CN107061393A - 闭式泵控液压系统 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种闭式泵控液压系统，其包括：交流伺服电机、双向定量泵、两个溢流阀和液压缸，所述交流伺服电机的输出轴通过联轴器连接至所述双向定量泵的输入轴，所述双向定量泵具有两个泵油口，分别为第一泵油口和第二泵油口，所述两个溢流阀分别跨接至双向定量泵的两个泵油口，与双向定量泵并联，一个溢流阀的进油口与第一泵油口连接，出油口与第二泵油口连接，另一个溢流阀的进油口与第二泵油口连接，出油口与第一泵油口连接，双向定量泵的第一泵油口通过第一油路连接到液压缸的第一缸油口，第二泵油口通过第二油路连接至液压缸的第二缸油口。通过调节交流伺服电机的转速，例如降低交流伺服电机的转速，从而达到节能的目的。

Description

闭式泵控液压系统

技术领域

本发明属于单轴液压驱动领域，具体而言，本发明涉及一种闭式泵控液压系统。

背景技术

液压系统具有单位功率质量比大、控制精度和性价比高等特点，被广泛应用于航空航天、工程机械、冶金和机床等领域。常见的液压系统控制类型是阀控式液压系统，阀控式液压系统采用伺服阀或比例阀控制，动态响应快，但系统对油液污染敏感，伺服阀对油液清洁度要求高，并且系统存在大量的溢流、节流损失，油液温升高，需配备冷却装置，适用于对快速性要求较高的中小功率场合。

一般而言，传统的液压系统中都需要配备一套恒压油源泵站系统，泵站系统中包括油箱、液位计、液温计、空气滤清器、集成块、管路等一系列的附件，结构复杂、占用空间大，对于执行机构为单缸或双缸的液压系统，系统控制较为容易、要实现的运动相对简单、所需流量较少，配备一套泵站系统用于上述单缸或双缸液压系统显然有些浪费，增加了液压系统的整体成本，使液压系统的设计复杂。

另外，在一些结构空间有限制的应用场合中，受空间限制无法容纳泵站系统，使得液压系统的应用受到限制。

因此，有必要提供一种液压系统，减小系统的溢流、节流损失，并且能够省略液压泵站，使液压系统成本低、体积小。

发明内容

本发明的目的是克服现有技术的问题，提供一种液压系统，其在节能工况下，能够通过变速电机驱动定量泵的方式来调节液压泵的输出流量，使系统压力随负载而变化，减小系统的功率损失，省略了液压泵站，使液压系统结构简单、成本低、体积小。

本发明采用以下技术方案：

本发明提供一种闭式泵控液压系统，其包括：交流伺服电机、双向定量泵、两个溢流阀和液压缸，所述交流伺服电机的输出轴通过联轴器连接至所述双向定量泵的输入轴，所述双向定量泵具有两个泵油口，分别为第一泵油口和第二泵油口，所述两个溢流阀分别跨接至双向定量泵的两个泵油口，与双向定量泵并联，一个溢流阀的进油口与第一泵油口连接，出油口与第二泵油口连接，另一个溢流阀的进油口与第二泵油口连接，出油口与第一泵油口连接，双向定量泵的第一泵油口通过第一油路连接到液压缸的第一缸油口，第二泵油口通过第二油路连接至液压缸的第二缸油口。

优选地，所述交流伺服电机的转速是可调的，其在节能工况下的转速为5-15r/min。

优选地，所述闭式泵控液压系统还包括一个蓄能器，所述蓄能器的出口连接至两个单向阀的进口，且两个单向阀的出口分别连接至第一泵油口和第二泵油口。

优选地，所述闭式泵控液压系统还包括双向过滤组件，所述双向过滤组件串联在所述第一油路和/或第二油路中。

进一步地，所述双向过滤组件包括连接成桥式回路的四个单向阀和连接在所述单向阀之间的过滤器。

优选地，所述闭式泵控液压系统还包括一个节流阀，所述节流阀的一端与第一缸油口连通，另一端与第二缸油口连通。

优选地，所述闭式泵控液压系统包括压力检测装置，连接至第一油路和/或第二油路，用于检测液压缸的第一缸油口和/或第二缸油口处的压力。

根据本发明的另一方面，本发明还提供一种上述闭式泵控液压系统在保压工况下的节能控制方法，所述方法包括，在控制系统中预先设定触发压力，当达到预定的触发压力后，控制器向伺服驱动器和伺服电机发出指令，利用编码器检测伺服电机转速并将该信号传递给伺服驱动器，伺服驱动器通过比较转速检测信号与给定信号之间的偏差调整伺服电机转速，伺服电机驱动双向定量泵，控制液压缸动作，压力检测装置检测液压缸两侧压力，并将压力检测信号传递给控制器，控制器通过比较该压力检测信号与给定信号之间的偏差再次调整伺服电机转速。

优选地，所述将伺服电机的转速保持在5-15r/min。

本发明的闭式泵控系统采用闭式循环方式，液压油在回路中循环利用，通过改变伺服电机的转向，来改变双向定量泵的进出油口，从而实现执行机构液压缸的运动方向转换，从而省略了换向控制阀，通过改变伺服电机的转速，尤其是通过降低伺服电机的转速，可以减小双向定量泵的流量，从而满足缸的工艺速度，减小功率损失，达到节能效果。另外，由于省略了液压泵站，可以将伺服电机、定量泵和液压缸集成在一起，形成一个集成组件，从而缩小占用的空间，并且能够省去复杂的管路连接。

本发明的优点和积极效果是：上述交流伺服电机、定量泵、溢流阀、液压缸构成闭式泵控液压回路，以此方式省略了液压泵站，从而降低了成本，可以将上述交流伺服电机、定量泵、溢流阀、液压缸集成在一起，减小占用体积，此外，能够通过变速电机驱动定量泵的方式来调节液压泵的输出流量，满足系统需求，减小系统的溢流损失，具有节能效果，在保压工况下最有优势。

附图说明

本领域的普通技术人员通过参照附图进行的以下描述会更清楚地理解本发明的上述及其他优点，在附图中：

图1是根据本发明的一个实施方案的闭式泵控液压系统的示意性原理图;

图2是根据本发明的节能控制方法的原理框图。

具体实施方式

应理解，以下实施方案仅是举例性的，而对本发明不是限制性。本发明的保护范围由权利要求书限定。还应理解，在实施本发明的过程中，不必包括下述所有实施方案中的所有技术特征，这些技术特征可以有多种组合。

在下文中，词语“第一”、“第二”仅仅是为了方面描述，而并非限制性的，不对结构起任何限制作用。

图1示出了根据本发明一个实施方案的一种闭式泵控液压系统的示意性原理图，所述闭式泵控液压系统包括：交流伺服电机1、双向定量泵2、两个溢流阀6和液压缸3，交流伺服电机1的输出轴通过联轴器连接至双向定量泵2的输入轴，驱动双向定量泵旋转，双向定量泵2具有两个泵油口，分别为第一泵油口2.1和第二泵油口2.2，两个溢流阀分别跨接至双向定量泵的两个泵油口，与双向定量泵并联，溢流阀6.1的进油口与第一泵油口2.1连接，泄油口与第二泵油口2.2连接，另一个溢流阀6.2的进油口与第二泵油口2.2连接，泄油口与第一泵油口2.1连接，当双向定量泵的第一泵油口2.1为高压油口、第二泵油口2.2为低压油口时，溢流阀6.1可以用于调定第一泵油口2.1处的出油压力，反之，当双向定量泵的第二泵油口2.2为高压油口、第一泵油口2.1为低压油口时，溢流阀6.2可以用于调定第二泵油口2.2处的出油压力。双向定量泵的第一泵油口2.1通过第一油路10连接到液压缸的第一缸油口3.1，第二泵油口2.2通过第二油路11连接至液压缸的第二缸油口3.2。图中示出的液压缸为双出杆活塞缸。有利地，交流伺服电机1的转速是可调的，可以根据实际工况来调节交流伺服电机的转速，进而调节双向定量泵的流量，使其满足工况需求。特别地，在节能工况下，例如保压工况，交流伺服电机的转速为5-15r/min，仅维持系统泄漏，避免系统高压溢流发热工况。

进一步地，闭式泵控液压系统还包括一个蓄能器4，蓄能器4的出口连接至两个单向阀5.1和5.2的进口，单向阀5.1的出口连接至第一泵油口2.1，单向阀5.2的出口连接至第二泵油口2.2。蓄能器4可以用于对系统进行补油。

所述闭式泵控液压系统还包括双向过滤组件7，所述双向过滤组件串联在第一油路10上，位于第一泵油口2.1和第一缸油口3.1之间，用于对回路中的液压油进行过滤。应理解，所述双向过滤组件也可以串联在第二油路11中，或者设置在第一油路和第二油路二者上。

双向过滤组件7包括连接成桥式回路的四个单向阀7.1、7.2、7.3和7.4，以及连接在所述单向阀之间的过滤器7.5。当第一泵油口2.1为高压油口时，液压油经过单向阀7.1、过滤器7.5和单向阀7.2通过第一缸油口3.1进入到液压缸3中，活塞杆上移；当第二泵油口2.2为高压油口时，液压油经过第二缸油口3.2进入液压缸，活塞下移，液压油从第一缸油口3.1，经单向阀7.3、过滤器7.5和单向阀7.4回到第一泵油口2.1。

更进一步地，所述闭式泵控液压系统还包括一个节流阀8，所述节流阀的一端与第一缸油口3.1连通，另一端与第二缸油口3.2连通，与液压缸3并联。液压伺服系统往往是欠阻尼的，而液压阻尼比大小直接影响系统的稳定性、响应速度和精度。液压系统通常分为静态和动态，在静态时，节流阀不起作用；在动态时，通过将节流阀设置在液压缸的两个缸油口之间，可以提高液压伺服系统阻尼比，进而提高液压系统动态响应时的相对稳定性。

所述闭式泵控液压系统还包括压力检测装置9.1和9.2，分别连接至第一油路10和第二油路11，用于检测液压缸的第一缸油口和第二缸油口处的压力。应理解，可以在任一油路上设置压力检测装置。

在保压工况下，液压缸基本保持位移不变，系统流量需求较小，该工况下，若保持双向定量泵流量不变，会使流量绝大部分溢流损失。根据本发明的一个方面，提供一种保压工况下的上述闭式泵控液压系统的节能控制方法，图2示出了根据本发明的节能控制方法的原理框图。如图2所示，所述节能控制方法包括以下步骤：在控制系统中预先设定触发压力，利用压力检测装置检测闭式泵控液压系统的压力，并将测量值发送给控制系统，当到达该触发压力时，控制器输出指令控制伺服驱动器进而作用伺服电机转动，利用编码器检测伺服电机转速并将该信号传递给伺服驱动器，伺服驱动器通过比较该信号与给定信号之间的偏差进而调整伺服电机转速，形成伺服电机转速的闭环控制；紧接着，伺服电机驱动双向定量泵，改变系统流量，控制液压缸动作，通过压力检测装置检测液压缸两侧压力，并将该信号传递给控制器，控制器通过比较该信号与给定信号之间的偏差再次调整伺服电机转速，形成系统压力闭环。本发明的节能控制方法采用双闭环控制，通过速度闭环实现伺服电机转速精准控制，通过压力闭环实现液压系统输出动力控制，最终减少功率损失（主要是溢流损失），从而达到节能的目的。在保压工况下，控制器发出指令使伺服电机的转速降低，相应地，双向定量泵的转速降低，流量减小，从而降低溢流损失。

可以通过伺服驱动器控制伺服电机保持低转速工况，通常为5-15r/min,仅维持系统泄漏，避免系统高压溢流发热工况。

以上结合具体的实施方式对本发明进行了描述，但本领域技术人员应该清楚，这些描述都是示例性的，并不是对本发明保护范围的限制。本领域技术人员可以根据本发明的精神和原理对本发明做出各种变型和修改，这些变型和修改也在本发明的范围内。

Claims (9)

1.一种闭式泵控液压系统，其包括：交流伺服电机、双向定量泵、两个溢流阀和液压缸，其特征在于，所述交流伺服电机的输出轴通过联轴器连接至所述双向定量泵的输入轴，所述双向定量泵具有两个泵油口，分别为第一泵油口和第二泵油口，所述两个溢流阀分别跨接至双向定量泵的两个泵油口，与双向定量泵并联，一个溢流阀的进油口与第一泵油口连接，出油口与第二泵油口连接，另一个溢流阀的进油口与第二泵油口连接，出油口与第一泵油口连接，双向定量泵的第一泵油口通过第一油路连接到液压缸的第一缸油口，第二泵油口通过第二油路连接至液压缸的第二缸油口。

2.根据权利要求1所述的闭式泵控液压系统，其特征在于，所述交流伺服电机的转速是可调的，其在节能工况下的转速为5-15r/min。

3.根据权利要求2所述的闭式泵控液压系统，其特征在于，所述闭式泵控液压系统还包括一个蓄能器，所述蓄能器的出口连接至两个单向阀的进口，且两个单向阀的出口分别连接至第一泵油口和第二泵油口。

4.根据权利要求3所述的闭式泵控液压系统，其特征在于，所述闭式泵控液压系统还包括双向过滤组件，所述双向过滤组件串联在所述第一油路和/或第二油路中。

5.根据权利要求4所述的闭式泵控液压系统，其特征在于，所述双向过滤组件包括连接成桥式回路的四个单向阀和连接在所述单向阀之间的过滤器。

6.根据权利要求1-5中的任一项所述的闭式泵控液压系统，其特征在于，所述闭式泵控液压系统还包括一个节流阀，所述节流阀的一端与第一缸油口连通，另一端与第二缸油口连通。

7.根据权利要求1-5中的任一项所述的闭式泵控液压系统，其特征在于，所述闭式泵控液压系统包括压力检测装置，连接至第一油路和/或第二油路，用于检测液压缸的第一缸油口和/或第二缸油口处的压力。

8.权利要求1-7所述的闭式泵控液压系统在保压工况下的节能控制方法，所述方法包括，在控制系统中预先设定触发压力，当达到预定的触发压力后，控制器向伺服驱动器和伺服电机发出指令，利用编码器检测伺服电机转速并将该信号传递给伺服驱动器，伺服驱动器通过比较转速检测信号与给定信号之间的偏差调整伺服电机转速，伺服电机驱动双向定量泵，控制液压缸动作，压力检测装置检测液压缸两侧压力，并将压力检测信号传递给控制器，控制器通过比较该压力检测信号与给定信号之间的偏差再次调整伺服电机转速。

9.根据权利要求8所述的节能控制方法，其特征在于，将所述伺服电机的转速保持在5-15r/min。