CN109944836A - 一种伺服电机驱动双定量泵的分布式直驱动力系统 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种伺服电机驱动双定量泵的分布式直驱动力系统，涉及液压工程机械节能技术领域，包括驱动器、压力预紧单元和至少一个直驱动力单元，直驱动力单元包括液压执行元件、双向定量泵、第一电机、伺服驱动器、单向阀，液压阀、低压蓄能器以及第一溢流阀，压力预紧单元包括第二电机、定量泵、蓄能器以及第二溢流阀，直驱动力单元的液压执行元件连接有控制器，控制器与伺服驱动器电连接，电机和双向定量泵分别与控制器电连接，第二溢流阀与液压阀电连接。本发明一种伺服电机驱动双定量泵的分布式直驱动力系统结构简单，控制合理，压力可调节，提高动态性能，所用元件结构简单、成本低、维护量少，有效解决回油路压力出现气蚀的情况。

Description

一种伺服电机驱动双定量泵的分布式直驱动力系统

技术领域

本发明涉及工程机械节能技术领域，

尤其是，本发明涉及一种伺服电机驱动双定量泵的分布式直驱动力系统。

背景技术

随着国民经济发展和国家建设的需求，工程建设在国民经济建设中的作用日益重要。近年来，随着建筑开发、矿山开采、交通运输、油田建设、港口建设、水利建设和军事工程等对施工机械要求的不断提高，工程机械行业得到了快速的发展，产品也呈现出节能、环保和智能化的发展趋势。

当前工程机械仍采用发动机-变量泵-多路阀-执行器的驱动系统。由于节能环保要求，部分研究采用普通电机替代发动机，但系统效率仍有待提高。随着交流伺服电动机的相继研制成功，伺服电机—定量液压泵/马达—液压阀—执行器已开展工程应用，如注塑机。这些液压系统节能方法在提高效率方面起到了重要的作用。

且现有系统，发动机或普通电动机—变量泵—多路阀—执行器，具有以下缺点：

1、单泵驱动多个执行元件系统中存在大量的节流损失；

2、泵到执行元件的连接需要大量长液压管道，沿程损失较大，泄漏可能点多；

3、由于工程机械工况复杂、负载波动剧烈，使得发动机整体效率低且排放差；

4、废油多处理困，噪音较高等环保问题；

5、现有电静液作动器动态性能不足。

因此为了解决这些问题，设计一种合理的伺服电机驱动双定量泵的分布式直驱动力系统对于相关工作人员来说是很有必要的。

发明内容

本发明的目的在于提供一种结构简单，控制合理，对各双泵直驱单元进行压力预紧且压力可调后，提高直驱动力系统的动态性能，所用元件结构简单、成本低、维护量少，有效解决当双泵直驱系统在工作中由于容积效率、元件选型误差、元件制造误差、油液弹性模量变化导致的回油路压力出现气蚀的情况的伺服电机驱动双定量泵的分布式直驱动力系统。

为达到上述目的，本发明采用如下技术方案得以实现的：

一种伺服电机驱动双定量泵的分布式直驱动力系统，包括驱动器、压力预紧单元和至少一个直驱动力单元，所述直驱动力单元包括液压执行元件、双向定量泵、第一电机、伺服驱动器、单向阀，液压阀、低压蓄能器以及第一溢流阀，所述压力预紧单元包括第二电机、定量泵、蓄能器以及第二溢流阀，所述直驱动力单元的液压执行元件连接有用于接收通过驾驶室输入的控制液压执行元件速度的信号并计算出液压执行元件的控制信号的控制器，所述控制器与伺服驱动器电连接，所述电机和双向定量泵分别与所述控制器电连接，所述第二溢流阀与所述液压阀电连接。

作为本发明的优选，所述双向定量泵的个数至少为两个。

作为本发明的优选，所述直驱动力单元的个数为3个。

作为本发明的优选，还包括电源，所述第一电机和第二电机分别与所述电源电连接。

作为本发明的优选，所述第二溢流阀为普通溢流阀或比例溢流阀。

作为本发明的优选，所述蓄能器上设置有与所述第二溢流阀电连接的压力传感器。

作为本发明的优选，所述液压阀为二位二通液压阀。

作为本发明的优选，所述定量泵与所述双向定量泵电连接。

作为本发明的优选，所述伺服驱动机、双向定量泵和油箱为一体设置。

本发明一种伺服电机驱动双定量泵的分布式直驱动力系统有益效果在于：结构简单，控制合理，对各双泵直驱单元进行压力预紧且压力可调后，提高直驱动力系统的动态性能，所用元件结构简单、成本低、维护量少，有效解决当双泵直驱系统在工作中由于容积效率、元件选型误差、元件制造误差、油液弹性模量变化导致的回油路压力出现气蚀的情况。

附图说明

图1为本发明一个实施例的结构示意图。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明做进一步的说明。

随着国民经济发展和国家建设的需求，工程建设在国民经济建设中的作用日益重要。近年来，随着建筑开发、矿山开采、交通运输、油田建设、港口建设、水利建设和军事工程等对施工机械要求的不断提高，工程机械行业得到了快速的发展，产品也呈现出节能、环保和智能化的发展趋势。

当前工程机械仍采用发动机-变量泵-多路阀-执行器的驱动系统。由于节能环保要求，部分研究采用普通电机替代发动机，但系统效率仍有待提高。随着交流伺服电动机的相继研制成功，伺服电机—定量液压泵/马达—液压阀—执行器已开展工程应用，如注塑机。这些液压系统节能方法在提高效率方面起到了重要的作用。。

实施例一：如图1所示，仅为本发明的其中一个实施例，一种伺服电机驱动双定量泵的分布式直驱动力系统，包括驱动器、压力预紧单元和至少一个直驱动力单元，所述直驱动力单元包括液压执行元件、双向定量泵、第一电机、伺服驱动器、单向阀，液压阀、低压蓄能器以及第一溢流阀，所述压力预紧单元包括第二电机、定量泵、蓄能器以及第二溢流阀，所述直驱动力单元的液压执行元件连接有用于接收通过驾驶室输入的控制液压执行元件速度的信号并计算出液压执行元件的控制信号的控制器，所述控制器与伺服驱动器电连接，所述电机和双向定量泵分别与所述控制器电连接，所述第二溢流阀与所述液压阀电连接。

首先是直驱动力单元，直驱动力单元包括液压执行元件、双向定量泵、第一电机、伺服驱动器、单向阀，液压阀、低压蓄能器以及第一溢流阀，车载计算机接收通过驾驶室输入的控制各个液压执行元件速度的信号，并根据此计算出各个液压执行元件的控制信号，再传输到伺服驱动器，控制器与伺服驱动器进行数据通信，根据负载变化和速度信号对第一电机进行变频调速；伺服驱动器输出相应频率的电压来控制各个驱动泵的电机的转速大小和转速方向，从而来控制与其连接的双向定量泵的输出流量的大小和方向，最终完成对各个液压执行元件的速度控制。

在直驱动力单元中，伺服电机代替发动机，系统效率大大提高，实现节能、减排和降噪

然后是直驱动力单元的个数，直驱动力单元的个数为三个，且三个直驱动力单元分别提供独立驱动的液压系统。

最后还有一个压力预紧单元，包括第二电机、定量泵、蓄能器以及第二溢流阀，为多个直驱动力单元提供小流量的可变压力油液。所述第二溢流阀可为普通溢流阀或比例溢流阀，实现预紧压力的动态调整，提高各个动力系统的动态性能。当蓄能器中达到所需要数值时，压力预紧单元中的电机停止工作，以节省电能，同时压力预紧单元对各直驱单元进行压力预紧且压力可调，提高直驱动力系统的动态性能。

在本发明中，单个压力预紧单元，多个直驱动力单元，所用元件结构简单、成本低、维护量少。

需要注意的是，所述压力预紧单元与直驱动力单元为电连接，用导线代替液压管路传递动力的分布式智能控制，本系统主回路很短且没有节流元件, 因此压力损失少、发热量少，不需要冷却装置。

那么本发明一种伺服电机驱动双定量泵的分布式直驱动力系统结构简单，控制合理，对各双泵直驱单元进行压力预紧且压力可调后，提高直驱动力系统的动态性能，所用元件结构简单、成本低、维护量少，有效解决当双泵直驱系统在工作中由于容积效率、元件选型误差、元件制造误差、油液弹性模量变化导致的回油路压力出现气蚀的情况。

实施例二，仍如图1所示，依然为本发明的其中一个实施例，为了使得本发明一种伺服电机驱动双定量泵的分布式直驱动力系统更加的实用稳定，使用效果更好，本发明中还具有以下几个设计：

首先，所述双向定量泵的个数至少为两个。且所述直驱动力单元的个数为3个，每个直驱动力单元中均设置有两个双向定量泵。

而且，本发明还包括电源，所述第一电机和第二电机分别与所述电源电连接，单独供电，保证其可单独工作，不至于所有电机同时工作浪费电能。

另外，所述第二溢流阀为普通溢流阀或比例溢流阀，实现预紧压力的动态调整，提高各个动力系统的动态性能，所述液压阀为二位二通液压阀。

而且，所述蓄能器上设置有与所述第二溢流阀电连接的压力传感器，用以实时感应蓄能器中数值，保证蓄能器中达到所需要数值时，压力预紧单元中的电机停止工作，以节省电能。

当然，所述定量泵与所述双向定量泵电连接，保证压力预紧单元的电机与直驱动力单元的第一电机进行电连接。相比传统系统开机后工作， 执行机构不工作也不停机， 电机和油泵照常运行， 耗能大。本发明中执行件需要工作时, 电机即运转，执行件不工作时，电机即停转，实现按需驱动，节约电能

最后，所述伺服驱动机、双向定量泵和油箱为一体设置，相比传统液压系统，本系统是闭式系统用油少、所需油箱容积很小，将把伺服电动机、油泵、油箱等组成一体, 做成液压包形式，更方便使用。

本发明一种伺服电机驱动双定量泵的分布式直驱动力系统结构简单，控制合理，对各双泵直驱单元进行压力预紧且压力可调后，提高直驱动力系统的动态性能，所用元件结构简单、成本低、维护量少，有效解决当双泵直驱系统在工作中由于容积效率、元件选型误差、元件制造误差、油液弹性模量变化导致的回油路压力出现气蚀的情况。

本发明不局限于上述具体的实施方式，本发明可以有各种更改和变化。凡是依据本发明的技术实质对以上实施方式所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围。

Claims (9)

1.一种伺服电机驱动双定量泵的分布式直驱动力系统，其特征在于：包括驱动器、压力预紧单元和至少一个直驱动力单元，所述直驱动力单元包括液压执行元件、双向定量泵、第一电机、伺服驱动器、单向阀，液压阀、低压蓄能器以及第一溢流阀，所述压力预紧单元包括第二电机、定量泵、蓄能器以及第二溢流阀，所述直驱动力单元的液压执行元件连接有用于接收通过驾驶室输入的控制液压执行元件速度的信号并计算出液压执行元件的控制信号的控制器，所述控制器与伺服驱动器电连接，所述电机和双向定量泵分别与所述控制器电连接，所述第二溢流阀与所述液压阀电连接。

2.根据权利要求1所述的一种伺服电机驱动双定量泵的分布式直驱动力系统，其特征在于：所述双向定量泵的个数至少为两个。

3.根据权利要求1所述的一种伺服电机驱动双定量泵的分布式直驱动力系统，其特征在于：所述直驱动力单元的个数为三个。

4.根据权利要求1所述的一种伺服电机驱动双定量泵的分布式直驱动力系统，其特征在于：还包括电源，所述第一电机和第二电机分别与所述电源电连接。

5.根据权利要求1所述的一种伺服电机驱动双定量泵的分布式直驱动力系统，其特征在于：所述第二溢流阀为普通溢流阀或比例溢流阀。

6.根据权利要求1所述的一种伺服电机驱动双定量泵的分布式直驱动力系统，其特征在于：所述蓄能器上设置有与所述第二溢流阀电连接的压力传感器。

7.根据权利要求1所述的一种伺服电机驱动双定量泵的分布式直驱动力系统，其特征在于：所述液压阀为二位二通液压阀。

8.根据权利要求1所述的一种伺服电机驱动双定量泵的分布式直驱动力系统，其特征在于：所述定量泵与所述双向定量泵电连接。

9.根据权利要求1所述的一种伺服电机驱动双定量泵的分布式直驱动力系统，其特征在于：所述伺服驱动机、双向定量泵和油箱为一体设置。