CN114198348A - 超大吨位伺服泵控折弯机液压系统及其控制方法 - Google Patents

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安伟伟
谢舒曼
耿亮云
郭金亮
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Abstract

本发明属于大型折弯机技术领域，更具体地，涉及一种超大吨位伺服泵控折弯机液压系统及其控制方法，包括主油泵系统和油缸，所述主油泵系统与油缸的上腔通过电液比例换向阀连通，折弯机液压系统还包括用于控制主油泵系统和油缸工作状态的副油泵系统、第一油箱、第二油箱，油缸的上腔通过充液阀与所述副油泵系统和第一油箱均连通，所述副油泵系统与电液比例换向阀的控制端口连通；所述油缸的下腔、主油泵系统、副油泵系统均与第二油箱连通。本发明除了利用主油泵系统的主电机对主泵转速的调节，直接调节供油量；还可以通过副油泵系统的辅助作用，进行多重调节，从而避免了使用阀控调速导致能量损耗大和系统易发热的情况出现，实现节能环保的效果。

Description

超大吨位伺服泵控折弯机液压系统及其控制方法
技术领域
本发明专利属于大型折弯机技术领域，更具体地，涉及一种超大吨位伺服泵控折弯机液压系统及其控制方法。
背景技术
大多数大型折弯机使用电液比例方向阀进行位置控制，大通径的比例压力阀进行系统压力控制，由于采用的是异步电动机和定量泵供油的方式，在机床工作或上料时，异步电机都是按照一定的转速带动油泵旋转，系统的流量没有变化，在流经溢流阀及管道时，存在着能量的损失。
目前，绝大多数的由于应用阀控调速原理，能量损耗大，系统易发热，因此能量利用率普遍偏低。如何能够能够降低系统的能耗，提高节能效果同时提高系统的利用率，是现阶段亟待解决的关键技术。
发明内容
本发明为克服上述现有技术所述的至少一种缺陷，提供一种超大吨位伺服泵控折弯机液压系统。
在本技术方案中，提供了一种超大吨位伺服泵控折弯机液压系统，包括主油泵系统和油缸，所述主油泵系统与油缸的上腔通过电液比例换向阀连通，所述折弯机液压系统还包括用于控制主油泵系统和油缸工作状态的副油泵系统、第一油箱、第二油箱，所述油缸的上腔通过充液阀与所述副油泵系统和第一油箱均连通，所述副油泵系统与电液比例换向阀的控制端口连通；所述油缸的下腔、主油泵系统、副油泵系统均与第二油箱连通。
本发明通过设置主油泵系统和副油泵系统，使得主油泵系统根据需要供油，副油泵系统通过与电液比例换向阀的控制端口连通，可调节电液比例换向阀的出油口，从而使得副油泵系统通过调节液比例换向阀的出油口实现对主油泵系统给油缸上腔供油的速度的调节，从而调节工进的速度；另外，所述油缸的上腔通过充液阀与所述副油泵系统和第一油箱均连通的设置，使得在需要副油泵系统工作的情况下，也可以在充液阀关上后通过打开副油泵系统提供控制油将充液阀打开，从而打开油缸的上腔与油缸连通口，将油缸的油输送至第一油箱，从而调节系统的工作状态。因此除了利用主油泵系统的主电机对主泵转速的调节，直接调节供油量；还可以通过副油泵系统的辅助作用，进行多重调节，从而避免了现有技术中使用阀控调速原理导致能量损耗大和系统易发热的情况出现，提高能量利用率，实现节能环保的效果。
优选地，所述主油泵系统包括主泵截止阀、主伺服油泵、第一伺服过滤器，所述第二油箱、主泵截止阀、主伺服油泵、伺服过滤器、电液比例换向阀、油缸的上腔顺次连通；所述电液比例换向阀还通过速度切换平衡阀与油缸的下腔连通，所述电液比例换向阀与第二油箱也连通。
优选地，所述电液比例换向阀为三位四通电液比例换向阀，所述主伺服油泵包括主泵和用于控制主泵的主电机，所述主电机与主泵连接。
优选地，所述副油泵系统包括副泵截止阀、副伺服油泵、第二伺服过滤器、单向阀、方向阀，所述第二油箱、副泵截止阀、副伺服油泵、第二伺服过滤器、单向阀、方向阀、充液阀、油缸的上腔顺次连通。
优选地，所述方向阀为二位四通方向阀，所述副伺服油泵包括副泵和用于控制副泵的副电机，所述副电机与副泵连接。
优选地，所述副油泵系统还包括第一安全阀，所述第一安全阀一端连接于所述第二伺服过滤器与单向阀之间，另一端与第二油箱连接。
优选地，所述副油泵系统还包括第二安全阀、蓄能器，所述第二安全阀一端连接于单向阀输出端，另一端与第二油箱连接；所述蓄能器也与单向阀输出端连接。
优选地，所述主油泵系统还包括压力控制系统，所述压力控制系统连接于过滤器与电液比例换向阀之间。
优选地，所述主油泵系统设有用于感应压力的主泵压力传感器，所述副油泵系统设有用于感应压力的副泵压力传感器。
本发明还提供一种根据上述的超大吨位伺服泵控折弯机液压系统的控制方法，具体步骤如下：
（1）首先确认系统完善后，开始启动副伺服油泵，调试第一安全阀的压力满足系统要求，同时验证副泵压力传感器信号是否正常，调试完成后，开始启动主伺服油泵的调试，检验该系统主泵压力传感器的信号是否发讯正常，是否能成功进行信号交接控制，然后设定压力控制系统的压力为工作的额定压力；
（2）步骤（1）完成后，折弯机液压系统进行正式调试工作，折弯机启动；
（3）主伺服油泵启动后，处于下行位置时，连通油缸下腔的速度切换平衡阀开启，油缸下腔的的油经速度切换平衡阀、电液比例换向阀回第二油箱，由于油缸上腔低于大气压，使得第一油箱中的液压油通过充液阀被吸入油缸上腔，实现快速趋近；由于重力作用，实现快速下行，不需要系统提供能量，因而主伺服油泵的主电机处于低速待机状态，基本上不耗能量；
（4）当速度切换点信号输入后，主电机立刻进入了工作状态，转速迅速提高至系统要求的状态，慢速工进；完成折弯后返程时电液比例换向阀带电，处于上行位置，主伺服油泵处于工作状态，根据系统要求输出响应的转速，达到返程的速度，同时要求方向阀带电，副伺服油泵工作，控制油进入充液阀，打开油缸上腔，使得油缸上腔的油液返回油箱，返回到上行位置死点，方向阀断电，主伺服油泵和副伺服油泵的转速降低到零转速，等待下一次指令开始进入新的循环状态。
本发明根据上述的超大吨位伺服泵控折弯机液压系统的控制方法，通过主油泵系统和副油泵系统设置，实现了泵控系统取代了阀控系统的控制灵敏度，同时也避免阀控调速原理导致能量损耗大和系统易发热的情况出现，提高能量利用率，实现节能环保的效果。系统空运转时通过电机控制泵的转速，使其空载功率消耗最小。当电机启动时，油泵可接近于无压力无流量启动，启动功率极小。在工作不同阶段，当系统压力达到设定压力时，泵提供足够的压力和流量，系统可根据机床所需速度和压力给电机相应的转速和扭矩指令，因此液压系统不再产生溢流损失，提高了能源利用率。
与现有技术相比，有益效果是：
本发明通过设置主油泵系统和副油泵系统，使得主油泵系统根据需要供油，副油泵系统通过与电液比例换向阀的控制端口连通，可调节电液比例换向阀的出油口，从而使得副油泵系统通过调节电液比例换向阀的出油口实现对主油泵系统给油缸上腔供油的速度的调节，从而调节工进的速度；另外，所述油缸的上腔通过充液阀与所述副油泵系统和第一油箱均连通的设置，使得在需要副油泵系统工作的情况下，也可以在充液阀关上后通过打开副油泵系统提供控制油将充液阀打开，从而打开油缸的上腔与油缸连通口，将油缸的油输送至第一油箱，从而调节系统的工作状态。因此除了利用主油泵系统的主电机对主泵转速的调节，直接调节供油量；还可以通过副油泵系统的辅助作用，进行多重调节，从而避免了现有技术中使用阀控调速原理导致能量损耗大和系统易发热的情况出现，提高能量利用率，实现节能环保的效果。
附图说明
图1为本发明的超大吨位伺服泵控折弯机液压系统的系统图；
图2为压力控制系统的结构示意图。
具体实施方式
附图仅用于示例性说明，不能理解为对本专利的限制；为了更好说明本实施例，附图某些部件会有省略、放大或缩小，并不代表实际产品的尺寸；对于本领域技术人员来说，附图中某些公知结构及其说明可能省略是可以理解的。附图中描述位置关系仅用于示例性说明，不能理解为对本专利的限制。
本发明实施例的附图中相同或相似的标号对应相同或相似的部件；在本发明的描述中，需要理解的是，若有术语“上”、“下”、“左”、“右”“长”“短”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此附图中描述位置关系的用语仅用于示例性说明，不能理解为对本专利的限制，对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语的具体含义。
下面通过具体实施例，并结合附图，对本发明的技术方案作进一步的具体描述：
实施例一
如图1至图2为本发明的一种超大吨位伺服泵控折弯机液压系统第一实施例，包括主油泵系统1和油缸3，主油泵系统1与油缸3的上腔通过电液比例换向阀4连通，折弯机液压系统还包括用于控制主油泵系统1和油缸3工作状态的副油泵系统2、第一油箱6、第二油箱7，油缸3的上腔通过充液阀5与副油泵系统2和第一油箱6均连通，副油泵系统2与电液比例换向阀4的控制端口连通；油缸3的下腔、主油泵系统1、副油泵系统2均与第二油箱7连通。
其中，主油泵系统1包括主泵截止阀11、主伺服油泵12、第一伺服过滤器13，第二油箱7、主泵截止阀11、主伺服油泵12、伺服过滤器13、电液比例换向阀4、油缸3的上腔顺次连通；电液比例换向阀4还通过速度切换平衡阀16与油缸3的下腔连通，电液比例换向阀4与第二油箱7也连通。通过第二油箱7、主泵截止阀11、主伺服油泵12、伺服过滤器13、电液比例换向阀4、油缸3的上腔顺次连通的设置，使得在主泵截止阀11打开处于不截止状态，打开主伺服油泵12就可以从第二油箱7泵入油依次经过伺服过滤器13、电液比例换向阀4给油缸3的上腔供油，从而调节油缸3中活塞的向下移动，也就是下行。通过电液比例换向阀4可以对供油速度进行调节。还可以通过主伺服油泵12本身的主电机进行控制泵油的速度，进行调节。另外，油缸3上腔设有上腔减震软管31，下腔设有下腔减震软管32，这样设置主要是为了减震。
另外，电液比例换向阀4为三位四通电液比例换向阀，主伺服油泵12包括主泵121和用于控制主泵121的主电机122，主电机122与主泵121连接。电液比例换向阀4为三位四通电液比例换向阀，只是优选，并不是限制性的规定，其他的电液比例换向阀只要能够实现功能也是可行的。主伺服油泵12包括主泵121和用于控制主泵121的主电机122，主电机122与主泵121连接，这是设置一种可控的主伺服油泵12，通过主电机122可初步控制主泵121泵油的速度，从而对液压系统进行控制。
其中，副油泵系统2包括副泵截止阀21、副伺服油泵22、第二伺服过滤器23、单向阀24、方向阀25，第二油箱7、副泵截止阀21、副伺服油泵22、第二伺服过滤器23、单向阀24、方向阀25、充液阀5、油缸3的上腔顺次连通。第二油箱7、副泵截止阀21、副伺服油泵22、第二伺服过滤器23、单向阀24、方向阀25、充液阀5、油缸3的上腔顺次连通的设置，油缸3中上腔的油在需要的回流的时候通过副伺服油泵22泵入第二油箱7的压力油依次经过第二伺服过滤器23、单向阀24、方向阀25、充液阀5进入油缸3的上腔，打开了充液阀5，油缸3上腔的油可以直接流进第一油箱6；同时副伺服油泵22泵入第二油箱7的压力油也可以输入至电液比例换向阀4的控制端，让右侧得电，油缸3上腔的油也可以经过电液比例换向阀4流回第二油箱7。另外，在需要让油缸3中的活塞向下移动时，油缸3中下腔的油可以直接经速度切换平衡阀16、电液比例换向阀4回第二油箱7。
另外，方向阀25为二位四通方向阀，副伺服油泵22包括副泵221和用于控制副泵221的副电机222，副电机222与副泵221连接。方向阀25为二位四通方向阀，只是优选，并不是限制性的规定，方向阀只要能够实现功能也是可行的。副伺服油泵22包括副泵221和用于控制副泵221的副电机222，副电机222与副泵221连接，这是设置一种可控的副伺服油泵22，通过副电机222可初步控制副泵221泵油的速度，从而对液压系统进行控制。
其中，副油泵系统2还包括第一安全阀26，第一安全阀26一端连接于所述第二伺服过滤器23与单向阀24之间，另一端与第二油箱7连接。第一安全阀26是为了在副油泵系统2回路中压力过大的时候提供减压的作用，提高系统的安全性。优选地，第一安全阀26为电磁溢流阀。当然这些只是优选，并不是限制性的规定。
另外，副油泵系统2还包括第二安全阀27、蓄能器28，第二安全阀27一端连接于单向阀24输出端，另一端与第二油箱7连接；蓄能器28也与单向阀24输出端连接。第二安全阀27、蓄能器28也是为了在副油泵系统2回路中压力过大的时候提供减压的作用，提高系统的安全性。由于单向阀24输出端一般压力时比较大的，因此需要进行泄压，提高系统的安全性。优选地，第二安全阀27为直动溢流阀。当然这些只是优选，并不是限制性的规定。
其中，主油泵系统1还包括压力控制系统14，压力控制系统14连接于过滤器与电液比例换向阀4之间。压力控制系统14的设置主要是对主油泵系统1回路中压力进行设定同时进行对回路中的压力进行调节，从而保护整个液压系统的主油泵系统1回路的安全性。另外，压力控制系统14包括压力插件141、 压力控制盖板142 以及第三二位四通方向阀143。
另外，主油泵系统1设有用于感应压力的主泵压力传感器15，副油泵系统2设有用于感应压力的副泵压力传感器29。主油泵系统1设有用于感应压力的主泵压力传感器15，副油泵系统2设有用于感应压力的副泵压力传感器29的设置主要是为了对主油泵系统和副油泵系统的回路的压力进行实时感应，发送给系统控制器，从而对主油泵系统和副油泵系统实时进行压力调节。优选地，主泵压力传感器15设于压力控制系统14和电液比例换向阀4之间。副泵压力传感器29设于单向阀24输出端且与第二安全阀27以及蓄能器28均并联。需要说明的是，这种位置设定只是优选，并不是限制性的规定。
其中，超大吨位伺服泵控折弯机液压系统还设有用于将各个元器件集成的集成阀板8，压力控制系统14、电液比例换向阀4、第一伺服过滤器13、速度切换平衡阀16、第二伺服过滤器23、单向阀24、第一安全阀26、第二安全阀27均集成安装在集成阀板8上，形成模块化，然后组装在第二油箱7上，减少整体的安装空间。
另外，超大吨位伺服泵控折弯机液压系统还设有若干检测点，便于实时检测系统中的压力。比如主油泵系统1在主伺服油泵12出油口设有主泵测压接头123，副油泵系统2在副伺服油泵22出油口设有副泵测压接头223。当然这些只是优选，并不是限制性的规定，其他位置处也可以设置压力测试接头，可根据需要进行选择。
实施例二
如图1至图2为本发明一种超大吨位伺服泵控折弯机液压系统的控制方法的第二实施例，本实施例基于实施例一的系统的控制方法，具体步骤如下：
（1）首先确认系统完善后，开始启动副伺服油泵22，调试第一安全阀26的压力满足系统要求，同时验证副泵压力传感器29信号是否正常，调试完成后，开始启动主伺服油泵12的调试，检验该系统主泵压力传感器15的信号是否发讯正常，是否能成功进行信号交接控制，然后设定压力控制系统14的压力为工作的额定压力；
（2）步骤（1）完成后，折弯机液压系统进行正式调试工作，折弯机启动；
（3）主伺服油泵12启动后，处于下行位置时，连通油缸3下腔的速度切换平衡阀16开启，油缸3下腔的的油经速度切换平衡阀16、电液比例换向阀4回第二油箱7，由于油缸3上腔低于大气压，使得第一油箱6中的液压油通过充液阀5被吸入油缸3上腔，实现快速趋近；由于重力作用，实现快速下行，不需要系统提供能量，因而主伺服油泵12的主电机122处于低速待机状态，基本上不耗能量；
（4）当速度切换点信号输入后，主电机122立刻进入了工作状态，转速迅速提高至系统要求的状态，慢速工进；完成折弯后返程时电液比例换向阀4带电，处于上行位置，主伺服油泵12处于工作状态，根据系统要求输出响应的转速，达到返程的速度，同时要求方向阀25带电，副伺服油泵22工作，控制油进入充液阀5，打开油缸3上腔，使得油缸3上腔的油液返回油箱，返回到上行位置死点，方向阀25断电，主伺服油泵12和副伺服油泵22的转速降低到零转速，等待下一次指令开始进入新的循环状态。
通过主油泵系统和副油泵系统设置，实现了泵控系统取代了阀控系统的控制灵敏度，同时也避免阀控调速原理导致能量损耗大和系统易发热的情况出现，提高能量利用率，实现节能环保的效果。系统空运转时通过电机控制泵的转速，使其空载功率消耗最小。当电机启动时，油泵可接近于无压力无流量启动，启动功率极小。在工作不同阶段，当系统压力达到设定压力时，泵提供足够的压力和流量，系统可根据机床所需速度和压力给电机相应的转速和扭矩指令，因此液压系统不再产生溢流损失，提高了能源利用率。
通过双泵系统的泵控还具有以下优点：油缸可以自由设定下定位位置，可以补偿机械变形。多重调节，时的工作同步精度可达到接近0.1mm，定位精度接近0.05mm。同时采用伺服泵控制方式：节能、噪声低、省油，结构紧凑，现场安装简单，后期维护方便，用油量是普通电机的50%，能耗是普通电机的40%
显然，本发明的上述实施例仅仅是为清楚地说明本发明所作的举例，而并非是对本发明的实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明权利要求的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种超大吨位伺服泵控折弯机液压系统，其特征在于，包括主油泵系统（1）和油缸（3），所述主油泵系统（1）与油缸（3）的上腔通过电液比例换向阀（4）连通，所述折弯机液压系统还包括用于控制主油泵系统（1）和油缸（3）工作状态的副油泵系统（2）、第一油箱（6）、第二油箱（7），所述油缸（3）的上腔通过充液阀（5）与所述副油泵系统（2）和第一油箱（6）均连通，所述副油泵系统（2）与电液比例换向阀（4）的控制端口连通；所述油缸（3）的下腔、主油泵系统（1）、副油泵系统（2）均与第二油箱（7）连通。
2.根据权利要求1所述的超大吨位伺服泵控折弯机液压系统，其特征在于，所述主油泵系统（1）包括主泵截止阀（11）、主伺服油泵（12）、第一伺服过滤器（13），所述第二油箱（7）、主泵截止阀（11）、主伺服油泵（12）、第一伺服过滤器（13）、电液比例换向阀（4）、油缸（3）的上腔顺次连通；所述电液比例换向阀（4）还通过速度切换平衡阀（16）与油缸（3）的下腔连通，所述电液比例换向阀（4）与第二油箱（7）也连通。
3.根据权利要求2所述的超大吨位伺服泵控折弯机液压系统，其特征在于，所述电液比例换向阀（4）为三位四通电液比例换向阀，所述主伺服油泵（12）包括主泵（121）和用于控制主泵（121）的主电机（122），所述主电机（122）与主泵（121）连接。
4.根据权利要求2所述的超大吨位伺服泵控折弯机液压系统，其特征在于，所述副油泵系统（2）包括副泵截止阀（21）、副伺服油泵（22）、第二伺服过滤器（23）、单向阀（24）、方向阀（25），所述第二油箱（7）、副泵截止阀（21）、副伺服油泵（22）、第二伺服过滤器（23）、单向阀（24）、方向阀（25）、充液阀（5）、油缸（3）的上腔顺次连通。
5.根据权利要求4所述的超大吨位伺服泵控折弯机液压系统，其特征在于，所述方向阀（25）为二位四通方向阀，所述副伺服油泵（22）包括副泵（221）和用于控制副泵（221）的副电机（222），所述副电机（222）与副泵（221）连接。
6.根据权利要求4所述的超大吨位伺服泵控折弯机液压系统，其特征在于，所述副油泵系统（2）还包括第一安全阀（26），所述第一安全阀（26）一端连接于所述第二伺服过滤器（23）与单向阀（24）之间，另一端与第二油箱（7）连接。
7.根据权利要求6所述的超大吨位伺服泵控折弯机液压系统，其特征在于，所述副油泵系统（2）还包括第二安全阀（27）、蓄能器（28），所述第二安全阀（27）一端连接于单向阀（24）输出端，另一端与第二油箱（7）连接；所述蓄能器（28）也与单向阀（24）输出端连接。
8.根据权利要求7所述的超大吨位伺服泵控折弯机液压系统，其特征在于，所述主油泵系统（1）还包括压力控制系统（14），所述压力控制系统（14）连接于过滤器与电液比例换向阀（4）之间。
9.根据权利要求8所述的超大吨位伺服泵控折弯机液压系统，其特征在于，所述主油泵系统（1）设有用于感应压力的主泵压力传感器（15），所述副油泵系统（2）设有用于感应压力的副泵压力传感器（29）。
10.一种根据权利要求9所述的超大吨位伺服泵控折弯机液压系统的控制方法，其特征在于，具体步骤如下：
（1）首先确认系统完善后，开始启动副伺服油泵（22），调试第一安全阀（26）的压力满足系统要求，同时验证副泵压力传感器（29）信号是否正常，调试完成后，开始启动主伺服油泵（12）的调试，检验该系统主泵压力传感器（15）的信号是否发讯正常，是否能成功进行信号交接控制，然后设定压力控制系统（14）的压力为工作的额定压力；
（2）步骤（1）完成后，折弯机液压系统进行正式调试工作，折弯机启动；
（3）主伺服油泵（12）启动后，处于下行位置时，连通油缸（3）下腔的速度切换平衡阀（16）开启，油缸（3）下腔的的油经速度切换平衡阀（16）、电液比例换向阀（4）回第二油箱（7），由于油缸（3）上腔低于大气压，使得第一油箱（6）中的液压油通过充液阀（5）被吸入油缸（3)上腔，实现快速趋近；由于重力作用，实现快速下行，不需要系统提供能量，因而主伺服油泵（12）的主电机（122）处于低速待机状态，基本上不耗能量；
（4）当速度切换点信号输入后，主电机（122）立刻进入了工作状态，转速迅速提高至系统要求的状态，慢速工进；完成折弯后返程时电液比例换向阀（4）带电，处于上行位置，主伺服油泵（12）处于工作状态，根据系统要求输出响应的转速，达到返程的速度，同时要求方向阀（25）带电，副伺服油泵（22）工作，控制油进入充液阀（5），打开油缸（3）上腔，使得油缸（3）上腔的油液返回油箱，返回到上行位置死点，方向阀（25）断电，主伺服油泵（12）和副伺服油泵（22）的转速降低到零转速，等待下一次指令开始进入新的循环状态。
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