CN105782149A - 一种可再生发电的液压机泵控液压系统 - Google Patents

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Abstract

一种可再生发电的液压机泵控液压系统,克服了现有液压机液压系统功耗高，系统冲击振动强烈、故障率高，生产效率低以及压缩能未被充分利用，能源利用率低的问题，特征是主工作缸与回程缸之间安装双向变量轴向柱塞泵，供液泵通过第一单向阀与主工作缸相连，通过第二单向阀与双向变量轴向柱塞泵相连，并通过双向变量轴向柱塞泵直接控制主工作缸和回程缸驱动液压机的动梁动作，在双向变量轴向柱塞泵上通过联轴器连接再生发电系统，有益效果是，系统响应速度快，控制精度高，主工作缸泄压泄荷过程中没有冲击振动，因而消除了系统的冲击振动，并可以把液压机液压油的压缩能转化为电能，或储存起来再利用，或直接供给其他用电伺服电机，节能效果显著。

Description

一种可再生发电的液压机泵控液压系统
技术领域
本发明属于液压控制技术领域，特别明涉及具有再生发电系统的一种可再生发电的液压机泵控液压系统。
背景技术
现有技术中的液压机配备的液压系统为阀控系统，如申请号为200820222400.7的实用新型公开了一种“节能快速锻造机组”，该机组也是一种液压机，包括回程液压弹簧、快速锻造阀、压机动梁、快锻主缸、压力检测器、高压主泵、行程检测器、变频供液泵；回程缸与压机动梁直接连接，使压机动梁回程并支撑压机动梁；变频供液泵通过管道、法兰和单向阀与高压主泵连接；高压主泵通过管道、法兰与快锻主缸连接；快锻主缸通过管道、法兰与快速锻造阀连接；行程检测器连接在压机动梁上。该实用新型可实现快锻，减少了冲击振动。但是，该实用新型依然是通过快速锻造阀实现对液压机的控制的，也属于阀控系统，而阀控系统存在的主要不足之处表现在以下几个方面：一是系统功耗高，能源利用率低。首先，阀控系统在液压机工作时泵口高压油排量或压力不可调，因此当液压机工作间歇时，大量的高压油通过溢流转化为热能损失了；其次，阀控系统在液压机工作结束后把液压机主工作缸和高压管道内积蓄的巨大压缩能通过卸压泄荷阀排回到油箱，在此过程中所有积蓄的压缩能转化为热量使液压油发热升温和对管道的冲击振动释放出来，全部生成了有害的无用功；第三，在阀控系统中，液压机动梁的上升与下降的速度完全靠液压阀的开口度的大小来控制，压力油由高到低通过节流口，一部分能量转化为液压油的热能了，既浪费能源也使系统发热，油温升高，系统增加多少功率的热能，就相应的要增加系统冷却的功率，消耗能源增加系统成本。二是系统冲击振动强烈：在通过卸压泄荷阀释放高压能的能量通过液体冲击与之相连的部件如管道、阀块等，使系统各部件的寿命大为降低，故障率随之提高，生产效率大为降低；上述实用新型虽然减少了冲击振动，但是系统冲击振动没有完全消除。
此外，现有液压机的泵控液压系统能让液压油的压缩能得到反复利用，泵控系统通过泵泄压，在泄压过程中液压泵切换成马达在压力油驱动下带动主电机旋转，电机无负载输出，压力势能通过马达被部分吸收转化为减少电机能量输出，但仍有部分未被充分利用，而且当马达的转速大于电机的同步转速时，电机处于发电状态，这种发电是不可控的而且对于电网是有害的。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是，克服现有技术的不足之处，在保证液压系统结构紧凑合理、控制灵活、便于维修和使用可靠的前提下，提供可以加快液压机的工作频次、提高工件精度、消除系统冲击振动、提高生产效率，并通过再生发电系统充分利用液压机释放的压力势能以节约能源的一种可再生发电的液压机泵控液压系统。
本发明采用的技术方案包括液压机、回程缸、主工作缸、第一单向阀、第二单向阀、排液阀和供液泵，排液阀与主工作缸连接，在所述主工作缸与回程缸之间安装双向变量轴向柱塞泵，所述供液泵通过第一单向阀与主工作缸相连，所述供液泵通过第二单向阀与双向变量轴向柱塞泵相连，并通过双向变量轴向柱塞泵直接控制主工作缸和回程缸驱动液压机的动梁动作，在所述双向变量轴向柱塞泵上通过联轴器连接再生发电系统。
在所述双向变量轴向柱塞泵与回程缸之间还安装有泵回程切换阀和回程蓄能器。
所述液压机为锻压机。
所述再生发电系统包括可发电伺服电机、伺服电机驱动器、整流模块和储能器，所述可发电伺服电机、伺服电机驱动器和整流模块通过电源线串联，在所述伺服电机驱动器和整流模块之间通过电源线并联储能器。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：
（1）泵控系统在工作过程中相对于阀的工作时间更短，系统响应速度更快，容易实现快速锻造。本发明中双向变量轴向柱塞泵输出流量的控制精度高，响应速度快。现有技术生产的双向变量轴向柱塞泵的输出流量+100%到-100%的切换时间在40～200毫秒之间，完全能够满足快液压机的工作周期要求。本发明还可借助回程缸、回程蓄能器实现液压机的快速锻造功能，回程蓄能器接入回程缸后，主缸对工件加压时同时作用在回程蓄能器的液体弹簧上，在液压机的动梁达到预设位置时，双向变量轴向柱塞泵由加压快速换向为泄压，主缸内压力迅速降低，大刚度的回程蓄能器的液体弹簧使液压机的动梁迅速上升实现快锻，由于泵的流量精度高和响应速度快，确保了工件的尺寸精度和锻造的快速性。
（2）节能显著，传统阀控系统属于节流控制，效率约为30%；本发明属于容积控制，可以根据锻造需要提供能量，效率可达60%～70%，泵控液压系统属于闭式容积控制，效率更高一些。由于泵控系统可以根据各种不同工况的锻造或压制速度需要，随时调整泵口高压油的排量，因此无溢流损失。双向变量轴向柱塞泵的A口直接连接主工作缸无中间环节，直接驱动液压机的动梁加压下落，系统只控制双向变量轴向柱塞泵流量即加压速度，系统压力取决工件的变形抗力，不同工件需要的压力不同，系统功耗=流量×压力，所以系统输出功率即是锻件变形所需的功率，没有额外功率损失，节能效果显著。
（3）本发明由于采用了双向变量轴向柱塞泵直接控制主工作缸，在液压机回程过程中，双向变量轴向柱塞泵切换为马达吸收了部分需要释放的压力势能带动电机旋转，使得驱动电机进入零负荷或很少量功率输出状态，故此可视为本系统回收了相当一部分阀控系统要排放掉的能量，因此进一步提升了系统的能源使用和再利用效率，达到更高阶的节能效果；回收再利用废弃能源的同时消除了系统的冲击振动，系统工作平稳安全可靠。
（4）本发明的再生发电系统是在双向变量轴向柱塞泵泵控系统中加入可再生发电并且能存储和释放电能的装置，在双向变量轴向柱塞泵切换为马达吸收需要释放的压力势能带动电机旋转的状态下，将驱动电机切换成发电机状态发电，并且将所发出的电能送入存储器内储存，在电机需要电能时送入电机做功并减少外部电网输入的能量，由此完成更充分的能源再利用，达到更高的节能目的。
附图说明
图1为本发明的结构示意图。
图中：
1.供液泵，2.排液阀，3.第一单向阀，
4.第二单向阀，5.双向变量轴向柱塞泵，6.泵回程切换阀，
7.回程蓄能器，8.主工作缸，9.回程缸，10.液压机，
11.再生发电系统，
11-1.可发电伺服电机，11-2.伺服电机驱动器，
11-3.整流模块，11-4.用电单元，11-5.储能器。
具体实施方式
下面结合附图对本发明作详细说明。
如图1所示，本发明采用的技术方案包括液压机10，在液压机10上设有主工作缸8及回程缸9，主工作缸8与回程缸9之间安装双向变量轴向柱塞泵5，双向变量轴向柱塞泵5与回程缸9之间还安装有泵回程切换阀6和回程蓄能器7，排液阀2与主工作缸8连接，供液泵1通过第一单向阀3与主工作缸8连接，供液泵1通过第二单向阀4与双向变量轴向柱塞泵5连接，并通过双向变量轴向柱塞泵5直接控制主工作缸8和回程缸9驱动液压机10动梁动作，其中，供液泵1用于为双向变量轴向柱塞泵5和主工作缸8提供低压液压油，第一单向阀3和第二单向阀4用于控制液压油流向和防止液压油回流，在所述双向变量轴向柱塞泵5上通过联轴器连接再生发电系统11，所述再生发电系统11包括可发电伺服电机11-1、伺服电机驱动器11-2、整流模块11-3和储能器11-5，所述发电伺服电机11-1、伺服电机驱动器11-2和整流模块11-3通过电源线串联，在所述伺服电机驱动器11-2和整流模块11-3之间通过电源线并联储能器11-5。
所述液压机10为锻压机。
工作时，所述液压机10主要有空载下降、加压、回程、停止工作4个动作，4个动作的实现是主泵5直接驱动液压机10的主工作缸8与回程缸9完成的，当液压机10空载下降时，泵回程切换阀6把回程蓄能器7隔离开，使双向变量轴向柱塞泵5的B口直接与回程缸9连接；双向变量轴向柱塞泵5的A口出油送入主工作缸8，B口从回程缸9吸油，液压机10的动梁快速下降；当液压机10的动梁接触工件时，主工作缸8中压力上升，双向变量轴向柱塞泵5加压开始驱动主工作缸8压下锻压工件，达到需要的尺寸后，双向变量轴向柱塞泵5换向A口吸油，B口出油驱动回程缸9，当主工作缸8的力小于回程缸9的驱动力时，液压机10的动梁回程；此时主工作缸8中的多余油液通过排液阀排回油箱，当回程到预定位置时双向变量轴向柱塞泵5零输出，液压机10的动梁停止。一个锻压循环完成。
液压机10的动梁压上升分为泵回程与蓄能器回程2种方式，通过泵回程切换阀6控制，该回程切换阀6控制回程缸9与主泵5的B口连通还是回程缸9与回程蓄能器7连通，在快锻模式下使用回程蓄能器回程。
在液压机10回程时，双向变量轴向柱塞泵5给主工作缸8泄压过程中双向变量轴向柱塞泵5油流反向A口吸油B口出油，主工作缸8中的高压油作用于切换成马达状态下的双向变量轴向柱塞泵5驱动切换为发电状态下的可发电伺服电机11-1旋转发电，通过再生发电控制系统11把可发电伺服电机11-1所发的电能送入储能器11-5把再生电能储存起来，等系统中设备需要电能的时候释放出来，或者可以将该电能输送给其它的用电单元11-4使用，由此达到了更高的能源再利用。

Claims (5)

1.一种可再生发电的液压机泵控液压系统，包括液压机(10)、回程缸(9)、主工作缸(8)、第一单向阀(3)、第二单向阀(4)、排液阀(2)和供液泵(1)，排液阀(2)与主工作缸(8)连接，其特征在于，在所述主工作缸(8)与回程缸(9)之间安装双向变量轴向柱塞泵(5)，所述供液泵(1)通过第一单向阀(3)与主工作缸(8)相连，所述供液泵(1)通过第二单向阀(4)与双向变量轴向柱塞泵(5)相连，并通过双向变量轴向柱塞泵(5)直接控制主工作缸(8)和回程缸(9)驱动液压机(10)的动梁动作，在所述双向变量轴向柱塞泵(5)上通过联轴器连接再生发电系统(11)。
2.根据权利要求1所述一种可再生发电的液压机泵控液压系统，其特征在于，在所述双向变量轴向柱塞泵(5)与回程缸(9)之间还安装有泵回程切换阀(6)和回程蓄能器(7)。
3.根据权利要求1所述一种可再生发电的液压机泵控液压系统，其特征在于，所述液压机(10)为锻压机。
4.根据权利要求2所述一种可再生发电的液压机泵控液压系统，其特征在于，所述液压机(10)为锻压机。
5.根据权利要求1或2或3或4所述一种可再生发电的液压机泵控液压系统，其特征在于，所述再生发电系统(11)包括可发电伺服电机(11-1)、伺服电机驱动器(11-2)、整流模块(11-3)和储能器(11-5)，所述发电伺服电机(11-1)、伺服电机驱动器(11-2)和整流模块(11-3)通过电源线串联，在所述伺服电机驱动器(11-2)和整流模块(11-3)之间通过电源线并联储能器(11-5)。
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