CN112797037B - 一种增压速率可调控的连续加压系统及其控制方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种增压速率可调控的连续加压系统及其控制方法,能够满足超高压大流量使用工况,且能够实现液压系统增压速率可调控的连续加压,其系统结构包括动力源、蓄能装置、液压控制执行单元、高位油箱、测控系统,动力源和蓄能装置为液压控制执行单元提供所需的大流量高压液压油;蓄能装置包括活塞式蓄能器组和氮气瓶组;液压控制执行单元中设置有两个增压缸实现往复交替和共同增压,从而实现连续加压过程;高位油箱装置安装在整个加压系统设备的上方,测控系统实现电气控制和测试;可以精确控制增压缸、执行器的供油流量及运动速度,从而精确调控增压速率;是对现有技术一次扩展性的技术创新,具有很好的推广和使用价值。

Description

一种增压速率可调控的连续加压系统及其控制方法
技术领域
本发明涉及可调控的连续加压技术,具体为一种增压速率可调控的连续加压系统。
背景技术
随着国民经济的快速发展,各类机械得到了广泛应用。在机械驱动过程中,液压系统应用更加广泛。尤其在重载应用场景,液压技术的发展,越来越倾向于高压化、超高压化。
在液压技术领域中,一般将工作压力大于320bar称为超高压。在液压工具、粉末冶金、压力试验装置、大型压力机、压力容器等设备采用的压力通常在1000bar左右。在超高压力范围内,目前国外应用最多的是630bar、700bar和800bar。英、美、日和德国等国家都已有这一压力等级的泵、阀、缸和高压软管等系列产品。但是泵的流量都比较小,由于超高压技术有一定的技术难度,目前还没有发展到大流量系列。
现有技术主要消除了增压器在换向过程中的液压冲击,虽然在增压过程中具有平稳、快速卸荷的优势,但是由于可调控性能差,不能满足超高压大流量工况时增压速率的调控的需求。
发明内容
本发明主要解决的技术问题是如何提供满足超高压大流量使用工况,且能够实现液压系统增压速率可调控的连续加压,具体为一种增压速率可调控的连续加压系统。
为解决上述技术问题,本发明采用的技术方案是:一种增压速率可调控的连续加压系统,其系统结构包括动力源、蓄能装置、液压控制执行单元、高位油箱、测控系统,动力源和蓄能装置为液压控制执行单元提供所需的大流量高压液压油;蓄能装置包括活塞式蓄能器组和氮气瓶组;液压控制执行单元中设置有两个增压缸实现往复交替和共同增压,从而实现连续加压过程;高位油箱装置安装在整个加压系统设备的上方,测控系统实现电气控制和测试,包括动力柜和控制柜。
作为优选,所述动力源内的结构包括油箱装置、工作源泵机组、高压滤油器一、单向阀一、电磁溢流阀一、控制源泵机组、高压滤油器二、单向阀二、电磁溢流阀二、蓄能器、压力传感器一、循环冷却泵机组、单向阀三、滤油器三、电磁溢流阀三、压力传感器二和冷却器;工作源泵机组通过连通管道与油箱装置连接为系统提供动力源;与工作源泵机组连接的管道上安装设置有高压滤油器一和单向阀一,高压滤油器一和单向阀一之间设置有电磁溢流阀一;控制源泵机组通过连通管道与油箱装置连接为系统液压元件提供外部控制油;与控制源泵机组连接的管道上设置有高压滤油器二、单向阀二和蓄能器;高压滤油器二和单向阀二之间设置有电磁溢流阀二、单向阀二和蓄能器之间安装设置有压力传感器一;油箱装置通过连通管道上设置的循环冷却泵机组实现系统油液循环过滤以及冷却;与循环冷却泵机组连接的管道上设置有单向阀三和滤油器三、滤油器三通过电磁溢流阀三与冷却器连接;
所述工作源泵机组为恒功率高压柱塞泵,压力由电磁溢流阀一设定,其值为330bar,为系统提供动力源;所述单向阀一、单向阀二、单向阀三只允许液压油从泵流入系统,而不允许系统的液压油流回泵,防止发生反转现象;所述控制源泵机组为恒压变量柱塞泵,压力由电磁溢流阀二设定,其值为280bar,为系统液压元件提供外部控制油;所述蓄能器储存压力油,在意外断电时,能为系统继续提供控制油;
所述循环冷却泵机组的压力由电磁溢流阀三设定,其值为15bar,当电磁溢流阀三电磁铁DT3不得电时,循环冷却泵机组排出的液压油通过单向阀三、滤油器三、电磁溢流阀三、冷却器、单向阀四及管道进入高位油箱装置,实现系统油液循环过滤以及冷却,高位油箱的油液体到达一定高度时,通过连通管道自动流回油箱装置。
进一步所述,油箱装置上配置有液位控制器、温度传感器和空气滤清器。
作为优选,所述活塞式蓄能器组的气体部分与氮气瓶组之间安装设置有压力表,工作源泵机组通过管道与活塞式蓄能器组相连接、活塞式蓄能器组通过管道与氮气瓶组相连接,
活塞式蓄能器组利用氮气的可压缩性来存储油液,由油液部分和活塞隔离的气体部分构成,气体侧预先充有氮气,与氮气瓶组相连接;当系统压力升高时,蓄能器组吸收油液,气体被压缩;当系统压力下降时,被压缩的气体膨胀,将存储的压力油压入系统回路。
作为优选,液压控制执行单元包括插装式减压阀一、压力传感器三、压力传感器四、压力传感器五、压力传感器六、压力传感器七、压力传感器八、插装式定差减压阀一、插装式定差减压阀二、比例流量阀一、比例流量阀二、比例流量阀三、插装式减压阀二、插装式溢流阀、插装式方向阀一、插装式方向阀二、插装式方向阀三、插装式方向阀四、插装式方向阀五、插装式方向阀六、插装式方向阀七、电磁换向阀一、电磁换向阀二、电磁换向阀三、电磁换向阀四、电磁换向阀五、电磁换向阀六、电磁换向阀七、电磁换向阀八、电磁换向阀九、安全阀、增压缸一、增压缸二、超高压单向阀一、超高压单向阀二、超高压单向阀三、超高压单向阀四、超高压液控单向阀、超高压充液阀、超高压单向阀五、执行器;
所述动力源内设置的控制源泵机组与比例流量阀一、比例流量阀二、比例流量阀三、插装式方向阀一、插装式方向阀二、插装式方向阀三、插装式方向阀四、插装式方向阀五、插装式方向阀六、插装式方向阀七、电磁换向阀八、电磁换向阀九通过管道分别连接并为其提供外部控制油,插装式方向阀一与电磁换向阀一连接、插装式方向阀二与电磁换向阀二连接、插装式方向阀三与电磁换向阀三连接、插装式方向阀四与电磁换向阀四连接、插装式方向阀五与电磁换向阀五连接、插装式方向阀六与电磁换向阀六连接、插装式方向阀七与电磁换向阀七连接、电磁换向阀八与超高压充液阀之间通过管道连接;
插装式定差减压阀一与比例流量阀一构成大流量比例调速阀,插装式方向阀一、插装式方向阀五与比例流量阀一之间通过供油管道连接;
超高压液控单向阀与电磁换向阀九通过管道连接,超高压液控单向阀和超高压充液阀、执行器通过管道连接,管道之间安装设置有压力传感器五,插装式方向阀一与超高压单向阀五通过油液管道连接;
比例流量阀三和超高压充液阀之间安装设置有执行器,执行器分别与增压缸一和增压缸二连接,
执行器与增压缸一的管道上安装设置有超高压单向阀一和超高压单向阀二,执行器与增压缸二上安装设置有超高压单向阀三和超高压单向阀四;增压缸一上设置有位移传感器YL2和压力传感器七、增压缸二上设置有位移传感器YL3和压力传感器八,执行器上设置有位移传感器YL1;
执行器的有杆腔与比例流量阀三连接,执行器与比例流量阀三之间安装设置有安全阀和压力传感器六;
作为优选,所述动力源内设置的循环冷却泵机组与插装式减压阀连接管道上安装设置有压力传感器二;
动力源内设置的工作源泵机组与活塞式蓄能器组的管道上设置有插装式减压阀一,插装式减压阀一设定阀后系统主油路压力,设定值为250bar;
所述插装式减压阀一与活塞式蓄能器组之间的连接管道上设置有压力传感器三,插装式减压阀一与插装式方向阀三和插装式定差减压阀一、插装式定差减压阀二之间的连接管道上设置有压力传感器四;
进一步所述插装式定差减压阀一设定压力为10bar,保证比例流量阀一的阀前、阀后压差恒定,插装式定差减压阀一与比例流量阀一构成的大流量比例调速阀,比例调速阀控制流量不随负载、温度变化而变化,通过控制系统闭环控制,可以精确控制增压缸、执行器的供油流量及运动速度,从而可以精确调控增压速率;
插装式减压阀二和比例流量阀二的功能相同;
安全阀在执行器动作过程中,如果压力激增,会自动溢流释放压力油回油箱,保护系统安全;
增压缸一和增压缸二是将油缸与增压器作一体式相结合设计有无杆腔、有杆腔、增压腔三个腔室,利用增压缸的大小不同受压截面面积之比,以及帕斯卡能源守衡原理而工作,可以将输入压力转换,以较高压力输出的液压元件;其增压比设计为1:5,则其增压后的压力可达到1250bar;超高压液控单向阀最高压力为1500bar,流量为100L/min,开启比为6:1,在系统泄压时,先将其打开,进行预卸荷,待系统卸荷到一定压力后,再将超高压充液阀打开,快速卸荷;增压缸一、增压缸二和执行器均采用预应力钢丝缠绕技术,工作压力大于1250bar;运动过程中,两个增压缸有杆腔多余的液压油通过回油管道上设置的插装溢流阀流回油箱装置。
作为优选,所述高位油箱装置包括高位油箱以及安装在其上面的液位控制器、空气滤清器、单向阀四、单向阀五和蝶阀;为了便于大流量回油直接排回至高位油箱,液压控制执行单元中的执行器和超高压充液阀靠近高位油箱装置设置,超高压充液阀与高位油箱装置之间的连接管道上设置有蝶阀,高位油箱装置通过连接管道上设置有单向阀四与冷却器连接,超高压单向阀二和超高压单向阀四与高位油箱装置之间的连接管道上设置有单向阀五,单向阀四和单向阀五只允许液压油液从一个方向流过,完全阻止反向流动,单向阀开启压力为2bar,单向阀五无弹簧复位,开启压力为0bar,保证了高位油箱的液压油无阻力的进入增压缸自吸管路。
作为优选,所述压力传感器一、压力传感器二、压力传感器三、压力传感器四、压力传感器五、压力传感器六、压力传感器七、压力传感器八分别与测控系统信号连接,将实际压力信号实时传递给测控系统;
动力源、蓄能装置、液压控制执行单元和高位油箱中所述的位移传感器、比例阀分别与测控系统进行信号连接,并实现控制信号、模拟量信号以及电磁阀的开关量信号的数据传输和数据处理。
一种增压速率可调控的连续加压系统,其特征在于,控制方法如下:
系统具备工作条件阶段:启动工作源泵机组,电磁溢流阀一电磁铁DT1得电,恒功率柱塞泵向系统提供压力油,压力油进入活塞式蓄能器组,当压力达到330bar时,压力传感器三将压力信号输送至测控系统;控制源泵机组启动,电磁溢流阀二电磁铁DT2得电,恒压变量柱塞泵向系统提供压力油,压力油同时进入蓄能器,当压力达到280bar时,压力传感器一将压力信号输送至测控系统;
启动循环冷却泵机组,电磁溢流阀三得电,当压力达到15bar时,压力传感器二将压力信号输送至测控系统;此时,系统具备工作条件;
系统直接加压阶段:当给定比例流量阀一比例电磁铁BT1比例信号,使其处于打开位置,电磁换向阀一电磁铁DT4得电,电磁换向阀二电磁铁DT5得电,比例流量阀三给定最大比例信号;
工作源泵机组输出的液压油和活塞式蓄能器组储存的液压油通过插装式减压阀一、插装式定差减压阀一、比例流量阀一、插装式方向阀一、超高压单向阀五及管路进入执行器的无杆腔;执行器的有杆腔的液压油通过比例流量阀三、插装式方向阀二及管路流回油箱装置,此时执行器伸出,在没有接触到工件之前,执行器的运行属于位移闭环控制阶段,通过YL1反馈的行程位置信号,给定调节比例流量阀一比例电磁铁BT1比例信号,可以调节执行器的运动速度,从而控制其位移。当执行器接触到工件,开始加压时,这时转换为压力闭环控制阶段,通过压力传感器五、压力传感器六反馈的压力信号,系统可以计算出执行器的加压压力,这时实时调节给定比例流量阀一比例电磁铁BT1比例信号,精确调节进油量,从而调控增压速率,以满足加压阶段的要求。
增压缸加压阶段:随着执行器的继续运行,工件压缩所需要的的加压压力越来越大,当加压压力将要达到250bar时,系统开始转换为增压缸工作加压;根据加压压力与比例流量阀一比例电磁铁BT1比例信号大小,给定比例流量阀二比例电磁铁BT2比例信号,使其处于打开位置,电磁换向阀七电磁铁DT10得电,电磁换向阀二电磁铁DT5得电,工作源泵机组输出的液压油和活塞式蓄能器组储存的液压油也通过插装式减压阀一、插装式定差减压阀二、比例流量阀二、插装式方向阀七及管路进入增压缸二的无杆腔,有杆腔的液压油进入增压缸一的有杆腔,多余的液压油通过插装式溢流阀流回油箱装置,此时,增压缸二伸出,增压腔的液压油通过超高压单向阀三及管路进入执行器的无杆腔,开始参与增压;当增压缸二运动到一定行程后,电磁换向阀一电磁铁DT4失电、电磁换向阀五电磁铁DT8得电,通过比例流量阀一的液压油经过插装式方向阀五后进去增压缸一的无杆腔,两个增压缸有杆腔多余的液压油通过插装式溢流阀流回油箱装置,增压缸一伸出,开始参与增压,增压缸一的增压腔的液压油通过超高压单向阀一及管路进入执行器无杆腔,此时完全转换为增压缸加压阶段;通过压力传感器五反馈的压力信号及系统设定的压力目标值、增压速率,构成大闭环控制,通过增压缸的位移传感器YL2、YL3构成小闭环控制,互补的给定比例流量阀一比例电磁铁BT1、比例流量阀二比例电磁铁BT2,实现增压缸交替加压;
当BT2给定信号逐渐减小至0时,电磁换向阀七的电磁铁DT10失电,电磁换向阀六的电磁铁DT9得电,循环冷却泵机组的液压油通过插装式减压阀二及管道与增压缸一有杆腔的液压油一起进入增压缸二有杆腔,增压缸二无杆腔的液压油通过插装式单向阀六及管路回到油箱装置,此时增压缸二快速退回,高位油箱的液压油通过单向阀五、超高压单向阀四进入增压缸二的增压腔,循环冷却泵机组与单向阀四中间管道的液压油(2bar)也主动进入增压缸二的增压腔,保证不出现吸空现象;
增压缸二退回到位后,电磁换向阀六的电磁铁DT9失电,电磁换向阀七的电磁铁DT10得电,给定比例流量阀二0比例电磁铁BT2信号,信号由0逐渐加大至100%,进入下一个交替加压过程,同时增压缸一加压信号则相应的由100%减少至0;当BT1给定信号减小至0时,电磁换向阀五的电磁铁DT8失电,电磁换向阀四的电磁铁DT7得电,循环冷却泵机组的液压油通过插装式减压阀二及管道与增压缸二有杆腔的液压油一起进入增压缸一有杆腔,增压缸一无杆腔的液压油通过插装式方向阀四及管路回到油箱装置,此时增压缸一快速退回,高位油箱的液压油通过单向阀五、超高压单向阀二进入增压缸一的增压腔,循环冷却泵机组与单向阀四中间管道的液压油(2bar)也主动进入增压缸二;如此往复、交替,完成连续加压,系统最高加压压力可达到1250bar;加压过程中,可以根据不同工况,通过控制系统闭环控制,精确控制增压缸的供油流量及运动速度,从而可以精确调控增压速率。某些工况下,加压至最后阶段时,需要一个比较大的增压速率,这时候根据增压速率目标值,同时给定BTI、BT2一个大的信号,增压器共同加压,完成加压过程。
保压蓄能阶段:完成加压过程后,增压缸一、增压缸二全部退回到位,比例流量阀一、比例流量阀二、比例流量阀三、插装式方向阀一、插装式方向阀二、插装式方向阀三、插装式方向阀四、插装式方向阀五、插装式方向阀六、插装式方向阀七的电磁铁全部失电,进行保压。保压过程中,工作源泵机组输出的液压油供给到活塞式蓄能器组里面,进行储能。
回程阶段:保压完成后,电磁换向阀九的电磁铁DT12得电,超高压液控单向阀被反向代开,执行器无杆腔的高压油通过超高压液控单向阀及管路回到油箱装置,进行预卸荷,传感器五实时将压力传送至控制系统;当卸荷到一定压力后,电磁换向阀八的电磁铁DT11得电,将超高压充液阀反向打开,电磁换向阀三的电磁铁DT6得电,比例流量阀三的比例电磁铁BT3给定信号,工作源泵机组输出的液压油和活塞式蓄能器组储存的液压油通过插装式减压阀一、插装式方向阀三、比例流量阀三进入执行器的有杆腔,执行器的无杆腔的液压油主要通过超高压充液阀进入高位油箱,执行器根据给定信号柔性缩回,位移传感器YL1将位移信号实时反馈至控制系统。缩回到位后,电磁换向阀三的电磁铁DT6、电磁换向阀九的电磁铁DT12、电磁换向阀八的电磁铁DT11、比例流量阀三的比例电磁铁失电,执行器处于位置保持状态,工作源泵机组输出的液压油供给到蓄能器组里面,进行储能,系统等待下一个加压周期;高位油箱的液压油高度达到连通管道位置时,通过连通管道自动流回到油箱装置。
本发明系统采用插装式定差减压阀,保证比例流量阀阀前、阀后压差恒定,构成大流量比例调速阀,比例调速阀控制流量不随负载、温度变化而变化,通过控制系统闭环控制,可以精确控制增压缸、执行器的供油流量及运动速度,从而可以精确调控增压速率。动力源和蓄能装置可以为系统提供所需的大流量高压液压油,当工作压力在250bar以下时,由系统直接加压,当工作压力大于等于250bar时,由两增压器往复交替或共同增压,从而实现连续加压过程;本发明是对现有技术一次扩展性的技术创新,具有很好的推广和使用价值。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案,下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单的介绍,显而易见的,下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例,对于本领域普通技术人员来讲,在不付出创造性劳动的前提下,还可以根据这些附图获得其它的附图,其中:
图1是系统原理及连接关系示意图;
图2是系统直接加压阶段示意图;
图3是系统开始转换为增压缸工作加压示意图;
图4是增压缸加压阶段示意图;
图5是增压缸加压阶段,信号给定趋势示意图;
图6是增压缸二快速退回示意图;
图7是执行器回程示意图。
附图标记:
1-动力源;100-油箱装置;101-液位控制器;102-温度传感器102;103-空气滤清器;110-工作源泵机组;111-高压滤油器一;112-单向阀一;113-电磁溢流阀一;120-控制源泵机组;121-高压滤油器二;122-单向阀二;123-电磁溢流阀二;124-蓄能器;125-压力传感器一;130-循环冷却泵机组;131-单向阀三;132-滤油器三;133-电磁溢流阀三;134-压力传感器二;2-蓄能装置;210-活塞式蓄能器组;211-氮气瓶组;3-液压控制执行单元;310-插装式减压阀一;311-压力传感器三;312-压力传感器四;313-压力传感器五;314-压力传感器六;315-压力传感器七;316-压力传感器八;317-插装式定差减压阀一;318-插装式定差减压阀二;319-比例流量阀一;320-比例流量阀二;321-比例流量阀三;322-插装式减压阀二;323-插装式溢流阀;324-插装式方向阀一;325-插装式方向阀二;326-插装式方向阀三;327-插装式方向阀四;328-插装式方向阀五;329-插装式方向阀六;330-插装式方向阀七;331-电磁换向阀一;332-电磁换向阀二;333-电磁换向阀三;334-电磁换向阀四;335-电磁换向阀五;336-电磁换向阀六;337-电磁换向阀七;338-电磁换向阀八;339-电磁换向阀九;340-安全阀;341-增压缸一;342-增压缸二;343-超高压单向阀一;344-超高压单向阀二;345-超高压单向阀三;346-超高压单向阀四;347-超高压液控单向阀;348-超高压充液阀;349-超高压单向阀五;350-执行器;4-高位油箱;401-液位控制器;402-空气滤清器;410-单向阀四;411-单向阀五;412-蝶阀;5-测控系统。
具体实施方式
下面将对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述,显然,所描述的实施例仅是本发明的一部分实施例,而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例,本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例,都属于本发明保护的范围。
请参阅附图所示,一种增压速率可调控的连续加压系统,其系统结构包括动力源1、蓄能装置2、液压控制执行单元3、高位油箱4、测控系统5,动力源1和蓄能装置2为液压控制执行单元3提供所需的大流量高压液压油;蓄能装置2包括活塞式蓄能器组210和氮气瓶组211;液压控制执行单元3中设置有两个增压缸实现往复交替和共同增压,从而实现连续加压过程;高位油箱装置4安装在整个加压系统设备的上方,测控系统5实现电气控制和测试,包括动力柜500和控制柜501。
作为优选,所述动力源1内的结构包括油箱装置100、工作源泵机组110、高压滤油器一111、单向阀一112、电磁溢流阀一113、控制源泵机组120、高压滤油器二121、单向阀二122、电磁溢流阀二123、蓄能器124、压力传感器一125、循环冷却泵机组130、单向阀三131、滤油器三132、电磁溢流阀三133、压力传感器二134和冷却器135;工作源泵机组110通过连通管道与油箱装置100连接为系统提供动力源;与工作源泵机组110连接的管道上安装设置有高压滤油器一111和单向阀一112,高压滤油器一111和单向阀一112之间设置有电磁溢流阀一113;控制源泵机组120通过连通管道与油箱装置100连接为系统液压元件提供外部控制油;与控制源泵机组120连接的管道上设置有高压滤油器二121、单向阀二122和蓄能器124;高压滤油器二121和单向阀二122之间设置有电磁溢流阀二123、单向阀二122和蓄能器124之间安装设置有压力传感器一125;油箱装置100通过连通管道上设置的循环冷却泵机组130实现系统油液循环过滤以及冷却;与循环冷却泵机组130连接的管道上设置有单向阀三131和滤油器三132、滤油器三132通过电磁溢流阀三133与冷却器135连接;
所述工作源泵机组110为恒功率高压柱塞泵,压力由电磁溢流阀一113设定,其值为330bar,为系统提供动力源;所述单向阀一112、单向阀二122、单向阀三131只允许液压油从泵流入系统,而不允许系统的液压油流回泵,防止发生反转现象;所述控制源泵机组120为恒压变量柱塞泵,压力由电磁溢流阀二123设定,其值为280bar,为系统液压元件提供外部控制油;所述蓄能器124储存压力油,在意外断电时,能为系统继续提供控制油;
所述循环冷却泵机组130的压力由电磁溢流阀三133设定,其值为15bar,当电磁溢流阀三133电磁铁DT3不得电时,循环冷却泵机组130排出的液压油通过单向阀三131、滤油器三132、电磁溢流阀三133、冷却器135、单向阀四410及管道进入高位油箱装置4,实现系统油液循环过滤以及冷却,高位油箱的油液体到达一定高度时,通过连通管道自动流回油箱装置100。
进一步所述,油箱装置100上配置有液位控制器101、温度传感器102和空气滤清器103。
作为优选,所述活塞式蓄能器组210的气体部分与氮气瓶组211之间安装设置有压力表212,工作源泵机组110通过管道与活塞式蓄能器组210相连接、活塞式蓄能器组210通过管道与氮气瓶组211相连接,
活塞式蓄能器组210利用氮气的可压缩性来存储油液,由油液部分和活塞隔离的气体部分构成,气体侧预先充有氮气,与氮气瓶组211相连接;当系统压力升高时,蓄能器组吸收油液,气体被压缩;当系统压力下降时,被压缩的气体膨胀,将存储的压力油压入系统回路。
作为优选,液压控制执行单元3包括插装式减压阀一310、压力传感器三311、压力传感器四312、压力传感器五313、压力传感器六314、压力传感器七315、压力传感器八316、插装式定差减压阀一317、插装式定差减压阀二318、比例流量阀一319、比例流量阀二320、比例流量阀三321、插装式减压阀二322、插装式溢流阀323、插装式方向阀一324、插装式方向阀二325、插装式方向阀三326、插装式方向阀四327、插装式方向阀五328、插装式方向阀六329、插装式方向阀七330、电磁换向阀一331、电磁换向阀二332、电磁换向阀三333、电磁换向阀四334、电磁换向阀五335、电磁换向阀六336、电磁换向阀七337、电磁换向阀八338、电磁换向阀九339、安全阀340、增压缸一341、增压缸二342、超高压单向阀一343、超高压单向阀二344、超高压单向阀三345、超高压单向阀四346、超高压液控单向阀347、超高压充液阀348、超高压单向阀五349、执行器350;
所述动力源1内设置的控制源泵机组120与比例流量阀一319、比例流量阀二320、比例流量阀三321、插装式方向阀一324、插装式方向阀二325、插装式方向阀三326、插装式方向阀四327、插装式方向阀五328、插装式方向阀六329、插装式方向阀七330、电磁换向阀八338、电磁换向阀九339通过管道分别连接并为其提供外部控制油,插装式方向阀一324与电磁换向阀一331连接、插装式方向阀二325与电磁换向阀二332连接、插装式方向阀三326与电磁换向阀三333连接、插装式方向阀四327与电磁换向阀四334连接、插装式方向阀五328与电磁换向阀五335连接、插装式方向阀六329与电磁换向阀六336连接、插装式方向阀七330与电磁换向阀七337连接、电磁换向阀八338与超高压充液阀348之间通过管道连接;
插装式定差减压阀一317与比例流量阀一319一起构成大流量比例调速阀,插装式方向阀一324、插装式方向阀五328与比例流量阀一319之间通过供油管道连接;
超高压液控单向阀347与电磁换向阀九339通过管道连接,超高压液控单向阀347和超高压充液阀348、执行器350通过管道连接,管道之间安装设置有压力传感器五313,插装式方向阀一324与超高压单向阀五349通过油液管道连接;
比例流量阀三321和超高压充液阀348之间安装设置有执行器350,执行器350分别与增压缸一341和增压缸二342连接,
执行器350与增压缸一341的管道上安装设置有超高压单向阀一343和超高压单向阀二344,执行器350与增压缸二342上安装设置有超高压单向阀三345和超高压单向阀四346;增压缸一341上设置有位移传感器YL2和压力传感器七315、增压缸二342上设置有位移传感器YL3和压力传感器八316,执行器350上设置有位移传感器YL1;
执行器350的有杆腔与比例流量阀三321连接,执行器350与比例流量阀三321之间安装设置有安全阀340和压力传感器六314;
作为优选,所述动力源1内设置的循环冷却泵机组130与插装式减压阀322连接管道上安装设置有压力传感器二134;
动力源1内设置的工作源泵机组110与活塞式蓄能器组210的管道上设置有插装式减压阀一310,插装式减压阀一310设定阀后系统主油路压力,设定值为250bar;
所述插装式减压阀一310与活塞式蓄能器组210之间的连接管道上设置有压力传感器三311,插装式减压阀一310与插装式方向阀三326和插装式定差减压阀一317、插装式定差减压阀二318之间的连接管道上设置有压力传感器四312;
进一步所述插装式定差减压阀一317设定压力为10bar,保证比例流量阀一319的阀前、阀后压差恒定,插装式定差减压阀一317与比例流量阀一319一起构成的大流量比例调速阀,比例调速阀控制流量不随负载、温度变化而变化,通过控制系统闭环控制,可以精确控制增压缸、执行器的供油流量及运动速度,从而可以精确调控增压速率;
插装式减压阀二318和比例流量阀二320的功能相同;
安全阀340在执行器350动作过程中,如果压力激增,会自动溢流释放压力油回油箱,保护系统安全;
增压缸一341和增压缸二342是将油缸与增压器作一体式相结合设计有无杆腔、有杆腔、增压腔三个腔室,利用增压缸的大小不同受压截面面积之比,以及帕斯卡能源守衡原理而工作,可以将输入压力转换,以较高压力输出的液压元件;其增压比设计为1:5,则其增压后的压力可达到1250bar;超高压液控单向阀347最高压力为1500bar,流量为100L/min,开启比为6:1,在系统泄压时,先将其打开,进行预卸荷,待系统卸荷到一定压力后,再将超高压充液阀348打开,快速卸荷;增压缸一341、增压缸二342和执行器350均采用预应力钢丝缠绕技术,工作压力大于1250bar;运动过程中,两个增压缸有杆腔多余的液压油通过回油管道上设置的插装溢流阀323流回油箱装置100。
作为优选,所述高位油箱装置4包括高位油箱400以及安装在其上面的液位控制器401、空气滤清器402、单向阀四410、单向阀五411和蝶阀412;为了便于大流量回油直接排回至高位油箱,液压控制执行单元3中的执行器350和超高压充液阀348靠近高位油箱装置4设置,超高压充液阀348与高位油箱装置4之间的连接管道上设置有蝶阀412,高位油箱装置4通过连接管道上设置有单向阀四410与冷却器135连接,超高压单向阀二344和超高压单向阀四346与高位油箱装置4之间的连接管道上设置有单向阀五411,单向阀四410和单向阀五411只允许液压油液从一个方向流过,完全阻止反向流动,单向阀410开启压力为2bar,单向阀五411无弹簧复位,开启压力为0bar,保证了高位油箱的液压油无阻力的进入增压缸自吸管路。
作为优选,所述压力传感器一125、压力传感器二134、压力传感器三311、压力传感器四312、压力传感器五313、压力传感器六314、压力传感器七315、压力传感器八316分别与测控系统5信号连接,将实际压力信号实时传递给测控系统5;
动力源1、蓄能装置2、液压控制执行单元3和高位油箱4中所述的位移传感器、比例阀分别与测控系统5进行信号连接,并实现控制信号、模拟量信号以及电磁阀的开关量信号的数据传输和数据处理。
一种增压速率可调控的连续加压系统,其特征在于,控制方法如下:
系统具备工作条件阶段:启动工作源泵机组110,电磁溢流阀一113电磁铁DT1得电,恒功率柱塞泵向系统提供压力油,压力油进入活塞式蓄能器组210,当压力达到330bar时,压力传感器三311将压力信号输送至测控系统5;控制源泵机组120启动,电磁溢流阀二123电磁铁DT2得电,恒压变量柱塞泵向系统提供压力油,压力油同时进入蓄能器124,当压力达到280bar时,压力传感器一125将压力信号输送至测控系统5;
启动循环冷却泵机组130,电磁溢流阀三133得电,当压力达到15bar时,压力传感器二134将压力信号输送至测控系统5;此时,系统具备工作条件;
系统直接加压阶段:当给定比例流量阀一319比例电磁铁BT1比例信号,使其处于打开位置,电磁换向阀一331电磁铁DT4得电,电磁换向阀二332电磁铁DT5得电,比例流量阀三321给定最大比例信号;
工作源泵机组110输出的液压油和活塞式蓄能器组210储存的液压油通过插装式减压阀一310、插装式定差减压阀一317、比例流量阀一319、插装式方向阀一324、超高压单向阀五349及管路进入执行器350的无杆腔;执行器350的有杆腔的液压油通过比例流量阀三321、插装式方向阀二325及管路流回油箱装置100,此时执行器350伸出,在没有接触到工件之前,执行器350的运行属于位移闭环控制阶段,通过YL1反馈的行程位置信号,给定调节比例流量阀一319比例电磁铁BT1比例信号,可以调节执行器的运动速度,从而控制其位移。当执行器350接触到工件,开始加压时,这时转换为压力闭环控制阶段,通过压力传感器五313、压力传感器六314反馈的压力信号,系统可以计算出执行器的加压压力,这时实时调节给定比例流量阀一319比例电磁铁BT1比例信号,精确调节进油量,从而调控增压速率,以满足加压阶段的要求。
增压缸加压阶段:随着执行器350的继续运行,工件压缩所需要的的加压压力越来越大,当加压压力将要达到250bar时,系统开始转换为增压缸工作加压;根据加压压力与比例流量阀一319比例电磁铁BT1比例信号大小,给定比例流量阀二320比例电磁铁BT2比例信号,使其处于打开位置,电磁换向阀七337电磁铁DT10得电,电磁换向阀332电磁铁DT5得电,工作源泵机组110输出的液压油和活塞式蓄能器组210储存的液压油也通过插装式减压阀一310、插装式定差减压阀二318、比例流量阀二320、插装式方向阀七330及管路进入增压缸二342的无杆腔,有杆腔的液压油进入增压缸一341的有杆腔,多余的液压油通过插装式溢流阀323流回油箱100,此时,增压缸二342伸出,增压腔的液压油通过超高压单向阀三345及管路进入执行器350的无杆腔,开始参与增压;当增压缸二342运动到一定行程后,电磁换向阀一331电磁铁DT4失电、电磁换向阀五335电磁铁DT8得电,通过比例流量阀一319的液压油经过插装式方向阀五328后进去增压缸一341的无杆腔,两个增压缸有杆腔多余的液压油通过插装式溢流阀323流回油箱装置100,增压缸一341伸出,开始参与增压,增压缸一341的增压腔的液压油通过超高压单向阀一343及管路进入执行器无杆腔,此时完全转换为增压缸加压阶段;通过压力传感器五313反馈的压力信号及系统设定的压力目标值、增压速率,构成大闭环控制,通过增压缸的位移传感器YL2、YL3构成小闭环控制,互补的给定比例流量阀一319比例电磁铁BT1、比例流量阀二320比例电磁铁BT2,实现增压缸交替加压;
当BT2给定信号逐渐减小至0时,电磁换向阀七337的电磁铁DT10失电,电磁换向阀六336的电磁铁DT9得电,循环冷却泵机组130的液压油通过插装式减压阀二322及管道与增压缸一341有杆腔的液压油一起进入增压缸二342有杆腔,增压缸二342无杆腔的液压油通过插装式单向阀六329及管路回到油箱装置100,此时增压缸二342快速退回,高位油箱的液压油通过单向阀五411、超高压单向阀四346进入增压缸二342的增压腔,循环冷却泵机组130与单向阀四410中间管道的液压油(2bar)也主动进入增压缸二342的增压腔,保证不出现吸空现象;
增压缸二342退回到位后,电磁换向阀六336的电磁铁DT9失电,电磁换向阀七337的电磁铁DT10得电,给定比例流量阀二320比例电磁铁BT2信号,信号由0逐渐加大至100%,进入下一个交替加压过程,同时增压缸一341加压信号则相应的由100%减少至0。当BT1给定信号减小至0时,电磁换向阀五335的电磁铁DT8失电,电磁换向阀四334的电磁铁DT7得电,循环冷却泵机组130的液压油通过插装式减压阀二322及管道与增压缸二342有杆腔的液压油一起进入增压缸一341有杆腔,增压缸一341无杆腔的液压油通过插装式方向阀四327及管路回到油箱装置100,此时增压缸一341快速退回,高位油箱的液压油通过单向阀五411、超高压单向阀二344进入增压缸一341的增压腔,循环冷却泵机组130与单向阀四410中间管道的液压油(2bar)也主动进入增压缸二342;如此往复、交替,完成连续加压,系统最高加压压力可达到1250bar;加压过程中,可以根据不同工况,通过控制系统闭环控制,精确控制增压缸的供油流量及运动速度,从而可以精确调控增压速率。某些工况下,加压至最后阶段时,需要一个比较大的增压速率,这时候根据增压速率目标值,同时给定BTI、BT2一个大的信号,增压器共同加压,完成加压过程。
保压蓄能阶段:完成加压过程后,增压缸一341、增压缸二342全部退回到位,比例流量阀一319、比例流量阀二320、比例流量阀三321、插装式方向阀一324、插装式方向阀二325、插装式方向阀三326、插装式方向阀四327、插装式方向阀五328、插装式方向阀六329、插装式方向阀七330的电磁铁全部失电,进行保压。保压过程中,工作源泵机组110输出的液压油供给到活塞式蓄能器组210里面,进行储能。
回程阶段:保压完成后,电磁换向阀九339的电磁铁DT12得电,超高压液控单向阀347被反向代开,执行器350无杆腔的高压油通过超高压液控单向阀347及管路回到油箱装置100,进行预卸荷,传感器五313实时将压力传送至控制系统。当卸荷到一定压力后,电磁换向阀八338的电磁铁DT11得电,将超高压充液阀348反向打开,电磁换向阀333的电磁铁DT6得电,比例流量阀三321的比例电磁铁BT3给定信号,工作源泵机组110输出的液压油和活塞式蓄能器组210储存的液压油通过插装式减压阀一310、插装式方向阀三326、比例流量阀三321进入执行器350的有杆腔,执行器350的无杆腔的液压油主要通过超高压充液阀348进入高位油箱4,执行器根据给定信号柔性缩回,位移传感器YL1将位移信号实时反馈至控制系统。缩回到位后,电磁换向阀333的电磁铁DT6、电磁换向阀九339的电磁铁DT12、电磁换向阀八338的电磁铁DT11、比例流量阀三321的比例电磁铁失电,执行器处于位置保持状态,工作源泵机组110输出的液压油供给到蓄能器组210里面,进行储能,系统等待下一个加压周期。高位油箱400的液压油高度达到连通管道位置时,通过连通管道自动流回到油箱装置100。
本发明一种增压速率可调控的连续加压系统及控制方法,系统由动力源、蓄能装置、液压控制执行单元、高位油箱装置、测控系统组成。系统采用插装式定差减压阀,保证比例流量阀阀前、阀后压差,构成大流量比例调速阀,比例调速阀控制流量不随负载、温度变化而变化,通过控制系统闭环控制,可以精确控制增压缸、执行器的供油流量及运动速度,从而可以精确调控增压速率。动力源和蓄能装置可以为系统提供所需的大流量高压液压油,当工作压力在250bar以下时,由系统直接加压,当工作压力大于等于250bar时,由两增压器往复交替或共同增压,从而实现连续加压过程。两增压器的有杆腔相互连通,根据运动状况,有杆腔的液压油可以相互流通补给或由外部循环冷却泵机组供给,回路控制简单。
以上所述仅为本发明的实施例,并非因此限制本发明的专利范围,凡是利用本发明说明书内容所作的等效结构或等效流程变换,或直接或间接运用在其它相关的技术领域,均同理包括在本发明的专利保护范围内。
对于本领域技术人员而言,显然本发明不限于上述示范性实施例的细节,而且在不背离本发明的精神或基本特征的情况下,能够以其他的具体形式实现本发明。因此,无论从哪一点来看,均应将实施例看作是示范性的,而且是非限制性的,本发明的范围由所附权利要求而不是上述说明限定,因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化囊括在本发明内。不应将权利要求中的任何附图标记视为限制所涉及的权利要求。
此外,应当理解,虽然本说明书按照实施方式加以描述,但并非每个实施方式仅包含一个独立的技术方案,说明书的这种叙述方式仅仅是为清楚起见,本领域技术人员应当将说明书作为一个整体,各实施例中的技术方案也可以经适当组合,形成本领域技术人员可以理解的其他实施方式。

Claims (7)

1.一种增压速率可调控的连续加压系统的控制方法,其特征在于:该连续加压系统包括动力源、蓄能装置、液压控制执行单元、高位油箱装置、测控系统,动力源和蓄能装置为液压控制执行单元提供所需的大流量高压液压油;蓄能装置包括活塞式蓄能器组和氮气瓶组;液压控制执行单元中设置有两个增压缸实现往复交替和共同增压,从而实现连续加压过程;高位油箱装置安装在整个加压系统设备的上方,测控系统实现电气控制和测试,包括动力柜和控制柜;
所述动力源内的结构包括油箱装置、工作源泵机组、高压滤油器一、单向阀一、电磁溢流阀一、控制源泵机组、高压滤油器二、单向阀二、电磁溢流阀二、蓄能器、压力传感器一、循环冷却泵机组、单向阀三、滤油器三、电磁溢流阀三、压力传感器二和冷却器;工作源泵机组通过连通管道与油箱装置连接为系统提供动力源;与工作源泵机组连接的管道上安装设置有高压滤油器一和单向阀一,高压滤油器一和单向阀一之间设置有电磁溢流阀一;控制源泵机组通过连通管道与油箱装置连接为系统液压元件提供外部控制油;与控制源泵机组连接的管道上设置有高压滤油器二、单向阀二和蓄能器;高压滤油器二和单向阀二之间设置有电磁溢流阀二、单向阀二和蓄能器之间安装设置有压力传感器一;油箱装置通过连通管道上设置的循环冷却泵机组实现系统油液循环过滤以及冷却;与循环冷却泵机组连接的管道上设置有单向阀三和滤油器三、滤油器三通过电磁溢流阀三与冷却器连接;所述工作源泵机组为恒功率高压柱塞泵;所述控制源泵机组为恒压变量柱塞泵;
活塞式蓄能器组的气体部分与氮气瓶组之间安装设置有压力表,工作源泵机组通过管道与活塞式蓄能器组相连接、活塞式蓄能器组通过管道与氮气瓶组相连接;
液压控制执行单元包括插装式减压阀一、压力传感器三、压力传感器四、压力传感器五、压力传感器六、压力传感器七、压力传感器八、插装式定差减压阀一、插装式定差减压阀二、比例流量阀一、比例流量阀二、比例流量阀三、插装式减压阀二、插装式溢流阀、插装式方向阀一、插装式方向阀二、插装式方向阀三、插装式方向阀四、插装式方向阀五、插装式方向阀六、插装式方向阀七、电磁换向阀一、电磁换向阀二、电磁换向阀三、电磁换向阀四、电磁换向阀五、电磁换向阀六、电磁换向阀七、电磁换向阀八、电磁换向阀九、安全阀、增压缸一、增压缸二、超高压单向阀一、超高压单向阀二、超高压单向阀三、超高压单向阀四、超高压液控单向阀、超高压充液阀、超高压单向阀五、执行器;
所述动力源内设置的控制源泵机组与比例流量阀一、比例流量阀二、比例流量阀三、插装式方向阀一、插装式方向阀二、插装式方向阀三、插装式方向阀四、插装式方向阀五、插装式方向阀六、插装式方向阀七、电磁换向阀八、电磁换向阀九通过管道分别连接并为其提供外部控制油,插装式方向阀一与电磁换向阀一连接、插装式方向阀二与电磁换向阀二连接、插装式方向阀三与电磁换向阀三连接、插装式方向阀四与电磁换向阀四连接、插装式方向阀五与电磁换向阀五连接、插装式方向阀六与电磁换向阀六连接、插装式方向阀七与电磁换向阀七连接、电磁换向阀八与超高压充液阀之间通过管道连接;
插装式定差减压阀一与比例流量阀一构成大流量比例调速阀,插装式方向阀一、插装式方向阀五与比例流量阀一之间通过供油管道连接;
超高压液控单向阀与电磁换向阀九通过管道连接,超高压液控单向阀和超高压充液阀、执行器通过管道连接,管道之间安装设置有压力传感器五,插装式方向阀一与超高压单向阀五通过油液管道连接;
比例流量阀三和超高压充液阀之间安装设置有执行器,执行器分别与增压缸一和增压缸二连接;
执行器与增压缸一的管道上安装设置有超高压单向阀一和超高压单向阀二,执行器与增压缸二上安装设置有超高压单向阀三和超高压单向阀四;增压缸一上设置有位移传感器YL2和压力传感器七、增压缸二上设置有位移传感器YL3和压力传感器八,执行器上设置有位移传感器YL1;
执行器的有杆腔与比例流量阀三连接,执行器与比例流量阀三之间安装设置有安全阀和压力传感器六;
动力源内设置的循环冷却泵机组与插装式减压阀连接管道上安装设置有压力传感器二;
动力源内设置的工作源泵机组与活塞式蓄能器组的管道上设置有插装式减压阀一,插装式减压阀一设定阀后系统主油路压力,设定值为250bar;
所述插装式减压阀一与活塞式蓄能器组之间的连接管道上设置有压力传感器三,插装式减压阀一与插装式方向阀三和插装式定差减压阀一、插装式定差减压阀二之间的连接管道上设置有压力传感器四;
高位油箱装置包括高位油箱以及安装在其上面的液位控制器、空气滤清器、单向阀四、单向阀五和蝶阀;为了便于大流量回油直接排回至高位油箱,液压控制执行单元中的执行器和超高压充液阀靠近高位油箱装置设置,超高压充液阀与高位油箱装置之间的连接管道上设置有蝶阀,高位油箱装置通过连接管道上设置有单向阀四与冷却器连接,超高压单向阀二和超高压单向阀四与高位油箱装置之间的连接管道上设置有单向阀五;
控制方法步骤如下:
系统具备工作条件阶段:启动工作源泵机组,电磁溢流阀一电磁铁DT1得电,恒功率高压柱塞泵向系统提供压力油,压力油进入活塞式蓄能器组,当压力达到330bar时,压力传感器三将压力信号输送至测控系统;控制源泵机组启动,电磁溢流阀二电磁铁DT2得电,恒压变量柱塞泵向系统提供压力油,压力油同时进入蓄能器,当压力达到280bar时,压力传感器一将压力信号输送至测控系统;
启动循环冷却泵机组,电磁溢流阀三得电,当压力达到15bar时,压力传感器二将压力信号输送至测控系统;此时,系统具备工作条件;
系统直接加压阶段:当给定比例流量阀一比例电磁铁BT1比例信号,使其处于打开位置,电磁换向阀一电磁铁DT4得电,电磁换向阀二电磁铁DT5得电,比例流量阀三给定最大比例信号;
工作源泵机组输出的液压油和活塞式蓄能器组储存的液压油通过插装式减压阀一、插装式定差减压阀一、比例流量阀一、插装式方向阀一、超高压单向阀五及管路进入执行器的无杆腔;执行器的有杆腔的液压油通过比例流量阀三、插装式方向阀二及管路流回油箱装置,此时执行器伸出,在没有接触到工件之前,执行器的运行属于位移闭环控制阶段,通过位移传感器YL1反馈的行程位置信号,给定调节比例流量阀一比例电磁铁BT1比例信号,可以调节执行器的运动速度,从而控制其位移;当执行器接触到工件,开始加压时,这时转换为压力闭环控制阶段,通过压力传感器五、压力传感器六反馈的压力信号,系统可以计算出执行器的加压压力,这时实时调节给定比例流量阀一比例电磁铁BT1比例信号,精确调节进油量,从而调控增压速率,以满足加压阶段的要求;
增压缸加压阶段:随着执行器的继续运行,工件压缩所需要的加压压力越来越大,当加压压力将要达到250bar时,系统开始转换为增压缸工作加压;根据加压压力与比例流量阀一比例电磁铁BT1比例信号大小,给定比例流量阀二比例电磁铁BT2比例信号,使其处于打开位置,电磁换向阀七电磁铁DT10得电,电磁换向阀二电磁铁DT5得电,工作源泵机组输出的液压油和活塞式蓄能器组储存的液压油也通过插装式减压阀一、插装式定差减压阀二、比例流量阀二、插装式方向阀七及管路进入增压缸二的无杆腔,有杆腔的液压油进入增压缸一的有杆腔,多余的液压油通过插装式溢流阀流回油箱装置,此时,增压缸二伸出,增压腔的液压油通过超高压单向阀三及管路进入执行器的无杆腔,开始参与增压;当增压缸二运动到一定行程后,电磁换向阀一电磁铁DT4失电、电磁换向阀五电磁铁DT8得电,通过比例流量阀一的液压油经过插装式方向阀五后进去增压缸一的无杆腔,两个增压缸有杆腔多余的液压油通过插装式溢流阀流回油箱装置,增压缸一伸出,开始参与增压,增压缸一的增压腔的液压油通过超高压单向阀一及管路进入执行器无杆腔,此时完全转换为增压缸加压阶段;通过压力传感器五反馈的压力信号及系统设定的压力目标值、增压速率,构成大闭环控制,通过增压缸的位移传感器YL2、位移传感器YL3构成小闭环控制,互补的给定比例流量阀一比例电磁铁BT1、比例流量阀二比例电磁铁BT2,实现增压缸交替加压;
当比例流量阀二比例电磁铁BT2给定信号逐渐减小至0时,电磁换向阀七的电磁铁DT10失电,电磁换向阀六的电磁铁DT9得电,循环冷却泵机组的液压油通过插装式减压阀二及管道与增压缸一有杆腔的液压油一起进入增压缸二有杆腔,增压缸二无杆腔的液压油通过插装式单向阀六及管路回到油箱装置,此时增压缸二快速退回,高位油箱的液压油通过单向阀五、超高压单向阀四进入增压缸二的增压腔,循环冷却泵机组与单向阀四中间管道的液压油也主动进入增压缸二的增压腔,保证不出现吸空现象;
增压缸二退回到位后,电磁换向阀六的电磁铁DT9失电,电磁换向阀七的电磁铁DT10得电,给定比例流量阀二比例电磁铁BT2信号,信号由0逐渐加大至100%,进入下一个交替加压过程,同时增压缸一加压信号则相应的由100%减少至0;当比例流量阀一比例电磁铁BT1给定信号减小至0时,电磁换向阀五的电磁铁DT8失电,电磁换向阀四的电磁铁DT7得电,循环冷却泵机组的液压油通过插装式减压阀二及管道与增压缸二有杆腔的液压油一起进入增压缸一有杆腔,增压缸一无杆腔的液压油通过插装式方向阀四及管路回到油箱装置,此时增压缸一快速退回,高位油箱的液压油通过单向阀五、超高压单向阀二进入增压缸一的增压腔,循环冷却泵机组与单向阀四中间管道的液压油也主动进入增压缸二;如此往复、交替,完成连续加压,系统最高加压压力可达到1250bar;加压过程中,可以根据不同工况,通过控制系统闭环控制,精确控制增压缸的供油流量及运动速度,从而可以精确调控增压速率;某些工况下,加压至最后阶段时,需要一个比较大的增压速率,这时候根据增压速率目标值,同时给定比例流量阀一比例电磁铁BT1、比例流量阀二比例电磁铁BT2一个大的信号,增压器共同加压,完成加压过程;
保压蓄能阶段:完成加压过程后,增压缸一、增压缸二全部退回到位,比例流量阀一、比例流量阀二、比例流量阀三、插装式方向阀一、插装式方向阀二、插装式方向阀三、插装式方向阀四、插装式方向阀五、插装式方向阀六、插装式方向阀七的电磁铁全部失电,进行保压;保压过程中,工作源泵机组输出的液压油供给到活塞式蓄能器组里面,进行储能;
回程阶段:保压完成后,电磁换向阀九的电磁铁DT12得电,超高压液控单向阀被反向代开,执行器无杆腔的高压油通过超高压液控单向阀及管路回到油箱装置,进行预卸荷,传感器五实时将压力传送至控制系统;当卸荷到一定压力后,电磁换向阀八的电磁铁DT11得电,将超高压充液阀反向打开,电磁换向阀三的电磁铁DT6得电,比例流量阀三的比例电磁铁BT3给定信号,工作源泵机组输出的液压油和活塞式蓄能器组储存的液压油通过插装式减压阀一、插装式方向阀三、比例流量阀三进入执行器的有杆腔,执行器的无杆腔的液压油主要通过超高压充液阀进入高位油箱,执行器根据给定信号柔性缩回,位移传感器YL1将位移信号实时反馈至控制系统;缩回到位后,电磁换向阀三的电磁铁DT6、电磁换向阀九的电磁铁DT12、电磁换向阀八的电磁铁DT11、比例流量阀三的比例电磁铁失电,执行器处于位置保持状态,工作源泵机组输出的液压油供给到蓄能器组里面,进行储能,系统等待下一个加压周期;高位油箱的液压油高度达到连通管道位置时,通过连通管道自动流回到油箱装置。
2.根据权利要求1所述的一种增压速率可调控的连续加压系统的控制方法,其特征在于:所述工作源泵机组为恒功率高压柱塞泵,压力由电磁溢流阀一设定,其值为330bar,为系统提供动力源;所述单向阀一、单向阀二、单向阀三只允许液压油从泵流入系统,而不允许系统的液压油流回泵,防止发生反转现象;所述控制源泵机组为恒压变量柱塞泵,压力由电磁溢流阀二设定,其值为280bar,为系统液压元件提供外部控制油;所述蓄能器储存压力油,在意外断电时,能为系统继续提供控制油;
所述循环冷却泵机组的压力由电磁溢流阀三设定,其值为15bar,当电磁溢流阀三电磁铁DT3不得电时,循环冷却泵机组排出的液压油通过单向阀三、滤油器三、电磁溢流阀三、冷却器、单向阀四及管道进入高位油箱装置,实现系统油液循环过滤以及冷却,高位油箱的油液体到达一定高度时,通过连通管道自动流回油箱装置。
3.根据权利要求2所述的一种增压速率可调控的连续加压系统的控制方法,其特征在于:油箱装置上配置有液位控制器、温度传感器和空气滤清器。
4.根据权利要求1所述的一种增压速率可调控的连续加压系统的控制方法,其特征在于:
活塞式蓄能器组利用氮气的可压缩性来存储油液,由油液部分和活塞隔离的气体部分构成,气体侧预先充有氮气,与氮气瓶组相连接;当系统压力升高时,蓄能器组吸收油液,气体被压缩;当系统压力下降时,被压缩的气体膨胀,将存储的压力油压入系统回路。
5.根据权利要求1所述的一种增压速率可调控的连续加压系统的控制方法,其特征在于:所述插装式定差减压阀一设定压力为10bar,保证比例流量阀一的阀前、阀后压差恒定,插装式定差减压阀一与比例流量阀一构成的大流量比例调速阀,比例调速阀控制流量不随负载、温度变化而变化,通过控制系统闭环控制,可以精确控制增压缸、执行器的供油流量及运动速度,从而可以精确调控增压速率;
插装式减压阀二和比例流量阀二的功能相同;
安全阀在执行器动作过程中,如果压力激增,会自动溢流释放压力油回油箱,保护系统安全;
增压缸一和增压缸二是将油缸与增压器作一体式相结合设计有无杆腔、有杆腔、增压腔三个腔室,利用增压缸的大小不同受压截面面积之比,以及帕斯卡能源守衡原理而工作,可以将输入压力转换,以较高压力输出的液压元件;其增压比设计为1:5,则其增压后的压力可达到1250bar;超高压液控单向阀最高压力为1500bar,流量为100L/min,开启比为6:1,在系统泄压时,先将其打开,进行预卸荷,待系统卸荷到一定压力后,再将超高压充液阀打开,快速卸荷;增压缸一、增压缸二和执行器均采用预应力钢丝缠绕技术,工作压力大于1250bar;运动过程中,两个增压缸有杆腔多余的液压油通过回油管道上设置的插装溢流阀流回油箱装置。
6.根据权利要求1所述的一种增压速率可调控的连续加压系统的控制方法,其特征在于:单向阀四和单向阀五只允许液压油液从一个方向流过,完全阻止反向流动,单向阀开启压力为2bar,单向阀五无弹簧复位,开启压力为0bar,保证了高位油箱的液压油无阻力的进入增压缸自吸管路。
7.根据权利要求1所述的一种增压速率可调控的连续加压系统的控制方法,其特征在于:压力传感器一、压力传感器二、压力传感器三、压力传感器四、压力传感器五、压力传感器六、压力传感器七、压力传感器八分别与测控系统信号连接,将实际压力信号实时传递给测控系统;
动力源、蓄能装置、液压控制执行单元和高位油箱中的位移传感器、比例阀分别与测控系统进行信号连接,并实现控制信号、模拟量信号以及电磁阀的开关量信号的数据传输和数据处理。
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