CN109555753A - 小冲击液压系统、控制方法及采用该系统的垃圾压缩站 - Google Patents

小冲击液压系统、控制方法及采用该系统的垃圾压缩站 Download PDF

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Abstract

本发明公开了小冲击液压系统，包括液压泵A、液压泵B、三位四通电磁换向阀、油箱、液压油缸、单向阀A、单向阀B、先导型电磁溢流阀A、先导型电磁溢流阀B、以及PLC电控单元；本发明还公开了小冲击液压系统的液压油缸的活塞伸出或者缩回的控制方法，实现活塞的“柔性启动”和“柔性停止”，大大降低了换向冲击及噪声，提高了液压部件和结构件的寿命及可靠性；本发明还公开了一种垃圾压缩站，具有噪声小，提高了液压部件和结构件的寿命和可靠性。

Description

小冲击液压系统、控制方法及采用该系统的垃圾压缩站
【技术领域】
本发明涉及液压系统领域，具体是小冲击液压系统、小冲击液压 系统控制的方法及采用小冲击液压系统的垃圾压缩站。
【背景技术】
通过液压油缸驱动机构，进行往复运动实现某一功能，是设备自 动化常用的驱动方式，液压油缸往复运动，其行程终端进行换向时， 往往会有较大冲击，从而引起噪声及机构的损坏。解决换向冲击及其 噪声，国内有各种各样技术方案，不是成本高或控制系统复杂，就是 效果不理想，均存在各种弊端，如采用各种工装不断提高结构件的精 度来实现换向降冲击目的，不单成本高，而且效果不理想；还有采用 液压伺服控制系统来进行换向控制，系统复杂、故障率高、成本高
本发明即是针对现有技术的不足而研究提出。
【发明内容】
本发明要解决的技术问题是提供小冲击液压系统、小冲击液压系 统控制的方法及采用小冲击液压系统的垃圾压缩站。
为解决上述技术问题，本发明的小冲击液压系统，包括液压泵A、 液压泵B、三位四通电磁换向阀、油箱、液压油缸、单向阀A、单向 阀B、先导型电磁溢流阀A、先导型电磁溢流阀B、以及PLC电控单 元，所述液压油缸的第一油口与第二油口分别与所述三位四通电磁换向阀的A、B口通过管路连接，所述三位四通电磁换向阀的P口连接 有主进油管，所述液压泵A的输出口通过油管A与主进油管连接，所 述的单向阀A串接在油管A上，所述先导型电磁溢流阀A的一端连接 在油管A且位于单向阀A的前端，所述先导型电磁溢流阀A的另一端 通过管路与油箱连接，所述液压泵B的输出口通过油管B与主进油管 连接，所述的单向阀B串接在油管B上，所述先导型电磁溢流阀B的 一端连接在油管B且位于单向阀B的前端，所述先导型电磁溢流阀B 的另一端通过管路与油箱连接，所述三位四通电磁换向阀的T口通过 主回油管与油箱连接，所述先导型电磁溢流阀A的电磁铁DT、先导 型电磁溢流阀B的电磁铁DT、三位四通电磁换向阀的电磁铁DT和电 磁铁DT分别与PLC电控单元连接，使得PLC电控单元控制三位四通 电磁换向阀、先导型电磁溢流阀A和先导型电磁溢流阀B的阀芯移动。
如上所述的小冲击液压系统，所述的先导型电磁溢流阀A和先导 型电磁溢流阀B均采用常开式先导型电磁溢流阀。
如上所述的小冲击液压系统，所述的三位四通电磁换向阀采用中 位Y型三位四通电磁换向阀。
如上所述的小冲击液压系统，所述的液压泵A的功率大于液压泵 B的功率。
本发明还提供了上面所述的小冲击液压系统中液压油缸的活塞 杆伸出的控制方法，包括如下步骤：
初始状态：液压油缸的活塞处于完全缩回状态，三位四通电磁换 向阀处于中位，液压泵A和液压泵B启动；
(a1)PLC电控单元控制电磁铁DT带电并保持，三位四通电磁 换向阀的阀芯运动至左位；
(a2)PLC电控单元控制电磁铁DT带电并保持，先导型电磁溢 流阀B的阀芯移动至闭合位，液压泵B对推动液压油缸的活塞动作， 当液压油缸的活塞运动的位移为S时，PLC电控单元控制电磁铁DT 带电并保持，先导型电磁溢流阀A的阀芯移动至闭合位，液压泵A和液压泵B共同推动液压油缸的活塞动作；
(a3)当液压油缸的活塞运动的位移为S时，PLC电控单元控制 电磁铁DT失电，先导型电磁溢流阀A的阀芯移动至开合位，当液压 油缸的活塞运动至正向最大行程S时，PLC电控单元控制电磁铁DT 失电，经过时间t之后，PLC电控单元控制电磁铁DT失电，三位四 通电磁换向阀的阀芯复位运动至中位。
如上所述的活塞杆伸出的控制方法，所述的0.03·S≤S1≤0.05· S，0.93·S≤S2≤0.97·S。
本发明还提供了上面所述的小冲击液压系统中液压油缸的活塞 杆缩回的控制方法，包括如下步骤：
初始状态：液压油缸的活塞处于完全伸出的状态，三位四通电磁 换向阀处于中位，液压泵A和液压泵B启动；
(b1)PLC电控单元控制电磁铁DT带电并保持，三位四通电磁 换向阀的阀芯运动至右位；
(b2)PLC电控单元控制电磁铁DT带电并保持，先导型电磁溢 流阀B的阀芯移动至闭合位，液压泵B对推动液压油缸的活塞动作， 当液压油缸的活塞运动的位移为S时，PLC电控单元控制电磁铁DT 带电并保持，先导型电磁溢流阀A的阀芯移动至闭合位，液压泵A和液压泵B共同推动液压油缸的活塞动作；
(b3)当液压油缸的活塞运动的位移为S时，PLC电控单元控制 电磁铁DT失电，先导型电磁溢流阀A的阀芯移动至开合位，当液压 油缸的活塞运动至反向最大行程S时，PLC电控单元控制电磁铁DT 失电，经过t之后，PLC电控单元控制电磁铁DT失电，三位四通电 磁换向阀的阀芯复位运动至中位。
如上所述的活塞杆伸出的控制方法，所述的0.03·S≤S3≤0.05· S，0.93·S≤S4≤0.97·S。
本发明还提供了垃圾压缩站，包括箱体、推铲以及驱动推铲动作 以压缩垃圾的液压油缸，所述的液压油缸采用上面所述的小冲击液压 系统驱动。
与现有技术相比，本发明具有如下优点：
1、本发明的液压系统，实现活塞的“柔性启动”和“柔性停止”， 大大降低了液压冲击及噪声，提高了液压部件和结构件的寿命及可靠 性。
2、三位四通电磁换向阀在换向的过程中换向顺畅，被卡住的概 率小。
3、本发明的垃圾压缩站具有噪声小，提高了液压部件和结构件 的寿命和可靠性。
【附图说明】
下面结合附图对本发明的具体实施方式作进一步详细说明，其 中：
图1为本发明中液压系统的结构示意图；
图2为本发明中液压油缸伸出过程(正向运动)的示意图；
图3为本发明中液压油缸缩回过程(反向运动)的示意图；
图4为本发明中液压系统控制流程图的第一部分；
图5为本发明中液压系统控制流程图的第二部分；
图6为本发明中液压系统控制流程图的第三部分；
图7为本发明中垃圾压缩站的结构示意图。
【具体实施方式】
下面结合附图对本发明的实施方式作详细说明。
如图1所示，本实施例的小冲击液压系统，包括液压泵A11、液 压泵B12、三位四通电磁换向阀13、油箱14、液压油缸15、单向阀 A16、单向阀B17、先导型电磁溢流阀A18、先导型电磁溢流阀B19、 以及PLC电控单元，所述液压油缸15的第一油口与第二油口分别与 所述三位四通电磁换向阀13的A、B口通过管路连接，所述三位四通 电磁换向阀13的P口连接有主进油管101，所述液压泵A11的输出 口通过油管A102与主进油管101连接，所述的单向阀A16串接在油 管A102上，所述先导型电磁溢流阀A18的一端连接在油管A102且位 于单向阀A16的前端，所述先导型电磁溢流阀A18的另一端通过管路 与油箱14连接，所述液压泵B12的输出口通过油管B103与主进油管 101连接，所述的单向阀B17串接在油管B103上，所述先导型电磁 溢流阀B19的一端连接在油管B103且位于单向阀B17的前端，所述 先导型电磁溢流阀B19的另一端通过管路与油箱14连接，所述三位 四通电磁换向阀13的T口通过主回油管201与油箱14连接，所述先 导型电磁溢流阀A18的电磁铁DT1、先导型电磁溢流阀B19的电磁铁 DT2、三位四通电磁换向阀13的电磁铁DT3和电磁铁DT4分别与PLC 电控单元连接，使得PLC电控单元控制三位四通电磁换向阀13、先 导型电磁溢流阀A18和先导型电磁溢流阀B19的阀芯移动。
先导型电磁溢流阀A18用于控制液压泵A11泵出的液压油输往主 进油管或者输往油箱，先导型电磁溢流阀B19用于控制液压泵B12泵 出的液压油输往主进油管或者输往油箱，本实施例中，为了迅速地对 液压泵A11和液压泵B12进行控制，同时减少开机时电源的负荷，先 导型电磁溢流阀A18和先导型电磁溢流阀B19均采用常开式先导型电 磁溢流阀。
当液压油缸的活塞运动完一个行程之后，为了降低液压油缸内的 压力，防止三位四通电磁换向阀在换向的过程中卡住，本实施例中， 三位四通电磁换向阀13采用中位Y型三位四通电磁换向阀。
本实施例中，液压泵A11的功率大于液压泵B12的功率。
本实施例中，小冲击液压系统中液压油缸的活塞杆伸出的控制方 法，包括如下步骤：
初始状态：液压油缸15的活塞处于完全缩回状态，三位四通电 磁换向阀13处于中位，液压泵A11和液压泵B12启动；
(a1)PLC电控单元控制电磁铁DT3带电并保持，三位四通电磁 换向阀13的阀芯运动至左位(以图1中所示的三位四通电磁换向阀 13为参考)；
(a2)PLC电控单元控制电磁铁DT2带电并保持，先导型电磁溢 流阀B19的阀芯移动至闭合位(以图1中所示的先导型电磁溢流阀 B19为参考)，液压泵B12对推动液压油缸15的活塞动作，当液压油 缸15的活塞运动的位移为S1时，其中S1满足：0.03·S≤S1≤0.05 ·S，PLC电控单元控制电磁铁DT1带电并保持，先导型电磁溢流阀A18 的阀芯移动至闭合位，液压泵A11和液压泵B12共同推动液压油缸 15的活塞动作；
(a3)当液压油缸15的活塞运动的位移为S2时，其中S2满足： 0.93·S≤S2≤0.97·S，PLC电控单元控制电磁铁DT1失电，先导型 电磁溢流阀A18的阀芯移动至开合位，当液压油缸15的活塞运动至 正向最大行程S时，PLC电控单元控制电磁铁DT2失电，经过时间t1 之后，PLC电控单元控制电磁铁DT3失电，三位四通电磁换向阀13 的阀芯复位运动至中位。
现在对步骤(a2)的原理进行详细的解释：
第一、“PLC电控单元控制电磁铁DT2带电并保持，先导型电磁 溢流阀B19的阀芯移动至闭合位，液压泵B12对推动液压油缸15的 活塞动作”，该过程对应图2中活塞运动的第一段，此时只有液压泵 B12对液压油缸做功，即开始运动的过程中只采用功率较小的液压泵 B做功，减小冲击，实现“正向柔性启动”；
第二、“当液压油缸15的活塞运动的位移为S1时，PLC电控单 元控制电磁铁DT1带电并保持，先导型电磁溢流阀A18的阀芯移动至 闭合位”，该过程对应图2中活塞运动的第二段，此时液压泵A11和 液压泵B12共同推动液压油缸15的活塞做功，即当活塞“正向柔性启动”之后，采用液压泵A11和液压泵B12同时做功，提高液压油缸 的工作压力，提高运动速度。
现在对步骤(a3)的原理进行详细的解释：
第一、“当液压油缸15的活塞运动的位移为S2时，PLC电控单 元控制电磁铁DT1失电，先导型电磁溢流阀A18的阀芯移动至开合 位”，该过程对应图2中活塞运动的第三段，此时只有液压泵B12对 液压油缸做功，即将要停止的过程中只采用功率较小的液压泵B做功，减小冲击，实现“正向柔性停止”；
第二、“当液压油缸15的活塞运动至正向最大行程S时，PLC电 控单元控制电磁铁DT2失电，经过时间t1之后，PLC电控单元控制 电磁铁DT3失电，三位四通电磁换向阀13的阀芯复位运动至中位”， 该过程在液压泵A11和液压泵B12均停止对液压油缸之后，延时t1，t1可取1秒，从而减小三位四通电磁换向阀13换向过程的冲击，同 时三位四通电磁换向阀的A、B口充分卸压，降低液压刚度，为下一 步启动推出做好准备，避免高压下的压力瞬间释放造成液压冲击。
S1、S2在实际控制的过程可采用行程开关来触发PLC电控单元 控制动作，也可在确定液压泵A、液压泵B和液压油缸之后通过计算 该过程运动的时间来作为参数控制PLC电控单元控制动作，此处不再 多作介绍。
活塞伸出的过程中，通常需要推动外界的执行机构做功，即载荷 更大，故缩回的过程可以仅采用功率较小的液压泵驱动活塞复位；当 时有些场合，活塞伸出和缩合的载荷都比较大，为此活塞缩合的过程 中也可采用“反向柔性启动”和“反向柔性停止”的方法，具体如下：
小冲击液压系统中液压油缸的活塞杆缩回的控制方法，包括如下 步骤：
初始状态：液压油缸15的活塞处于完全伸出的状态，三位四通 电磁换向阀13处于中位，液压泵A11和液压泵B12启动；
(b1)PLC电控单元控制电磁铁DT4带电并保持，三位四通电磁 换向阀13的阀芯运动至右位；
(b2)PLC电控单元控制电磁铁DT2带电并保持，先导型电磁溢 流阀B19的阀芯移动至闭合位，液压泵B12对推动液压油缸15的活 塞动作，当液压油缸15的活塞运动的位移为S3时，其中S3满足： 0.03·S≤S3≤0.05·S，PLC电控单元控制电磁铁DT1带电并保持，先导型电磁溢流阀A18的阀芯移动至闭合位，液压泵A11和液压泵B12 共同推动液压油缸15的活塞动作；
(b3)当液压油缸15的活塞运动的位移为S4时，其中S4满足： 0.93·S≤S4≤0.97·S，PLC电控单元控制电磁铁DT1失电，先导型 电磁溢流阀A18的阀芯移动至开合位，当液压油缸15的活塞运动至 反向最大行程S时，PLC电控单元控制电磁铁DT2失电，经过t2之 后，PLC电控单元控制电磁铁DT4失电，三位四通电磁换向阀13的 阀芯复位运动至中位。
步骤b2、b3的工作原理与步骤a2、a3的一样，仅仅只是方向的 变化，故不在重复解释。
图4至图6为活塞正向运动和反向运动均采用“柔性启动”和“柔 性停止”的流程图。
综上所述，本发明的液压系统，实现“柔性启动”后“柔性停止” 的双柔性换向效果，大大降低了液压冲击及噪声，提高了液压部件和 结构件的寿命及可靠性。
如图7所示，本实施例的一种垃圾压缩站，包括箱体1、推铲2 以及驱动推铲2动作以压缩垃圾的液压油缸15，所述的液压油缸15 采用权利要求4所述的小冲击液压系统驱动。本发明的垃圾压缩站具 有噪声小，提高了液压部件和结构件的寿命和可靠性。
以上是垃圾压缩站往复运动的推铲液压油缸为例，阐述了本发明 的液压系统，该液压系统还可适用液压油缸往复运动的其它设备中。

Claims (9)

1.小冲击液压系统，其特征在于，包括液压泵A(11)、液压泵B(12)、三位四通电磁换向阀(13)、油箱(14)、液压油缸(15)、单向阀A(16)、单向阀B(17)、先导型电磁溢流阀A(18)、先导型电磁溢流阀B(19)、以及PLC电控单元，所述液压油缸(15)的第一油口与第二油口分别与所述三位四通电磁换向阀(13)的A、B口通过管路连接，所述三位四通电磁换向阀(13)的P口连接有主进油管(101)，所述液压泵A(11)的输出口通过油管A(102)与主进油管(101)连接，所述的单向阀A(16)串接在油管A(102)上，所述先导型电磁溢流阀A(18)的一端连接在油管A(102)且位于单向阀A(16)的前端，所述先导型电磁溢流阀A(18)的另一端通过管路与油箱(14)连接，所述液压泵B(12)的输出口通过油管B(103)与主进油管(101)连接，所述的单向阀B(17)串接在油管B(103)上，所述先导型电磁溢流阀B(19)的一端连接在油管B(103)且位于单向阀B(17)的前端，所述先导型电磁溢流阀B(19)的另一端通过管路与油箱(14)连接，所述三位四通电磁换向阀(13)的T口通过主回油管(201)与油箱(14)连接，所述先导型电磁溢流阀A(18)的电磁铁DT1、先导型电磁溢流阀B(19)的电磁铁DT2、三位四通电磁换向阀(13)的电磁铁DT3和电磁铁DT4分别与PLC电控单元连接，使得PLC电控单元控制三位四通电磁换向阀(13)、先导型电磁溢流阀A(18)和先导型电磁溢流阀B(19)的阀芯移动。
2.根据权利要求1所述的小冲击液压系统，其特征在于所述的先导型电磁溢流阀A(18)和先导型电磁溢流阀B(19)均采用常开式先导型电磁溢流阀。
3.根据权利要求1或2所述的小冲击液压系统，其特征在于所述的三位四通电磁换向阀(13)采用中位Y型三位四通电磁换向阀。
4.根据权利要求3所述的小冲击液压系统，其特征在于所述的液压泵A(11)的功率大于液压泵B(12)的功率。
5.一种权利要求4所述的小冲击液压系统中液压油缸的活塞杆伸出的控制方法，其特征在于包括如下步骤：
初始状态：液压油缸(15)的活塞处于完全缩回状态，三位四通电磁换向阀(13)处于中位，液压泵A(11)和液压泵B(12)启动；
(a1)PLC电控单元控制电磁铁DT3带电并保持，三位四通电磁换向阀(13)的阀芯运动至左位；
(a2)PLC电控单元控制电磁铁DT2带电并保持，先导型电磁溢流阀B(19)的阀芯移动至闭合位，液压泵B(12)对推动液压油缸(15)的活塞动作，当液压油缸(15)的活塞运动的位移为S1时，PLC电控单元控制电磁铁DT1带电并保持，先导型电磁溢流阀A(18)的阀芯移动至闭合位，液压泵A(11)和液压泵B(12)共同推动液压油缸(15)的活塞动作；
(a3)当液压油缸(15)的活塞运动的位移为S2时，PLC电控单元控制电磁铁DT1失电，先导型电磁溢流阀A(18)的阀芯移动至开合位，当液压油缸(15)的活塞运动至正向最大行程S时，PLC电控单元控制电磁铁DT2失电，经过时间t1之后，PLC电控单元控制电磁铁DT3失电，三位四通电磁换向阀(13)的阀芯复位运动至中位。
6.根据权利要求5所述的活塞杆伸出的控制方法，其特征在于所述的0.03·S≤S1≤0.05·S，0.93·S≤S2≤0.97·S。
7.一种权利要求4所述的小冲击液压系统中液压油缸的活塞杆缩回的控制方法，其特征在于包括如下步骤：
初始状态：液压油缸(15)的活塞处于完全伸出的状态，三位四通电磁换向阀(13)处于中位，液压泵A(11)和液压泵B(12)启动；
(b1)PLC电控单元控制电磁铁DT4带电并保持，三位四通电磁换向阀(13)的阀芯运动至右位；
(b2)PLC电控单元控制电磁铁DT2带电并保持，先导型电磁溢流阀B(19)的阀芯移动至闭合位，液压泵B(12)对推动液压油缸(15)的活塞动作，当液压油缸(15)的活塞运动的位移为S3时，PLC电控单元控制电磁铁DT1带电并保持，先导型电磁溢流阀A(18)的阀芯移动至闭合位，液压泵A(11)和液压泵B(12)共同推动液压油缸(15)的活塞动作；
(b3)当液压油缸(15)的活塞运动的位移为S4时，PLC电控单元控制电磁铁DT1失电，先导型电磁溢流阀A(18)的阀芯移动至开合位，当液压油缸(15)的活塞运动至反向最大行程S时，PLC电控单元控制电磁铁DT2失电，经过t2之后，PLC电控单元控制电磁铁DT4失电，三位四通电磁换向阀(13)的阀芯复位运动至中位。
8.根据权利要求7所述的活塞杆伸出的控制方法，其特征在于所述的0.03·S≤S3≤0.05·S，0.93·S≤S4≤0.97·S。
9.一种垃圾压缩站，包括箱体(1)、推铲(2)以及驱动推铲(2)动作以压缩垃圾的液压油缸(15)，其特征在于所述的液压油缸(15)采用权利要求4所述的小冲击液压系统驱动。
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