CN108488112B - 大流量液压系统差动回路及其控制方法 - Google Patents

大流量液压系统差动回路及其控制方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种大流量液压系统差动回路及其控制方法，包含油缸、电液比例控制阀、第一差动控制阀和第二差动控制阀，电液比例控制阀的外控口k接先导控制油源，电液比例控制阀的外控口x接油箱，第一差动控制阀包含第一电磁阀、第一插装阀和或门梭阀，第二差动控制阀包含第二电磁阀、第二插装阀和减速阀。本发明根据差动油缸伸出液压原理，通过一系列标准系列阀块的选用，构成液压主油路及控制网络，实现了大流量下油缸的差动功能。

Description

大流量液压系统差动回路及其控制方法
技术领域
本发明涉及一种差动回路及其控制方法，特别是一种大流量液压系统差动回路及其控制方法。
背景技术
大流量液压系统一般在船舶机械和机床类设备中出现。在一些需要执行机构高速运动时就需要加大系统的配置，增加系统流量、增加系统消耗功率以提高执行机构运动速度。但这样整套设备的成本就会提高，设备也会更加复杂。
插销式风电安装船升降机构的液压系统属于大流量液压系统，其在放桩时系统压力并不高但油缸的运动速度要求快。在慢速时液压系统的流量已经达到1100L/min，如果按照高速的要求计算液压系统的流量需要达到2500L/min，这就需要将泵和电机的数量增加一倍之多，如果按照增加系统配置的方法，液压系统成本会大幅增大，而且消耗功率激增，对客户十分不利，同时对环保、设备的安装、后续维修服务等工作也非常不便。
油缸差动，即是油缸有杆腔、无杆腔同时进入高压油，由于油缸无杆腔活塞受压面积较大，在压力相等的P作用下，油缸活塞杆在压力差的作用下伸出。如图3可知，油缸有杆腔回油再次回到油缸无杆腔，相当于增大无杆腔流量，故在相同条件下，差动连接方式可以获得更大的速度。但是差动方式目前只适用于小流量的液压系统。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是提供一种大流量液压系统差动回路及其控制方法。
为解决上述技术问题，本发明所采用的技术方案是：
一种大流量液压系统差动回路，其特征在于：包含油缸、电液比例控制阀、第一差动控制阀和第二差动控制阀，电液比例控制阀的外控口k接先导控制油源，电液比例控制阀的外控口x接油箱， 第一差动控制阀包含第一电磁阀、第一插装阀和或门梭阀，第二差动控制阀包含第二电磁阀、第二插装阀和减速阀，第一电磁阀的d口连接油箱，第一电磁阀的a口连接第一插装阀的a口，第一电磁阀的c口连接或门梭阀的支路，第一插装阀的b口连接或门梭阀的一端、油缸的有杆腔和电液比例控制阀的B口，第一插装阀的c口连接或门梭阀的另一端、油缸的无杆腔和电液比例控制阀的A口，电液比例控制阀的P口连接主油路，电液比例控制阀的T口连接第二电磁阀的b口、c口、第二插装阀的a口、c口和减速阀的一端，第二电磁阀的a口连接第二电磁阀的d口、减速阀的另一端和系统泄油口L，第二插装阀的b口连接回油口T。
一种大流量液压系统差动回路的控制方法，其特征在于包含以下步骤：
步骤一：油缸正常伸缩；
步骤二：油缸差动伸出。
进一步地，所述步骤一具体为
1.1第二电磁阀得电右位工作，第二插装阀控制压力为零，第二插装阀开启；
1.2第一电磁阀不得电，第一插装阀控制压力为系统压力，第一插装阀在在控制压力作用下关闭；
1.3系统压力油P经过电液比例控制阀，到达油缸无杆腔，使得油缸伸出，由于第一插装阀关闭，第二插装阀开启，油缸有杆腔回油通过电液比例控制阀、第二插装阀回油箱，实现油缸正常伸出；
1.4电液比例控制阀处于左位工作，第一差动控制阀和第二差动控制阀处于上述步骤工况时，油缸实现正常缩回功能。
进一步地，所述步骤二具体为
2.1第二电磁阀不得电左位工作，第二插装阀控制压力为系统压力，第二插装阀关闭；
2.2第一电磁阀得电右位工作，第一插装阀控制压力为零，第一插装阀5开启；
2.3系统压力油P经过电液比例控制阀，到达油缸无杆腔，使得油缸伸出，由于第二插装阀关闭，第一插装阀5开启，油缸有杆腔回油只能通过第一插装阀再次回到油缸无杆腔，实现油缸差动伸出。
本发明与现有技术相比，具有以下优点和效果：本发明根据差动油缸伸出液压原理，通过一系列标准系列阀块的选用， 构成液压主油路及控制网络，实现了大流量下油缸的差动功能。
附图说明
图1是本发明的大流量液压系统差动回路的正常伸出状态示意图。
图2是本发明的大流量液压系统差动回路的差动伸出状态示意图。
图3是现有技术的差动回路的示意图。
具体实施方式
下面结合附图并通过实施例对本发明作进一步的详细说明，以下实施例是对本发明的解释而本发明并不局限于以下实施例。
如图所示，本发明的一种大流量液压系统差动回路，包含油缸1、电液比例控制阀2、第一差动控制阀和第二差动控制阀，电液比例控制阀2的外控口k接先导控制油源，电液比例控制阀2的外控口x接油箱， 第一差动控制阀包含第一电磁阀3、第一插装阀4和或门梭阀5，第二差动控制阀包含第二电磁阀6、第二插装阀7和减速阀8，第一电磁阀3的d口连接油箱，第一电磁阀3的a口连接第一插装阀4的a口，第一电磁阀3的c口连接或门梭阀5的支路，第一插装阀4的b口连接或门梭阀5的一端、油缸的有杆腔和电液比例控制阀2的B口，第一插装阀4的c口连接或门梭阀5的另一端、油缸的无杆腔和电液比例控制阀2的A口，电液比例控制阀2的P口连接主油路，电液比例控制阀2的T口连接第二电磁阀6的b口、c口、7第二插装阀的a口、c口和8减速阀的一端，第二电磁阀6的a口连接第二电磁阀6的d口、减速阀8的另一端和系统泄油口L，第二插装阀7的b口连接回油口T。
本发明由三个阀块构成：电液比例控制阀，第一差动控制阀以及第二差动控制阀构成。其中，第一插装阀4和第二插装阀7为标准系列大流量插装阀，第一电磁阀3和第二电磁阀6为标准系列电磁阀。
一种大流量液压系统差动回路的控制方法，包含以下步骤：
步骤一：油缸正常伸缩；
如图1所示，
1.1第二电磁阀得电右位工作，第二插装阀控制压力为零，第二插装阀开启；
1.2第一电磁阀不得电，第一插装阀控制压力为系统压力，第一插装阀在在控制压力作用下关闭；
1.3系统压力油P经过电液比例控制阀，到达油缸无杆腔，使得油缸伸出，由于第一插装阀关闭，第二插装阀开启，油缸有杆腔回油通过电液比例控制阀、第二插装阀回油箱，实现油缸正常伸出；
1.4电液比例控制阀处于左位工作，第一差动控制阀和第二差动控制阀处于上述步骤工况时，油缸实现正常缩回功能。
步骤二：油缸差动伸出。
如图2所示，
2.1第二电磁阀不得电左位工作，第二插装阀控制压力为系统压力，第二插装阀关闭；
2.2第一电磁阀得电右位工作，第一插装阀控制压力为零，第一插装阀5开启；
2.3系统压力油P经过电液比例控制阀，到达油缸无杆腔，使得油缸伸出，由于第二插装阀关闭，第一插装阀5开启，油缸有杆腔回油只能通过第一插装阀再次回到油缸无杆腔，实现油缸差动伸出。
假设油缸无杆腔面积A/有杆腔面积A1=2.假设系统流量Q l/min，则油缸正常伸缩工况下，油缸活塞杆运动速度V1=Q/A；差动伸出工况，由于实现差动伸出，油缸有杆腔回油再次回到油缸无杆腔，油缸活塞杆速度计算公式如下：
已知系统流量Q，设油缸无杆腔进油量Q1，油缸有杆腔回油量Q2，活塞杆速度V2:
则：Q1=Q+Q2，Q1=A*V2，Q2=A1*V2
得出：V2=Q/（A-A1）。与正常伸缩相比较，V2/V1=2.即在不增加系统流量Q的情况下，活塞杆获得两倍运动速度。
综上所述，在大流量系统中，如果想要获得更大的油缸运动速度，一般的解决方法是增大系统流量Q，而增大系统流量则意味着增大液压泵排量，且需要消耗更大的功率。对于液压系统成本是极大的考验，不利于节能降耗，更不利于设备的装配、后续维修服务等工作。本发明根据差动油缸伸出液压原理，通过一系列标准系列阀块的选用， 构成液压主油路及控制网络，实现了大流量下油缸的差动功能。
本说明书中所描述的以上内容仅仅是对本发明所作的举例说明。本发明所属技术领域的技术人员可以对所描述的具体实施例做各种修改或补充或采用类似的方式替代，只要不偏离本发明说明书的内容或者超越本权利要求书所定义的范围，均应属于本发明的保护范围。

Claims (1)

1.一种大流量液压系统差动回路的控制方法，其特征在于：
大流量液压系统差动回路包含油缸、电液比例控制阀、第一差动控制阀和第二差动控制阀，电液比例控制阀的外控口k接先导控制油源，电液比例控制阀的外控口x接油箱， 第一差动控制阀包含第一电磁阀、第一插装阀和或门梭阀，第二差动控制阀包含第二电磁阀、第二插装阀和减速阀，第一电磁阀的d口连接油箱，第一电磁阀的a口连接第一插装阀的a口，第一电磁阀的c口连接或门梭阀的支路，第一插装阀的b口连接或门梭阀的一端、油缸的有杆腔和电液比例控制阀的B口，第一插装阀的c口连接或门梭阀的另一端、油缸的无杆腔和电液比例控制阀的A口，电液比例控制阀的P口连接主油路，电液比例控制阀的T口连接第二电磁阀的b口、c口、第二插装阀的a口、c口和减速阀的一端，第二电磁阀的a口连接第二电磁阀的d口、减速阀的另一端和系统泄油口L，第二插装阀的b口连接回油口T；
包含以下步骤：
步骤一：油缸正常伸缩；
1.1第二电磁阀得电右位工作，第二插装阀控制压力为零，第二插装阀开启；
1.2第一电磁阀不得电，第一插装阀控制压力为系统压力，第一插装阀在在控制压力作用下关闭；
1.3系统压力油P经过电液比例控制阀，到达油缸无杆腔，使得油缸伸出，由于第一插装阀关闭，第二插装阀开启，油缸有杆腔回油通过电液比例控制阀、第二插装阀回油箱，实现油缸正常伸出；
1.4电液比例控制阀处于左位工作，第一差动控制阀和第二差动控制阀处于上述步骤工况时，油缸实现正常缩回功能；
步骤二：油缸差动伸出；
2.1第二电磁阀不得电左位工作，第二插装阀控制压力为系统压力，第二插装阀关闭；
2.2第一电磁阀得电右位工作，第一插装阀控制压力为零，第一插装阀开启；
2.3系统压力油P经过电液比例控制阀，到达油缸无杆腔，使得油缸伸出，由于第二插装阀关闭，第一插装阀开启，油缸有杆腔回油只能通过第一插装阀再次回到油缸无杆腔，实现油缸差动伸出。
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