CN110345114A - 一种抑制多余力的被动式力加载装置 - Google Patents

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张明伟
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Abstract

本发明涉及一种抑制多余力的被动式力加载装置。其技术方案是：所述被动式力加载装置包括力伺服系统和电液控制系统。所述力伺服系统是：第一定量泵(9)的出口分别与第一单向阀(7)的入口和第一溢流阀(8)的入口相通，第一单向阀(7)的出口与第一伺服阀(3)的进油口P1相通；第一伺服阀(3)的控制口A1和控制口B1与液压缸(18)对应的左腔和右腔相通。所述电液控制系统是：第二定量泵(13)的出口分别与第二单向阀(14)的入口和第二溢流阀(11)的入口相通，第二单向阀(14)的出口与第二伺服阀(15)的进油口P2相通，第二伺服阀(15)的控制口A2和控制口B2与液压缸(18)对应的左腔和右腔相通。本发明具有响应速度快、系统能耗低和力加载精度高的特点。

Description

一种抑制多余力的被动式力加载装置
技术领域
本发明属于被动式力加载装置技术领域。具体涉及一种抑制多余力的被动式力加载装置。
背景技术
电液力负载模拟器是基于液压伺服控制原理、利用力反馈实现精确快速地加载的力加载装置。但由于位置系统对力加载装置的位置扰动，导致液压缸的活塞被迫向与输出力相反的方向移动，产生的强迫流量使液压缸的进油腔内压力进一步增大，液压缸两腔产生了额外的压力差，从而产生了多余力(张明伟,金晓宏,陶平,程校.位置扰动型电液力控制系统多余力的抑制[J].武汉科技大学学报,2018,41(02):140-146)。在加载系统中，多余力的存在极大地影响系统的加载精度，降低了系统的响应速度。
为了让力加载装置能精确、快速地加载力，就应当消除多余力。现有的消除多余力的方式通过速度同步控制来实现，如“速度同步控制电液负载模拟器”(CN1452065)专利技术，该技术通过速度信号反馈以实现加载信号的校正，该技术虽能消除95％以上的多余力，但在实际操作中，速度信号的获取难度降低了该方法的可操作性，而且多余力的消除还能进一步提高，整个系统的响应也需进一步加快；还有的消除多余力的方式是通过结构不变性原理增加耗能装置，如“一种伺服液压系统中多余力的抑制装置”(CN107859663A)专利技术，该技术增加一个节流阀，这样虽能减少多余力，但耗能装置降低了系统的响应速度，也消耗了系统的能量。
发明内容
本发明旨在克服现有技术缺陷，目的在于提供一种力加载精度高、响应速度快和系统能耗低的抑制多余力的被动式力加载装置。
为实现上述目的，本发明采用的技术方案是：所述被动式力加载装置包括力伺服系统和电液控制系统。
所述力伺服系统是：油箱通过第一过滤器与第一定量泵的入口相通，第一定量泵的出口分别与第一单向阀的入口和第一溢流阀的入口相通，第一单向阀的出口分别与第一伺服阀的进油口P1、蓄能器和第一截止阀的入口相通，第一截止阀的出口与第一压力计(5)相通。
第一伺服阀的控制口A1分别与液压缸的左腔和第二截止阀的入口相通，第二截止阀的出口与第二压力计相通；第一伺服阀的控制口B1分别与液压缸的右腔和第三截止阀的入口相通，第三截止阀的出口与第三压力计相通。
所述电液控制系统是：油箱通过第二过滤器与第二定量泵的入口相通，第二定量泵的出口分别与第二单向阀的入口和第二溢流阀的入口相通，第二单向阀的出口与第二伺服阀的进油口P2相通。
第二伺服阀的控制口A2与液压缸的左腔相通，第二伺服阀的控制口B2与液压缸的右腔相通。
第一溢流阀的出口、第二溢流阀的出口、第一伺服阀的出油口T1、第二伺服阀的出油口T2均与油箱相通。
所述第一定量泵和所述第二定量泵分别由各自电机驱动。
由于采用上述技术方案，本发明的积极效果是：
本发明在力伺服系统基础上增加一个电液伺服系统，所增加的电液伺服系统和现有的力伺服系统基本相同，故能够同步响应；本发明不仅结构简单、安装方便和便于推广使用，且克服了现有的增加耗能装置的能耗高和响应速度慢的技术缺陷，故本发明能耗低和响应速度快。
本发明在力伺服系统基础上增加一个电液伺服系统，有效地克服了现有的力加载装置的缺陷，即现有的力加载装置是将强迫流量消耗掉或改变控制信号，这样强迫流量仍然存在于油腔内，不能实现精确加载。本发明增加一个电液伺服系统能同步地、及时地将液压缸内的强迫流量排出，能将多余力消除97％以上，对多余力的消除效果超过现有技术，且能对加载对象实现更精确地加载。
因此，本发明具有响应速度快、系统能耗低和力加载精度高的特点。
附图说明
图1为本发明的一种液压系统示意图；
图2为未采用本发明的力伺服系统的实际输出力和期望输出力的对比图；
图3为采用本发明的力伺服系统的实际输出力和期望输出力的对比图。
具体实施方式
一种抑制多余力的被动式力加载装置。如图1所示，所述被动式力加载装置包括力伺服系统和电液控制系统。
如图1所示，所述力伺服系统是：油箱通过第一过滤器10与第一定量泵9的入口相通，第一定量泵9的出口分别与第一单向阀7的入口和第一溢流阀8的入口相通，第一单向阀7的出口分别与第一伺服阀3的进油口P1、蓄能器4和第一截止阀6的入口相通，第一截止阀6的出口与第一压力计5相通。
第一伺服阀3的控制口A1分别与液压缸18的左腔和第二截止阀2的入口相通，第二截止阀2的出口与第二压力计1相通；第一伺服阀3的控制口B1分别与液压缸18的右腔和第三截止阀16的入口相通，第三截止阀16的出口与第三压力计17相通。
如图1所示，所述电液控制系统是：油箱通过第二过滤器12与第二定量泵13的入口相通，第二定量泵13的出口分别与第二单向阀14的入口和第二溢流阀11的入口相通，第二单向阀14的出口与第二伺服阀15的进油口P2相通。
如图1所示，第二伺服阀15的控制口A2与液压缸18的左腔相通，第二伺服阀15的控制口B2与液压缸18的右腔相通。
如图1所示，第一溢流阀8的出口、第二溢流阀11的出口、第一伺服阀3的出油口T1、第二伺服阀15的出油口T2均与油箱相通。
所述第一定量泵9和所述第二定量泵13分别由各自电机驱动。
本具体实施方式的积极效果是：
本具体实施方式如图1所示，在力伺服系统基础上增加一个电液伺服系统，所增加的电液伺服系统和现有的力伺服系统基本相同，故能够同步响应；本具体实施方式不仅结构简单、安装方便和便于推广使用，且克服了现有的增加耗能装置的能耗高和响应速度慢的技术缺陷，故本具体实施方式能耗低和响应速度快。
本具体实施方式在力伺服系统基础上增加一个电液伺服系统，有效地克服了现有的力加载装置的缺陷，即现有的力加载装置是将强迫流量消耗掉或改变控制信号，这样强迫流量仍然存在于油腔内，如图2所示，图2为未采用本发明的力伺服系统的实际输出力和期望输出力的对比图；从图2知，由于多余力的存在，现有的力加载装置的实际的输出力远远高于期望的输出力，不能实现精确的加载。本具体实施方式增加一个电液伺服系统能同步地、及时地将液压缸内的强迫流量排出，能将多余力消除97％以上，消除多余力的效果如图3所示，图3为采用本发明的力伺服系统的实际输出力和期望输出力的对比图，从图3知，力加载装置的实际输出力和期望的输出力相差无几。另从图2和图3知，对多余力的抑制效果不仅能显著超过现有技术，且能对加载对象19实现更精确地加载。
因此，本具体实施方式具有响应速度快、系统能耗低和力加载精度高的特点。

Claims (3)

1.一种抑制多余力的被动式力加载装置，其特征在于所述被动式力加载装置包括力伺服系统和电液控制系统；
所述力伺服系统是：油箱通过第一过滤器(10)与第一定量泵(9)的入口相通，第一定量泵(9)的出口分别与第一单向阀(7)的入口和第一溢流阀(8)的入口相通，第一单向阀(7)的出口分别与第一伺服阀(3)的进油口P1、蓄能器(4)和第一截止阀(6)的入口相通，第一截止阀(6)的出口与第一压力计(5)相通；
第一伺服阀(3)的控制口A1分别与液压缸(18)的左腔和第二截止阀(2)的入口相通，第二截止阀(2)的出口与第二压力计(1)相通；第一伺服阀(3)的控制口B1分别与液压缸(18)的右腔和第三截止阀(16)的入口相通，第三截止阀(16)的出口与第三压力计(17)相通；
所述电液控制系统是：油箱通过第二过滤器(12)与第二定量泵(13)的入口相通，第二定量泵(13)的出口分别与第二单向阀(14)的入口和第二溢流阀(11)的入口相通，第二单向阀(14)的出口与第二伺服阀(15)的进油口P2相通；
第二伺服阀(15)的控制口A2与液压缸(18)的左腔相通,第二伺服阀(15)的控制口B2与液压缸(18)的右腔相通；
第一溢流阀(8)的出口、第二溢流阀(11)的出口、第一伺服阀(3)的出油口T1、第二伺服阀(15)的出油口T2均与油箱相通。
2.根据权利要求1所述抑制多余力的被动式力加载装置，其特征在于所述第一定量泵(9)由电机驱动。
3.根据权利要求1所述抑制多余力的被动式力加载装置，其特征在于所述第二定量泵(13)由电机驱动。
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