CN204985169U - 一种液压节能综合实验平台装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供了一种液压节能综合实验平台装置，包括交流伺服电机、双向变量泵、补油装置、安全阀、锁阀、截止阀、液压缸、负载装置、液压马达、滚筒、比例换向阀、溢流阀、定量泵、普通电机、流量传感器、压力传感器和控制器，所述交流伺服电机和双向变量泵组成直驱油源，所述普通电机、定量泵和比例换向阀组成阀控油源，并根据控制器的指令改变伺服电机转速和转向以及比例换向阀的阀口大小和方向，实现液压缸或液压马达的启动、变速、换向、停止。本液压节能综合实验平台装置将直驱油源和阀控油源并联接在液压缸或液压马达上，既能进行阀控实验，又能进行直驱泵控实验，还能进行直驱控制和阀控的联合控制实验。

Description

一种液压节能综合实验平台装置

技术领域

本实用新型属于电液伺服技术领域，具体涉及一种液压节能综合实验平台装置。

背景技术

节能减排是当今工业领域倡导的理念。工业装备特别是大型工业设备都需要有大功率驱动设备，以保证稳定运行。液压系统因其稳定，功率大，控制精度高，效率高等优势在工业领域得到广泛应用。

传统的电液伺服控制系统按液压控制元件不同，分为容积控制和阀控节流控制两大类。容积控制是通过改变泵的排量或马达的排量来调节执行元件的输出，驱动电机的速度恒定，优点是无节流溢流损失，效率高；但是惯性大，响应速度慢，控制精度不高，只适合对响应速度和控制精度要求不高的场合。阀控节流控制系统的响应速度块，控制精度高，但由于存在节流溢流损失，效率低，系统温升高。

随着伺服电机控制技术的快速发展，国内外在近年来发展了一种新型电液伺服系统——直驱容积控制式电液伺服系统。

直驱容积控制式电液伺服系统是用伺服电机直接驱动双向泵的泵源，目前最常用的方案是采用伺服电机驱动双向内啮合齿轮泵的方案，通过调节伺服电机的速度来控制液压执行元件的输出，调节伺服电机的旋转方向来调节执行元件的方向。通过改变电动机的旋转方向、速度和运转时间来控制液压执行元件的运动方向、速度、位置和输出力（或力矩）。目前的直驱容积控制式电液伺服系统具有节能、低成本、高寿命，集成度高等特点。但也存在动态响应速度慢的缺点。

为提高直驱容积控制式电液伺服系统的响应速度，本实用新型提出一种新型采用伺服电机驱动双向变量泵的新型直驱容积控制方案，同时调节伺服电机的速度和变量泵的排量，以提高系统的响应速度。对一些响应速度和控制精度要求非常高的场合，可以采用直驱容积控制和阀控联合控制的方案，在提高系统的功率效率的同时能保证系统的控制精度。

因此，为了研究新型直驱容积控制电液伺服系统的动静态特性和控制策略，以及采用新型直驱容积控制和阀控联合控制的系统的动静态特性和控制策略，本实用新型提出了一种直驱和阀控联合的液压综合节能实验平台。既能进行阀控实验，又能进行直驱控制实验，还能进行直驱和阀控联合控制实验；其液压执行机构有液压缸和液压马达两种。

实用新型内容

本实用新型的目的是提供一种液压节能综合实验平台装置，该平台装置将直驱油源和阀控油源并联接在液压缸或液压马达上，既能进行阀控实验，又能进行直驱容积控制实验，还能进行直驱容积控制和阀控联合控制实验。

为实现上述方案，本实用新型提供了一种液压节能综合实验平台装置，包括交流伺服电机、双向变量泵、补油装置、安全阀、锁阀、截止阀、液压缸、液压马达、滚筒、比例换向阀、溢流阀、定量泵、普通电机、流量传感器、压力传感器、滚筒转速传感器、位移传感器、控制器和负载装置，所述交流伺服电机通过输出轴与双向变量泵连接，所述双向变量泵通过管道A和管道B连接到液压马达的A进口和B进口，所述液压马达通过输出轴与滚筒连接，所述滚筒通过钢丝绳与负载装置连接，所述双向变量泵的A口、补油装置的液控单向B口和K口、安全阀的P口、锁阀的A口和K口通过油管并联在一起；所述锁阀的B口连接双向流量计的A口，所述双向流量计的B口、第一截止阀的A口、第二截止阀的A口和压力传感器的P口通过油管相连；所述第二截止阀的B口与液压马达的A口相连，第一截止阀的B口与液压缸的无杆腔相连；所述双向变量泵的B口、补油装置的液控单向阀B口和K口、安全阀的P口、锁阀的A口和K口通过油管并联在一起；所述补油装置液控单向阀A口、安全阀的T口通过油管接回油箱；所述普通电机（通过输出轴与定量泵相连；所述定量泵出油口、溢流阀的P口、比例换向阀的P口通过管道相连；所述比例换向阀的T口接油箱，所述比例、换向阀的A口和B口分别与锁阀的两液控单向阀B口相连。

在上述技术方案中，所述负载装置包括滑轮A、滑轮B、滑轮C和质量块M，所述质量块M通过钢丝绳连接到滚筒或液压缸的杆上。

在上述技术方案中，所述滚筒的输出轴处安装有转速传感器，所述液压缸连杆处安装有位移传感器；所述滚筒转速传感器的信号输出端、液压缸位移传感器信号输出端与控制器的输入信号端口相连，所述控制器的输出信号端口分别与直驱油源伺服电机驱动器和比例换向阀相连。

在上述技术方案中，所述质量块通过滑轮为液压缸提供水平大小恒定的单向负载，通过所述滑轮改变受力方向，通过所述质量块和滚筒实现液压马达的负载模拟。

在上述技术方案中，所述交流伺服电机驱动双向变量泵形成直驱油源，所述普通电机驱动定量泵形成普通油源，通过直驱控制器指令改变伺服电机转速和转向以及通过阀控制器改变伺服阀阀口的大小和方向，实现液压缸或液压马达的启动、变速、换向和停止。

在上述技术方案中，通过所述第一截止阀、第二截止阀、第三截止阀和第四截止阀的启闭可进行普通阀控液压缸实验和阀控液压马达实验。

在上述方案中，通过所述第一截止阀、第二截止阀、第三截止阀和第四截止阀的启闭可进行直驱容积控制液压缸和直驱容积控制液压马达实验。

在上述方案中，通过所述第一截止阀、第二截止阀、第三截止阀和第四截止阀的启闭可进行直驱和阀控联合控制液压缸和液压马达实验。

在上述方案中，所述的伺服电动机、双向变量泵、补油装置、安全阀、普通电动机、定量泵、溢流阀、比例换向阀、油箱组成液压泵站。

在上述方案中，所述的锁阀、流量传感器、4个截止阀、2个压力传感器、液压马达、滚筒、液压缸、位移传感器、负载部分组成一个实验平台，负载部分位于中间位置。

在上述方案中，所述的两个压力传感器分别接在液压缸或液压马达的进出油口处，流量传感器接在主油路上，经过四个截止阀的通断，决定是测液压缸还是液压马达进出油压力和流量。

在上述方案中，所述的控制器主要包括工控机和运行于工控机上的控制器程序，给定滚筒转速或给定液压缸位移信号、两个压力传感器、流量传感器、滚筒转速传感器、位移传感器的输出提供给控制器，控制器的输出为直驱交流伺服电机的期望转速、比例换向阀的期望开口和双向变量泵的期望排量。

本实用新型的有益效果在于：本液压节能综合实验平台装置既能够实现单独进行开、闭环直驱和阀控马达或液压缸实验，也能实现直驱和阀控联合控制马达或液压缸实验，能够研究各种控制系统的动静态特性、控制策略，对比分析各方案的节能效果。

附图说明

图1是本实用新型的结构示意图。

图中：1-伺服电动机，2-双向变量泵，3-补油装置，4-安全阀，5-锁阀，6-第一截止阀，7-液压缸，8-负载装置，9-第二截止阀，10-液压马达，11-滚筒，12-第三截止阀，13-第四截止阀，14-比列换向阀，15-溢流阀，16-定量泵，17-普通电动机，18-双向流量计，19-压力传感器、20-控制器。

具体实施方式

下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整的描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。本领域普通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，均属于本实用新型的保护范围。

实施例：一种液压节能综合实验平台装置。

参照图1所示，一种液压节能综合实验平台装置，包括交流伺服电机、双向变量泵、补油装置、安全阀、锁阀、截止阀、液压缸、液压马达、滚筒、比例换向阀、溢流阀、定量泵、普通电机、流量传感器、压力传感器、滚筒转速传感器、位移传感器、控制器和负载装置，所述交流伺服电机1通过输出轴与双向变量泵2连接，所述双向变量泵2通过管道A和管道B连接到液压马达10的A进口和B进口，所述液压马达10通过输出轴与滚筒11连接，所述滚筒11通过钢丝绳与负载装置8连接，所述双向变量泵2的A口、补油装置3的液控单向B口和K口、安全阀4的P口、锁阀5的A口和K口通过油管并联在一起；所述锁阀5的B口连接双向流量计18的A口，所述双向流量计18的B口、第一截止阀6的A口、第二截止阀9的A口和压力传感器19的P口通过油管相连；所述第二截止阀9的B口与液压马达10的A口相连，第一截止阀6的B口与液压缸7的无杆腔相连；所述双向变量泵2的B口、补油装置3的液控单向阀B口和K口、安全阀4的P口、锁阀5的A口和K口通过油管并联在一起；所述补油装置3液控单向阀A口、安全阀4的T口通过油管接回油箱；所述普通电机17通过输出轴与定量泵16相连；所述定量泵16出油口、溢流阀15的P口、比例换向阀14的P口通过管道相连；所述比例换向阀14的T口接油箱，所述比列换向阀14的A口和B口分别与锁阀5的两液控单向阀B口相连。

在上述技术方案中，所述交流伺服电机1驱动双向变量泵2形成直驱油源，所述普通电机17驱动定量泵16形成普通油源，通过控制器指令改变伺服电机1转速和转向以及通过阀控制器改变伺服阀阀口的大小和方向，实现液压缸7或液压马达10的启动、变速、换向和停止。

在上述技术方案中，所述直驱油源和普通油源安装在液压泵站上，组成油箱油源；双向流量计18的流量传感器、压力传感器19、截止阀、液压泵、液压缸转速传感器和位移传感器安装在实验平台上，组成实验台部分；控制器和控制输入输出设备组成控制部分。

在上述技术方案中，所述补油装置3的液控单向阀、安全阀4、锁阀5、压力传感器19分别布置在双向变量泵2的进出油两侧，所述普通油源与直驱油源并联连接在主油路上，通过第二截止阀9和油管与液压马达10相连。

在上述技术方案中，所述的第一截止阀6的B口和第二截止阀9的B口分别与液压马达10的进出油口相连，所述第三截止阀12和第四截止阀13的B口分别与液压缸7的进出油口相连。

在上述技术方案中，关闭直驱油源，采用普通阀控油源；通过开启或关闭所述第一截止阀6和第三截止阀12，关闭或开启所述第二截止阀9和第四截止阀13，则可进行普通阀控液压缸或液压马达的实验。

在上述方案中，关闭普通阀控油源，采用直驱油源；通过开启所述第一截止阀6和第二截止阀9，关闭所述第三截止阀12和第四截止阀13可进行直驱容积控制液压缸和直驱容积控制液压马达实验。

在上述方案中，同时采用直驱油源和普通阀控油源，通过开启或关闭所述第一截止阀6和第三截止阀12，关闭或开启所述第二截止阀9和第四截止阀13，则可进行直驱和阀控联合控制液压缸或液压马达的实验。

以上所述仅为本实用新型的较佳实施例而已，并不用以限制本实用新型，凡在本实用新型的精神和原则之内，所作出的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。

Claims (8)

1.一种液压节能综合实验平台装置，包括交流伺服电机、双向变量泵、补油装置、安全阀、锁阀、截止阀、液压缸、液压马达、滚筒、比例换向阀、溢流阀、定量泵、普通电机、流量传感器、压力传感器、滚筒转速传感器、位移传感器、控制器和负载装置，其特征在于：所述交流伺服电机（1）通过输出轴与双向变量泵（2）连接，所述双向变量泵（2）通过管道A和管道B连接到液压马达（10）的A进口和B进口，所述液压马达（10）通过输出轴与滚筒（11）连接，所述滚筒（11）通过钢丝绳与负载装置（8）连接，所述双向变量泵（2）的A口、补油装置（3）的液控单向B口和K口、安全阀（4）的P口、锁阀（5）的A口和K口通过油管并联在一起；所述锁阀（5）的B口连接双向流量计（18）的A口，所述双向流量计（18）的B口、第一截止阀（6）的A口、第二截止阀（9）的A口和压力传感器（19）的P口通过油管相连；所述第二截止阀（9）的B口与液压马达（10）的A口相连，所述第一截止阀（6）的B口与液压缸（7）的无杆腔相连；所述双向变量泵（2）的B口、补油装置（3）的液控单向阀B口和K口、安全阀（4）的P口、锁阀（5）的A口和K口通过油管并联在一起；所述补油装置（3）液控单向阀A口、安全阀（4）的T口通过油管接回油箱；所述普通电机（17）通过输出轴与定量泵（16）相连；所述定量泵（16）出油口、溢流阀（15）的P口、比例换向阀（14）的P口通过管道相连；所述比例换向阀（14）的T口接油箱，所述比列换向阀（14）的A口和B口分别与锁阀（5）的液控单向阀B口相连。

2.如权利要求1所述的液压节能综合实验平台装置，其特征在于：所述负载装置（8）包括滑轮A、滑轮B、滑轮C和质量块M，所述质量块M通过钢丝绳连接到滚筒（11）或液压缸（7）的杆上。

3.如权利要求1所述的液压节能综合实验平台装置，其特征在于：所述滚筒（11）的输出轴处安装有转速传感器，所述液压缸（7）连杆处安装有位移传感器；所述滚筒（11）转速传感器的信号输出端、液压缸（7）位移传感器信号输出端与控制器（20）的输入信号端口相连，所述控制器（20）的输出信号端口分别与直驱油源伺服电机驱动器、比例换向阀（14）和双变量泵（2）排量调节机构相连。

4.如权利要求1所述的液压节能综合实验平台装置，其特征在于：所述质量块通过滑轮为液压缸（7）提供水平大小恒定的单向负载，通过所述滑轮改变受力方向，通过所述质量块和滚筒（11）实现液压马达（10）的负载模拟。

5.如权利要求1所述的液压节能综合实验平台装置，其特征在于：所述交流伺服电机（1）驱动双向变量泵（2）形成直驱油源，所述普通电机（17）驱动定量泵（16）形成普通油源，通过控制器改变伺服电机（1）的转速和转向以及比例换向阀（14）的阀口大小和方向，实现液压缸（7）或液压马达（10）的启动、变速、换向和停止。

6.如权利要求1所述的液压节能综合实验平台装置，其特征在于：通过所述第一截止阀（6）、第二截止阀（9）、第三截止阀（12）和第四截止阀（13）的启闭进行普通阀控液压缸实验和阀控液压马达实验。

7.如权利要求1所述的液压节能综合实验平台装置，其特征在于：通过所述第一截止阀（6）、第二截止阀（9）、第三截止阀（12）和第四截止阀（13）的启闭进行直驱容积控制液压缸和直驱容积控制液压马达实验。

8.如权利要求1所述的液压节能综合实验平台装置，其特征在于：通过所述第一截止阀（6）、第二截止阀（9）、第三截止阀（12）和第四截止阀（13）的启闭进行直驱和阀控联合控制液压缸和液压马达实验。