CN106151138B - 一种液体静压导轨可以任意比例调节的流量分配液压系统 - Google Patents

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Abstract

本发明公开一种液体静压导轨可以任意比例调节的流量分配液压系统，包括比例阀调节系统和零开口四边滑阀供油系统，比例阀调节系统通过电磁力控制阀芯的位移从而控制第一双活塞杆液压缸的活塞杆位移；零开口四边滑阀供油系统包括第一、二零开口四边滑阀供油系统；第一双活塞杆液压缸左、右活塞杆分别与第一、二零开口四边滑阀阀芯固定连接。本发明以第一双活塞杆液压缸作为执行元件，通过控制电磁力控制比例阀阀芯位移来控制第一双活塞杆液压缸活塞杆的位移，进一步控制第一、二零开口四边滑阀阀芯的位移，从而实现第一、二零开口四边滑阀的液压系统流量任意分配的目的，并推动第二双活塞杆液压缸和第三双活塞杆液压缸运动。

Description

一种液体静压导轨可以任意比例调节的流量分配液压系统
技术领域
本发明涉及一种液压系统，具体是一种液体静压导轨可以任意比例调节的流量分配液压系统，通过控制两个零开口四边滑阀阀芯的位移来控制流量的任意分配，属于流量分配液压系统技术领域。
背景技术
目前，控制流量的比例阀通常由阀芯和控制线圈构成，通常对线圈通上直流电流，比例阀阀芯的位移由电信号控制，即仅采用小功率电缆就可将操作台与比例阀连接起来，通过控制直流电流的大小来改变阀芯的位置，即控制比例阀的开度，从而控制流量。
零开口四边滑阀径向间隙为零，工作边锐利，具有线性流量增益，所以性能比较好。理想零开口四边滑阀的零位流量增益取决于供油压力和面积梯度，当供油压力一定时，唯一由面积梯度所决定，因此面积梯度是这种阀的重要参数。由于供油压力和面积梯度是很容易控制的量，因而零位流量增益也比较容易计算和控制。
现在一般为了实现某一个特定的流量比例参数需要专门设计相应的液压系统，即一个液压系统只能实现一个特定的流量比例，不能实现其他流量比例，比如双缸同步液压系统，只是实现双缸同步动作，不能完成其他流量比例的动作，若想实现其他流量比例，就需要另外设计其他的液压系统来满足，适应范围窄，成本高，故急需一种可以实现流量的任意比例调节的液压系统。
发明内容
针对上述现有技术存在的问题，本发明提供一种液体静压导轨可以任意比例调节的流量分配液压系统，可以实现任意流量的比例分配，适应范围广。
为了实现上述目的，本发明采用的一种液体静压导轨可以任意比例调节的流量分配液压系统，包括比例阀调节系统和零开口四边滑阀供油系统；所述比例阀调节系统包括第一供油支路、比例阀和第一双活塞杆液压缸，第一供油支路与比例阀的进油口相连，比例阀的两个换向口与第一双活塞杆液压缸左右两个活塞腔对应连接；所述零开口四边滑阀供油系统包括第二供油支路、第一零开口四边滑阀系统和第二零开口四边滑阀系统；所述第一零开口四边滑阀系统包括第一零开口四边滑阀和第二双活塞杆液压缸；所述第二零开口四边滑阀系统包括第二零开口四边滑阀和第三双活塞杆液压缸；第一零开口四边滑阀、第二零开口四边滑阀均包含四个节流阀口；第二供油支路通过第一、二零开口四边滑阀、与第二、三双活塞杆液压缸、相连；第一双活塞杆液压缸的左活塞杆与第一零开口四边滑阀中的第一零开口四边滑阀阀芯固定连接，第一双活塞杆液压缸的右活塞杆与第二零开口四边滑阀中的第二零开口四边滑阀阀芯固定连接，第一供油支路、第二供油支路均与油箱相连。
优选地，所述比例阀阀芯的运动速度可由输入给比例电磁铁的电信号决定。
优选地，所述第一供油支路包括第一定量泵、第一联轴器和第一电动机，第一电动机通过第一联轴器与第一定量泵连接，第一定量泵与油箱相连。
进一步，所述第一定量泵的供油量是恒定不变的。
进一步，还包括连接在第一定量泵进油口与油箱之间的第一吸油过滤器以及连接在第一定量泵的出口与油箱之间用于保持系统油液压力稳定的第一溢流阀。
优选地，所述第二供油支路包括第二定量泵、第二联轴器和第二电动机，第二电动机通过第二联轴器与第二定量泵连接。
进一步，所述第二定量泵的供油量是恒定不变的。
进一步，还包括连接在第二定量泵进油口与油箱之间的第二吸油过滤器以及连接在第二定量泵出口与油箱之间用于保持系统油液压力稳定的第二溢流阀。
优选地，所述第一零开口四边滑阀的四个节流阀口分别为第一零开口四边滑阀第一节流阀口、第一零开口四边滑阀第二节流阀口、第一零开口四边滑阀第三节流阀口和第一零开口四边滑阀第四节流阀口；第一零开口四边滑阀第一节流阀口与第二供油支路相连，第一零开口四边滑阀第二节流阀口作为回油口接油箱，第一零开口四边滑阀第三节流阀口、第一零开口四边滑阀第四节流阀口与第二双活塞杆液压缸的左右两个活塞腔对应连接；所述第二零开口四边滑阀的四个节流阀口分别为第二零开口四边滑阀第五节流阀口、第二零开口四边滑阀第六节流阀口、第二零开口四边滑阀第七节流阀口和第二零开口四边滑阀第八节流阀口，第二零开口四边滑阀第五节流阀口与第二供油支路相连，第二零开口四边滑阀第六节流阀口作为回油口接油箱，第二零开口四边滑阀第七节流阀口、第二零开口四边滑阀第八节流阀口与第三双活塞杆液压缸的左右两个活塞腔对应连接。
优选地，所述油箱上安装有用于测量油箱内油液含量的液位计。
优选地，所述油箱上安装空气滤清器。
与现有技术相比，本发明以第一双活塞杆液压缸作为执行元件，通过控制电磁力控制比例阀阀芯位移来控制第一双活塞杆液压缸活塞杆的位移，进一步控制第一零开口四边滑阀阀芯和第二零开口四边滑阀阀芯的位移，从而实现第一零开口四边滑阀和第二零开口四边滑阀的液压系统流量任意分配的目的，并推动第二双活塞杆液压缸和第三双活塞杆液压缸运动。最终实现了任意流量的比例分配，适应范围广。
附图说明
图1为本发明的原理示意图。
图中：1、液位计，2、油箱，3、空气滤清器，4、第一溢流阀，5、第一吸油过滤器，6、第一定量泵、7、第一联轴器，8、第一电动机，9、比例阀，10、第二吸油过滤器，11、第二定量泵，12、第二联轴器，13、第二电动机，14、第二溢流阀，15、第一双活塞杆液压缸，16、第一双活塞杆液压缸左活塞杆，17、第一双活塞杆液压缸右活塞杆，18、第一零开口四边滑阀，19、第一零开口四边滑阀阀芯，20、第一零开口四边滑阀第一节流阀口，21、第一零开口四边滑阀第二节流阀口，22、第一零开口四边滑阀第三节流阀口，23、第一零开口四边滑阀第四节流阀口，24、第二双活塞杆液压缸，25、第二零开口四边滑阀，26、第二零开口四边滑阀阀芯，27、第二零开口四边滑阀第五节流阀口，28、第二零开口四边滑阀第六节流阀口，29、第二零开口四边滑阀第七节流阀口，30、第二零开口四边滑阀第八节流阀口，31、第三双活塞杆液压缸。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步说明。
如图1所示，一种液体静压导轨可以任意比例调节的流量分配液压系统，包括比例阀调节系统和零开口四边滑阀供油系统；所述比例阀调节系统包括第一供油支路、比例阀9和第一双活塞杆液压缸15，第一供油支路与比例阀9的进油口相连，比例阀9的两个换向口与第一双活塞杆液压缸15左右两个活塞腔对应连接；所述零开口四边滑阀供油系统包括第二供油支路、第一零开口四边滑阀系统和第二零开口四边滑阀系统；所述第一零开口四边滑阀系统包括第一零开口四边滑阀18和第二双活塞杆液压缸24；所述第二零开口四边滑阀系统包括第二零开口四边滑阀25和第三双活塞杆液压缸31；第一零开口四边滑阀18、第二零开口四边滑阀25均包含四个节流阀口；第二供油支路通过第一、二零开口四边滑阀18、25与第二、三双活塞杆液压缸24、31相连；第一双活塞杆液压缸15的左活塞杆16与第一零开口四边滑阀18中的第一零开口四边滑阀阀芯19固定连接，第一双活塞杆液压缸15的右活塞杆17与第二零开口四边滑阀25中的第二零开口四边滑阀阀芯26固定连接，第一供油支路、第二供油支路均与油箱2相连。
其中，所述第一零开口四边滑阀18的四个节流阀口分别为第一零开口四边滑阀第一节流阀口20、第一零开口四边滑阀第二节流阀口21、第一零开口四边滑阀第三节流阀口22和第一零开口四边滑阀第四节流阀口23；第一零开口四边滑阀第一节流阀口20与第二供油支路相连，第一零开口四边滑阀第二节流阀口21作为回油口接油箱，第一零开口四边滑阀第三节流阀口22、第一零开口四边滑阀第四节流阀口23与第二双活塞杆液压缸24的左右两个活塞腔对应连接；所述第二零开口四边滑阀25的四个节流阀口分别为第二零开口四边滑阀第五节流阀口27、第二零开口四边滑阀第六节流阀口28、第二零开口四边滑阀第七节流阀口29和第二零开口四边滑阀第八节流阀口30，第二零开口四边滑阀第五节流阀口27与第二供油支路相连，第二零开口四边滑阀第六节流阀口28作为回油口接油箱，第二零开口四边滑阀第七节流阀口29、第二零开口四边滑阀第八节流阀口30与第三双活塞杆液压缸31的左右两个活塞腔对应连接。
工作时：第一供油支路将油箱2中的油液供给比例阀9，通过改变线圈电流可以改变比例阀9阀芯的位移，从而实现比例阀9出口流量的控制，进而控制第一双活塞杆液压缸15的活塞杆位移。通过第一双活塞杆液压缸15活塞杆的位移，进一步控制第一零开口四边滑阀阀芯19和第二零开口四边滑阀阀芯26的位移，从而实现第一零开口四边滑阀19和第二零开口四边滑阀25的液压系统流量任意分配的目的，第二供油支路将油箱2中的油液供给第一零开口四边滑阀18和第二零开口四边滑阀25，推动第二双活塞杆液压缸24和第三双活塞杆液压缸31运动。
如图1所示，图中第一零开口四边滑阀阀芯19和第二零开口四边滑阀阀芯26都处于节流阀口的中位。其节流阀口为矩形，面积梯度为W。令此时节流阀口开度为L，设零开口四边滑阀阀芯移动的距离为xp，当第一零开口四边滑阀阀芯19和第二零开口四边滑阀阀芯26在第一双活塞杆液压缸15活塞杆的作用下向左移动时，则第一零开口四边滑阀第三节流阀口22和第二零开口四边滑阀第七节流阀口29的通流面积分别为A1和A2，如下式所示：
第一零开口四边滑阀第三节流阀口22和第二零开口四边滑阀第七节流阀口29的通流面积之比即比例系数k，如下式所示：
可得到零开口四边滑阀阀芯移动的距离xp与任意流量比例系数k之间的关系，如下式所示：
比例阀9输入电流i与任意流量比例系数k关系的拉氏变换如下式：
式中：Ap—液压缸活塞有效面积；xp—活塞位移(零开口四边滑阀阀芯移动的距离)；wpv—比例阀固有频率，k1—弹簧刚度，m—比例阀阀芯质量；ξ—无因次阻尼比；Kq—流量增益系数。
当第一双活塞杆液压缸15活塞杆在电磁力的作用下向右移动时，第一零开口四边滑阀阀芯19和第二零开口四边滑阀阀芯26向右移动，通过第一零开口四边滑阀第一节流阀口20进入第一零开口四边滑阀第三节流阀口22的油液逐渐减少，通过第二零开口四边滑阀第五节流阀口27进入第二零开口四边滑阀第七节流阀口29的油液逐渐增加，从而第二双活塞杆液压缸24活塞杆的位移减少，第三双活塞杆液压缸31活塞杆的位移增加。当第一零开口四边滑阀阀芯19移动到将第一零开口四边滑阀第三节流阀口22正好堵住的时候，第二双活塞杆液压缸24中没有油液进入，第二双活塞杆液压缸24活塞杆保持静止，此时第二零开口四边滑阀第七节流阀口29全开，进入第三双活塞杆液压缸31中的油液量达到最大，第三双活塞杆液压缸31活塞杆位移最大。
同理，当第一双活塞杆液压缸15活塞杆在电磁力的作用下向左移动到将第二零开口四边滑阀第七节流阀口29正好堵住的时候,第三双活塞杆液压缸31中没有油液进入，第三双活塞杆液压缸31活塞杆保持静止，此时第一零开口四边滑阀第三节流阀口22全开，进入第二双活塞杆液压缸24中的油液量达到最大，第二双活塞杆液压缸24活塞杆位移最大。
由此可知，当不考虑油液泄漏等因素，第二双活塞杆液压缸24和第三双活塞杆液压缸31进入油液量之和保持不变，即两缸活塞杆位移之和保持不变。
最终，以第一双活塞杆液压缸15作为执行元件，通过控制电磁力控制比例阀阀芯位移来控制第一双活塞杆液压缸活塞杆15的位移，进一步控制第一零开口四边滑阀阀芯19和第二零开口四边滑阀阀芯26的位移，从而实现第一零开口四边滑阀18和第二零开口四边滑阀25的液压系统流量任意分配的目的，并推动第二双活塞杆液压缸24和第三双活塞杆液压缸31运动。
作文本发明的进一步改进，所述比例阀9阀芯的运动速度可由输入给比例电磁铁的电信号决定。阀芯运动速度可控是非常有用的，这主要是因为其可以降低系统中的冲击，即通过控制执行元件的加速度和减加速度来达到此目的。其中，比例阀9通过电信号控制，即仅采用小功率电缆就可将操作台与比例阀9连接起来。现在的机器控制通常采用电子控制器来实现，而比例阀9在液压系统与电子控制器之间可提供一个简单的接口。输入给比例电磁铁的电流需要调节，而不是简单的接通或关断。通常，比例电磁铁的线圈电流由功率放大器来控制，功率放大器本身需要一个电源和一个输入信号。比例阀性能可通过嵌入阀芯位移传感器来提高，这种传感器将阀芯位移信号反馈给功率放大器，从而实现对阀芯更加准确地定位。增加输入信号，使阀口逐渐开启。反馈比例阀中也将产生克服电磁力的液动力，该液动力试图将阀口开度变小。阀口开度变化现可通过阀芯位移传感器观测，并从功率放大器输出已增大的电流，即采用已增大的电磁力来补偿液动力。反馈式通流能力要比无反馈式强，且阀芯定位精度更高。通过增加电磁力，即增加电流可使阀芯一个工作边打开，通过减小电磁力，即减小电流可使阀芯另一个工作边打开。
优选地，所述第一供油支路可由第一定量泵6、第一联轴器7和第一电动机8组成，第一电动机8通过第一联轴器7与第一定量泵6连接，第一定量泵6与油箱2相连。第一定量泵6在第一电动机8的带动下将油箱2中的油液供给比例阀9。
作为本发明的进一步改进，所述第一定量泵6的供油量是恒定不变的，可以保证供给比例阀9的油液量恒定不变，从而第一双活塞杆液压缸15活塞杆的位移可以通过调节比例阀9的电磁力来调节。通过增加电磁力，即增加电流可使阀芯一个工作边打开，通过减小电磁力，即减小电流可使阀芯另一个工作边打开。
作为本发明的进一步改进，还可包括包括连接在第一定量泵6进油口与油箱2之间的第一吸油过滤器5以及连接在第一定量泵6的出口与油箱2之间用于保持系统油液压力稳定的第一溢流阀4，第一吸油过滤器5的增设可滤去油液内较大的杂质微粒，保护第一定量泵6。
优选地，所述第二供油支路可由第二定量泵11、第二联轴器12和第二电动机13组成，第二电动机13通过第二联轴器12与第二定量泵11连接。第二定量泵11在第二电动机13的带动下将油箱2中的油液供给第一零开口四边滑阀18和第二零开口四边滑阀25，推动第二双活塞杆液压缸24和第三双活塞杆液压缸31运动。
作为本发明的进一步改进，所述第二定量泵11的供油量是恒定不变的可以保证供给第一零开口四边滑阀第一节流阀口20和第二零开口四边滑阀第五节流阀口27的油液量之和恒定不变，从而进入第二双活塞杆液压缸24和第三双活塞杆液压缸31的油液量之和恒定不变，所以第二双活塞杆液压缸24活塞杆和第三双活塞杆液压缸31活塞杆位移量之和恒定不变。
作为本发明的进一步改进，还可包括连接在第二定量泵11进油口与油箱2之间的第二吸油过滤器10以及连接在第二定量泵11出口与油箱2之间用于保持系统油液压力稳定的第二溢流阀14，第二吸油过滤器10的增设可滤去油液内较大的杂质微粒，保护第二定量泵11。
优选地，所述油箱2上安装有用于测量油箱内油液含量的液位计1。
优选地，所述油箱2上安装空气滤清器3。
由上述结构可见，本发明以第一双活塞杆液压缸作为执行元件，通过控制电磁力控制比例阀阀芯位移来控制第一双活塞杆液压缸活塞杆的位移，进一步控制第一零开口四边滑阀阀芯和第二零开口四边滑阀阀芯的位移，从而实现第一零开口四边滑阀和第二零开口四边滑阀的液压系统流量任意分配的目的，并推动第二双活塞杆液压缸和第三双活塞杆液压缸运动。最终实现了任意流量的比例分配，适应范围广。

Claims (8)

1.一种液体静压导轨可以任意比例调节的流量分配液压系统，其特征在于，包括比例阀调节系统和零开口四边滑阀供油系统；
所述比例阀调节系统包括第一供油支路、比例阀(9)和第一双活塞杆液压缸(15)，第一供油支路与比例阀(9)的进油口相连，比例阀(9)的两个换向口与第一双活塞杆液压缸(15)左右两个活塞腔对应连接；
所述零开口四边滑阀供油系统包括第二供油支路、第一零开口四边滑阀系统和第二零开口四边滑阀系统；所述第一零开口四边滑阀系统包括第一零开口四边滑阀(18)和第二双活塞杆液压缸(24)；所述第二零开口四边滑阀系统包括第二零开口四边滑阀(25)和第三双活塞杆液压缸(31)；第一零开口四边滑阀(18)、第二零开口四边滑阀(25)均包含四个节流阀口；第二供油支路通过第一、二零开口四边滑阀(18、25)与第二、三双活塞杆液压缸(24、31)相连；
第一双活塞杆液压缸(15)的左活塞杆(16)与第一零开口四边滑阀(18)中的第一零开口四边滑阀阀芯(19)固定连接，第一双活塞杆液压缸(15)的右活塞杆(17)与第二零开口四边滑阀(25)中的第二零开口四边滑阀阀芯(26)固定连接，第一供油支路、第二供油支路均与油箱(2)相连。
2.根据权利要求1所述的一种液体静压导轨可以任意比例调节的流量分配液压系统，其特征在于，所述比例阀(9)阀芯的运动速度可由输入给比例电磁铁的电信号决定。
3.根据权利要求1所述的一种液体静压导轨可以任意比例调节的流量分配液压系统，其特征在于，所述第一供油支路包括第一定量泵(6)、第一联轴器(7)和第一电动机(8)，第一电动机(8)通过第一联轴器(7)与第一定量泵(6)连接，第一定量泵(6)与油箱(2)相连。
4.根据权利要求3所述的一种液体静压导轨可以任意比例调节的流量分配液压系统，其特征在于，还包括连接在第一定量泵(6)进油口与油箱(2)之间的第一吸油过滤器(5)以及连接在第一定量泵(6)的出口与油箱(2)之间用于保持系统油液压力稳定的第一溢流阀(4)。
5.根据权利要求1所述的一种液体静压导轨可以任意比例调节的流量分配液压系统，其特征在于，所述第二供油支路包括第二定量泵(11)、第二联轴器(12)和第二电动机(13)，第二电动机(13)通过第二联轴器(12)与第二定量泵(11)连接。
6.根据权利要求5所述的一种液体静压导轨可以任意比例调节的流量分配液压系统，其特征在于，还包括连接在第二定量泵(11)进油口与油箱(2)之间的第二吸油过滤器(10)以及连接在第二定量泵(11)出口与油箱(2)之间用于保持系统油液压力稳定的第二溢流阀(14)。
7.根据权利要求1所述的一种液体静压导轨可以任意比例调节的流量分配液压系统，其特征在于，所述第一零开口四边滑阀(18)的四个节流阀口分别为第一零开口四边滑阀第一节流阀口(20)、第一零开口四边滑阀第二节流阀口(21)、第一零开口四边滑阀第三节流阀口(22)和第一零开口四边滑阀第四节流阀口(23)；第一零开口四边滑阀第一节流阀口(20)与第二供油支路相连，第一零开口四边滑阀第二节流阀口(21)作为回油口接油箱，第一零开口四边滑阀第三节流阀口(22)、第一零开口四边滑阀第四节流阀口(23)与第二双活塞杆液压缸(24)的左右两个活塞腔对应连接；
所述第二零开口四边滑阀(25)的四个节流阀口分别为第二零开口四边滑阀第五节流阀口(27)、第二零开口四边滑阀第六节流阀口(28)、第二零开口四边滑阀第七节流阀口(29)和第二零开口四边滑阀第八节流阀口(30)，第二零开口四边滑阀第五节流阀口(27)与第二供油支路相连，第二零开口四边滑阀第六节流阀口(28)作为回油口接油箱，第二零开口四边滑阀第七节流阀口(29)、第二零开口四边滑阀第八节流阀口(30)与第三双活塞杆液压缸(31)的左右两个活塞腔对应连接。
8.根据权利要求1所述的一种液体静压导轨可以任意比例调节的流量分配液压系统，其特征在于，所述油箱(2)上安装有空气滤清器(3)和用于测量油箱内油液含量的液位计(1)。
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