CN114505438B - 一种大功率电液控制的压力机系统 - Google Patents

一种大功率电液控制的压力机系统 Download PDF

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CN114505438B CN202210339899.4A CN202210339899A CN114505438B CN 114505438 B CN114505438 B CN 114505438B CN 202210339899 A CN202210339899 A CN 202210339899A CN 114505438 B CN114505438 B CN 114505438B
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Abstract

本发明提供一种大功率电液控制的压力机系统,属于压力机技术领域,压力机系统包括:执行单元,与压力机的活动横梁连接,用于驱动活动横梁运动;液压驱动单元,与执行单元连接,用于为执行单元供油,并存储活动横梁的动势能,辅助执行单元驱动活动横梁运动;电气驱动单元,分别与执行单元及液压驱动单元连接,用于为液压驱动单元及执行单元提供电力,并控制执行单元的运行速度。采用液电混合驱动的方式控制压力机的运行,降低了压力机活动横梁快速下放和回程过程中的节流损失,同时,液压驱动单元可以回收活动横梁的动势能,进而可以提高系统的能效。

Description

一种大功率电液控制的压力机系统
技术领域
本发明涉及压力机技术领域,特别是涉及一种大功率电液控制的压力机系统。
背景技术
压力机作为锻造工艺的核心装备,在航空航天、基础建设、军事装备、核电工业等方面具有基础决定高度的作用,压力机的特点是工进负载力大。液压系统因具有功率密度大、驱动力大等优点,被广泛应用在压力机系统中。工作过程中,为了控制重型活动横梁按需运动,液压系统中的控制阀上存在大量的节流损失。此外,重型活动横梁下放过程中,其重力势能均通过控制阀节流作用转换为热能耗散掉,系统动势能浪费严重,能效低且运动特性差。
随着全球温度上升带来的一系列环境问题及国家对碳排放的重视,压力机的节能提效刻不容缓。
基于上述问题,亟需一种新的压力机系统以回收系统动势能,降低系统节流损失,提高系统能效。
发明内容
本发明的目的是提供一种大功率电液控制的压力机系统,可回收系统动势能且降低控制阀的节流损失。
为实现上述目的,本发明提供了如下方案:
一种大功率电液控制的压力机系统,用于驱动压力机运行,所述压力机包括上横梁、活动横梁和下横梁;所述大功率电液控制的压力机系统包括:
执行单元,与压力机的活动横梁连接,用于驱动活动横梁运动;
液压驱动单元,与所述执行单元连接,用于为所述执行单元供油,并存储所述活动横梁的动势能,辅助所述执行单元驱动活动横梁运动;
电气驱动单元,分别与所述执行单元及所述液压驱动单元连接,用于为所述液压驱动单元及所述执行单元提供电力,并控制所述执行单元的运行速度。
可选地,所述液压驱动单元包括:电动机、泵组、溢流阀、油箱、第一控制阀、第二控制阀、蓄能器、补油单向阀以及高位油箱;
所述电动机与所述电气驱动单元连接;
所述泵组与所述电动机同轴连接,所述泵组的进油口与所述油箱连通,出油口分别与所述第一控制阀的工作油口D以及溢流阀的进油口连通,所述泵组在电动机的驱动下从油箱中吸油;
所述溢流阀的出油口与所述油箱连通;
所述第一控制阀的工作油口E与油箱连通,所述第一控制阀的工作油口C分别与所述补油单向阀的出油口及执行单元连通;
所述第二控制阀的工作油口G与蓄能器连通,所述第二控制阀的工作油口H与油箱连通,所述第二控制阀的工作油口F与所述执行单元连通;
所述蓄能器用于对活动横梁的重力进行平衡并回收活动横梁的动势能;
所述补油单向阀的进油口与所述高位油箱连通;
在所述活动横梁下降过程中,活动横梁的动势能通过所述第二控制阀存储至所述蓄能器;活动横梁回程过程中,蓄能器释放储存的能量,辅助执行单元驱动所述活动横梁运动。
可选地,所述电气驱动单元包括:
直流母线;
第一逆变器,分别与所述直流母线及所述执行单元连接;
第二逆变器,分别与所述直流母线及所述液压驱动单元连接。
可选地,所述电气驱动单元还包括:整流器、DC-DC变换器及超级电容组;
所述整流器和所述DC-DC变换器均与所述直流母线连接;
所述超级电容组与所述DC-DC变换器连接。
可选地,所述执行单元为液电混驱执行器;
所述液电混驱执行器设置在压力机的上横梁和活动横梁之间;
所述液电混驱执行器包括:
电动/发电机,与所述电气驱动单元连接;
减速器,与所述电动/发电机连接;
螺旋传动副,与所述减速器连接;
推杆,通过螺旋传动副与所述减速器连接;所述电动/发动机依次通过减速器和螺旋传动副将旋转运动转换为推杆的直线运动;
第一腔体A,与所述第一控制阀的工作油口C及所述补油单向阀连通;
第二腔体B,与所述第二控制阀的工作油口F连通;
所述第一控制阀的工作油口C用于为所述第一腔体A供油和泄油;
所述第二控制阀的工作油口F用于为所述第二腔体B供油和泄油;
所述补油单向阀用于为所述第一腔体A补油;
在所述活动横梁空程下降时,第一控制阀工作在中位,第二控制阀工作在右位,工作油口F与工作油口G连通,蓄能器通过第二腔体B平衡活动横梁的重力;活动横梁下降过程中,第二腔体B的油液流至蓄能器,活动横梁的动势能存储至蓄能器,电动/发电机控制活动横梁的下降速度;
在压力机处于加压工进时,第一控制阀工作在左位,工作油口C与工作油口D连通,第二控制阀工作在左位,工作油口F与工作油口H连通,液电混驱执行器在电气驱动单元与液压驱动单元的共同作用下对锻件进行加压工进。
压力机处于回程阶段时,第一控制阀工作在右位,工作油口C与工作油口E连通,第二控制阀工作在右位,工作油口F与工作油口G连通,活动横梁在电气驱动单元、电动/发电机、减速器、螺旋传动副驱动作用下快速回程,蓄能器释放能量,辅助电动/发电机驱动活动横梁,第二控制阀阀口全开。
可选地,所述执行单元包括:柱塞缸及液电混驱执行器;
所述柱塞缸设置在压力机的上横梁和活动横梁之间,并与所述第一控制阀的工作油口C及所述补油单向阀连通,所述柱塞缸用于驱动所述活动横梁加压工进;
所述液电混驱执行器设置在压力机的活动横梁和下横梁之间;
所述液电混驱执行器包括:
电动/发电机,与所述电气驱动单元连接,用于控制活动横梁的运行速度;
减速器,与所述电动/发电机连接;
螺旋传动副,与所述减速器连接;
推杆,通过螺旋传动副与所述减速器连接;所述电动/发动机依次通过减速器和螺旋传动副将旋转运动转换为推杆的直线运动;
第一腔体A,与所述第二控制阀的工作油口F连通;
第二腔体B,与油箱连通;
在所述活动横梁空程下降时,第一控制阀工作在中位,第二控制阀工作在右位,工作油口F与工作油口G连通,蓄能器平衡活动横梁的重力;活动横梁下降过程中,第一腔体A的油液流至蓄能器,活动横梁的动势能存储至蓄能器,电动/发电机控制活动横梁的下降速度;
在压力机处于加压工进时,第一控制阀工作在左位,工作油口C与工作油口D连通,第二控制阀工作在左位,工作油口F与工作油口H连通,柱塞缸在液压驱动单元的作用下对锻件进行加压工进;
压力机处于回程阶段时,第一控制阀工作在右位,工作油口C与工作油口E连通,第二控制阀工作在右位,工作油口F与工作油口G连通,活动横梁在电气驱动单元、电动/发电机、减速器、螺旋传动副驱动作用下快速回程,蓄能器释放能量,辅助电动/发电机驱动活动横梁,第二控制阀阀口全开。
可选地,所述液电混驱执行器的数量为多个。
可选地,所述执行单元包括:
液压缸,设置在压力机的上横梁和活动横梁之间,并与所述液压驱动单元连接,用于驱动所述活动横梁运动;
电动缸,设置在压力机的活动横梁和下横梁之间,并与所述电气驱动单元连接。
可选地,所述液压缸包括:
有杆腔,与所述第二控制阀的工作油口F连通;
无杆腔,与所述第一控制阀的工作油口C及补油单向阀连通;
在所述活动横梁空程下降时,第一控制阀工作在中位,第二控制阀工作在右位,工作油口F与工作油口G连通,蓄能器通过液压缸的有杆腔平衡活动横梁的重力;活动横梁下降过程中,有杆腔的油液流至蓄能器,活动横梁的动势能存储至蓄能器,电动缸控制活动横梁的下降速度;
在压力机处于加压工进时,第一控制阀工作在左位,工作油口C与工作油口D连通,第二控制阀工作在左位,工作油口F与工作油口H连通,液压缸在液压驱动单元的作用下对锻件进行加压工进;
压力机处于回程阶段时,第一控制阀工作在右位,工作油口C与工作油口E连通,第二控制阀工作在右位,工作油口F与工作油口G连通,活动横梁在电动缸的驱动作用下快速回程,蓄能器释放能量,辅助电动缸驱动活动横梁运动,第二控制阀阀口全开。
可选地,所述电动缸的数量为多个。
根据本发明提供的具体实施例,本发明公开了以下技术效果:通过液压驱动单元为执行单元供油,电气驱动单元为执行单元提供电力,采用液电混合驱动的方式控制压力机的运行,降低了压力机活动横梁快速下放和回程过程中的节流损失,同时,液压驱动单元可以回收活动横梁的动势能,进而可以提高系统的能效。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案,下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍,显而易见地,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性的前提下,还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本发明大功率电液控制的压力机系统实施例1的结构示意图;
图2为本发明大功率电液控制的压力机系统实施例2的结构示意图;
图3为本发明大功率电液控制的压力机系统实施例3的结构示意图。
符号说明:
上横梁-1,立柱-2,活动横梁-3,下横梁-4,电动/发电机-5,减速器-6,螺旋传动副-7,推杆-8,液压驱动单元-9,电气驱动单元-10,整流器-11,直流母线-12、DC-DC变换器-13,超级电容组-14,第一逆变器-15,第二逆变器-16,电动机-17,泵组-18,溢流阀-19,油箱-20,第一控制阀-21,第二控制阀-22,蓄能器-23,补油单向阀-24,高位油箱-25,柱塞缸-26,液压缸-27,电动缸-28;
第一腔体-A,第二腔体-B。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图,对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述,显然,所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例,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他实施例,都属于本发明保护的范围。
本发明的目的是提供一种大功率电液控制的压力机系统,通过液压驱动单元为执行单元供油,电气驱动单元为执行单元提供电力,采用液电混驱的方式控制压力机的运行,降低了压力机活动横梁的快速下放和回程过程中造成的节流损失,同时,液压驱动单元可以回收活动横梁的动势能,进而可以提高系统的能效。
为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂,下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。
本发明大功率电液控制的压力机系统用于驱动压力机运行。所述压力机包括上横梁1、活动横梁3和下横梁4。
如图1所示,本发明大功率电液控制的压力机系统包括:执行单元、液压驱动单元9以及电气驱动单元10。
其中,所述执行单元与压力机的活动横梁3连接,所述执行单元用于驱动活动横梁3运动。
所述液压驱动单元9与所述执行单元连接,所述液压驱动单元9用于为所述执行单元供油,并存储所述活动横梁3的动势能,辅助所述执行单元驱动活动横梁3运动。
所述电气驱动单元10分别与所述执行单元及所述液压驱动单元9连接,所述电气驱动单元10用于为所述液压驱动单元9及所述执行单元提供电力,并控制所述执行单元的运行速度。
进一步地,所述液压驱动单元9包括:电动机17、泵组18、溢流阀19、油箱20、第一控制阀21、第二控制阀22、蓄能器23、补油单向阀24以及高位油箱25。
其中,所述电动机17与所述电气驱动单元10连接。在本实施例中,电动机17通过第二逆变器16与直流母线12电连接以获取动力。
所述泵组18与所述电动机17同轴连接,所述泵组18的进油口与所述油箱20连通,出油口分别与所述第一控制阀21的工作油口D以及溢流阀19的进油口连通,所述泵组18在电动机17的驱动下从油箱20中吸油。
所述溢流阀19的出油口与所述油箱20连通。
所述第一控制阀21的工作油口E与油箱20连通,所述第一控制阀21的工作油口C分别与所述补油单向阀24的出油口及执行单元连通。
所述第二控制阀22的工作油口G与蓄能器23连通,所述第二控制阀22的工作油口H与油箱20连通,所述第二控制阀22的工作油口F与所述执行单元连通。
所述蓄能器23用于对活动横梁3的重力进行平衡并回收活动横梁3的动势能。
所述补油单向阀24的进油口与所述高位油箱25连通。
在所述活动横梁3下降过程中,活动横梁3的动势能通过所述第二控制阀22存储至所述蓄能器23;活动横梁3回程过程中,蓄能器23释放储存的能量,辅助执行单元驱动所述活动横梁3运动。
根据压力机系统的流量需求,所述泵组18可以为单泵,也可以为双联泵或多联泵。
所述蓄能器23的数量为一个或多个蓄能器构成的蓄能器组。
进一步地,所述电气驱动单元10包括:直流母线12、第一逆变器15以及第二逆变器16。电气驱动单元10可实现连接部件间的电力分配和能量共享。
具体地,所述第一逆变器15分别与所述直流母线12及所述执行单元连接。
所述第二逆变器16分别与所述直流母线12及所述液压驱动单元9连接。
更进一步地,所述电气驱动单元10还包括:整流器11、DC-DC变换器13及超级电容组14。
其中,所述整流器11和所述DC-DC变换器13均与所述直流母线12连接。
所述超级电容组14与所述DC-DC变换器13连接。
本发明可通过电气驱动单元10实现动势能回收利用,通过直流母线12直接利用压力机系统产生的动势能,实现能量共享,也可将压力机系统多余的能量存储至超级电容组14,或存储在蓄能器23中,提高系统能效。
所述执行单元可以是液电混驱执行器或柱塞缸与液电混驱执行器的组合或液压缸与电动缸的组合。
作为一种实施方式,所述执行单元为液电混驱执行器。根据压力机规模与加载力的大小,所述液电混驱执行器的数量为一个或多个。
所述液电混驱执行器设置在压力机的上横梁1和活动横梁3之间。
所述液电混驱执行器包括:电动/发电机5、减速器6、螺旋传动副7、推杆8、第一腔体A以及第二腔体B。在本实施例中,所述电动/发电机5为交流异步电机、开关磁阻电动机、直流电机或伺服电机中的一种。所述减速器6为齿轮传动、带传动或涡轮蜗杆传动。所述螺旋传动副7为行星滚柱丝杠副、滚珠丝杠副或梯形丝杠副中的任意一种形式。
具体地,所述电动/发电机5与所述电气驱动单元10连接。
在本实施例中,所述电动/发电机5通过第一逆变器15与直流母线12电连接以传递能量。
所述减速器6与所述电动/发电机5连接。
所述螺旋传动副7与所述减速器6连接。
所述推杆8通过螺旋传动副7与所述减速器6连接。所述电动/发动机依次通过减速器6和螺旋传动副7将旋转运动转换为推杆8的直线运动。活动横梁3的快速下放和回程运动的过程通过电动/发电机5与机械传动机构实现,与传统压力机的阀控液压缸系统相比,本发明的运动驱动方式无节流损失,且控制精度高。
所述第一腔体A与所述第一控制阀21的工作油口C及所述补油单向阀24连通。
所述第二腔体B与所述第二控制阀22的工作油口F连通。
所述第一控制阀21的工作油口C用于为所述第一腔体A供油和泄油。
所述第二控制阀22的工作油口F用于为所述第二腔体B供油和泄油。
所述补油单向阀24用于为所述第一腔体A补油。
当液电混驱执行器处于超越负载工况时,电动/发电机5工作在发电机模式,将活动横梁3部分动势能转换为电能传递至直流母线12,为其他执行器提供能量或存储至超级电容组14。
液电混驱执行器为电气液压双动力驱动直线执行器,通过高功率密度的液压驱动对电气驱动进行功率补充,可实现小功率电动/发电机驱动牵引大功率负载。相比传统的电动缸,液电混驱执行器输出力更大,推重比更高。
液电混驱执行器可同时实现加载和回程功能,相比传统的压力机系统,工作执行器的数量大大减少,压力机的结构更加简单,节省空间。
本实施例中大功率电液控制的压力机系统的工作过程如下:
在活动横梁3空程下降过程中,第一控制阀21工作在中位,第二控制阀22工作在右位,第二控制阀22的工作油口F与工作油口G连通,蓄能器23通过液电混驱执行器的第二腔体B平衡活动横梁3的重力。下降过程中,液电混驱执行器的第二腔体B的油液流至蓄能器23,活动横梁3的动势能也存储至蓄能器23。电动/发电机5控制活动横梁3的下降速度,活动横梁3的部分动势能通过电动/发电机5、第一逆变器15、直流母线12、双向DC-DC变换器13存储至超级电容组14。活动横梁3下放过程中,其运动通过电动/发电机5、减速器6、螺旋传动副7控制,无节流损失,且第二控制阀22的阀口全开,节流损失最小。同时,高位油箱25通过补油单向阀24对液电混驱执行器的第一腔体A进行油液补充,防止发生吸空现象。
在压力机处于加压工进时,第一控制阀21工作在左位,第一控制阀21的工作油口C与工作油口D连通,第二控制阀22工作在左位,第二控制阀22的工作油口F与工作油口H连通,液电混驱执行器在电气驱动单元10与液压驱动单元9的共同作用下对锻件进行加压工进。此外,液电混驱执行器也可仅在液压驱动单元9作用下对锻件进行加压工进。
在压力机处于回程阶段时,第一控制阀21工作在右位,第一控制阀21的工作油口C与工作油口E连通,第二控制阀22工作在右位,第二控制阀22的工作油口F与工作油口G连通,活动横梁3在电气驱动单元10、电动/发电机5、减速器6、螺旋传动副7的驱动作用下快速回程,液电混驱执行器的第一腔体的油通过第一控制阀21流向油箱20。同时,蓄能器23释放能量,辅助电动/发电机5驱动活动横梁3,第二控制阀22阀口全开,系统节流损失最小。
进一步地,根据流量匹配原理,计算液电混驱执行器的需求流量,通过调整电动机17转速或泵组18的斜盘摆角,精确控制泵组18的输出流量与大功率电液控制的压力机系统所需流量一致。在保证压力机系统流量分配精度基础上,增大各控制阀的阀口开度,最大化减小阀口节流损失,实现控制阀节流损失最小化,进而实现整个压力机系统节流损失最小化。
如图2所示,作为另一种实施方式,根据压力机负载力需求,活动横梁3也可由柱塞缸26和液电混驱动执行器共同驱动。
在本实施方式中,电气驱动单元、液压驱动单元与实施例1基本一致。不同的是电气驱动单元包括两个第一逆变器15,两个第一逆变器分别连接一个液电混驱执行器;第一控制阀21的工作油口C分别与补油单向阀24的出油口以及柱塞缸26连通。
在本实施方式中,所述执行单元包括:柱塞缸26及液电混驱执行器。
具体地,所述柱塞缸26设置在压力机的上横梁1和活动横梁3之间,并与所述第一控制阀21的工作油口C及所述补油单向阀24连通,所述柱塞缸26用于驱动所述活动横梁3运动。
所述液电混驱执行器设置在压力机的活动横梁3和下横梁4之间。
进一步地,所述液电混驱执行器包括:电动/发电机5、减速器6、螺旋传动副7、推杆8、第一腔体A以及第二腔体B。
其中,所述电动/发电机5与所述电气驱动单元10连接,所述电动/发电机5用于控制活动横梁3的运行速度。
所述减速器6与所述电动/发电机5连接。
所述螺旋传动副7与所述减速器6连接。
所述推杆8通过螺旋传动副7与所述减速器6连接。所述电动/发动机依次通过减速器6和螺旋传动副7将旋转运动转换为推杆8的直线运动。
所述第一腔体A与所述第二控制阀22的工作油口F连通。
所述第二腔体B与油箱20连通。
优选地,所述液电混驱执行器的数量一个或多个。
本实施方式提供的大功率电液控制的压力机系统的工作过程如下:
在活动横梁3空程下降时,第一控制阀21工作在中位,第二控制阀22工作在右位,第二控制阀22的工作油口F与工作油口G连通,蓄能器23平衡活动横梁3的重力。下降过程中,液电混驱执行器的第一腔体的油液流至蓄能器23,活动横梁3的动势能存储至蓄能器23,电动/发电机5通过减速器、螺旋传动副、推杆控制活动横梁3的下降速度,活动横梁3的部分动势能通过电动/发电机5、第一逆变器15、直流母线12、双向DC-DC变换器13存储至超级电容组14。活动横梁3下放过程中,其运动通过电动/发电机5、减速器6、螺旋传动副7控制,无节流损失,第二控制阀22阀口全开,节流损失最小。高位油箱25通过补油单向阀24对柱塞缸26容腔进行油液补充,防止发生吸空现象。
在压力机处于加压工进时,第一控制阀21工作在左位,第一控制阀21的工作油口C与工作油口D连通,第二控制阀22工作在左位,第二控制阀22的工作油口F与工作油口H连通,液电混驱执行器的第一腔体A通过第二控制阀与油箱连通,柱塞缸26在高压油液的作用下对锻件进行加压工进。
在压力机处于回程阶段时,第一控制阀21工作在右位,第一控制阀21的工作油口C与工作油口E连通,第二控制阀22工作在右位,第二控制阀22的工作油口F与工作油口G连通,活动横梁3在电气驱动单元10及液电混驱执行器的驱动作用下快速回程。同时,蓄能器23释放能量,辅助液电混驱执行器驱动活动横梁3,第二控制阀22阀口全开,系统节流损失最小。
进一步地,根据流量匹配原理,计算柱塞缸26的需求流量,通过调整电动机17转速或泵组18斜盘摆角,精确控制泵组18输出流量与柱塞缸26所需流量一致。在保证压力机系统流量分配精度基础上,增大各控制阀阀口开度,最大化减小阀口节流损失,实现控制阀节流损失最小化,进而实现整个压力机系统节流损失最小化。
如图3所示,作为另一种实施方式,活动横梁3也可由液压缸27和电动缸28共同驱动。
在本实施方式中,电气驱动单元10、液压驱动单元9与实施例1基本一致。不同的是第一控制阀21的工作油口C与液压缸27的无杆腔连通,第二控制阀22的工作油口F与液压缸27的有杆腔连通。
在本实施方式中,执行单元包括液压缸27和电动缸28。
其中,所述液压缸27设置在压力机的上横梁1和活动横梁3之间,并与所述液压驱动单元9连接,所述液压缸27用于驱动所述活动横梁3运动。
所述电动缸28设置在压力机的活动横梁3和下横梁4之间,并与所述电气驱动单元10连接。
具体地,所述液压缸27包括有杆腔和无杆腔。所述有杆腔与所述第二控制阀22的工作油口F连通。
所述无杆腔与所述第一控制阀21的工作油口C及补油单向阀24连通。
可选地,所述电动缸的数量为一个或多个。
本实施方式提供的大功率电液控制的压力机系统的工作过程如下:
在活动横梁3空程下降时,第一控制阀21工作在中位,第二控制阀22工作在右位,第二控制阀22的工作油口F与工作油口G连通,蓄能器23通过液压缸27的有杆腔平衡活动横梁3的重力。下降过程中,液压缸27的有杆腔油液流至蓄能器23,活动横梁3的动势能存储至蓄能器23,电动缸28控制活动横梁3的下降速度,活动横梁3的部分动势能通过电动/发电机5、第一逆变器15、直流母线12、双向DC-DC变换器13存储至超级电容组14。活动横梁3下放过程中,其运动通过电动缸28控制,无节流损失,此时第二控制阀22阀口全开,节流损失最小。
在压力机处于加压工进时,第一控制阀21工作在左位,第一控制阀21的工作油口C与工作油口D连通,第二控制阀22工作在左位,第二控制阀22的工作油口F与工作油口H连通,液压缸27在液压驱动单元9作用下对锻件进行加压工进。
在压力机处于回程阶段时,第一控制阀21工作在右位,第一控制阀21的工作油口C与工作油口E连通,第二控制阀22工作在右位,第二控制阀22的工作油口F与工作油口G连通,活动横梁3在电气驱动单元10以及电动缸28的驱动作用下快速回程。同时,蓄能器23释放能量,通过液压缸27辅助电动缸驱动活动横梁3。
本说明书中各个实施例采用递进的方式描述,每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处,各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。
本文中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述,以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想;同时,对于本领域的一般技术人员,依据本发明的思想,在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处。综上所述,本说明书内容不应理解为对本发明的限制。

Claims (8)

1.一种大功率电液控制的压力机系统,用于驱动压力机运行,所述压力机包括上横梁、活动横梁和下横梁;其特征在于,所述大功率电液控制的压力机系统包括:
执行单元,与压力机的活动横梁连接,用于驱动活动横梁运动;
液压驱动单元,与所述执行单元连接,用于为所述执行单元供油,并存储所述活动横梁的动势能,在压力机处于回程阶段时,辅助所述执行单元驱动活动横梁运动;
电气驱动单元,分别与所述执行单元及所述液压驱动单元连接,用于为所述液压驱动单元及所述执行单元提供电力,并控制所述执行单元的运行速度;
所述液压驱动单元包括:电动机、泵组、溢流阀、油箱、第一控制阀、第二控制阀、蓄能器、补油单向阀以及高位油箱;
所述电动机与所述电气驱动单元连接;
所述第一控制阀包括工作油口C、工作油口D、工作油口E;所述第二控制阀包括工作油口F、工作油口G、工作油口H;
所述泵组与所述电动机同轴连接,所述泵组的进油口与所述油箱连通,出油口分别与所述第一控制阀的工作油口D以及溢流阀的进油口连通,所述泵组在电动机的驱动下从油箱中吸油;
所述溢流阀的出油口与所述油箱连通;
所述第一控制阀的工作油口E与油箱连通,所述第一控制阀的工作油口C分别与所述补油单向阀的出油口及执行单元连通;
所述第二控制阀的工作油口G与蓄能器连通,所述第二控制阀的工作油口H与油箱连通,所述第二控制阀的工作油口F与所述执行单元连通;
所述蓄能器用于对活动横梁的重力进行平衡并回收活动横梁的动势能;
所述补油单向阀的进油口与所述高位油箱连通;
在所述活动横梁下降过程中,活动横梁的动势能通过所述第二控制阀存储至所述蓄能器;活动横梁回程过程中,蓄能器释放储存的能量,辅助执行单元驱动所述活动横梁运动;
所述执行单元为液电混驱执行器;所述液电混驱执行器设置在压力机的上横梁和活动横梁之间,所述液电混驱执行器包括电动/发电机、减速器、螺旋传动副、推杆、第一腔体A及第二腔体B,电动/发电机与所述电气驱动单元连接,减速器与所述电动/发电机连接,螺旋传动副与所述减速器连接,推杆通过螺旋传动副与所述减速器连接,所述电动/发动机依次通过减速器和螺旋传动副将旋转运动转换为推杆的直线运动,第一腔体A与所述第一控制阀的工作油口C及所述补油单向阀连通,第二腔体B与所述第二控制阀的工作油口F连通,所述第一控制阀的工作油口C用于为所述第一腔体A供油和泄油,所述第二控制阀的工作油口F用于为所述第二腔体B供油和泄油,所述补油单向阀用于为所述第一腔体A补油;
或者所述执行单元包括柱塞缸及液电混驱执行器;所述柱塞缸设置在压力机的上横梁和活动横梁之间,并与所述第一控制阀的工作油口C及所述补油单向阀连通,所述柱塞缸用于驱动所述活动横梁加压工进,所述液电混驱执行器设置在压力机的活动横梁和下横梁之间,所述液电混驱执行器包括电动/发电机、减速器、螺旋传动副、推杆、第一腔体A及第二腔体B,电动/发电机与所述电气驱动单元连接,电动/发电机用于控制活动横梁的运行速度,减速器与所述电动/发电机连接,螺旋传动副与所述减速器连接,推杆通过螺旋传动副与所述减速器连接,所述电动/发动机依次通过减速器和螺旋传动副将旋转运动转换为推杆的直线运动,第一腔体A与所述第二控制阀的工作油口F连通,第二腔体B与油箱连通;
或者所述执行单元包括液压缸和电动缸;液压缸设置在压力机的上横梁和活动横梁之间,并与所述液压驱动单元连接,电动缸设置在压力机的活动横梁和下横梁之间并与所述电气驱动单元连接;所述液压缸包括有杆腔和无杆腔,有杆腔与所述第二控制阀的工作油口F连通,无杆腔与所述第一控制阀的工作油口C及补油单向阀连通。
2.根据权利要求1所述的大功率电液控制的压力机系统,其特征在于,所述电气驱动单元包括:
直流母线;
第一逆变器,分别与所述直流母线及所述执行单元连接;
第二逆变器,分别与所述直流母线及所述液压驱动单元连接。
3.根据权利要求2所述的大功率电液控制的压力机系统,其特征在于,所述电气驱动单元还包括:整流器、直流DC-DC变换器及超级电容组;
所述整流器和所述DC-DC变换器均与所述直流母线连接;
所述超级电容组与所述DC-DC变换器连接。
4.根据权利要求1所述的大功率电液控制的压力机系统,其特征在于,在所述执行单元为液电混驱执行器时,在所述活动横梁空程下降时,第一控制阀工作在中位,第二控制阀工作在右位,工作油口F与工作油口G连通,蓄能器通过第二腔体B平衡活动横梁的重力;活动横梁下降过程中,第二腔体B的油液流至蓄能器,活动横梁的动势能存储至蓄能器,电动/发电机控制活动横梁的下降速度;
在压力机处于加压工进时,第一控制阀工作在左位,工作油口C与工作油口D连通,第二控制阀工作在左位,工作油口F与工作油口H连通,液电混驱执行器在电气驱动单元与液压驱动单元的共同作用下对锻件进行加压工进;
压力机处于回程阶段时,第一控制阀工作在右位,工作油口C与工作油口E连通,第二控制阀工作在右位,工作油口F与工作油口G连通,活动横梁在电气驱动单元、液电混驱执行器作用下快速回程,蓄能器释放能量,辅助液电混驱执行器驱动活动横梁,第二控制阀的阀口全开。
5.根据权利要求1所述的大功率电液控制的压力机系统,其特征在于,在所述执行单元包括柱塞缸及液电混驱执行器时,在所述活动横梁空程下降时,第一控制阀工作在中位,第二控制阀工作在右位,工作油口F与工作油口G连通,蓄能器平衡活动横梁的重力;活动横梁下降过程中,第一腔体A的油液流至蓄能器,活动横梁的动势能存储至蓄能器,电动/发电机控制活动横梁的下降速度;
在压力机处于加压工进时,第一控制阀工作在左位,工作油口C与工作油口D连通,第二控制阀工作在左位,工作油口F与工作油口H连通,柱塞缸在液压驱动单元的作用下对锻件进行加压工进;
压力机处于回程阶段时,第一控制阀工作在右位,工作油口C与工作油口E连通,第二控制阀工作在右位,工作油口F与工作油口G连通,活动横梁在电气驱动单元、液电混驱执行器驱动作用下快速回程,蓄能器释放能量,辅助电动/发电机驱动活动横梁,第二控制阀的阀口全开。
6.根据权利要求5所述的大功率电液控制的压力机系统,其特征在于,所述液电混驱执行器的数量为多个。
7.根据权利要求1所述的大功率电液控制的压力机系统,其特征在于,在所述执行单元包括液压缸和电动缸时,在所述活动横梁空程下降时,第一控制阀工作在中位,第二控制阀工作在右位,工作油口F与工作油口G连通,蓄能器通过液压缸的有杆腔平衡活动横梁的重力;活动横梁下降过程中,有杆腔的油液流至蓄能器,活动横梁的动势能存储至蓄能器,电动缸控制活动横梁的下降速度;
在压力机处于加压工进时,第一控制阀工作在左位,工作油口C与工作油口D连通,第二控制阀工作在左位,工作油口F与工作油口H连通,液压缸在液压驱动单元的作用下对锻件进行加压工进;
压力机处于回程阶段时,第一控制阀工作在右位,工作油口C与工作油口E连通,第二控制阀工作在右位,工作油口F与工作油口G连通,活动横梁在电气驱动单元以及电动缸的驱动作用下快速回程,蓄能器释放能量,辅助电动缸驱动活动横梁,第二控制阀的阀口全开。
8.根据权利要求1所述的大功率电液控制的压力机系统,其特征在于,所述电动缸的数量为多个,所述液压缸的数量为单个或多个。
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