CN108843636B - 一种三相交流液压马达高精度变频调速控制装置 - Google Patents

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Abstract

一种三相交流液压马达高精度变频调速控制装置属于交流液压技术领域，输出装置中的交流伺服变频电机通过联轴器与三相交流发生器相连进行驱动产生三相交流；三相交流发生器通过管路与三个增压缸连接，三相交流发生器与三个增压缸之间的管路上设有低压泄漏补偿装置；三相交流液压马达通过管路与三个增压缸连接，三相交流液压马达与三个增压缸之间的管路上连接有高压泄漏补偿装置。该装置可使三相交流液压马达实现连续旋转，结构灵巧、布局合理，液压马达的体积小，功率重量比大，不需要液压阀，抗污染能力强，可以进行变频调速，控制精度高，且切换其中任意两个交流管路可以方便地实现交流液压马达转动方向的改变，具有良好推广价值。

Description

一种三相交流液压马达高精度变频调速控制装置
技术领域
本发明属于交流液压技术领域，涉及机械、液压传动控制领域，尤其涉及一种三相交流液压马达高精度变频调速控制装置。
背景技术
交流液压技术借助于周期性压力和流量的变化传递液压能量，通常在能量传输回路上没有净流量。交流液压系统除了具有一般液压传动系统的平滑、可靠、功率大等优点外，还有其独特的优势如：交流液压系统与一般液压系统相比，交流液压系统的加工成本更低，采用更少的零部件，通常不采用精密的伺服阀，对液压油要求低、抗污染能力强。交流液压系统能抵抗较大范围内的温差变化；利用隔离器可以隔离破损回路，还能应用于强辐射的场合。在具有往复运动和冲击振动机构的设备中发挥了非常重要的作用。能够以高频率小振幅或低频率大振幅输出能量，不仅输出功率大，而且能改善劳动条件，运行可靠，适应特殊环境下作业，但在实际应用交流液压技术大多数应用在振动机械上，对于需要旋转运动的场合,交流液压马达是一种重要的执行元件，实际交流液压马达的发展相对进展缓慢，传统液压应用虽然比较广泛，但是管道复杂、液压元件多，占地面积大且不利于维护管理，抗污染能力比较弱。单相交流液压理论上可以借助于曲柄滑块机构实现连续转动的输出，然而单相交流液压只能在正向流动有正转矩输出，反向流动则无正转矩输出，反向流动只能依靠惯性力或外载荷来驱动。
交流液压马达由于交流液压的特殊性，实际中交流液压的压力流量的大小和方向都在不断的变化，需要在结构上特殊设计的交流液压马达和驱动控制装置，使三相交流液压马达按照所需的方向和转速运动才能满足实际生产生活的要求。
发明内容
为了解决上述问题，本发明提供了一种三相交流液压马达高精度变频调速控制装置，采用特殊结构设计的交流液压马达并采用变频伺服电机控制其转速，使三相交流单马达按照所需的方向和转速连续运动。
为了达到上述目的，本发明采用的技术方案是：
一种三相交流液压马达高精度变频调速控制装置，该装置具体包括交流变频伺服电机1、联轴器2、三相交流发生器3、管路4、低压泄漏补偿装置5、增压缸A 6、增压缸B 7、增压缸C 8、高压泄漏补偿装置9、三相交流液压马达10。
所述的交流变频伺服电机1通过联轴器2与三相交流发生器3中的液压缸相连进行驱动产生三相交流，三相交流发生器3通过管路4与增压缸A 6、增压缸B 7、增压缸C 8连接，三相交流发生器3与增压缸A 6、增压缸B 7和增压缸C 8之间的管路4上设置有低压泄漏补偿装置5，低压泄漏补偿装置5引出三条油路分别连接到每条管路4上进行泄漏补偿；三相交流液压马达10通过管路4与增压缸A 6、增压缸B 7、增压缸C 8连接，三相交流液压马达10中的液压缸与增压缸A 6、增压缸B 7、增压缸C 8之间的管路4上连接有高压泄漏补偿装置9，油液经过增压缸A 6、增压缸B 7、增压缸C 8进行压力放大后输出高压油，高压泄漏补偿装置9引出三条油路分别连接到每条管路4上进行泄漏补偿。
所述的三相交流液压马达10包括曲轴11、轴承Ⅰ12、螺钉13、马达体14、连杆A 15、曲柄16、连杆B 17、连杆C 18、轴承Ⅱ19、销轴A20、轴承端盖21、液压缸A 22、油口A 23、液压缸B 24、油口B 25、油口C 26、液压缸C 27、销轴B 28、销轴C 29、法兰30。
所述的曲轴11通过轴承Ⅰ12和轴承Ⅱ19支撑，轴承Ⅰ12和轴承Ⅱ19通过法兰30、轴承端盖21与曲轴11的轴肩进行轴向固定，轴承端盖21和法兰30通过螺钉13固定在马达体14上；曲轴11中的三个曲柄16之间呈120度分布，连杆A 15、连杆B 17、连杆C 18和与曲轴11连接并分别通过销轴A 20、销轴B 28、销轴C 29与液压缸A 22、液压缸B 24、和液压缸C 27连接；液压缸A 22上部设有油口A 23，液压缸B 24上部设有油口B 25，液压缸C 27的上部设有油口C 26，有利于气泡排出；所述的液压缸A 22、液压缸B 24和液压缸C 27结构相同，均包括螺钉31、导向套32、排气孔33、密封圈34、活塞35、套筒36、止动环挡圈37、缸筒38、缸盖39、活塞杆40、密封圈41、半环42。
所述的活塞35和活塞杆40使用半环连接方式，半环42置于活塞杆40半环槽内并与活塞35接触后，置于套筒36内进行半环固定；套筒36一侧通过止动环挡圈37进行轴向定位、活塞杆40通过活塞35的中心孔并通过密封圈41进行密封；缸筒38和活塞35之间设有密封圈34密封；活塞杆40由导向套32支撑，导向套32上设有排气孔33，导向套32通过螺钉31固定在缸筒38上；缸筒38和缸盖39之间通过螺纹连接。
本发明的效果和益处是：针对交流液压的特殊性、采用结构上特殊设计的交流液压马达、交流液压系统的加工成本更低、采用更少的零部件、通常不采用精密的伺服阀、在一些特殊应用的场合、省却了传统液压系统所需的泵、阀等元件、使得系统得以简化、结构简单、对液压油要求低、抗污染能力强。同时它又结构灵巧、布局合理、液压马达的体积小、功率重量比大、可以进行变频调速、控制精度高、可使三相交流液压马达按照所需的方向和转速高精度地运动且切换其中任意两个交流管路可以方便地实现交流液压马达转动方向的改变、具有良好的推广价值。
附图说明
图1是三相交流液压马达高精度变频调速控制装置结构示意图。
图2是三相交流液压马达的结构示意图。
图3、图4是三相交流液压马达中液压缸的内部结构示意图。
图中：1交流变频伺服电机；2联轴器；3三相交流发生器；4管路；5低压泄漏补偿装置；6增压缸A；7增压缸B；8增压缸C；9高压泄漏补偿装置；10三相交流液压马达；11曲轴；12轴承Ⅰ；13螺钉；14马达体；15连杆A；16曲柄；17连杆B；18连杆C；19轴承Ⅱ；20销轴A；21轴承端盖；22液压缸A；23油口A；24液压缸B；25油口B；26油口C；27液压缸C；28销轴B；29销轴C；30法兰；31螺钉；32导向套；33排气孔；34密封圈；35活塞；36套筒；37止动环挡圈；38缸筒；39缸盖；40活塞杆；41密封圈；42半环。
具体实施方式
以下结合技术方案和附图详细叙述本发明的具体实施方式。
如附图1-4所示，一种三相交流液压马达高精度变频调速控制装置，该装置具体包括交流变频伺服电机1，联轴器2，三相交流发生器3，管路4，低压泄漏补偿装置5，增压缸A6，增压缸B 7，增压缸C 8，高压泄漏补偿装置9，三相交流液压马达10；交流变频伺服电机1通过联轴器2与三相交流发生器3相连进行驱动产生三相交流，三相交流发生器3中的液压缸通过管路4与增压缸A 6，增压缸B 7，增压缸C 8连接，三相交流发生器3与增压缸A 6，增压缸B 7和增压缸C 8之间的管路4上设置有低压泄漏补偿装置5，低压泄漏补偿装置5引出三条油路分别连接到每条管路4上进行泄漏补偿；三相交流液压马达10中的液压缸通过管路4与增压缸A 6，增压缸B 7，增压缸C 8连接，三相交流液压马达10与增压缸A 6，增压缸B7，增压缸C 8之间的管路4上连接有高压泄漏补偿装置9，油液经过增压缸A 6、增压缸B 7、增压缸C 8、进行压力放大后输出高压油，高压泄漏补偿装置9引出三条油路分别连接到每条管路4上进行泄漏补偿。
所述三相交流液压马达10包括曲轴11，轴承Ⅰ12，螺钉13，马达体14，连杆A 15，曲柄16，连杆B 17，连杆C 18，轴承Ⅱ19，销轴A 20，轴承端盖21，液压缸A 22，油口A 23，液压缸B 24，油口B 25，油口C 26，液压缸C 27，销轴B 28，销轴C 29，法兰30；所述曲轴11通过轴承Ⅰ12和轴承Ⅱ19支撑，轴承Ⅰ12和轴承Ⅱ19通过法兰30，轴承端盖21与曲轴11的轴肩进行轴向固定，轴承端盖21和法兰30通过螺钉13固定在马达体14上；所述的曲轴11中的三个曲柄16之间呈120度分布，连杆A 15，连杆B 17，连杆C 18和与曲轴11连接并分别通过销轴A20，销轴B 28，销轴C 29与液压缸A 22，液压缸B 24，和液压缸C27连接；液压缸A 22上部设有油口A 23，液压缸B 24上部设有油口B 25，液压缸C 27的上部设有油口C 26，有利于气泡排出。
所述液压缸A 22，液压缸B 24和液压缸C 27结构相同，均包括螺钉31，导向套32，排气孔33，密封圈34，活塞35，套筒36，止动环挡圈37，缸筒38，缸盖39，活塞杆40，密封圈41，半环42；活塞35和活塞杆40使用半环连接方式，半环42置于活塞杆40半环槽内并与活塞35接触后，置于套筒36内进行半环固定，套筒36一侧通过止动环挡圈37进行轴向定位，活塞杆40通过活塞35的中心孔并通过密封圈41进行密封；缸筒38和活塞35之间设有密封圈34密封；活塞杆40由导向套32支撑，导向套32上设有排气孔33，导向套32通过螺钉31固定在缸筒38上；缸筒38和缸盖39之间通过螺纹连接。
装配三相交流液压马达高精度变频调速控制装置时用煤油清洗，晾干后配合表面涂油，各零件不加工表面除去毛边毛刺和清洗，装配时保证装配表面没有划痕。各零件不加工表面应清洗干净，除去毛边毛刺，浸涂防锈漆。
交流变频伺服电机1启动前，外部油源系统通过油口A 23，油口B 25和油口C 26向三相交流液压马达高精度变频调速控制装置填充5MPa的压力油，此时由于曲轴11的三个曲柄16角度分别相差120度，曲轴11受力平衡，三相交流单马达10处于静止状态，增压缸A 6，增压缸B 7，增压缸C 8放大2倍压力，进入三相交流液压马达的压力为10MPa，低压泄漏补偿装置5，和高压泄漏补偿装置9中设置有单向阀，其中的油液只能单向流出，压力低于设定压力时进行压力补偿，启动交流变频伺服电机1后，交流变频伺服电机1通过联轴器2与三相交流发生器3相连进行驱动产生相位差为120度三相交流流量，管路中的压力和流量作正弦规律变化。伺服电机采用高精度位置控制模式，脉冲设定为10000脉冲/转，将伺服电机脉冲频率在1000脉冲/秒到20000脉冲/秒之间调节，对三相交流液压马达进行变频调速，使三相交流液压使三相交流单马达按照转速运动，将进入油口A 23和油口B 25两个交流管路交换，改变三相交流液压马达10转动方向。
设置增压缸A 6，增压缸B 7，增压缸C 8为放大压力可以使三相交流液压马达高精度变频调速控制装置结构紧凑，三相交流液压马达10液压马达体积可以相对较小，功率重量比大。
以上所述实施例仅表达了本发明的实施方式，但并不能因此而理解为对本发明专利的范围的限制，应当指出，对于本领域的技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些均属于本发明的保护范围。

Claims (3)

1.一种三相交流液压马达高精度变频调速控制装置，其特征在于，所述的三相交流液压马达高精度变频调速控制装置包括交流变频伺服电机(1)、联轴器(2)、三相交流发生器(3)、管路(4)、低压泄漏补偿装置(5)、增压缸A(6)、增压缸B(7)、增压缸C(8)、高压泄漏补偿装置(9)、三相交流液压马达(10)；
所述的交流变频伺服电机(1)通过联轴器(2)与三相交流发生器(3)相连进行驱动产生三相交流；三相交流发生器(3)中的液压缸通过管路(4)与增压缸A(6)、增压缸B(7)、增压缸C(8)连接，三相交流发生器(3)与增压缸A(6)、增压缸B(7)，增压缸C(8)之间的管路(4)上设置有低压泄漏补偿装置(5)，低压泄漏补偿装置(5)引出三条油路分别连接到每条管路(4)上进行泄漏补偿；三相交流液压马达(10)中的液压缸通过管路(4)与增压缸A(6)、增压缸B(7)、增压缸C(8)连接，三相交流液压马达(10)与增压缸A(6)、增压缸B(7)、增压缸C(8)之间的管路(4)上连接有高压泄漏补偿装置(9)，油液经过增压缸A(6)、增压缸B(7)、增压缸C(8)进行压力放大后输出高压油，高压泄漏补偿装置(9)引出三条油路分别连接到每条管路(4)上进行泄漏补偿。
2.根据权利要求1所述的一种三相交流液压马达高精度变频调速控制装置，其特征在于，所述三相交流液压马达(10)包括曲轴(11)、轴承Ⅰ(12)、螺钉(13)、马达体(14)、连杆A(15)、曲柄(16)、连杆B(17)、连杆C(18)、轴承Ⅱ(19)、销轴A(20)、轴承端盖(21)、液压缸A(22)、油口A(23)、液压缸B(24)、油口B(25)、油口C(26)、液压缸C(27)、销轴B(28)、销轴C(29)、法兰(30)；
所述的曲轴(11)由轴承Ⅰ(12)和轴承Ⅱ(19)支撑，轴承Ⅰ(12)和轴承Ⅱ(19)通过法兰(30)、轴承端盖(21)与曲轴(11)的轴肩进行轴向固定，轴承端盖(21)和法兰(30)通过螺钉(13)固定在马达体(14)上；所述的曲轴(11)中的三个曲柄(16)之间呈120度分布，所述的连杆A(15)、连杆B(17)、连杆C(18)与曲轴(11)连接并分别通过销轴A(20)、销轴B(28)、销轴C(29)与液压缸A(22)、液压缸B(24)和液压缸C(27)连接；液压缸A(22)上部设有油口A(23)，液压缸B(24)上部设有油口B(25)，液压缸C(27)的上部设有油口C(26)，用于气泡排出。
3.根据权利要求2所述的一种三相交流液压马达高精度变频调速控制装置，其特征在于：所述液压缸A(22)、液压缸B(24)和液压缸C(27)结构相同，均包括螺钉(31)、导向套(32)、排气孔(33)、密封圈(34)、活塞(35)、套筒(36)、止动环挡圈(37)、缸筒(38)、缸盖(39)、活塞杆(40)、密封圈(41)、半环(42)；
所述的活塞(35)和活塞杆(40)使用半环连接方式，半环(42)置于活塞杆(40)半环槽内并与活塞(35)接触后，置于套筒(36)内进行半环固定；所述的套筒(36)一侧通过止动环挡圈(37)进行轴向定位，活塞杆(40)通过活塞(35)的中心孔并通过密封圈(41)进行密封；缸筒(38)和活塞(35)之间设有密封圈(34)密封；活塞杆(40)由导向套(32)支撑，导向套(32)上设有排气孔(33)，导向套(32)通过螺钉(31)固定在缸筒(38)上；缸筒(38)和缸盖(39)之间通过螺纹连接。
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Granted publication date: 20190716

Termination date: 20210823