步马达29出油口连接两条分支油路，两条分支油路分别通过电磁比例支撑阀24、31与两个调平控制缸23、10连接。所述三位四通电磁比例换向阀30的中位机能为O型，其处在右位时，由电控变量泵组7供油，所述电控变量泵组7出油口连接上升能源控制阀组39，所述上升能源控制阀组39通过单向阀8连接三位四通电磁比例换向阀30,驱动调平控制缸23、10，推动工作横梁42平衡上升；其处在左位时，工作横梁42平衡下降，调平控制缸23、10通过同步马达29经三位四通电磁比例换向阀30实现同步排油。

所述被动调平补偿回路对调平控制主回路的同步误差进行误差补偿，使工作横梁42保持平衡工作。如图1和图4所示，所述被动调平补偿回路由下降调平补偿回路和上升调平补偿回路组成，为小通径、高频响应回路，实现快速精确的同步调整。

如图2和图5所示，调平控制缸23所对应的下降调平补偿回路包括与油箱连接的二位二通电磁比例阀28，所述二位二通电磁比例阀28连接有滤油器-继电器组27，所述滤油器-继电器组27通过电磁比例支撑阀24与所述调平控制缸23连接。调平控制缸10的下降调平补偿回路组成方式与调平控制缸23的相同，不再赘述。所述二位二通电磁比例阀28、35的控制端安装有传感器，右位时，所述二位二通电磁比例阀28、35根据控制信号调节阀口开度的大小，补偿调平控制缸23、10通过所述调平控制主回路排油的同步误差，使两个调平控制缸达到位置同步；左位为零泄漏的单向阀结构，阻止油路经所述二位二通电磁比例阀28、35排油。

如图1和图6所示，调平控制缸23所对应的上升调平补偿回路包括二位三通电磁比例阀26，所述二位三通电磁比例阀26通过单向阀25连接电磁比例支撑阀24，所述电磁比例支撑阀24与所述调平控制缸23连接，为小通径、高频响应回路。调平控制缸10和23的上升调平补偿回路的组成方式相同，不再赘述。所述上升调平补偿回路由电控变量泵组7供油，所述电控变量泵组7出油口连接上升能源控制阀组39，所述上升能源控制阀组39通过单向阀8连接二位三通电磁比例阀26、33。所述二位三通电磁比例阀26、33的控制端安装有传感器，处在左位时，上升调平补偿回路断开；其处在右位时，二位三通电磁比例阀26、33可根据控制系统的控制信号改变阀口的开度，调节各调平控制缸的补油流量，实现各调平控制缸的位置同步工作。

所述被动调平补偿回路采用电磁比例支撑阀24、31，通过调节所述电磁比例支撑阀24、31的背压来保持其出口具有较低的油压，以适应不同的工作负载。

所述坐标光栅检测装置包括分别安装在所述工作横梁42两侧的左光栅尺43和右光栅尺44。所述坐标光栅检测装置用于实时检测各个工作缸的位置信息，控制系统将各个工作缸的位置信息经预设参数处理后，发送控制参数到各油路的控制端，实时对工作横梁42进行调整。

本同步液压系统的采用大流量调平控制主回路和小通径高频响的被动调平补偿回路组成的调平控制缸的控制油路实现同步液压系统的高精度、高频响的同步控制，如图2所示，所述调平控制主回路采用三位四通电磁比例换向阀30和同步马达29组合构成大流量容积同步回路，实现调平控制缸10、23的同步驱动和同步排油。所述被动调平补偿回路为由下降调平补偿回路和上升调平补偿回路组成的小通径、高频响应回路，调节调平控制缸10、23在工作横梁42下降和上升工作时的同步状态。

下面结合液压机工作横梁42的下降工作和上升工作阶段来说明本发明的工作原理：

工作横梁42下降工作阶段：工作横梁42快速下降时，主要依靠工作横梁42自身的重力来实现快速的下降工作，补偿油箱41中的液压油经液控单向阀12、14、16、18、20、22补偿到所述主液压缸11、13、15、17、19、21中。工作横梁42慢速下降时，由所述下降驱动主回路驱动工作横梁42下降工作。

所述调平控制主回路中三位四通电磁比例换向阀30处在左位，调平控制缸10、23的液压油经电磁比例支撑阀24、31的电磁阀，同步马达29和三位四通电磁比例换向阀30流入油箱。

所述下降调平补偿回路中，二位二通电磁比例阀28、35处在右位，所述二位二通电磁比例阀28、35根据系统控制信号调节阀口开度的大小，控制调平控制缸23、10的下降调平补偿回路的同步补偿排油流量，使两个调平控制缸保持位置同步。

所述上升调平补偿回路中，二位三通电磁比例阀26、33处在左位，同时单向阀25、32阻止液压油的泄漏。

(2)工作横梁42上升工作阶段：所述补油控制回路控制液控单向阀12、14、16、18、20、22开启双向流通，所述主液压缸11、13、15、17、19、21经液控单向阀12、14、16、18、20、22排油到补偿油箱41。所述下降驱动主回路由主油路控制阀组40关闭油路。

所述调平控制主回路中三位四通电磁比例换向阀30处在右位，电控变量泵组7驱动液压油经上升能源控制阀组39、单向阀8、三位四通电磁比例换向阀30、同步马达29同步分流，分别通过电磁比例支撑阀24和31的单向阀驱动调平控制缸23、10同步工作，推动工作横梁42快速上升。

所述上升调平补偿回路中，二位三通电磁比例阀26、33处在右位，电控变量泵组7驱动液压油经上升能源控制阀组39、单向阀8、二位三通电磁比例阀26和33、单向阀25和32、电磁比例支撑阀24和31的单向阀进入调平控制缸23和10。所述二位三通电磁比例阀26和33根据系统控制信号调节阀口开度的大小，控制调平控制缸23和10的上升调平补偿回路的流量，补偿所述调平控制主回路的同步误差，调节调平控制缸23、10同步工作。

所述下降调平补偿回路中，二位二通电磁比例阀28、35处在左位，避免液压油流经二位二通电磁比例阀28、35而影响同步控制精度。

本发明的描述是为了示例和描述起见而给出的，而并不是无遗漏的或者将本发明限于所公开的形式。很多修改和变化对于本领域的普通技术人员而言是显然的。选择和描述实施例是为了更好说明本发明的原理和实际应用，并且使本领域的普通技术人员能够理解本发明从而设计适于特定用途的带有各种修改的各种实施例。

Claims (5)

1.一种多油缸刚性被动容积同步液压控制系统，其特征在于：包括下降驱动主回路、补油控制回路、被动调平补偿回路、调平控制主回路和坐标光栅检测装置，用于控制液压机工作横梁的平衡工作，所述工作横梁上安装有多个主液压缸和两个调平控制缸，所述调平控制缸连接有大流量的调平控制主回路和小通径高频响的被动调平补偿回路，所述调平控制主回路具有下降同步调平和上升同步调平两种工作状态，所述被动调平补偿回路包括下降调平补偿回路和上升调平补偿回路。

2.如权利要求1所述多油缸刚性被动容积同步液压控制系统，其特征在于：所述调平控制主回路包括三位四通电磁比例换向阀，所述三位四通电磁比例换向阀出油口连接同步马达，所述同步马达出油口连接两条分支油路，两条分支油路分别通过电磁比例支撑阀与两个调平控制缸连接。

3.如权利要求2所述一种多油缸刚性被动容积同步液压控制系统，其特征在于：所述三位四通电磁比例换向阀的中位机能为O型，其右位为上升同步调平工作位，其左位为下降同步调平工作位。

4.如权利要求1所述多油缸刚性被动容积同步液压控制系统，其特征在于：所述下降调平补偿回路包括与油箱连接的二位二通电磁比例阀，所述二位二通电磁比例阀连接有滤油器-继电器组，所述滤油器-继电器组通过电磁比例支撑阀与所述调平控制缸连接，所述下降调平补偿回路为小通径、高频响应油路。

5.如权利要求1所述多油缸刚性被动容积同步液压控制系统，其特征在于：所述上升调平补偿回路包括二位三通电磁比例阀，所述二位三通电磁比例阀通过单向阀连接电磁比例支撑阀，所述电磁比例支撑阀与所述调平控制缸连接，所述上升调平补偿回路为小通径、高频响应油路。