CN113719486A - 一种eha液压同步系统 - Google Patents

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丁建军
赵晓华
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Abstract

本发明涉及一种EHA液压同步系统，由至少两个EHA液压同步作动器、控制箱、控制线束组成，每一个EHA液压作动器均为一个独立控制单元，每一个EHA液压同步作动器的伺服电机连接控制箱内对应的驱动器，由控制箱内对应的驱动器来控制该EHA液压同步作动器动作，多个EHA液压同步作动器通过调整各自对应的驱动器参数来保证工作速度同步一致。本发明的EHA液压同步系统设计理念新颖，结构紧凑、体积小、重量轻、输出效率高、功率重量比大、可以很方便的调整液压油缸工作速度，同步控制精度高，同时还可以补偿因液压元件磨损而造成的不同步问题，系统可靠性高，使用寿命长，具有很强的创新性、实用性，在实际应用中取得良好的效果。

Description

一种EHA液压同步系统
技术领域
本发明涉及一种液压系统，尤其是一种EHA液压同步系统。
背景技术
在液压系统工作中，经常有进行同步工作的要求，需要两个及以上液压油缸进行同步工作，这些液压油缸活塞杆同时伸出、同时缩回，要求同时伸出或缩回的速度、位置保持一致。
液压系统中常用的同步工作系统基本上都由液压泵源(包括电机、液压泵、液压阀、过滤器、液压油箱及附件等)、同步控制元件、同步执行元件(液压油缸)及相关液压管路接头组成。同步控制元件一般为同步阀、同步马达等液压元件。同步马达一般的同步控制精度为1-3％，同步阀的同步控制精度一般为0.5-1.5％，这样的控制精度在一般的工业液压系统中基本能满足要求，但在对同步精度要求高，工作负载大的液压系统中就与要求相差很远。如果要求进一步提高同步精度，就需要采用伺服阀、比例阀和伺服油缸进行控制，导致系统成本急剧上升。另外该类液压系统除了液压油缸这样的执行元件，还需要液压泵站给油缸提供动力，系统整体体积及重量过大，功率损失也很大，维护保养很不方便。
为解决上述问题，提高液压同步系统的控制精度，减少系统安装空间及重量，在得到高同步精度控制的同时，使系统功率损耗达到最小，需要采用电静液作动器EHA(Electro-Hydrostatic Actuator)控制原理，同步控制系统由两个及以上EHA液压同步作动器组成，同步控制精度可以达到0.1-0.01％，而且整个系统无需外带液压泵站，减少了液压油箱及相关附件管路，整体体积小，重量轻，功率损失小。
发明内容
本发明是提出一种全新的EHA液压同步系统，由两个及以上的液压同步作动器组成，该同步作动器的结构紧凑、体积小、重量轻、输出效率高、功率重量比大、无污染，无需配备液压泵站，每一个EHA作动器均为一个独立控制单元，相互之间互不影响，根据负载和工况的不同，可以组成两个及以上液压同步器的同步控制系统，具有很高的同步控制精度。
为实现上述目的，本发明的技术方案是：一种EHA液压同步系统，由至少两个EHA液压同步作动器、控制箱、控制线束组成，每一个EHA液压作动器均为一个独立控制单元，每一个EHA液压同步作动器的伺服电机连接控制箱内对应的驱动器，由控制箱内对应的驱动器来控制该EHA液压同步作动器动作，多个EHA液压同步作动器通过调整各自对应的驱动器参数来保证工作速度同步一致。
进一步，多个EHA液压同步作动器同步控制精度达到0.1-0.01％。
进一步，所述EHA液压同步作动器由伺服电机、联轴器、液压泵、功能阀块、单向阀、液控单向阀、溢流阀、微型闭式压力油箱、测压放气接头、对称液压油缸、位置控制开关组成。
进一步，所述液压泵为双向液压泵，在工作时，所述伺服电机接收到控制箱内驱动器的指令信号后开始工作，伺服电机通过联轴器带动液压泵正转，液压泵A口输出高压液压油，高压液压油通过液控单向阀、A1油路进入对称液压油缸的左腔，使油缸活塞伸出，对称液压油缸右腔的油通过A2油路、液控单向阀进入液压泵的B口。
进一步，当油缸活塞杆需要缩回时，所述伺服电机通过联轴器，带动液压泵反转，液压泵B口输出高压液压油，高压液压油通过液控单向阀、A2油路进入对称液压油缸的右腔，油缸活塞缩回出，对称液压油缸左腔的油通过A1油路、液控单向阀进入液压泵的A口。
进一步，两个单向阀分别连接液压泵的A、B口，用于液压泵工作时A、B口的补油，两个溢流阀分别连接液压缸的两腔，用于限制液压缸两腔压力，在系统超载时起到保护系统的作用；两个液控单向阀分别连接液压缸的两腔，用于在液压缸工作时产生负负载时起到稳定系统的作用。
进一步，两个位置控制开关设置在对称液压油缸上，用于限制对称液压油缸活塞运动的最小和最大位置。
进一步，所述控制箱由箱体、驱动器、输出端子模块组成，所述驱动器和输出端子模块安装在箱体内，所述驱动器的控制线束、电源线束连接到输出端子模块上，并通过输出端子模块端子连接控制箱外的EHA液压同步作动器。
本发明的有益效果是：
本发明将液压同步控制的液压油缸做成各自独立的运动控制单元，各运动控制单元之间的液压油路互不影响，增加了作动器工作的稳定性。通过控制伺服电机的转速来控制液压泵的转速和输出流量，从而控制液压油缸的工作速度。在液压系统中都一般都包括液压泵、液压缸、液压阀等液压元件，而这些液压元件不可避免的均会存在内泄、压降、节流等问题，造成液压元件效率损失，这些效率损失叠加后最终反应到执行元件(液压油缸)的输出速度及推拉力，影响液压油缸的同步性能，而且这些液压元件随着使用周期增加，工作效率会进一步降低，加大了对同步精度的影响，使同步精度进一步降低。在本发明中可以定期对伺服电机驱动器的参数进行修改，使液压油缸可以长期保持高同步精度。
综上所述，本发明的EHA液压同步系统设计理念新颖，结构紧凑、体积小、重量轻、输出效率高、功率重量比大、可以很方便的调整液压油缸工作速度，同步控制精度高，同时还可以补偿因液压元件磨损而造成的不同步问题，系统可靠性高，使用寿命长，具有很强的创新性、实用性，在实际应用中取得良好的效果。
本发明可以用于两个及以上液压同步工况，因其工作原理及同步控制精度相同，在本发明内容中主要是按两个液压同步作动器工作来介绍，但在实际应用中，可以根据需要配备对个液压同步作动器。
附图说明
图1为EHA液压同步系统示意图；
图2为EHA液压同步作动器液压原理图；
图3为EHA液压同步作动器结构主视图；
图4为图3的左视图。
具体实施方式
下面结合附图与实施例对本发明作进一步说明。
如图1至图4所示，本发明的一种EHA液压同步系统，由两个及以上EHA液压同步作动器1、控制箱2、控制线束3组成，其中，EHA液压同步作动器1由伺服电机1-1、联轴器1-2、液压泵1-3、功能阀块1-4、单向阀1-5(2件)、液控单向阀1-6(2件)、溢流阀1-7(2件)、微型闭式压力油箱1-8、测压放气接头1-9(4件)、对称液压油缸1-10、位置控制开关1-11(2件)组成。控制箱由箱体2-1、驱动器2-2、输出端子模块2-3组成。
每一个EHA液压同步作动器的伺服电机1-1由控制箱里面对应的驱动器2-2来控制。
实施过程：
一、控制箱装配，参看图1
第一步，将驱动器2-2分别安装在控制箱2-1内，驱动器2-2数量与参数与EHA液压同步作动器1向对应，图中画了2个，另外预留了两个，在实际使用时是根据EHA液压同步作动器数量来确定。
第二步，再将输出端子模块2-3安装在控制箱体2-1内，输出端子数量应满足驱动器控制输出要求。
第三步，将驱动器2-2的控制线束、电源线束连接到输出端子模块2-3上，并从端子输出到控制箱体2-1外。
二、EHA液压同步作动器装配
EHA液压同步作动器主要由伺服电机1-1、联轴器1-2、液压泵1-3、功能阀块1-4、单向阀1-5(2件)、液控单向阀1-6(2件)、溢流阀1-7(2件)、微型闭式压力油箱1-8、测压放气接头1-9(4件)、对称液压油缸1-10、位置控制开关1-11(2件)组成。
EHA液压同步作动器的液压原理如图2所示，液压泵为双向液压泵，在工作时伺服电机1-1接收到控制箱内驱动器的指令开始工作，伺服电机正转，通过联轴器1-2，带动液压泵1-3正转，液压泵A口输出高压油，液压油通过液控单向阀1-6、A1油路进入对称液压油缸10-1的左腔，油缸活塞伸出，对称液压油缸10-1右腔的油通过A2油路、液控单向阀1-6进入泵的B口。当油缸活塞杆需要缩回时，伺服电机1-1反转，通过联轴器1-2，带动液压泵1-3反转，液压泵B口输出高压油，液压油通过液控单向阀1-6、A2油路进入对称液压油缸1-10的右腔，油缸活塞缩回出，对称液压油缸1-10左腔的油通过A1油路、液控单向阀1-6进入泵的A口。
两个单向阀1-5是用于液压泵工作时A、B口的补油，两个溢流阀1-7是限制液压缸两腔压力，在系统超载时起到保护系统的作用。两个液控单向阀1-6，在油缸工作时产生负负载时起到稳定系统的作用。
位置控制开关1-11用于限制作动器活塞运动的最小和最大位置。
因工作负载不同，液压同步作动器内部各元件规格也不相同，但工作原理相同，图3仅为单台液压同步作动器示意图。
三、系统安装，参看图1
分别将液压同步作动器的伺服电机及位置开关的电源控制线束3与控制箱内驱动器的线束一一对应连接。
一个驱动器控制一个液压同步作动器，驱动器及液压同步作动器根据实际工作需求数量可以是两个及两个以上。
四、系统同步性控制
在EHA液压同步系统工作前，先进行同步性能调试。先控制一组驱动器及液压同步作动器，调整驱动器控制伺服电机转速，在液压同步作动器的工作速度达到要求后，记录下工作速度值及驱动器设置的参数。然后再控制另一组驱动器及液压同步作动器，调整驱动器参数保证液压同步作动器的工作速度与前一台作动器的速度一致，同理可以继续调整控制第三组、第四组……驱动器及液压同步作动器，使各组的液压同步作动器工作速度一致。
在调整驱动器控制参数时可以采用上位机进行控制，液压同步作动器上可以安装速度传感器进行速度检测，可以将速度同步控制精度可以达到0.1％以内。
如果实际工作中要求更高的同步控制精度，可以将位置控制开关换成位移传感器进行闭环控制，同步控制精度可以达到0.01％。

Claims (8)

1.一种EHA液压同步系统，其特征在于：该系统由至少两个EHA液压同步作动器、控制箱、控制线束组成，每一个EHA液压作动器为一个独立控制单元，每一个EHA液压同步作动器的伺服电机连接控制箱内对应的驱动器，由控制箱内对应的驱动器来控制该EHA液压同步作动器动作，多个EHA液压同步作动器通过调整各自对应的驱动器参数来保证工作速度同步一致。
2.根据权利要求1所述的EHA液压同步系统，其特征在于：多个EHA液压同步作动器同步控制精度达到0.1-0.01％。
3.根据权利要求1所述的EHA液压同步系统，其特征在于：所述EHA液压同步作动器由伺服电机、联轴器、液压泵、功能阀块、单向阀、液控单向阀、溢流阀、微型闭式压力油箱、测压放气接头、对称液压油缸、位置控制开关组成。
4.根据权利要求3所述的EHA液压同步系统，其特征在于：所述液压泵为双向液压泵，在工作时，所述伺服电机接收到控制箱内驱动器的指令信号后开始工作，伺服电机通过联轴器带动液压泵正转，液压泵A口输出高压液压油，高压液压油通过液控单向阀、A1油路进入对称液压油缸的左腔，使油缸活塞伸出，对称液压油缸右腔的油通过A2油路、液控单向阀进入液压泵的B口。
5.根据权利要求4所述的EHA液压同步系统，其特征在于：当油缸活塞杆需要缩回时，所述伺服电机通过联轴器，带动液压泵反转，液压泵B口输出高压液压油，高压液压油通过液控单向阀、A2油路进入对称液压油缸的右腔，油缸活塞缩回出，对称液压油缸左腔的油通过A1油路、液控单向阀进入液压泵的A口。
6.根据权利要求3所述的EHA液压同步系统，其特征在于：两个单向阀分别连接液压泵的A、B口，用于液压泵工作时A、B口的补油，两个溢流阀分别连接液压缸的两腔，用于限制液压缸两腔压力，在系统超载时起到保护系统的作用；两个液控单向阀分别连接液压缸的两腔，用于在液压缸工作时产生负负载时起到稳定系统的作用。
7.根据权利要求3所述的EHA液压同步系统，其特征在于：两个位置控制开关设置在对称液压油缸上，用于限制对称液压油缸活塞运动的最小和最大位置。
8.根据权利要求1所述的EHA液压同步系统，其特征在于：所述控制箱由箱体、驱动器、输出端子模块组成，所述驱动器和输出端子模块安装在箱体内，所述驱动器的控制线束、电源线束连接到输出端子模块上，并通过输出端子模块端子连接控制箱外的EHA液压同步作动器。
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