CN1439814A - 变频容积调速闭式液压控制系统 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种变频容积调速闭式液压控制系统。它包括主液压回路和补油回路。采用变频技术来控制三相交流异步电动机的转速，从而控制双向液压泵或液压马达的输出流量，驱动不同类型的液压缸来控制负载的运行速度和方向。主液压回路采用闭式液压回路，通过双向液压泵直接将液压缸工作腔的油液泵入液压缸的吸油腔，有效地利用了液压回路中的油液，减少了油液的体积。变频技术的使用，使液压泵的输出流量与负载功率相适应，节能效果十分明显。液压控制单元采用的液压缸为双出杆对称液压缸或单出杆对称液压缸。补油装置补充主液压回路油液，防止主回路液压泵或马达吸空。本发明适用于负载功率大、运动速度较高的场合，如用于注塑机的主运动或进给运动系统中。

Description

变频容积调速闭式液压控制系统
                             技术领域
本发明涉及一种变频容积调速闭式液压控制系统。
                             背景技术
传统的阀控节流调速系统在目前液压控制系统中技术比较成熟、应用也很广泛，它主要利用节流调速技术来控制负载的运行速度和方向，而由于调速系统采用节流控制方式，系统的很大一部分能量都消耗在节流阀口，所以这种类型的液压系统能耗大，效率低。
液压容积调速方式，根据负载的工作需要来调节液压泵的输入流量，无溢流损失，因而体现了比阀控液压控制系统更高的节能效果。变频容积调速技术通过改变驱动泵电动机的转速，从而调节泵输出流量的大小，从而实现负载运行速度的调节。
                             发明内容
本发明的目的在于提供将变频容积调速技术与闭式液压系统相结合的变频容积调速闭式液压控制系统。
本发明采用的技术方案如下：
方案1
1)主回路：包括变频电机经联轴器与双向液压泵相连，双向液压泵的两端并联组合阀、梭阀后分别与双出杆对称液压缸的左腔和右腔相连，安全阀的一端与梭阀相连、另一端接油箱，组合阀的另一个油口与补油回路相连；
2)补油回路：包括电机经另一联轴器与液压泵相连，液压泵的一端经过滤器接油箱、另一端经单向阀、压力继电器再和蓄能器一起接主回路中的组合阀油口，溢流阀的一端接油箱、另一端接单向阀和压力继电器之间。
方案2
1)主回路：包括变频电机经联轴器与双向液压泵相连，双向液压泵的两端并联组合阀、梭阀后，一路与单出杆对称液压缸中柱塞和活塞杆间的内腔相连，另一路与单出杆对称液压缸和活塞杆间的外腔相连，安全阀的一端与梭阀相连、另一端接油箱，组合阀的另一个油口与补油回路相连；
2)补油回路：包括电机经另一联轴器与液压泵相连，液压泵的一端经过滤器接油箱、另一端经单向阀、压力继电器再和蓄能器一起接主回路中的组合阀油口，溢流阀的一端接油箱、另一端接单向阀和压力继电器之间。
本发明与背景技术相比具有的有益效果：
本发明将变频容积调速技术与闭式液压系统相结合，提出了一种新的液压调速系统。该系统分为主回路和补油回路两部分。主油路采用双向液压泵或液压马达，液压泵的吸入流量直接由液压缸的工作腔供给，由变频电机的转速控制液压泵吸入液压缸所需要的流量。通过改变双向液压泵或液压马达的油液输出油方向来改变液压缸的运动方向。采用的液压控制单元具有传动效率高、节省能源等特点，对于大功率系统节能效果更加明显。采用的闭式液压回路不需要换向阀及换向回路就可以使执行机构换向，液压元件明显减少，使系统相对变得简单，动作灵敏，响应特性好。换向时，液压缸工作腔一侧转变为液压泵的吸入侧，液压泵从液压缸工作腔吸油而实现卸压，液压泵的吸油量从零开始逐渐增大，因而可以自动卸压，实现执行机构平稳地换向，冲击小、噪音低。主回路中的油液泄漏由补油装置进行补充。
本发明提出的变频液压调速回路适合负载功率大、运动速度较高的场合。例如注塑机的主运动系统或进给运动系统。
                             附图说明
图1是本发明的结构原理图；
图2是本发明的另一种结构原理图。
                             具体实施方式
如图1所示，本液压控制单元由主回路1和补油回路2组成。其中主回路1中各部件的关系如下：由变频电机3通过联轴器4与双向液压泵5相连。双向液压泵5通过管路6、7分别与双出杆对称液压缸19的左腔20、右腔21相连，双出杆对称液压缸19的活塞杆22与负载接触。安全阀14通过管路11与梭阀17相连，梭阀17通过管路16、18分别连接到管路6与7，安全阀14通过管路13与油箱12相连。组合组合组合阀8的两个油口通过管路9、10分别与管路6、7相连，组合组合组合阀8的另一个油口通过管路15与补油装置23相连。
补油装置2的各元件之间的关系如下：电机33通过联轴器32与补油泵30相连，补油泵30的油液入口通过管路31、过滤器34与油箱12相连。补油泵30的油液出口通过管路29、单向阀27、管路25、压力继电器23、管路15与主回路1的组合组合组合阀8相连。溢流阀25一端通过管路28与管路35相连，一端通过管路26与油箱12相连。蓄能器24通过管路36与管路15相连。
图2所示为图1中液压缸的另一种结构形式——单出杆对称液压缸38。管路6与一路与单出杆对称液压缸38中柱塞37和活塞杆40间的内腔41相连，管路7与单出杆对称液压缸38和活塞杆40间的外腔39相连。
系统工作原理如下：
如图1所示，当双出杆液压缸19的活塞22向右方向运行时，调节变频电机3的转速和方向，带动双向液压泵5逆时针旋转，双向液压泵5通过管路7从液压缸的工作腔21开始吸油，泵5通过管路6将吸入的油液泵入液压缸19的吸油腔20。通过调节变频电机3的转速，双向液压泵5的吸油和排油的流量也跟着发生变化，从而调节液压缸活塞杆22的运行速度，当活塞杆22到达目的地时，变频电机3停止运行，双向液压泵5停止吸排油，液压缸19在组合组合组合阀8的作用下锁死。当液压缸活杆22向左方向运行时，变频电机3改变旋转方向，带动双向液压泵5反向旋转，调节电机3的转速，泵5的流量也跟着调节，从而调节液压杆的运行速度，当到达目的地时，变频电机3停止运行，泵5停止吸排油，液压缸19在组合组合组合阀8的作用下锁死。
本控制单元中，梭阀17的两个进油口16、18与液压缸19的两腔20、21相连，梭阀17的出油口11与安全阀14相连，主液压回路1的最高工作压力由安全阀14进行调定，这样设置可以很好地解决双出杆液压缸两腔的压力不超过最高值，同时减少了安全阀的使用量，简化了液压系统。
由于液压系统工作时有泄漏，因而对主液压回路必须设置补油装置。由于液压缸双向运动，因此补油装置也必须能够向两个方向提供油液。本发明中采用组合组合组合阀8的形式，组合组合组合阀8的两个出油口9、10分别连接到管路6、7上，组合组合组合阀8的进油口通过管路15与补油回路相连，这样的油路连接设置，可以保证补油回路随时向主液压回路的低压油路补油，防止液压系统发生爬行、振动和噪音等不良现象。补油装置中的蓄能器一方面起到补充油液的作用，使吸油管路保持一定压力，改善双向液压泵5的吸油情况，防止空气渗入；另一方面也可以吸收液压系统中油液的震动，降低噪音。补油装置中的压力继电器23起压力保护的作用，当补油压力低到一定值时，压力继电器23发出控制信号，启动补油电机33工作，带动补油泵30对主液压回路补油。补油泵30的供油压力由溢流阀25调定。本控制单元主回路中的双向液压泵也可以用双向液压马达来代替。
本发明中的液压缸也可以采用图2所示的单出杆对称液压缸。当活塞杆40需要向右运动时，双向泵5将外腔39内的油液泵入管路6，油液进入柱塞37的容腔42，进而通过柱塞37容腔42的端口a进入活塞杆40的内腔41，由于活塞杆40内腔41两端的面积不等，因而在压力差的推动下，活塞杆40向右运动，改变变频电机3的转速，调节进入内腔41的流量，进而改变活塞杆40的运动方向。当活塞杆40需要向左运动时，变频电机3改变旋转方向，带动泵5方向旋转。油液进入外腔39，推动活塞杆40向左运动，同时内腔41内的油液通过容腔42进入管路6。

Claims (2)

1.变频容积调速闭式液压控制系统，其特征在于它包括：
1)主回路(1)：包括变频电机(3)经联轴器(4)与双向液压泵(5)相连，双向液压泵(5)的两端并联组合阀(8)、梭阀(17)后分别与双出杆对称液压缸(19)的左腔(20)和右腔(21)相连，安全阀(14)的一端与梭阀(17)相连、另一端接油箱，组合阀(8)的另一个油口与补油回路(2)相连；
2)补油回路(2)：包括电机(33)经另一联轴器(32)与液压泵(30)相连，液压泵(30)的一端经过滤器(34)接油箱(12)、另一端经单向阀(27)、压力继电器(23)再和蓄能器(24)一起接主回路(1)中的组合阀(8)油口，溢流阀(25)的一端接油箱(12)、另一端接单向阀(27)和压力继电器(23)之间。
2.变频容积调速闭式液压控制系统，其特征在于它包括：
1)主回路(1)：包括变频电机(3)经联轴器(4)与双向液压泵(5)相连，双向液压泵(5)的两端并联组合阀(8)、梭阀(17)后，一路与单出杆对称液压缸(38)中柱塞(37)和活塞杆(40)间的内腔(41)相连，另一路与单出杆对称液压缸(38)和活塞杆(40)间的外腔(39)相连，安全阀(14)的一端与梭阀(17)相连、另一端接油箱，组合阀(8)的另一个油口与补油回路(2)相连；
2)补油回路(2)：包括电机(33)经另一联轴器(32)与液压泵(30)相连，液压泵(30)的一端经过滤器(34)接油箱(12)、另一端经单向阀(27)、压力继电器(23)再和蓄能器(24)一起接主回路(1)中的组合阀(8)油口，溢流阀(25)的一端接油箱(12)、另一端接单向阀(27)和压力继电器(23)之间。
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