CN113306194B - 一种节能高效低噪音的压力机液压系统 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种节能高效低噪音压力机液压系统，包括：油箱、第一吸油滤油器、第一直动式溢流阀、第一压力传感器、三位四通电液换向阀、第一单向阀、第一两位两通电磁球阀、外控单向平衡阀、第一节流孔、动板驱动长行程液压缸、动板驱动液压缸、第二单向阀、第一压力表、内啮合齿轮泵、交流伺服电机和第一联轴器；第二压力传感器、第二节流孔、第二两位两通电磁球阀、第二吸油滤油器、三相异步电动机、第二联轴器、恒压变量柱塞泵、第二压力表、电磁溢流阀、第三单向阀、三位四通电磁换向阀、双单向节流阀、双向液压锁、第二直动式溢流阀和短行程加压液压缸。本发明有效降低了制造难度，大大降低了制造成本，且效率高、发热少、噪声低。

Description

一种节能高效低噪音的压力机液压系统
技术领域
本发明属于液压传动与控制技术领域，涉及一种压力机液压系统，尤其是一种节能高效低噪音的压力机液压系统。
背景技术
目前，液压技术广泛应用于国民经济的各个领域,如航空、航天、船舶、交通运输、机械制造等方面；而且液压元件已实现标准化、系列化和通用化,极大地方便了人们的选择。
压力机一般由上下定板、中间动板及导柱等组成。因为压力机需要较大输出力，所以动板的上下驱动一般由液压系统实现。
传统压力机液压系统，因为工作压力高，通常采用柱塞泵做动力源。柱塞泵在高压工作时噪声比较大。动板上下运动，一般分为快速及慢速两种速度，如果采用定量柱塞泵，慢速运动时，大量液压油通过溢流阀回油箱，系统效率低，发热多；采用变量柱塞泵，造价高。
如何在压力机动板慢速运动时，提高系统效率、降低系统运行噪声是本领域技术人员亟待解决的技术难题。
发明内容
本发明的目的在于克服现有技术的不足，提出一种设计合理、工作效率高且制造成本低的节能高效低噪音的压力机液压系统。
本发明解决其现实问题是采取以下技术方案实现的：
一种节能高效低噪音压力机液压系统，包括：油箱1；第一吸油滤油器2；第一直动式溢流阀3；第一压力传感器4；三位四通电液换向阀5；第一单向阀6；第一两位两通电磁球阀7；外控单向平衡阀8；第一节流孔9；动板驱动长行程液压缸10；动板驱动液压缸11；第二单向阀15；第一压力表16；内啮合齿轮泵17；交流伺服电机18；第一联轴器19；
所述内啮合齿轮泵17经第一联轴器19由交流伺服电机18驱动，用于给系统供压力油；该内合齿轮泵17吸油口通过第一吸油滤油器2与油箱1连接；油箱1用来储存、净化、冷却油液，吸油滤油器2用于过滤油液；该内啮合齿轮泵17排油口分别与第一压力表16、第一压力传感器4、第一直动式溢流阀3的进油口、三位四通电液换向阀5的进油口、第一单向阀6的球端、第二单向阀15的尖端相连接，第一压力表16用于显示内啮合齿轮泵工作压力，第一压力传感器4将压力信号转换为电信号，第一直动式溢流阀3用于设定内啮合齿轮泵17最高工作压力；所述第一直动式溢流阀3的出油口连接油箱1；所述三位四通电液换向阀5回油口与油箱连接，该三位四通电液换向阀5左输出口与第一两位两通电磁球阀7的输入口连接，该第一两位两通电磁球阀7的输出口分别与第一单向阀6的尖端和外控单向平衡阀8的下端口相连接，三位四通电液换向阀5、第一两通电磁球阀7、第一单向阀6用于实现动板驱动长行程液压缸10和动板驱动液压缸11差动控制；该外控单向平衡阀8的上端口分别与动板驱动长行程液压缸10和动板驱动液压缸11的有杆腔相连接，该动板驱动长行程液压缸10和动板驱动液压缸11的无杆腔与三位四通电液换向阀5右输出口连接、并通过第一节流孔9与外控单向平衡阀8外控口相连接，外控单向平衡阀8用于控制动板驱动长行程液压缸10和动板驱动液压缸11平稳下降。
而且，该节能高效低噪音压力机液压系统，还包括：第二压力传感器12；第二节流孔13；第二两位两通电磁球阀14；第二吸油滤油器20；三相异步电动机21；第二联轴器22；恒压变量柱塞泵23；第二压力表24；电磁溢流阀25；第三单向阀26；三位四通电磁换向阀27；双单向节流阀28；双向液压锁29；第二直动式溢流阀30；短行程加压液压缸31。
所述恒压变量柱塞泵23经第二联轴器22由三相异步电动机驱动21，用于给加压液压缸31供油；该恒压变量柱塞泵23的吸油口经第二吸油滤油器20与油箱1连接，吸油滤油器20用于过滤油液；该恒压变量柱塞泵23排油口分别与第二压力表24、电磁溢流阀25进油口、第三单向阀26尖端连接，所述第二压力表24用于显示系统工作压力；所述电磁溢流阀25回油口与油箱连接，电磁溢流阀25用于设定加压液压缸31最高工作压力，必要时实现系统卸荷；所述第三单向阀26球端分别与第二单向阀15球端、三位四通电磁换向阀27进油口连接；该三位四通电磁换向阀27回油口与油箱1连接，该三位四通电磁换向阀27左右输出口分别与双单向节流阀28左右输入口以回油节流方式连接，三位四通电磁换向阀27用于控制短行程加压液压缸31上下运动；该双单向节流阀28左右输出口分别与双向液压锁29左右尖端油口连接，双单向节流阀28用于控制短行程加压液压缸31运动速度，双向液压锁用于加压液压缸31保压，该双向液压锁29左输出口分别与第二压力传感器12、短行程加压液压缸31无杆腔、第二节流口13连接，该第二节流口13还与第二两位两通电磁球阀14球端输入口连接，该第二两位两通电磁球阀14尖端输出口与油箱1连接，该第二节流口13和第二两位两通电磁球阀14用于短行程加压液压缸31无杆腔泄压；所述双向液压锁29右输出口分别与短行程加压液压缸31有杆腔、第二直动式溢流阀30进油口连接，该第二直动式溢流阀30回油口与油箱1连接，第二直动式溢流阀30用于防止加压液压缸31加压腔过载。
本发明的优点和有益效果：
1、本发明的系统待机时，内啮合齿轮泵虽然是定量泵，由交流伺服电机驱动内啮合齿轮泵，其最低稳定转速仅为50rpm；恒压变量柱塞泵由三相异步电动机驱动，此时电磁溢流阀处于卸荷状态，功率消耗很低，发热少，噪声低。
2、本发明通过内啮合齿轮泵、三位四通电液换向阀、第一两位两通电磁球阀和外控单向平衡阀的相互配合，在动板快速下降过程中，动板驱动长行程液压缸实现差动连接，快速伸出，在外控单向平衡阀作用下，动板下降运动平稳；本发明的动板慢速下降过程中，第一两位两通电磁球阀电磁铁得电，阀接通，动板驱动长行程液压缸活塞杆慢速伸出，伸出速度可通过控制交流伺服电机转速来调节；本发明的动板上升过程中，动板驱动长行程液压缸活塞杆返回，返回速度可通过控制交流伺服电机转速调节；在动板的快速下降、慢速下降和动板上升的过程中，本发明的内啮合齿轮泵的供油量一直与液压缸工作速度匹配，没有多余流量，所以内啮合齿轮泵排油口只设置小排量直动式溢流阀即可。系统效率高，发热少，当内啮合齿轮泵转速不超过2000rpm时，噪声低。
3、本发明的短行程加压缸加压过程中，三位四通电磁换向阀左位，电磁溢流阀电磁铁得电，第二两位两通电磁球阀电磁铁不得电，恒压变量柱塞泵的供油经第三单向阀、三位四通电磁换向阀、双单向节流阀及双向液压锁给短行程加压缸无杆腔供油，有杆腔回油经双向液压锁、双单向节流阀、三位四通电磁换向阀回油箱，第二直动式溢流阀用于防止液压缸有杆腔过载。
4、本发明的短行程加压缸泄压过程中，第二两位两通电磁球阀电磁铁得电，短行程加压液压缸无杆腔压力通过第二节流口、第二两位两通电磁球阀回油箱。因为节流口很小，泄压后液压缸再返回时，降低了振动及噪声。
5、本发明在机械结构上增加了锁紧装置，所以动板移动长行程液压缸的行程长度满足动板移动要求，而加压液压缸的行程只有25mm，只用来加压；为满足输出力要求，加压液压缸直径通常较大，一般为300mm-1000mm，行程缩短有效降低了制造难度，大大降低了制造成本。
附图说明
图1是本发明的整体结构示意图；
附图标记说明：
1、油箱；2、第一吸油滤油器；3、第一直动式溢流阀；4、第一压力传感器；5、三位四通电液换向阀；6、第一单向阀；7、第一两位两通电磁球阀；8、外控单向平衡阀；9、第一节流孔；10、动板驱动长行程液压缸；11、动板驱动液压缸；12、第二压力传感器；13、第二节流孔；14、第二两位两通电磁球阀；15、第二单向阀；16、第一压力表；17、内啮合齿轮泵；18、交流伺服电机；19、第一联轴器；20、第二吸油滤油器；21、三相异步电动机；22、第二联轴器；23、恒压变量柱塞泵；24、第二压力表；25、电磁溢流阀；26、第三单向阀；27、三位四通电磁换向阀；28、双单向节流阀；29、双向液压锁；30、第二直动式溢流阀；31、短行程加压液压缸。
具体实施方式
以下结合附图对本发明实施例作进一步详述：
一种节能高效低噪音压力机液压系统，如图1所示，包括：油箱1；第一吸油滤油器2；第一直动式溢流阀3；第一压力传感器4；三位四通电液换向阀5；第一单向阀6；第一两位两通电磁球阀7；外控单向平衡阀8；第一节流孔9；动板驱动长行程液压缸10；动板驱动液压缸11；第二压力传感器12；第二节流孔13；第二两位两通电磁球阀14；第二单向阀15；第一压力表16；内啮合齿轮泵17；交流伺服电机18；第一联轴器19；第二吸油滤油器20；三相异步电动机21；第二联轴器22；恒压变量柱塞泵23；第二压力表24；电磁溢流阀25；第三单向阀26；三位四通电磁换向阀27；双单向节流阀28；双向液压锁29；第二直动式溢流阀30；短行程加压液压缸31。
所述内啮合齿轮泵17经第一联轴器19由交流伺服电机18驱动，用于给系统供压力油；该内合齿轮泵17吸油口通过第一吸油滤油器2与油箱1连接；油箱1用来储存、净化、冷却油液，吸油滤油器2用于过滤油液；该内啮合齿轮泵17排油口分别与第一压力表16、第一压力传感器4、第一直动式溢流阀3的进油口、三位四通电液换向阀5的进油口、第一单向阀6的球端、第二单向阀15的尖端相连接，第一压力表16用于显示内啮合齿轮泵工作压力，第一压力传感器4将压力信号转换为电信号，第一直动式溢流阀3用于设定内啮合齿轮泵17最高工作压力；所述第一直动式溢流阀3的出油口连接油箱1；所述三位四通电液换向阀5回油口与油箱连接，该三位四通电液换向阀5左输出口与第一两位两通电磁球阀7的输入口连接，该第一两位两通电磁球阀7的输出口分别与第一单向阀6的尖端和外控单向平衡阀8的下端口相连接，三位四通电液换向阀5、第一两通电磁球阀7、第一单向阀6用于实现动板驱动长行程液压缸10和动板驱动液压缸11差动控制；该外控单向平衡阀8的上端口分别与动板驱动长行程液压缸10和动板驱动液压缸11的有杆腔相连接，该动板驱动长行程液压缸10和动板驱动液压缸11的无杆腔与三位四通电液换向阀5右输出口连接、并通过第一节流孔9与外控单向平衡阀8外控口相连接，外控单向平衡阀8用于控制动板驱动长行程液压缸10和动板驱动液压缸11平稳下降。
所述恒压变量柱塞泵23经第二联轴器22由三相异步电动机驱动21，用于给加压液压缸31供油；该恒压变量柱塞泵23的吸油口经第二吸油滤油器20与油箱1连接，吸油滤油器20用于过滤油液；该恒压变量柱塞泵23排油口分别与第二压力表24、电磁溢流阀25进油口、第三单向阀26尖端连接，所述第二压力表24用于显示系统工作压力；所述电磁溢流阀25回油口与油箱连接，电磁溢流阀25用于设定加压液压缸31最高工作压力，必要时实现系统卸荷；所述第三单向阀26球端分别与第二单向阀15球端、三位四通电磁换向阀27进油口连接；该三位四通电磁换向阀27回油口与油箱1连接，该三位四通电磁换向阀27左右输出口分别与双单向节流阀28左右输入口以回油节流方式连接，三位四通电磁换向阀27用于控制短行程加压液压缸31上下运动；该双单向节流阀28左右输出口分别与双向液压锁29左右尖端油口连接，双单向节流阀28用于控制短行程加压液压缸31运动速度，双向液压锁用于加压液压缸31保压，该双向液压锁29左输出口分别与第二压力传感器12、短行程加压液压缸31无杆腔、第二节流口13连接，该第二节流口13还与第二两位两通电磁球阀14球端输入口连接，该第二两位两通电磁球阀14尖端输出口与油箱1连接，该第二节流口13和第二两位两通电磁球阀14用于短行程加压液压缸31无杆腔泄压，有效降低系统噪声；所述双向液压锁29右输出口分别与短行程加压液压缸31有杆腔、第二直动式溢流阀30进油口连接，该第二直动式溢流阀30回油口与油箱1连接，第二直动式溢流阀30用于防止加压液压缸31加压腔过载。
本发明的工作原理是：
当系统待机时，交流伺服电机18驱动内啮合齿轮泵17，其最低稳定转速仅为50rpm；三相异步电动机21驱动恒压变量柱塞泵23，这时电磁溢流阀25处于卸荷状态，功率消耗很低，发热少，噪声低。
动板快速下降：随着交流伺服电机18转速升高，内啮合齿轮泵17输出较大流量，三位四通电液换向阀5右位，第一两位两通电磁球阀7电磁铁不得电，内啮合齿轮泵17输出的流量经三位四通电液换向阀5给动板驱动长行程液压缸10及动板驱动液压缸11无杆腔；动板驱动长行程液压缸10及动板驱动液压缸11有杆腔回油经外控单向平衡阀8、第一单向阀6与三位四通电液换向阀5进油口连接，动板驱动长行程液压缸实现差动连接，活塞杆快速伸出，在外控单向平衡阀8作用下，动板下降运动平稳。
动板慢速下降：三位四通电液换向阀5右位，第一两位两通电磁球阀7电磁铁得电，内啮合齿轮泵17输出的流量经三位四通电液换向阀5给动板驱动长行程液压缸10及动板驱动液压缸11无杆腔；动板驱动长行程液压缸10及动板驱动液压缸11有杆腔回油经外控单向平衡阀8、第一两位两通电磁球阀7及三位四通电液换向阀5回油箱，动板驱动长行程液压缸10及动板驱动液压缸11活塞杆慢速伸出，伸出速度可通过控制交流伺服电机18转速来调节。
动板上升：三位四通电液换向阀5左位，第一两位两通电磁球阀7电磁铁不得电，内啮合齿轮泵17输出的流量经三位四通电液换向阀5、外控单向平衡阀8的单向阀给动板驱动长行程液压缸10及动板驱动液压缸11有杆腔；动板驱动长行程液压缸10及动板驱动液压缸11无杆腔经三位四通电液换向阀5回油箱，动板驱动长行程液压缸10及动板驱动液压缸11活塞杆返回，返回速度可通过控制交流伺服电机18转速来调节。
上述工作过程中，内啮合齿轮泵的供油量一直与液压缸工作速度匹配，没有多余流量，所以内啮合齿轮泵排油口只设置小排量直动式溢流阀即可。系统效率高，发热少，当内啮合齿轮泵转速不超过2000rpm时，噪声低。
短行程加压缸加压：三位四通电磁换向阀27左位，电磁溢流阀25电磁铁得电，第二两位两通电磁球阀14电磁铁不得电，恒压变量柱塞泵23的供油经单向阀26、三位四通电磁换向阀27、双单向节流阀28及双向液压锁29给短行程加压缸31无杆腔供油，有杆腔回油经双向液压锁29、双单向节流阀28、三位四通电磁换向阀27回油箱1，第二直动式溢流阀30用于防止短行程加压缸31有杆腔过载。
短行程加压缸泄压：第二两位两通电磁球阀14电磁铁得电，短行程加压液压缸31无杆腔压力通过第二节流口13、第二两位两通电磁球阀14回油箱。因为节流口很小，泄压后短行程加压缸活塞杆再返回时，降低了振动及噪声。
短行程加压缸返回：三位四通电磁换向阀27右位，电磁溢流阀25电磁铁得电，第二两位两通电磁球阀14电磁铁不得电，恒压变量柱塞泵23的供油经第三单向阀26、三位四通电磁换向阀27、双单向节流阀28及双向液压锁29给短行程加压缸31有杆腔供油，无杆腔回油经双向液压锁29、双单向节流阀28、三位四通电磁换向阀27回油箱。双向液压锁29的作用是实现短行程加压缸两个腔的保压。
因为在机械结构上增加了锁紧装置，所以动板移动长行程液压缸的行程长度满足动板移动要求，而加压液压缸的行程只有25mm，只用来加压；为满足输出力要求，加压液压缸直径通常较大，一般为300mm-1000mm，行程缩短有效降低了制造难度；行程短，加压时需要的供油量少，控制加压液压缸运动的相关液压阀通径小，大大降低了制造成本，降低了设备重量，减少了占地面积。
需要强调的是，本发明所述实施例是说明性的，而不是限定性的，因此本发明包括并不限于具体实施方式中所述实施例，凡是由本领域技术人员根据本发明的技术方案得出的其他实施方式，同样属于本发明保护的范围。

Claims (2)

1.一种节能高效低噪音压力机液压系统，其特征在于：包括：油箱、第一吸油滤油器、第一直动式溢流阀、第一压力传感器、三位四通电液换向阀、第一单向阀、第一两位两通电磁球阀、外控单向平衡阀、第一节流孔、动板驱动长行程液压缸、动板驱动液压缸、第二单向阀、第一压力表、内啮合齿轮泵、交流伺服电机和第一联轴器；
所述内啮合齿轮泵经第一联轴器由交流伺服电机驱动，用于给系统供压力油；该内啮合齿轮泵吸油口通过第一吸油滤油器与油箱连接；油箱用来储存、净化、冷却油液，吸油滤油器用于过滤油液；该内啮合齿轮泵排油口分别与第一压力表、第一压力传感器、第一直动式溢流阀的进油口、三位四通电液换向阀的进油口、第一单向阀的球端、第二单向阀的尖端相连接，第一压力表用于显示内啮合齿轮泵工作压力，第一压力传感器将压力信号转换为电信号，第一直动式溢流阀用于设定内啮合齿轮泵最高工作压力；所述第一直动式溢流阀的出油口连接油箱；所述三位四通电液换向阀回油口与油箱连接，该三位四通电液换向阀左输出口与第一两位两通电磁球阀的输入口连接，该第一两位两通电磁球阀的输出口分别与第一单向阀的尖端和外控单向平衡阀的下端口相连接，三位四通电液换向阀、第一两通电磁球阀、第一单向阀用于实现动板驱动长行程液压缸和动板驱动液压缸差动控制；该外控单向平衡阀的上端口分别与动板驱动长行程液压缸和动板驱动液压缸的有杆腔相连接，该动板驱动长行程液压缸和动板驱动液压缸的无杆腔与三位四通电液换向阀右输出口连接、并通过第一节流孔与外控单向平衡阀外控口相连接，外控单向平衡阀用于控制动板驱动长行程液压缸和动板驱动液压缸平稳下降。
2.根据权利要求1所述的一种节能高效低噪音压力机液压系统，其特征在于：该节能高效低噪音压力机液压系统，还包括：第二压力传感器、第二节流孔、第二两位两通电磁球阀、第二吸油滤油器、三相异步电动机、第二联轴器、恒压变量柱塞泵、第二压力表、电磁溢流阀、第三单向阀、三位四通电磁换向阀、双单向节流阀、双向液压锁、第二直动式溢流阀和短行程加压液压缸；
所述恒压变量柱塞泵经第二联轴器由三相异步电动机驱动，用于给加压液压缸供油；该恒压变量柱塞泵的吸油口经第二吸油滤油器与油箱连接，吸油滤油器用于过滤油液；该恒压变量柱塞泵排油口分别与第二压力表、电磁溢流阀进油口、第三单向阀尖端连接，所述第二压力表用于显示系统工作压力；所述电磁溢流阀回油口与油箱连接，电磁溢流阀用于设定加压液压缸最高工作压力，必要时实现系统卸荷；所述第三单向阀球端分别与第二单向阀球端、三位四通电磁换向阀进油口连接；该三位四通电磁换向阀回油口与油箱连接，该三位四通电磁换向阀左右输出口分别与双单向节流阀左右输入口以回油节流方式连接，三位四通电磁换向阀用于控制短行程加压液压缸上下运动；该双单向节流阀左右输出口分别与双向液压锁左右尖端油口连接，双单向节流阀用于控制短行程加压液压缸运动速度，双向液压锁用于加压液压缸保压，该双向液压锁左输出口分别与第二压力传感器、短行程加压液压缸无杆腔、第二节流口连接，该第二节流口还与第二两位两通电磁球阀球端输入口连接，该第二两位两通电磁球阀尖端输出口与油箱连接，该第二节流口和第二两位两通电磁球阀用于短行程加压液压缸无杆腔泄压；所述双向液压锁右输出口分别与短行程加压液压缸有杆腔、第二直动式溢流阀进油口连接，该第二直动式溢流阀回油口与油箱连接，第二直动式溢流阀用于防止加压液压缸加压腔过载。
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