CN108278233B - 一种阀芯旋转式液控换向激振器的液压系统 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种阀芯旋转式液控换向激振器的液压系统。包括液压泵、补油回路、四个单向阀、三个安全阀、冲洗阀、流量优先阀、两个溢流阀、两个调速阀、两个蓄能器、液压马达、旋转阀、微行程双作用液压缸、质量块、滑轨和联轴器。液压系统中，引入流量优先阀，实现对液压马达的流量优先供给，防止液压油大量进入旋转阀而导致液压马达工作转速过低从而无法驱动旋转阀阀芯高速旋转；引入调速阀，实现液压马达和旋转阀油路流量的准确控制，防止高频振动过程中出现振动波形衰减现象；引入蓄能器，吸收高频振动过程中出现的液压冲击，从而获得更加精准可靠的高频振动波形。本发明提高了液压系统的集成性，比现有开式系统更具备工程实际应用价值。

Description

一种阀芯旋转式液控换向激振器的液压系统
技术领域
本发明涉及工程机械领域，尤其涉及一种阀芯旋转式液控换向激振器的液压系统。
背景技术
电液激振器广泛应用于工程机械（砂石捣固、振动试验等）领域，是一种不可或缺的基础装备。电液激振器包括换向阀和激振液压缸，通过换向阀控制流体的通断驱动激振液压缸作高速往复运动，实现振动。传统电液激振器的换向阀为伺服阀，其价格昂贵、结构复杂、抗油液污染能力差且频宽受到限制，目前在振动波形和频率需要准确控制时的换向频率只能限制在较低范围，在大功率场合一般小于20Hz。为了突破阀芯往复运动结构的限制，国内外学者提出了采用阀芯旋转形式的高速换向控制阀，通过电机驱动阀芯旋转实现流体通道的高频切换，克服了阀芯往复运动结构在频宽上的局限，振动频率高达300Hz。
现有阀芯旋转式四通换向阀均由电机驱动阀芯旋转，研究中发现电机启动时的电流冲击和转矩冲击会对阀芯产生不利影响，且用电机驱动阀芯旋转的方式存在难以获得精准可靠的高频振动（频率与波形）的问题，同时，阀芯旋转式电液激振器应用于工程实际，必须进一步简化驱动和控制系统的结构。
发明内容
本发明的目的是设计一种阀芯旋转式液控换向激振器的液压系统。该液压系统采用闭式回路，通过液压源作为旋转阀阀芯旋转的驱动源，实现旋转阀A、B口压力的高速切换，使微行程双作用液压缸往复振动。
本发明解决技术其问题所采用的技术方案是：
本发明包括液压泵、补油回路、第一单向阀、第二单向阀、第二安全阀、第三安全阀、冲洗阀、第三单向阀、第四单向阀、流量优先阀、第一溢流阀、第二溢流阀、第一调速阀、第二调速阀、第一蓄能器、第二蓄能器、液压马达、旋转阀、微行程双作用液压缸、质量块、滑轨和联轴器；
质量块与微行程双作用液压缸缸筒刚性连接，在微行程双作用液压缸缸筒带动下沿滑轨作往复运动；
旋转阀阀芯输入端与液压马达输出端通过联轴器连接，旋转阀进油口P22分别与第一调速阀出油口、第三单向阀进油口和第一蓄能器的油口相连；旋转阀的油口A22与微行程双作用液压缸的油口A23相连；旋转阀的油口B22与微行程双作用液压缸的油口B23相连；
旋转阀出油口T22分别与第二蓄能器的油口、液压马达的B21油口、液压泵的油口B1、第二单向阀的出油口T8、第二安全阀的出油口T9、第三安全阀的进油口P10、冲洗阀的液压控制油口11N和冲洗阀的工作油口B11相连；
液压马达的油口A21分别与第二调速阀的出油口和第四单向阀的进油口相连；
第一调速阀的进油口分别与流量优先阀的出油口B14、第一溢流阀的进油口相连；第二调速阀的进油口分别与流量优先阀的出油口A14、第二溢流阀的进油口相连，当旋转阀和液压马达支路的油压过大时，可分别通过第一溢流阀和第二溢流阀进行卸荷，部分液压油经第一溢流阀和第二溢流阀流回油箱；第三单向阀和第四单向阀在液压马达反转和旋转阀换向时开启，保证系统油路自由顺畅流通；流量优先阀的进油口P14分别与液压泵的油口A1、第一单向阀的出油口T7、第二安全阀的进油口P9、第三安全阀的出油口T10、冲洗阀的液压控制油口11M、冲洗阀的工作油口A11、第三单向阀的出油口和第四单向阀的出油口相连；冲洗阀的出油口C11所流出的液压油液经由冲洗阀内部的溢流阀回到油箱；
第一单向阀的进油口P7和第二单向阀的进油口P8相连与补油回路连接。
所述补油回路，包括补油泵、高压滤油器、低压滤油器和第一安全阀；补油泵的进油口T2经低压滤油器与油箱连接，补油泵的出油口P2经高压滤油器分别与第一安全阀的进油口P6、第一单向阀的进油口P7和第二单向阀的进油口P8相连。
所述冲洗阀的液压控制油口11M、冲洗阀的工作油口A11均与液压泵的油口A1、第一单向阀的出油口T7、第二安全阀的进油口P9、第三安全阀的出油口T10和流量优先阀的进油口P14相连；冲洗阀的液压控制油口11N、冲洗阀的工作油口B11均与液压泵的油口B1、第二单向阀的出油口T8、第二安全阀的出油口T9、第三安全阀的进油口P10、液压马达的油口B21、第二蓄能器的油口和旋转阀的出油口T22相连，冲洗阀的出油口C11与冲洗阀内部的溢流阀连接回到油箱。
所述流量优先阀的进油口P14分别与液压泵的油口A1、第一单向阀的出油口T7、第二安全阀的进油口P9、第三安全阀出油口T10、冲洗阀的液压控制油口11M和冲洗阀的工作油口A11相连；流量优先阀的出油口A14分别与第二溢流阀的进油口和第二调速阀的进油口相连；流量优先阀的出油口B14分别与第一溢流阀的进油口和第一调速阀的进油口相连。
本发明具有的有益效果是：
液压系统中引入流量优先阀，可以实现对液压马达的流量优先供给，防止液压油大量进入旋转阀而导致液压马达工作转速过低从而无法驱动旋转阀阀芯高速旋转；液压系统中引入调速阀，可以实现液压马达和旋转阀油路流量的准确控制，防止高频振动过程中出现振动波形衰减现象；液压系统中引入蓄能器，可以吸收高频振动过程中出现的液压冲击，从而获得更加精准可靠的高频振动波形。
本发明可以克服电机驱动特性的不足、获得精准可靠的高频振动波形，同时具有体积小、功耗低、防爆性好和抗污染能力强等优点，提高了液压系统的集成性，比现有开式系统更具备工程实际应用价值。
附图说明
图1是本发明的液压系统工作模式一。
图2是本发明的液压系统工作模式二。
图中：1、液压泵，2、补油泵，3、高压滤油器，4、低压滤油器，5、油箱，6、第一安全阀，7、第一单向阀；8、第二单向阀，9、第二安全阀，10、第三安全阀，11、冲洗阀，12、第三单向阀，13、第四单向阀，14、流量优先阀，15、第一溢流阀，16、第二溢流阀，17、第一调速阀，18、第二调速阀，19、第一蓄能器，20、第二蓄能器，21、液压马达，22、旋转阀，23、微行程双作用液压缸，24、质量块，25、滑轨，26、联轴器。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本发明作进一步说明。
如图1、图2所示，本发明包括液压泵1、补油回路、第一单向阀7、第二单向阀8、第二安全阀9、第三安全阀10、冲洗阀11、第三单向阀12、第四单向阀13、流量优先阀14、第一溢流阀15、第二溢流阀16、第一调速阀17、第二调速阀18、第一蓄能器19、第二蓄能器20、液压马达21、旋转阀22、微行程双作用液压缸23、质量块24、滑轨25和联轴器26。微行程双作用液压缸23结构来自于“一种微行程双作用激振液压缸”（ ZL 201110229855.8），旋转阀22结构来自于“一种电液激振器”（ZL 201210218096.X）。
质量块24与微行程双作用液压缸23缸筒刚性连接，在微行程双作用液压缸23缸筒带动下沿滑轨25作往复运动；
旋转阀22阀芯输入端与液压马达21输出端通过联轴器26连接，旋转阀22进油口P22分别与第一调速阀17出油口、第三单向阀12进油口和第一蓄能器19的油口相连；旋转阀22的油口A22与微行程双作用液压缸23的油口A23相连；旋转阀22的油口B22与微行程双作用液压缸23的油口B23相连；旋转阀22出油口T22分别与第二蓄能器20的油口、液压马达21的B21油口、液压泵1的油口B1、第二单向阀8的出油口T8、第二安全阀9的出油口T9、第三安全阀10的进油口P10、冲洗阀11的液压控制油口11N和冲洗阀11的工作油口B11相连；
液压马达21的油口A21分别与第二调速阀18的出油口和第四单向阀13的进油口相连；
第一调速阀17的进油口分别与流量优先阀14的出油口B14、第一溢流阀15的进油口相连；第二调速阀18的进油口分别与流量优先阀14的出油口A14、第二溢流阀16的进油口相连，当旋转阀22和液压马达21支路的油压过大时，可分别通过第一溢流阀15和第二溢流阀16进行卸荷，部分液压油经第一溢流阀15和第二溢流阀16流回油箱；第三单向阀12和第四单向阀13在液压马达21反转和旋转阀22换向时开启，保证系统油路自由顺畅流通；流量优先阀14的进油口P14分别与液压泵1的油口A1、第一单向阀7的出油口T7、第二安全阀9的进油口P9、第三安全阀10的出油口T10、冲洗阀11的液压控制油口11M、冲洗阀11的工作油口A11、第三单向阀12的出油口和第四单向阀13的出油口相连；冲洗阀11的出油口C11所流出的液压油液经由冲洗阀11内部的溢流阀回到油箱；
第一单向阀7的进油口P7和第二单向阀8的进油口P8相连与补油回路连接。
补油回路包括补油泵2、高压滤油器3、低压滤油器4和第一安全阀6；补油泵2的进油口T2经低压滤油器4与油箱5连接，补油泵2的出油口P2经高压滤油器3分别与第一安全阀6的进油口P6、第一单向阀7的进油口P7和第二单向阀8的进油口P8相连。
所述冲洗阀11的液压控制油口11M、冲洗阀11的工作油口A11均与液压泵1的油口A1、第一单向阀7的出油口T7、第二安全阀9的进油口P9、第三安全阀10的出油口T10和流量优先阀14的进油口P14相连；冲洗阀11的液压控制油口11N、冲洗阀11的工作油口B11均与液压泵1的油口B1、第二单向阀8的出油口T8、第二安全阀9的出油口T9、第三安全阀10的进油口P10、液压马达21的油口B21、第二蓄能器20的油口和旋转阀（22）的出油口T22相连，冲洗阀11的出油口C11与冲洗阀11内部的溢流阀连接回到油箱。
所述流量优先阀14的进油口P14分别与液压泵1的油口A1、第一单向阀7的出油口T7、第二安全阀9的进油口P9、第三安全阀10出油口T10、冲洗阀11的液压控制油口11M和冲洗阀11的工作油口A11相连；流量优先阀14的出油口A14分别与第二溢流阀16的进油口和第二调速阀18的进油口相连；流量优先阀14的出油口B14分别与第一溢流阀15的进油口和第一调速阀17的进油口相连。
本发明的工作原理如下：
本发明的液压系统有两种工作模式，定为工作模式一和工作模式二，工作模式一和工作模式二方向相反。
如图1所示，为本发明的液压系统工作模式一。液压泵1作为驱动源，液压泵1出口的液压油经流量优先阀14、第二调速阀18进入液压马达21高压油腔，驱动液压马达21旋转，进而驱动旋转阀22的阀芯旋转。当液压马达转速高于其低速域时，流量优先阀14换向，此时系统液压油分成两路，一路液压油经流量优先阀14的出油口A14、第二调速阀18进入液压马达21，驱动液压马达21旋转做功，从而驱动旋转阀22的阀芯旋转，液压马达21排出的液压油经液压泵1的B1口流入液压系统循环做功；一路液压油经流量优先阀14的出油口B14、第一调速阀17进入旋转阀22的油口P22，流入旋转阀22的液压油经旋转阀22的工作油口A22、微行程双作用液压缸23的油口A23进入微行程双作用液压缸23的左腔，微行程双作用液压缸23的缸筒向左移动。由于质量块24与微行程双作用液压缸26的缸筒刚性连接，因此质量块24在微行程双作用液压缸23的缸筒带动下沿滑轨25向左移动。微行程双作用液压缸23右腔的液压油经油口B23、旋转阀22的油口B22流入旋转阀22，再经油口T22流回液压泵1的B1口，实现液压油在液压系统内循环做功。
如图2所示为本发明的液压系统工作模式二。液压泵1作为驱动源，液压泵1出口的液压油经流量优先阀14、第二调速阀18进入液压马达21高压油腔，驱动液压马达21旋转，进而驱动旋转阀22的阀芯旋转。当液压马达转速高于其低速域时，流量优先阀14换向，此时系统液压油分成两路，一路液压油经流量优先阀14的出油口A14、第二调速阀18进入液压马达21，驱动液压马达21旋转做功，从而驱动旋转阀22的阀芯旋转，液压马达21排出的液压油经液压泵1的B1口流入液压系统循环做功；一路液压油经流量优先阀14的出油口B14、第一调速阀17进入旋转阀22的油口P22，旋转阀22的阀芯此时旋转过一定角度，流入旋转阀22的液压油经旋转阀22的工作油口B22、微行程双作用液压缸23的油口B23进入微行程双作用液压缸23的右腔，微行程双作用液压缸23的缸筒向右移动。由于质量块24与微行程双作用液压缸26的缸筒刚性连接，因此质量块24在微行程双作用液压缸23的缸筒带动下沿滑轨25向右移动。微行程双作用液压缸23右腔的液压油经油口A23、旋转阀22的油口A22流入旋转阀22，再经油口T22流回液压泵1的B1口，实现液压油在液压系统内循环做功。
至此，本发明的闭式回路液压系统了一个周期的工作模式，实现了一次微行程双作用液压缸的往复振动。
考虑到闭式回路液压系统易发热的问题，在闭式回路液压系统中引入了补油泵2和冲洗阀11，补油泵2提供冷油，冲洗阀11排出热油，可以实现闭式液压回路的持续换油和油液补充，保证液压油温度适宜使用。
液压系统中引入流量优先阀14，可以实现对液压马达的流量优先供给，防止液压油大量进入旋转阀而导致液压马达工作转速过低从而无法驱动旋转阀阀芯高速旋转；液压系统中引入调速阀，可以实现液压马达和旋转阀油路流量的准确控制，防止高频振动过程中出现振动波形衰减现象；液压系统中引入蓄能器，可以吸收高频振动过程中出现的液压冲击，从而获得更加精准可靠的高频振动波形。

Claims (2)

1.一种阀芯旋转式液控换向激振器的液压系统，其特征在于：包括液压泵（1）、补油回路、第一单向阀（7）、第二单向阀（8）、第二安全阀（9）、第三安全阀（10）、冲洗阀（11）、第三单向阀（12）、第四单向阀（13）、流量优先阀（14）、第一溢流阀（15）、第二溢流阀（16）、第一调速阀（17）、第二调速阀（18）、第一蓄能器（19）、第二蓄能器（20）、液压马达（21）、旋转阀（22）、微行程双作用液压缸（23）、质量块（24）、滑轨（25）和联轴器（26）；
质量块（24）与微行程双作用液压缸（23）缸筒刚性连接，在微行程双作用液压缸（23）缸筒带动下沿滑轨（25）作往复运动；
旋转阀（22）阀芯输入端与液压马达（21）输出端通过联轴器（26）连接，旋转阀（22）进油口P22分别与第一调速阀（17）出油口、第三单向阀（12）进油口和第一蓄能器（19）的油口相连；旋转阀（22）的油口A22与微行程双作用液压缸（23）的油口A23相连；旋转阀（22）的油口B22与微行程双作用液压缸（23）的油口B23相连；旋转阀（22）出油口T22分别与第二蓄能器（20）的油口、液压马达（21）的油口B21、液压泵（1）的油口B1、第二单向阀（8）的出油口T8、第二安全阀（9）的出油口T9、第三安全阀（10）的进油口P10、冲洗阀（11）的液压控制油口11N和冲洗阀（11）的工作油口B11相连；
液压马达（21）的油口A21分别与第二调速阀（18）的出油口和第四单向阀（13）的进油口相连；
第一调速阀（17）的进油口分别与流量优先阀（14）的出油口B14、第一溢流阀（15）的进油口相连；第二调速阀（18）的进油口分别与流量优先阀（14）的出油口A14、第二溢流阀（16）的进油口相连，当旋转阀（22）和液压马达（21）支路的油压过大时，可分别通过第一溢流阀（15）和第二溢流阀（16）进行卸荷，部分液压油经第一溢流阀（15）和第二溢流阀（16）流回油箱；第三单向阀（12）和第四单向阀（13）在液压马达（21）反转和旋转阀（22）换向时开启，保证系统油路自由顺畅流通；流量优先阀（14）的进油口P14分别与液压泵（1）的油口A1、第一单向阀（7）的出油口T7、第二安全阀（9）的进油口P9、第三安全阀（10）的出油口T10、冲洗阀（11）的液压控制油口11M、冲洗阀（11）的工作油口A11、第三单向阀（12）的出油口和第四单向阀（13）的出油口相连；冲洗阀（11）的出油口C11所流出的液压油液经由冲洗阀（11）内部的溢流阀回到油箱；
第一单向阀（7）的进油口P7和第二单向阀（8）的进油口P8相连与补油回路连接。
2.根据权利要求1所述的一种阀芯旋转式液控换向激振器的液压系统，其特征在于：所述补油回路，包括补油泵（2）、高压滤油器（3）、低压滤油器（4）和第一安全阀（6）；补油泵（2）的进油口T2经低压滤油器（4）与油箱（5）连接，补油泵（2）的出油口P2经高压滤油器（3）分别与第一安全阀（6）的进油口P6、第一单向阀（7）的进油口P7和第二单向阀（8）的进油口P8相连。
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CN201636422U (zh) * 2009-11-21 2010-11-17 浙江工业大学 大流量高频电液激振控制阀驱动装置
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