CN109611418B - 一种高速重载作动器的供油系统 - Google Patents

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Abstract

本发明公开一种高速重载作动器的供油系统，涉及液压技术领域，包括低压供油系统、高压供油系统以及控制装置，低压供油系统和高压供油系统均由控制装置控制，高压供油系统为作动器的活塞缸筒供油以驱动活塞往复移动，低压供油系统为作动器的静载荷平衡装置和静压轴承供油。本发明的低压供油系统与高压供油系统完全独立，因此解决了静载荷装置产生共振导致管道过载破坏的问题，以及功率消耗过高的问题。

Description

一种高速重载作动器的供油系统
技术领域
本发明涉及液压技术领域，特别是涉及用于轮胎耦合道路模拟实验台的一种高速重载作动器的供油系统。
背景技术
高速重载作动器是轮胎耦合车辆道路模拟试验台的关键执行机构，主要由上下等面积双头活塞杆和底部带有静载荷平衡装置的缸筒所组成。静载荷平衡装置的作用是使活塞杆底部受到的液压力与托盘及其上的车辆重力保持平衡，托盘及托盘上的车辆产生振动加速度只与活塞产生的激振力有关，而不受重力的影响。双头活塞杆与缸体的滑动副采用静压轴承，降低活塞杆与缸筒之间的摩擦阻力，因此，高速重载作动器具有高速、高频、低粘滞性的特点。
静载荷平衡装置和静压轴承都需要主动供油，现有供油技术是采用共用高压伺服油源供油方式。高压伺服油源主要用于作动器产生高频激振力，属于高精度恒压油源，压力高达28MPa，而静载荷平衡装置和静压轴承所需最大压力仅6MPa，因此，采用高压伺服油源向静载荷平衡装置和静压轴承供油，不仅功率消耗大，而且由于高压伺服油源管道压力冲击过大，与静载荷装置产生共振，导致压力脉冲峰值过高对管道产生破坏，故障率增加。
发明内容
本发明的目的在于提供一种高速重载作动器的供油系统，以解决现有作动器的静载荷平衡装置和静压轴承共用高压伺服油源引起功率消耗过高、静载荷装置产生共振并导致管道过载破坏等问题。
为实现上述目的，本发明采用了以下技术方案：
一种高速重载作动器的供油系统，包括低压供油系统、高压供油系统以及控制装置，低压供油系统和高压供油系统均由控制装置控制，高压供油系统为作动器的活塞缸筒供油以驱动活塞往复移动，低压供油系统为作动器的静载荷平衡装置和静压轴承供油。
进一步的，所述的低压供油系统包括低压供油装置和吸油装置，低压供油装置和吸油装置分别与作动器连接，低压供油装置和作动器之间设有第一供油通道和第二供油通道，低压供油装置通过第一供油通道为作动器的静压轴承供油、通过第二供油通道为作动器的静载荷腔供油，吸油装置回收从作动器中卸出的液压油。
进一步的，所述的第一供油通道上设有节流阀，油液由节流阀控制并输送至静压轴承后进入作动器的回油腔，第二供油通道与第一供油通道并联，第二供油通道上设有第一比例电磁阀。
进一步的，所述的吸油装置和作动器之间设有第一回油通道和第二回油通道，作动器的回油腔通过第一回油通道卸油至吸油装置，作动器的静载荷腔通过第二回油通道卸油至吸油装置。
进一步的，所述的第二回油通道上设有温度传感器、第二比例电磁阀和调速阀，温度传感器将静载荷腔的温度反馈给控制装置，控制装置根据需要指令调速阀调整卸油量。
进一步的，所述的第二供油通道上还设有压力传感器，压力传感器位于第一比例电磁阀的下游，压力传感器将静载荷腔的压力反馈给控制装置，控制装置根据需要指令第二回油通道上的调速阀调整卸油量。
进一步的，所述的吸油装置和作动器之间设有连接静载荷腔和吸油装置的第三回油通道，第三回油通道上设有卸荷阀。
进一步的，所述的第二供油通道上设有蓄能器，蓄能器消减静载荷腔的压力脉冲峰值并吸收振动。
进一步的，所述的低压供油装置包括沿油路供应方向的上游至下游顺次串联的供油泵、管路过滤器和第一单向阀。
进一步的，所述的吸油装置包括回油过滤器、吸油泵和第二单向阀，第二单向阀与吸油泵并联，且第二单向阀的接通方向与油液回流至吸油泵的方向相反，第二单向阀和吸油泵并联后与回油过滤器串联。
本发明具有以下有益效果：
(1)低压供油系统和高压供油系统完全独立，因此解决了静载荷装置产生共振导致管道过载破坏的问题。
(2)解决了功率消耗过高的问题，与原有技术对比，可节能15-20％。以6立柱式轮胎耦合车辆道路模拟试验台为例，原伺服油源总功率为1056kW，采且本方案后，伺服油源功率降为845kW，低压供油系统功率仅28kW，总功率降低了183kW，节能率为(1056-845-37)/1056＝17.3％，节能效果显著。
附图说明
图1示出了本发明实施例的高速重载作动器的供油系统的结构示意图。
具体实施方式
现结合附图和具体实施方式对本发明作进一步说明。
如图1所示，一种高速重载作动器的供油系统，包括低压供油系统、高压供油系统以及控制装置12，低压供油系统和高压供油系统均由控制装置12控制，高压供油系统为作动器18的活塞缸筒17供油以驱动活塞往复移动，低压供油系统为作动器18的静载荷平衡装置和静压轴承6供油。高压供油系统包括高压伺服油源、三级伺服阀20和压差传感器19，三者的连接关系如图1中所示。
低压供油系统包括低压供油装置1和吸油装置11，低压供油装置1和吸油装置11分别与作动器18连接，低压供油装置1和作动器18之间设有第一供油通道和第二供油通道，低压供油装置1通过第一供油通道为作动器18的静压轴承6供油、通过第二供油通道为作动器18的静载荷腔13供油，吸油装置11回收从作动器18中卸出的液压油，低压供油装置1和吸油装置11均受控制装置12控制。
第一供油通道上设有节流阀5，节流阀5与作动器18的静压轴承6一一对应，油液由节流阀5控制并输送至对应的静压轴承6后进入与静压轴承6一一对应的回油腔7。第二供油通道与第一供油通道并联，第二供油通道上设有第一比例电磁阀2和压力传感器3，压力传感器3位于第一比例电磁阀2的下游，压力传感器3将静载荷腔13的压力反馈给控制装置12。第二供油通道上还设有蓄能器4，蓄能器4消减静载荷腔13的压力脉冲峰值并吸收振动。
吸油装置11和作动器18之间设有第一回油通道和第二回油通道，作动器18的回油腔7通过第一回油通道卸油至吸油装置11，作动器18的静载荷腔13通过第二回油通道卸油至吸油装置11。第二回油通道上设有温度传感器14、第二比例电磁阀9和调速阀10，温度传感器14将静载荷腔13的温度反馈给控制装置12。根据静载荷腔的温度和压力，控制装置12根据需要指令调速阀10调整卸油量。第一比例电磁阀2和第二比例电磁阀9均为常闭式电磁阀，两者均由控制装置12控制。
作为一种改进，吸油装置11和作动器18之间设有连接静载荷腔13和吸油装置11的第三回油通道，第三回油通道上设有卸荷阀8。当静载荷腔13的压力超过规定的安全压力时，卸荷阀8自动卸压，压力低于规定压力时卸荷停止。
低压供油装置1包括沿油路供应方向的上游至下游顺次串联的供油泵1.1、管路过滤器1.2和第一单向阀1.3，供油泵1.1的输入端设有第一油箱15。吸油装置11包括回油过滤器11.3、吸油泵11.1和第二单向阀11.2，第二单向阀11.2与吸油泵11.1并联，且第二单向阀11.2的接通方向与油液回流至吸油泵11.1的方向相反，第二单向阀11.2和吸油泵11.1并联后与回油过滤器11.3串联，回油过滤器11.3输出端设有第二油箱16。
部分零部件的作用与功能说明：
(1)第一比例电磁阀2和第二比例电磁阀9均为常关闭状态，当作动器18工作时，根据控制装置12的指令，第一比例电磁阀2和第二比例电磁阀9得电接通供油回路。
(2)蓄能器4的作用是削减静载荷腔13的压力脉冲峰值，吸收振动。
(3)调速阀10的作用是控制静载荷腔13的温度和压力，温度传感器14将温度反馈给控制装置12，压力传感器3将静载荷腔13的压力反馈给控制装置12，控制装置12根据需要，指令调速阀10调整卸油量。
(4)卸荷阀8的作用是当静载荷腔13压力超过规定安全压力时，自动卸压，压力低于规定压力时卸荷停止。
(5)吸油装置11的作用是：降低回油腔7、静载荷腔13的背压，提高试验精度，减少漏油现象的发生。
(6)第一单向阀1.3的作用是：当作动器18产生高频振动时，防止油液的振动脉冲对供油泵1.1产生冲击损坏。
(7)第二单向阀11.2的作用是：当作动器18产生高频振动时，静载荷腔13可能出现瞬间大流量补油，此时回油量过少，设置此阀从而使吸油泵11.1从油箱吸油，可防止吸油泵11.1产生吸空导致烧蚀。
低压供油系统工作流程：
(1)作动器18工作前，控制装置12指令低压供油装置1提前启动；
(2)压力油通过节流阀5给静压轴承6供油，并进入回油腔7；
(3)控制装置12指令第一比例电磁阀2接通，油液进入静载荷腔13，双头活塞杆升起；
(4)当双头活塞杆提升到指定位置时，压力传感器3将压力数据传输给控制装置12并记录，同时，控制装置12指令第二比例电磁阀9和吸油装置11开启，并指令调速阀10调整流量；
(5)供油系统准备完成，作动器18进入待工作状态；
(6)当作动器18在正常工作过程中出现静载荷腔13过热现象，温度传感器14将静载荷腔13的温度反馈给控制装置12，控制装置12指令调速阀10增加卸油量；
(7)作动器18停止工作后，低压供油系统延时工作一段时间，温度传感器14将静载荷腔13的温度反馈给控制装置12，静载荷腔13的温度降低到合适温度后，控制装置12指令关闭低压供油装置1以及第一比例电磁阀2；
(8)双头活塞杆下降到最低点后，关闭第二比例电磁阀9，调速阀10调速到最小值；
(9)关闭吸油装置11；
(10)低压供油系统处于结束工作状态。
本发明具有以下优点：
(1)高压伺服油源仅为作动器18的活塞缸筒17供油，作动器18的静压轴承6和静载荷腔13均由本实施所述的低压供油系统供油，低压供油系统与高压伺服油源完全独立，因此解决了静载荷装置产生共振导致管道过载破坏的问题。
(2)解决了功率消耗过高的问题，与原有技术对比，可节能15-20％。以6立柱式轮胎耦合车辆道路模拟试验台为例，原伺服油源总功率为1056kW，采且本方案后，伺服油源功率降为845kW，低压供油系统功率仅28kW，总功率降低了183kW，节能率为(1056-845-37)/1056＝17.3％，节能效果显著。
以上所记载，仅为利用本创作技术内容的实施例，任何熟悉本项技艺者运用本创作所做的修饰、变化，皆属本创作主张的专利范围，而不限于实施例所揭示者。

Claims (7)

1.一种高速重载作动器的供油系统，其特征在于：包括低压供油系统、高压供油系统以及控制装置，低压供油系统和高压供油系统均由控制装置控制，高压供油系统为作动器的活塞缸筒供油以驱动活塞往复移动，低压供油系统为作动器的静载荷平衡装置和静压轴承供油；
所述的低压供油系统包括低压供油装置和吸油装置，低压供油装置和吸油装置分别与作动器连接，低压供油装置和作动器之间设有第一供油通道和第二供油通道，低压供油装置通过第一供油通道为作动器的静压轴承供油、通过第二供油通道为作动器的静载荷腔供油，吸油装置回收从作动器中卸出的液压油；
所述的低压供油装置包括沿油路供应方向的上游至下游顺次串联的供油泵、管路过滤器和第一单向阀；
所述的吸油装置包括回油过滤器、吸油泵和第二单向阀，第二单向阀与吸油泵并联，且第二单向阀的接通方向与油液回流至吸油泵的方向相反，第二单向阀和吸油泵并联后与回油过滤器串联。
2.根据权利要求1所述的高速重载作动器的供油系统，其特征在于：所述的第一供油通道上设有节流阀，油液由节流阀控制并输送至静压轴承后进入作动器的回油腔，第二供油通道与第一供油通道并联，第二供油通道上设有第一比例电磁阀。
3.根据权利要求2所述的高速重载作动器的供油系统，其特征在于：所述的吸油装置和作动器之间设有第一回油通道和第二回油通道，作动器的回油腔通过第一回油通道卸油至吸油装置，作动器的静载荷腔通过第二回油通道卸油至吸油装置。
4.根据权利要求3所述的高速重载作动器的供油系统，其特征在于：所述的第二回油通道上设有温度传感器、第二比例电磁阀和调速阀，温度传感器将静载荷腔的温度反馈给控制装置，控制装置根据需要指令调速阀调整卸油量。
5.根据权利要求3所述的高速重载作动器的供油系统，其特征在于：所述的第二供油通道上还设有压力传感器，压力传感器位于第一比例电磁阀的下游，压力传感器将静载荷腔的压力反馈给控制装置，控制装置根据需要指令第二回油通道上的调速阀调整卸油量。
6.根据权利要求2所述的高速重载作动器的供油系统，其特征在于：所述的吸油装置和作动器之间设有连接静载荷腔和吸油装置的第三回油通道，第三回油通道上设有卸荷阀。
7.根据权利要求2所述的高速重载作动器的供油系统，其特征在于：所述的第二供油通道上设有蓄能器，蓄能器消减静载荷腔的压力脉冲峰值并吸收振动。
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