CN208950998U - 一种液压缸串并联模式转换的液压系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供了一种液压缸串并联模式转换的液压系统，所述液压系统包括动力总成部分、换向阀组、模式转换阀组以及需同步运行的液压缸组。换向阀组包括可控制液压缸组往复运动的三位四通阀，三位四通阀与液压泵通过管路连接；模式转换阀组包括可对液压缸组进行串并联模式转换的转换阀组，转换阀组与三位四通阀通过管路连接。转换阀组具有一组串联模式阀组和一组并联模式阀组；串联模式阀组将液压缸组的液压缸串联，并联模式阀组将液压缸组的液压缸并联；串联模式阀组和并联模式阀组分别工作。本实用新型在能保证同步驱动四缸系统的情况下，还能实现对多个四缸液压系统的控制，在运行过程中可以自动消除累积误差，保证稳定运行。

Description

一种液压缸串并联模式转换的液压系统

技术领域

本实用新型涉及液压同步驱动技术，特别涉及一种液压缸串并联模式转换的液压系统。

背景技术

目前，液压同步系统的实现形式有很多，其基本形式可以分为开环控制方式和闭环控制方式，开环控制方式基本是靠液压控制元件如同步阀、节流阀或调速阀等自身的精度来控制执行元件的同步。一般来说，采用开环控制方式的液压同步系统结构简单、成本较低，但由于没有反馈补偿，无法消除由于负载不同、油缸制造精度差异和液压油泄漏等原因造成的误差。通过对输出量进行检测、反馈，从而构成

另外，液压系统也可分为泵控同步控制和阀控同步控制两种。前者是由多个泵分别输入相同的流量至各个油缸，通过改变泵的排量来控制泵的输出流量，从而调节执行元件的运动速度，泵控系统效率高，能量损耗少，但由于液压泵的响应速度不高，泵控系统的动态特性相对较差，控制精度不高。后者是指通过控制液压阀(比例阀、伺服阀等)的阀口开度来控制执行元件的速度，其控制元件为伺服阀或比例阀，阀的进度较高，响应快，有较高的固有频率，动态特性好，但由于泵输出的油液一部分通过溢流阀流回油箱，导致系统效率低，系统发热量高。

目前，国内外都没有很好的方法来提高同步精度，大多数采用对误差回路进行修正的方法，来避免多次往复运动形成的积累误差，但这仅仅是从系统元件品质或油路结构入手，稳定性不高，效率也较低。

实用新型内容

为解决现有技术中的液压系统同步驱动的问题，本实用新型提供了一种液压缸串并联模式转换的液压系统，其所述液压系统包括动力总成部分、换向阀组、模式转换阀组以及需各液压缸同步运行的液压缸组；所述动力总成部分包括液压泵和配置有呼吸阀的油箱；所述换向阀组包括可控制所述液压缸组运动的三位四通阀，所述三位四通阀接收来自所述液压泵的液压油并通过管路连接至所述模式转换阀组；所述模式转换阀组包括可对所述液压缸组进行串并联模式转换的转换阀组，所述转换阀组的液压油入口与所述三位四通阀的出口管路连接；以及对各阀门的连通、切断和换向进行控制的控制模块；其中所述转换阀组包括串联模式阀组和并联模式阀组；所述串联模式阀组将所述液压缸组的各液压缸依次串联，所述串联模式阀组的各阀门分别设置在所述液压缸组中的一个液压缸的出油口与所串联的下一个液压缸的入油口之间；所述并联模式阀组将所述液压缸组的各液压缸并联，所述并联模式阀组中的各阀门分别布置在相邻的液压缸之间的进油管路上和出油管路上；所述液压缸组中的第一个液压缸的进油管路和最后一个液压缸组的出游管路均不设置阀门。

优选地，在根据本实用新型的一个具体实施方式中，所述换向阀组与液压缸组之间的管路包括：与所述三位四通阀的第一工作油口连接的进油管路，与所述三位四通阀的第二工作油口连接的回油管路；所述液压缸组的液压缸并联状态时，进油管路和回油管路设置为：所述进油管路包括：与第一个液压缸的上腔连接的进油主管；在所述进油主管分支出的并与下一个液压缸的上腔连接的进油支管；所述回油管路包括：与最后一个液压缸的下腔连接的回油主管；在所述回油主管分支出的并与上一个液压缸的下腔连接的回油支管；在各进油支管、各回油支管上，或者在进油主管与各进油支管的接点之间、回油主管与各回油支管的接点之间设有并联模式阀；所述液压缸组的液压缸串联状态时，进油管路和回油管路设置为：所述进油管路连接第一个液压缸的上腔，第一个液压缸的下腔与下一个液压缸的上腔通过管路连接；最后一个液压缸的下腔与所述回油管路连接；在将上一级液压缸下腔与下一级液压缸上腔连接的管路上，设有串联模式阀。

优选地，所述液压系统控制多个液压缸组，所述三位四通阀的数量与所述液压缸组的个数相同，各所述三位四通阀并联。

优选地，所述转换阀组的个数与所述三位四通阀的数量相同，各所述转换阀组由对应的所述三位四通阀单独控制。

优选地，所述串联模式阀组和所述并联模式阀组均为二位二通阀块。

优选地，所述转换阀组的所述并联模式阀组包括多个二位二通阀，所述并联模式阀组的二位二通阀分别设在所述液压缸组的各个液压缸的进油管路和回油管路上。

优选地，所述转换阀组的所述串联模式阀组包括多个二位二通阀，所述串联模式阀组的二位二通阀将所述液压缸组的各个液压缸的进油管路或回油管路连通。

优选地，所述液压缸组为四缸系统，所述转换阀组内设有9个二位二通阀；其中，所述并联模式阀组具有6个二位二通阀，串联模式阀组具有3个二位二通阀；所述并联模式阀组的6个二位二通阀，3个设在各个液压缸的进油管路，3个设在各个液压缸的回油管路。

优选地，所述动力总成部分还包括驱动所述液压泵转动的液压电机，所述液压电机与所述液压泵通过联轴器连接；所述动力总成部分还包括泵安装阀块、溢流阀、单向阀；所述油箱上方配有注油口。

优选地，所述换向阀组还包括压力传感器、配合使用的节流阀和二位二通阀。

优选地，所述液压系统还包括控制模块，所述压力传感器检测的工作压力传输至控制模块；所述控制模块控制所述三位四通阀、所述串联模式阀组、所述串联模式阀组的沟通、切断和换向。

本实用新型的液压缸串并联模式转换的液压系统，在能保证同步驱动多缸或四缸系统的情况下，还能实现对多个多缸或四缸液压系统的控制，在运行过程中可以自动消除累积误差，保证液压的稳定运行。

应当理解，前述大体的描述和后续详尽的描述均为示例性说明和解释，并不应当用作对本实用新型所要求保护内容的限制。

附图说明

参考随附的附图，本实用新型更多的目的、功能和优点将通过本实用新型实施方式的如下描述得以阐明，其中：

图1示意性示出本实用新型的液压系统的动力总成部分和换向阀组的原理示意图；

图2为本实用新型液压系统的模式转换阀组的原理示意图；

图3为本实用新型液压系统的总原理示意图；

图4为本实用新型液压系统的动力总成部分的装配图；

图5为本实用新型液压系统一实施方式的并联状态下的模式转换阀组和液压缸组的管路连接；

图6为本实用新型液压系统一实施方式的串联状态下的模式转换阀组和液压缸组的管路连接；

图7为本实用新型的转换阀组的二位二通阀的得失电状态图和阀门的连通示意图。

具体实施方式

通过参考示范性实施例，本实用新型的目的和功能以及用于实现这些目的和功能的方法将得以阐明。然而，本实用新型并不受限于以下所公开的示范性实施例；可以通过不同形式来对其加以实现。说明书的实质仅仅是帮助相关领域技术人员综合理解本实用新型的具体细节。

在下文中，将参考附图描述本实用新型的实施例。在附图中，相同的附图标记代表相同或类似的部件，或者相同或类似的步骤。

本实用新型针对现有技术中存在的问题，提出一种液压缸串并联模式转换的液压系统，其解决的技术问题是：

1、避免由于负载不均衡、摩擦阻力不等而造成液压缸的不同步现象；

2、消除由于空气的混入对液压系统同步精度的影响；

3、消除液压系统工作压力过大对泵及电磁阀寿命的影响；

4、避免安装过程复杂、繁琐的调试工作，减少人力物力的投入；

5、避免液压系统的高成本投入；

6、避免后续维护过程麻烦。

本实用新型提供的一种液压缸串并联模式转换的液压系统可实现四缸系统或液压缸组的同步驱动，可以消除液压介质造成的误差，在运行过程中，可以自动消除累积误差。

图1为本实用新型的液压系统的动力总成部分和换向阀组的原理图，图2为模式转换阀组的原理图。图1中的换向阀组包括2个三位四通阀，图2中的模式转换阀组以一个四缸系统为例概括性示出本实用新型的转换阀组。

如图1和图2所示，本实用新型的液压系统可包括动力总成部分、换向阀组、模式转换阀组、以及需同步运行的液压缸组等。

图4概略性示出一较佳实施方式的动力总成部分的结构图。如图1 和图4所示，动力总成部分包括液压泵和配置有呼吸阀的油箱6，还可包括驱动液压泵转动的液压电机，液压电机与液压泵通过联轴器连接；动力总成部分还可包括泵安装阀块、溢流阀、单向阀；油箱上方配有注油口。

在根据本实用新型的液压系统中，模式转换阀组包括可对液压缸组进行串并联模式转换的转换阀组，转换阀组的液压油入口与所述三位四通阀的出口管路连接；以及对各阀门的连通、切断和换向进行控制的控制模块。

转换阀组包括串联模式阀组和并联模式阀组。串联模式阀组将所述液压缸组的各液压缸依次串联，所述串联模式阀组的各阀门分别设置在所述液压缸组中的一个液压缸的出油口与所串联的下一个液压缸的入油口之间；所述并联模式阀组将所述液压缸组的各液压缸并联，所述并联模式阀组中的各阀门分别布置在相邻的液压缸之间的进油管路上和出油管路上；所述液压缸组中的第一个液压缸的进油管路和最后一个液压缸组的出油管路均不设置阀门。

例如，在根据本实用新型的一个实施方式中，换向阀组与液压缸组之间的管路包括：与所述三位四通阀的第一工作油口连接的进油管路，与所述三位四通阀的第二工作油口连接的回油管路；所述液压缸组的液压缸并联状态时，进油管路和回油管路设置为：所述进油管路包括：与第一个液压缸的上腔连接的进油主管；在所述进油主管分支出的并与下一个液压缸的上腔连接的进油支管；所述回油管路包括：与最后一个液压缸的下腔连接的回油主管；在所述回油主管分支出的并与上一个液压缸的下腔连接的回油支管；在各进油支管、各回油支管上，或者在进油主管与各进油支管的接点之间、回油主管与各回油支管的接点之间设有并联模式阀；所述液压缸组的液压缸串联状态时，进油管路和回油管路设置为：所述进油管路连接第一个液压缸的上腔，第一个液压缸的下腔与下一个液压缸的上腔通过管路连接；最后一个液压缸的下腔与所述回油管路连接；在将上一级液压缸下腔与下一级液压缸上腔连接的管路上，设有串联模式阀。

具体实施时，液压泵可为齿轮泵5或其他种类的泵。泵安装阀块2、溢流阀3、单向阀4，油箱包括油箱6、呼吸阀7集成为泵安装阀块总成。溢流阀3可保证系统工作压力，同时避免系统内压力过高，保护整个液压系统。单向阀4可防止液压油回流齿轮泵，延长齿轮泵使用寿命。油箱6上配备的呼吸阀7可保证将系统中的空气顺利排出。油箱上方配有注油口，方便随时补充液压油以及观察油量。

换向阀组主要用于实现本液压系统的液压油的沟通、切断和换向，例如切换流向，以改变液压缸的运动方向。如图1所示，换向阀组包括可控制液压缸组往复运动的三位四通阀9，所述三位四通阀与所述液压泵通过管路连接。图1中示出了两个三位四通阀，即阀9和阀10，适用于本液压系统同时控制两个液压缸组进行工作。

具体实施时，换向阀组可包括换向集成块8、三位四通阀9或10、二位二通阀11(AV10)、节流阀12、压力传感器13等。三位四通阀和二位二通阀均可为插装阀。三位四通阀中位机能为O型，可实现四缸系统的换向，保证四缸系统的双向运行。二位二通阀11和节流阀12配合使用，节流阀12调节到需要值后可保证四缸运行平稳。压力传感器13可随时测出系统的工作压力，反馈至控制系统。

模式转换阀组为本实用新型的创新部分，主要用于对液压缸组的液压缸进行串并联模式转换。如图2所示，模式转换阀组包括转换阀组(A 阀块)，转换阀组与三位四通阀9或10通过管路连接，转换阀组包括一组串联模式阀组和一组并联模式阀组；串联模式阀组将液压缸组的液压缸串联，并联模式阀组将液压缸组的液压缸并联；串联模式阀组和并联模式阀组分别工作，通过控制阀的通断实现串联转并联模式转换。在一实施方式中，串联模式阀组和并联模式阀组均为二位二通阀块。

根据本实用新型的一方面，本实用新型的液压系统可控制多个液压缸组，本液压系统的换向阀组与控制的液压缸组的个数有关。三位四通阀9的数量与液压缸组的个数相同，各三位四通阀9并联。转换阀组的个数与三位四通阀9的数量相同，各转换阀组由对应的三位四通阀9单独控制。

根据本实用新型的另一方面，本实用新型的液压系统可控制液压缸组，转换阀组的二位二通阀设置的数量与液压缸组内液压缸的数量有关。其一，转换阀组的并联模式阀组包括多个二位二通阀，并联模式阀组的二位二通阀分别设在液压缸组的各个液压缸的进油管路和回油管路上。其二，转换阀组的串联模式阀组包括多个二位二通阀，串联模式阀组的二位二通阀将液压缸组的各个液压缸的进油管路或回油管路连通。通过控制阀的通断实现串联转并联模式转换。

图3为本实用新型的液压系统控制2个四缸系统的示意图。本液压系统可同时驱动一个或多个液压缸组同步运作，以控制2个四缸系统为例。

如图1-图3所示，换向阀组中，每个三位四通阀控制一个四缸系统。三位四通阀9控制集成块A(A阀块)中油路的方向和通断，在图1和图2中用管路接点1A和1B，2A和2B表示，三位四通阀9工作于中位即不得电时集成块A不工作；左侧电磁阀(AV11)得电时，四个液压缸缸杆朝下运动；右侧电磁阀(AV12)得电时，四个液压缸缸杆朝反方向运动。

图7为串并联模式转换时，转换阀组的二位二通阀的电磁铁得失电的状态和阀门的连通示意图。图5中的为并联模式的示意图；图6为串联模式的示意图。转换阀组内设有9个二位二通阀；其中，并联模式阀组具有6个二位二通阀(AV4、AV5、AV6、AV7、AV8、AV9)，串联模式阀组具有3个二位二通阀(AV1、AV2、AV3)；并联模式阀组的6个二位二通阀，3个设在各个液压缸的进油管路，3个设在各个液压缸的回油管路。在集成块A配备的九个二位二通阀中，当只有其中六个阀(AV4、 AV5、AV6、AV7、AV8、AV9)得电(油路通)时，四个液压缸为并联状态；只有其余三个阀(AV1、AV2、AV3)得电时，四个液压缸为串联状态。在并联状态下，通过液压缸的多次往复运动来排尽液压部件或液压油中的气体杂质，从而实现在串联状态下四个油缸的同步运动。

并联状态下，四个油缸的上下腔与油箱都会直接相连，在数次运行并联状态后可实现排尽气体杂质；

在排除完杂质后，并联转串联即为保证四个油缸完全到位(系统溢流) 后再转为串联模式；

系统工作时，可使用并联模式实现补油，消除系统由于内泄等原因造成的四缸不同步现象。

在本实用新型的一个具体实施方式中，齿轮泵5的转速可为2ml/r，液压电机1的额定功率为800W，溢流阀3的调定压力或系统最高工作压力为16MPa。

液压系统还包括控制模块，压力传感器检测的工作压力传输至控制模块；控制模块控制三位四通阀、所述串联模式阀组、所述串联模式阀组的沟通、切断和换向。

本实用新型的液压缸串并联模式转换的液压系统，在能保证同步驱动四缸系统的情况下，还能实现对多个四缸液压系统的控制，在运行过程中可以自动消除累积误差，保证液压的稳定运行。

本液压系统响应快，稳定性高，风险小，安全性能好，适用于有轨四向穿梭车这一类载重大、功能要求多且工况要求稳定的场合。本液压系统运用在四向穿梭车中，可实现穿梭车的快速换向及顶升运动，同时可以增大穿梭车的最大载货量，本液压系统稳定性高，后期维护简单，成本低，提高了立体仓库中物流系统的工作效率。

本液压系统原理可靠，后期维护简单方便，可有效地减少人力和物力的投入，运用于四向穿梭车中，可以提高立体仓库中的工作效率，更好地服务于现代化智能仓储物流系统。

结合这里披露的本实用新型的说明和实践，本实用新型的其他实施例对于本领域技术人员都是易于想到和理解的。说明和实施例仅被认为是示例性的，本实用新型的真正范围和主旨均由权利要求所限定。

Claims (9)

1.一种液压缸串并联模式转换的液压系统，其特征在于，所述液压系统包括动力总成部分、换向阀组、模式转换阀组、需各液压缸同步运行的液压缸组以及对各阀门的连通、切断和换向进行控制的控制模块；

所述动力总成部分包括液压泵和配置有呼吸阀的油箱；

所述换向阀组包括可控制所述液压缸组运动的三位四通阀，所述三位四通阀接收来自所述液压泵的液压油并通过管路连接至所述模式转换阀组；

所述模式转换阀组包括可对所述液压缸组进行串并联模式转换的转换阀组，所述转换阀组的液压油入口与所述三位四通阀的出口管路连接；

其中所述转换阀组包括串联模式阀组和并联模式阀组；所述串联模式阀组将所述液压缸组的各液压缸依次串联，所述串联模式阀组的各阀门分别设置在所述液压缸组中的一个液压缸的出油口与所串联的下一个液压缸的入油口之间；所述并联模式阀组将所述液压缸组的各液压缸并联，所述并联模式阀组中的各阀门分别布置在相邻的液压缸之间的进油管路上和出油管路上；所述液压缸组中的第一个液压缸的进油管路和最后一个液压缸的出油管路均不设置阀门。

2.根据权利要求1所述的液压系统，其特征在于，所述换向阀组与液压缸组之间的管路包括：与所述三位四通阀的第一工作油口连接的进油管路，与所述三位四通阀的第二工作油口连接的回油管路；

所述液压缸组的液压缸并联状态时，进油管路和回油管路设置为：

所述进油管路包括：与第一个液压缸的上腔连接的进油主管；在所述进油主管分支出的并与下一个液压缸的上腔连接的进油支管；

所述回油管路包括：与最后一个液压缸的下腔连接的回油主管；在所述回油主管分支出的并与上一个液压缸的下腔连接的回油支管；

在各进油支管、各回油支管上，或者，在进油主管与各进油支管的接点之间、回油主管与各回油支管的接点之间设有并联模式阀；

所述液压缸组的液压缸串联状态时，进油管路和回油管路设置为：

所述进油管路连接第一个液压缸的上腔，第一个液压缸的下腔与下一个液压缸的上腔通过管路连接；最后一个液压缸的下腔与所述回油管路连接；

在将上一级液压缸下腔与下一级液压缸上腔连接的管路上，设有串联模式阀。

3.根据权利要求1所述的液压系统，其特征在于，

所述液压系统控制多个所述液压缸组，所述三位四通阀的数量与所述液压缸组的个数相同，各所述三位四通阀并联。

4.根据权利要求3所述的液压系统，其特征在于，

所述转换阀组的个数与所述三位四通阀的数量相同，各所述转换阀组由对应的所述三位四通阀单独控制。

5.根据权利要求3所述的液压系统，其特征在于，

所述串联模式阀组和所述并联模式阀组均为二位二通阀，集成在一个转换集成阀块上。

6.根据权利要求5所述的液压系统，其特征在于，

所述液压缸组为四缸系统，所述转换阀组内设有9个二位二通阀；其中，所述并联模式阀组具有6个二位二通阀，串联模式阀组具有3个二位二通阀；所述并联模式阀组的6个二位二通阀，3个设在各个液压缸的进油管路，3个设在各个液压缸的回油管路。

7.根据权利要求1所述的液压系统，其特征在于，

所述动力总成部分还包括驱动所述液压泵转动的液压电机，所述液压电机与所述液压泵通过联轴器连接；

所述动力总成部分还包括泵安装阀块、溢流阀、单向阀；

所述油箱上方配有注油口。

8.根据权利要求1所述的液压系统，其特征在于，

所述换向阀组还包括压力传感器、配合使用的节流阀和二位二通阀。

9.根据权利要求8所述的液压系统，其特征在于，所述压力传感器检测的工作压力传输至控制模块。