CN112343877B - 一种摆动油缸液压驱动回路 - Google Patents

一种摆动油缸液压驱动回路 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种摆动油缸液压驱动回路，涉及液压回路技术领域，包括泵站系统的输出油口通过伺服或比例阀与双齿条齿轮摆动油缸主动缸的主动腔相连接；同时泵站系统的输出油口还通过电磁阀与插装阀的控制油口相连；同时还通过电磁球阀与蓄能器工作油口相连；蓄能器工作油口还连接有溢流阀、插装阀和压力传感器；插装阀的另外一个工作油口通过电磁球阀相连，同时还与摆动油缸被动缸的被动腔相连接。本发明的目的在于解决高速重载摆动负载的高耗能问题，提供一种新型摆动油缸液压驱动回路实现摆动负载动能的回收和再利用，减小装机功率，实现节能降耗目的。

Description

一种摆动油缸液压驱动回路
技术领域
本发明涉及一种液压回路技术领域，具体涉及一种摆动油缸液压驱动回路。
背景技术
双齿条齿轮摆动油缸由于其动作可靠、结构简单、输出力矩大等特点而得到广泛应用。现摆动液压缸大多应用在低速或摆动角度误差要求不高的场合，与之相连的液压回路相对比较简单，装机功率较小，只需要通过一个三位四通阀即可控制摆动油缸运动，而在高速和重载工况下仍然采用现有普通摆动油缸，将增大液压回路的驱动功率，特别是负载作快速减速运动时液压回路节流损失严重，必将导致系统油温快速升高，需要加大液压回路冷却系统功率，长时间工作时能量浪费严重，为解决这一问题，本发明采用一种新型液压供油回路，同时采用一种新型双齿条齿轮结构的摆动油缸，解决正反方向作快速加减速运动时摆动负载动能的回收和再利用问题，实现节能降耗目的。
发明内容
本发明的目的在于提供一种摆动油缸液压驱动回路实现摆动负载动能的回收和再利用，在高速重载工况中减小装机功率，实现节能降耗。
为了实现上述目的一种摆动油缸液压驱动回路，其中泵站系统1的输出油口通过三位四通伺服或比例阀2与双齿条齿轮摆动油缸3主动缸的主动腔A、D、E和J相连接；泵站系统1的输出油口通过第一电磁阀4和第二电磁阀11分别与第一插装阀6)和第二插装阀13的控制油口相连；泵站系统1的输出油口还通过第一电磁球阀5和第二电磁球阀12分别与第一蓄能器7和第二蓄能器14工作油口相连；第一蓄能器7工作油口还连接有第一溢流阀8、第一插装阀6和第一压力传感器9，第二蓄能器14工作油口还连接有第二溢流阀15、第二插装阀13和第二压力传感器16；第一插装阀6和第二插装阀13的另外一个工作油口通过第三电磁球阀10相连，同时第一插装阀6的该工作油口还与双齿条齿轮摆动油缸3的被动腔B和H相连接，第二插装阀13的该工作油口还与双齿条齿轮摆动油缸3的被动腔C和F相连接。
具体的，双齿条齿轮摆动油缸3的主动腔A和J之间、主动腔D和E之间均有管路相连，双齿条齿轮摆动油缸3的被动腔B和H之间、被动腔C和F之间均有管路相连；这样该液压驱动回路使得摆动缸内的两个齿条反复相向运动，从而实现齿轮的重载往复转动。
具体的，泵站系统1的输出油口与三位四通伺服或比例阀2的P口相连，双齿条齿轮摆动油缸3的主动腔E和D通过管路并联于三位四通伺服或比例阀2的A口上，双齿条齿轮摆动油缸3的主动腔A和J通过管路并联于阀2的B口上，三位四通伺服或比例阀2的T口通过管路与泵站系统1的油箱连通。这样该液压驱动回路可实现两齿条活塞同步相向往复运动，从而驱动齿轮实现正反转运动。
具体的，双齿条齿轮摆动油缸3的被动腔B和H并联于第一插装阀6的B口，被动腔C和F并联于第二插装阀13的B口；第一插装阀6和第二插装阀13的A口分别与第一蓄能器7和第二蓄能器14的工作油口相连；双齿条齿轮摆动油缸3的被动腔B和C分别与第三电磁球阀10的A口和B口相连，第三电磁球阀10在得电状态下P口与泵站系统的油箱相连接。这样通过该液压驱动回路既能对摆动缸的被动腔产生的高压油进行回收储存，还能在下一次运动中将储存的高压油进行释放，实现减小装机功率，达到节能降耗的目的。
具体的，泵站系统1的输出油口还通过管路与第一电磁球阀5和第二电磁球阀12的P口相连，第一电磁球阀5和第二电磁球阀12的A口分别与第一蓄能器7和第二蓄能器14工作油口相连；第一蓄能器7工作油口还与第一溢流阀8的P口、第一插装阀7的A口和第一压力传感器9相连，第二蓄能器14工作油口还连接有第二溢流阀15的P口、第二插装阀13的A口和第二压力传感器16；第一溢流阀8和第二溢流阀15的T口通过管路与泵站系统1的油箱相连。这样可以控制两个蓄能器中的液压油压力，使其满足设计要求，如果运行一段时间后因为内泄导致油压下降，可以及时进行补油。
本发明的有益效果是：利用组合油缸形成主被动油缸联合工作的形式，油缸进出油口上下左右交叉连接，通过控制主动缸进油口液压油的流量进而控制双齿轮齿条的对搓运动来实现齿轮的正反转，被动缸在整个系统运转中大约承担60％-70％的出力，主动缸在整个系统运转中大约承担30％-40％的出力，减小了系统装机功率和液压系统发热功率，实现了节能降耗的目的。
附图说明
下面结合附图和实施例对本发明进一步说明。
附图1是本发明实施例液压原理示意图；
附图中：1-泵站系统，2-三位四通伺服或比例阀，3-双齿条齿轮摆动油缸， 4-第一电磁阀， 5-第一电磁球阀，6-第一插装阀，7-第一蓄能器，8-第一溢流阀，9-第一压力传感器，10-第三电磁球阀，11-第二电磁阀，12-第二电磁球阀，13-第二插装阀，14-第二蓄能器，15-第二溢流阀，16-第二压力传感器。
具体实施方式
下面结合附图对本发明进一步说明。
如附图所示，泵站系统1提供压力恒定的高压油，执行机构为新型双齿条齿轮摆动油缸3，上下主被动缸进出油口采用左右交叉并联方式连接，第一蓄能器7和第二蓄能器14规格型号相同，用于回收负载在正反方向作快速减速运动时被动腔产生的高压油，并在下一循环过程中释放回收的液压能。第一溢流阀8和第二溢流阀15为安全溢流阀，开始运行前双齿条齿轮摆动油缸3齿条活塞处于中间位置，第一插装阀6和第二插装阀13关闭，第一电磁球阀5和第二电磁球阀12打开，分别给第一蓄能器7和第二蓄能器14充装不同压力的高压油，充油压力分别为齿条活塞运行到左右极限位置时油缸左右两端被动腔的压力设定值，充油结束后，第一电磁球阀5和第二电磁球阀12关闭，第三电磁球阀10得电，左右被动腔油路相通，油液压力相等，此时第一电磁阀4和第二电磁11处于得电状态，第一插装阀6和第二插装阀13处于关闭状态，随后三位四通伺服或比例阀2得电工作，使负载由运动角行程的中间位置缓慢运行到极限位置，负载运动方向由第一蓄能器7和第二蓄能器14中的压力来确定，如果第二蓄能器14中为高压油，则三位四通伺服或比例阀2左侧电磁铁得电，三位四通伺服或比例阀2的B口连通P口，A口连通T口，使上油缸齿条活塞运行至右端位置，同时下油缸齿条活塞运行至左端位置，随后第三电磁球阀10失电，第一电磁阀4和第二电磁阀11同时失电，随之第一插装阀6和第二插装阀13开启，同时三位四通伺服或比例阀2进行换向，第一蓄能器7的压力油作用于被动腔B和H，第二蓄能器14中压力油作用于被动腔C和F，由于第二蓄能器14中油压力高于第一蓄能器7中油压力，此时对于上齿条活塞，作用在右端活塞上的力大于作用在左端活塞上的力，同时油泵输出的高压油通过三位四通伺服或比例阀2作用于主动缸的主动腔D和E，推动活塞杆驱动齿轮逆时针转动，因此推动齿条运动的总作用力由被动腔油液作用在活塞上的力和主动腔油液作用在活塞杆上的力共同组成。通过控制三位四通伺服或比例阀2的开口大小，可以控制负载的转动速度和位置，当负载运动到角行程的中间位置时负载转动速度最大，此时左右被动腔压力相等，由极限位置运动到中间位置负载作加速运动，越过中间位置后负载需要作减速运动直至到达另一极限位置，减速过程中负载一部分转动动能被第一蓄能器7或第二蓄能器14吸收，另外一部分动能由于三位四通伺服或比例阀2开口变小而产生节流损失，三位四通伺服或比例阀2开口大小由设定的齿轮输出速度和角度确定，同时与实时采集的齿轮速度和角度进行比较，根据两者之间的误差大小来改变三位四通伺服或比例阀2的开口大小，实现对正反方向作快速加减速运动负载的速度和位置控制。从以上描述可知采用主动加被动的组合油缸形式可以回收负载作减速运动过程中的大部分转动动能，减速过程中将负载机械能转变为液压能储存在蓄能器中，到达极限位置后在负载回程的加速运动过程中蓄能器释放回收的液压能，此过程中将液压能转变为使负载产生加速运动的机械能，对于驱动扭矩相同的负载，本发明中的新型双齿条齿轮液压缸驱动回路需要的系统装机功率小，回路中油液节流损失小，从而实现了节能降耗的目的。

Claims (5)

1.一种摆动油缸液压驱动回路，其特征在于：泵站系统(1)的输出油口通过三位四通伺服或比例阀(2)与双齿条齿轮摆动油缸(3)主动缸的主动腔A、D、E和J相连接；所述泵站系统(1)的输出油口通过第一电磁阀(4)和第二电磁阀(11)分别与第一插装阀(6)和第二插装阀(13)的控制油口相连；所述泵站系统(1)的输出油口还通过第一电磁球阀(5)和第二电磁球阀(12)分别与第一蓄能器(7)和第二蓄能器(14)工作油口相连；所述第一蓄能器(7)工作油口还连接有第一溢流阀(8)、第一插装阀(6)和第一压力传感器(9)，所述第二蓄能器(14)工作油口还连接有第二溢流阀(15)、第二插装阀(13)和第二压力传感器(16)；所述第一插装阀(6)和第二插装阀(13)的另外一个工作油口通过第三电磁球阀(10)相连，同时第一插装阀(6)的该工作油口还与双齿条齿轮摆动油缸(3)的被动腔B和被动腔H相连接，第二插装阀(13)的该工作油口还与双齿条齿轮摆动油缸(3)的被动腔C和被动腔F相连接。
2.根据权利要求1所述的一种摆动油缸液压驱动回路，其特征在于：所述双齿条齿轮摆动油缸(3)的主动腔A和J之间、主动腔D和E之间均有管路相连，所述双齿条齿轮摆动油缸(3)的被动腔B和H之间、被动腔C和F之间均有管路相连。
3.根据权利要求1所述的一种摆动油缸液压驱动回路，其特征在于：所述泵站系统(1)的输出油口与三位四通伺服或比例阀(2)的P口相连，双齿条齿轮摆动油缸(3)的主动腔E和D通过管路并联于三位四通伺服或比例阀(2)的A口上，所述双齿条齿轮摆动油缸(3)的主动腔A和J通过管路并联于三位四通伺服或比例阀(2)的B口上，所述三位四通伺服或比例阀(2)的T口通过管路与泵站系统(1)的油箱连通。
4.根据权利要求1所述的一种摆动油缸液压驱动回路，其特征在于：所述双齿条齿轮摆动油缸(3)的被动腔B和H并联于第一插装阀(6)的B口，被动腔C和F并联于第二插装阀(13)的B口；所述第一插装阀(6)和第二插装阀(13)的A口分别与第一蓄能器(7)和第二蓄能器(14)的工作油口相连；所述双齿条齿轮摆动油缸(3)的被动腔B和C分别与第三电磁球阀(10)的A口和B口相连，所述第三电磁球阀(10)在得电状态下P口与泵站系统的油箱相连接。
5.根据权利要求1所述的一种摆动油缸液压驱动回路，其特征在于：所述泵站系统(1)的输出油口通过管路与第一电磁球阀(5)和第二电磁球阀(12)的P口相连，所述第一电磁球阀(5)和第二电磁球阀(12)的A口分别与第一蓄能器(7)和第二蓄能器(14)工作油口相连；所述第一蓄能器(7)工作油口还与第一溢流阀(8)的P口、第一插装阀(6)的A口和第一压力传感器(9)相连，所述第二蓄能器(14)工作油口还连接有第二溢流阀(15)的P口、第二插装阀(13)的A口和第二压力传感器(16)；第一溢流阀(8)和第二溢流阀(15)的T口通过管路与泵站系统(1)的油箱相连。
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