CN108194433A - 机电静压作动*** - Google Patents

机电静压作动*** Download PDF

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CN108194433A CN201711383900.9A CN201711383900A CN108194433A CN 108194433 A CN108194433 A CN 108194433A CN 201711383900 A CN201711383900 A CN 201711383900A CN 108194433 A CN108194433 A CN 108194433A
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冯利军
延皓
董立静
谭启凡
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Abstract

本发明公开了一种机电静压作动***，包括伺服电机、液压变量泵、第一阀组和液压缸，伺服电机通过联轴器组件与液压变量泵连接，液压变量泵通过第一阀组与液压缸连接，第一阀组包括两条高压预紧支路，每条高压预紧支路均包括第一蓄能器和第一阀门，第一蓄能器用于维持高压预紧支路的油液压力，第一阀门用于控制高压预紧支路的启闭，伺服电机驱动液压变量泵，通过第一阀组使得液压缸的两腔均处于可控状态。本发明通过第一阀组为液压变量泵的进油管路和回油管路提供高压环境，使得液压缸的两个油腔均处于可控状态，可以显著提高机电静压作动***的固有频率，改善其动态性能。

Description

机电静压作动***
技术领域
本发明涉及电液伺服控制和作动技术领域，具体地，涉及一种机电静压作动***。
背景技术
机电静压作动***是一种泵控容积控制***，具有机电***结构简单、节能高效和液压***功率比大、承载能力强的优点，是液压伺服领域新的研究方向。现有机电静压作动***中，液压执行机构只是单腔受控，***固有频率较低，动态性能较差。
发明内容
鉴于以上问题，本发明的目的是提供一种机电静压作动***，以提高***的固有频率，改善作动***的动态性能。
为了实现上述目的，本发明采用以下技术方案：
本发明所述机电静压作动***，包括：伺服电机、液压变量泵、第一阀组和液压缸，
所述伺服电机的电机轴通过联轴器组件与所述液压变量泵的转轴连接，所述液压变量泵包括第一出油口和第一回油口，
所述第一阀组包括第一进油口、第二进油口、第二出油口、第三出油口和两条高压预紧支路，所述第一进油口与所述第一出油口连接，所述第二出油口与所述第一回油口连接，每条高压预紧支路均包括第一蓄能器和第一阀门，所述第一蓄能器的第一端与所述第一阀门的第一端连接，所述第一蓄能器用于维持所述高压预紧支路的油液压力，所述第一阀门用于控制所述高压预紧支路的启闭，两个第一阀门的第二端分别连接在所述第一进油口和所述第三出油口之间的管道上以及所述第二出油口和所述第二进油口之间的管道上，
所述液压缸包括第二回油口和第三进油口，所述第二回油口与所述第二进油口连接，所述第三进油口与所述第三出油口连接，
所述伺服电机驱动所述液压变量泵，通过所述第一阀组使得所述液压缸的两腔均处于可控状态。
优选地，所述第一阀组还包括两个辅助进油口，每条高压预紧支路还包括第二阀门，两个辅助进油口分别与第二阀门的第一端连接，所述第二阀门的第二端与所述第一蓄能器的第二端连接，所述液压变量泵还包括吸油口，
所述机电静压作动***还包括辅助泵组，所述辅助泵组包括油箱和两个供油口，所述油箱通过油箱接口与所述吸油口连接，两个所述供油口分别与所述辅助进油口连接。
优选地，所述第一阀组还包括第一补油口和补油支路，所述补油支路包括梭阀、减压阀和第一弹簧预紧单向阀，所述梭阀的两个入口端分别连接两条所述高压预紧支路，所述梭阀的出口端连接所述减压阀，所述减压阀连接所述第一弹簧预紧单向阀，所述第一弹簧预紧单向阀连接所述第一补油口，
所述机电静压作动***还包括第二阀组，所述第二阀组连接在所述第一阀组和所述液压缸之间，所述第二阀组包括第四进油口、第五进油口、第四出油口、第五出油口、第二补油口、第二蓄能器、第二弹簧预紧单向阀和第三弹簧预紧单向阀，
所述第二补油口与所述第一补油口连接，所述第四进油口与所述第三出油口连接，所述第四出油口与所述第二进油口连接，所述第五出油口与所述第三进油口连接，所述第五进油口与所述第二回油口连接，所述第二蓄能器连接所述第二补油口以及所述第二弹簧预紧单向阀和所述第三弹簧预紧单向阀，所述第二弹簧预紧单向阀与所述第四进油口和所述第五出油口之间的管道连接，所述第三弹簧预紧单向阀与所述第四出油口和所述第五进油口之间的管道连接。
优选地，所述第二阀组还包括第一流量计、第二流量计和旁接支路，
所述第一流量计安装在所述第四进油口和第五出油口的连接管道上，第二流量计安装在所述第四出油口和第五进油口的连接管道上，所述第一流量计和所述第二流量计分别测量流经所述液压缸两腔的流量，
所述旁接支路包括依次连接的第三阀门、第三流量计和第四阀门，所述旁接支路的一端连接在所述第四进油口和所述第一流量计之间，所述旁接支路的另一端连接在所述第四出油口和所述第二流量计之间。
优选地，所述第二阀组还包括第一溢流阀和第二溢流阀，所述第一溢流阀连接所述第二蓄能器与所述第四进油口和所述第五出油口之间的管道，所述第二溢流阀连接所述第二蓄能器与所述第四出油口和所述第五进油口之间的管道。
优选地，每条所述高压预紧支路还包括节流阀和压力表，所述第一蓄能器的第一端连接所述压力表，所述压力表连接所述节流阀，所述节流阀连接所述第一阀门的第一端。
优选地，每条所述高压预紧支路还包括两个单向阀，两个单向阀分别连接在所述第一蓄能器的第二端与所述第二阀门的第二端之间。
优选地，所述辅助泵组间歇工作，在所述液压变量泵回油管路和出油管路的油液压力降低20％，或者，需要重新设定油液压力时，启动工作，其余时间待机。
优选地，所述机电静压作动***还包括平台和台架，所述伺服电机、所述液压变量泵、所述第一阀组和所述液压缸固定在所述平台上，所述平台固定在所述台架上侧，所述台架下侧安装有底板，所述辅助泵组固定在所述底板上。
优选地，所述平台为T型槽平台，所述伺服电机固定在电机座上，所述电机座与所述平台固定连接，所述液压变量泵固定在泵座上，所述泵座与所述平台固定连接。
与现有技术相比，本发明具有以下优点和有益效果：
本发明通过第一阀组为液压变量泵的进油管路和回油管路提供高压环境，使得液压缸的两个油腔均处于预紧状态，可以显著提高机电静压作动***的固有频率，改善其动态性能。本发明可以在不明显增加作动***功率的前提下有效地提高其伺服性能。
附图说明
图1是本发明所述机电静压作动***结构示意图；
图2是本发明所述机电静压作动***油路连接图；
图3是本发明所述机电静压作动***第一阀组的油路连接图；
图4是本发明所述机电静压作动***第二阀组的油路连接图。
具体实施方式
下面将参考附图来描述本发明所述的实施例。本领域的普通技术人员可以认识到，在不偏离本发明的精神和范围的情况下，可以用各种不同的方式或其组合对所描述的实施例进行修正。因此，附图和描述在本质上是说明性的，而不是用于限制权利要求的保护范围。此外，在本说明书中，附图未按比例画出，并且相同的附图标记表示相同的部分。
下面结合图1-图4来详细说明本实施例。
图1是本发明所述机电静压作动***结构示意图，图2是本发明所述机电静压作动***油路连接图，如图1和图2所示，本发明所述机电静压作动***包括：伺服电机200、液压变量泵300、第一阀组400和液压缸500。
其中，伺服电机200的电机轴通过联轴器组件210与液压变量泵300的转轴连接，液压变量泵300包括第一出油口302和第一回油口303；
第一阀组400包括第一进油口401、第二进油口404、第二出油口402、第三出油口403和两条高压预紧支路，第一进油口401与第一出油口302通过管路连接，第二出油口402与第一回油口303通过管路连接，每条高压预紧支路均包括第一蓄能器410和第一阀门420，第一蓄能器410的第一端与第一阀门420的第一端连接，第一蓄能器410为高压蓄能器，用于维持高压预紧支路的油液压力，第一阀门420用于控制高压预紧支路的启闭，两个第一阀门420的第二端分别连接在第一进油口401和第三出油口403之间的管道上以及第二出油口402和第二进油口404之间的管道上；
液压缸500包括第二回油口501和第三进油口502，第二回油口501与第二进油口404通过管路连接，第三进油口502与第三出油口403通过管路连接；
伺服电机200驱动液压变量泵300，通过第一阀组400使得液压缸500的两腔均处于可控状态。
本发明通过第一阀组400为液压变量泵300的出油管路和回油管路提供高压环境，第一阀组400的高压预紧支路使得液压缸500的两腔均处于设定的高压可控状态，从而提高机电静压作动***的固有频率，改善动态性能。
优选地，第一阀组400还包括两个辅助进油口405，每条高压预紧支路还包括第二阀门430，两个辅助进油口405分别与第二阀门430的第一端连接，第二阀门430的第二端与第一蓄能器410的第二端连接，液压变量泵300还包括吸油口304；所述机电静压作动***还包括辅助泵组600，辅助泵组600包括油箱和两个供油口602，油箱通过油箱接口601与吸油口304通过管路连接，两个供油口602分别通过管路与辅助进油口405连接。其中，辅助泵组600的供油口602的压力可以根据需要进行调节。
其中，第一阀组400中的两个第二阀门430分别控制辅助泵组600的两条由供油口602和辅助进油口405组成的供油支路的启闭。
为了防止第一蓄能器410中的油液通过供油支路回流至油箱接口601，优选地，第一阀组400的每条高压预紧支路还包括两个单向阀440，两个单向阀440分别连接在第一蓄能器410的第二端与第二阀门430的第二端之间，以保证油液的单向流动。
优选地，辅助泵组600处于间歇工作状态，仅在液压变量泵300回油管路和出油管路的油液压力大幅降低，或者需要重新设定油液压力时，才启机工作，其余时间均处于待机状态，从而使得辅助泵组600的工作时间较短，功耗较小。优选地，在液压变量泵300回油管路和出油管路的油液压力降低20％左右时，启动工作，通过第二阀门430控制两条供油支路开启，分别向两条高压预紧支路补充油液，提升油液压力，辅助第一阀组400为液压变量泵300的出油管路和回油管路提供高压环境，使得液压缸500的两个油腔一直处于高压可控状态。
图3是本发明所述机电静压作动***第一阀组400的油路连接图，如图3所示，优选地，每个高压预紧支路还包括节流阀450和压力表460，第一蓄能器410的第一端连接压力表460，压力表460连接节流阀450，节流阀450连接第一阀门420的第一端。其中，压力表460用于指示所在高压预紧支路的当前油液压力值，节流阀450用于控制所在高压预紧支路的流量，以防止第一蓄能器410内部的油液流失过快，使得第一蓄能器410维持稳定的油液压力。
为了补充机电静压作动***的油液泄漏，防止管路内部出现气穴，本发明所述机电静压作动***还包括第二阀组700，第二阀组700连接在第一阀组400和液压缸500之间。第一阀组400还包括第一补油口406和补油支路，补油支路通过第一补油口406与第二阀组700连接，为第二阀组700提供油液。
第一阀组400的补油支路包括梭阀470、减压阀480和第一弹簧预紧单向阀490，梭阀470的两个入口端分别连接两条高压预紧支路，梭阀470的出口端连接减压阀480，减压阀480连接第一弹簧预紧单向阀490，第一弹簧预紧单向阀490连接第一补油口406，第一补油口406与第二阀组700连接。
当第一阀组400中的两条高压预紧支路的油液压力不平衡而导致液压缸500的油液油液压力不平衡时，梭阀470在两条高压预紧支路中选择油液压力较高一侧的油路，使该侧油液经过减压阀480之后降低到设定的油液压力后再经过第一弹簧预紧单向阀490为第二阀组700的补油支路提供油液，以维持作动***中油路的油液平衡，防止油路管道内部出现气穴。
图4是本发明所述机电静压作动***第二阀组700的油路连接图，如图4所示，第二阀组700包括第四进油口701、第五进油口704、第四出油口703、第五出油口702、第二补油口705、第二蓄能器710、第二弹簧预紧单向阀720和第三弹簧预紧单向阀730。
第二补油口705与第一补油口406通过管路连接，第四进油口701与第三出油口403通过管路连接，第四出油口703与第二进油口404通过管路连接，第五出油口702与第三进油口502通过管路连接，第五进油口704与第二回油口501通过管路连接，第二蓄能器710连接第二补油口705以及第二弹簧预紧单向阀720和第三弹簧预紧单向阀730，第二弹簧预紧单向阀720与第四进油口701和第五出油口702之间的管道连接，第三弹簧预紧单向阀730与第四出油口703和第五进油口704之间的管道连接。
第一阀组400的补油支路的补充油液通过第二补油口705进入第二阀组700，经过第二蓄能器710之后，在第四进油口701和第五出油口702之间的连接油路以及第四出油口703和第五进油口704之间的连接油路之中选择油液压力较低一侧的油路，通过与较低一侧油路连接的第二弹簧预紧单向阀720或者第三弹簧预紧单向阀730，向该油路提供补充油液。
优选地，第二阀组700还包括第一流量计740、第二流量计750和旁接支路。其中，第一流量计740安装在第四进油口701和第五出油口702的连接管道上，第二流量计750安装在第四出油口703和第五进油口704的连接管道上，第一流量计740和第二流量计750分别测量流经液压缸500两个油腔的流量。旁接支路包括依次连接的第三阀门761、第三流量计763和第四阀门762，旁接支路的一端连接在第四进油口701和第一流量计740之间，旁接支路的另一端连接在第四出油口703和第二流量计750之间。
第三流量计763用于测量流经旁接支路的流量，第三阀门761用于控制液压缸500旁接支路的启闭，旁接支路在作动***正常工作时处于关闭状态，仅在作动***出现故障或调试实验时才开启，以便进行***调试和故障检测。
为了防止第二阀组700的管路超压，优选地，第二阀组700还包括第一溢流阀770和第二溢流阀780，第一溢流阀770连接第二蓄能器710与第四进油口701和第五出油口702之间的管道，第二溢流阀780连接第二蓄能器710与第四出油口703和第五进油口704之间的管道。当第二阀组700的进油管路或出油管路的油液压力过大时，开启第一溢流阀770或第二溢流阀780，使得多余油液流回至第二蓄能器710中，以维持油路的油液压力正常。
在一个优选的实施例中，第一蓄能器410为高压蓄能器，第二蓄能器710为低压蓄能器，液压缸500的两腔对称，第一阀门420、第二阀门430、第三阀门761和第四阀门762均是球阀。
机电静压作动***还包括平台100和台架110，伺服电机200、液压变量泵300、第一阀组400和液压缸500固定在平台100上，平台100固定在台架110上侧，台架110下侧安装有底板，辅助泵组600固定在底板上，可以通过螺栓与底板固定连接。
优选地，平台100为T型槽平台，以便于平台上各部件的安装固定。伺服电机200固定在电机座201上，电机座201与平台100固定连接，液压变量泵300固定在泵座301上，泵座301与平台100固定连接。其中，台架110、电机座201、泵座301、第一阀组400、第二阀组700以及液压缸500均通过螺栓与平台100固定连接，方便平台上各部件的拆卸更换。
以上所述仅为本发明的优选实施例，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种机电静压作动***，其特征在于，包括：伺服电机、液压变量泵、第一阀组和液压缸，
所述伺服电机的电机轴通过联轴器组件与所述液压变量泵的转轴连接，所述液压变量泵包括第一出油口和第一回油口，
所述第一阀组包括第一进油口、第二进油口、第二出油口、第三出油口和两条高压预紧支路，所述第一进油口与所述第一出油口连接，所述第二出油口与所述第一回油口连接，每条高压预紧支路均包括第一蓄能器和第一阀门，所述第一蓄能器的第一端与所述第一阀门的第一端连接，所述第一蓄能器用于维持所述高压预紧支路的油液压力，所述第一阀门用于控制所述高压预紧支路的启闭，两个第一阀门的第二端分别连接在所述第一进油口和所述第三出油口之间的管道上以及所述第二出油口和所述第二进油口之间的管道上，
所述液压缸包括第二回油口和第三进油口，所述第二回油口与所述第二进油口连接，所述第三进油口与所述第三出油口连接，
所述伺服电机驱动所述液压变量泵，通过所述第一阀组使得所述液压缸的两腔均处于可控状态。
2.根据权利要求1所述的机电静压作动***，其特征在于，
所述第一阀组还包括两个辅助进油口，每条高压预紧支路还包括第二阀门，两个辅助进油口分别与第二阀门的第一端连接，所述第二阀门的第二端与所述第一蓄能器的第二端连接，所述液压变量泵还包括吸油口，
所述机电静压作动***还包括辅助泵组，所述辅助泵组包括油箱和两个供油口，所述油箱通过油箱接口与所述吸油口连接，两个所述供油口分别与所述辅助进油口连接。
3.根据权利要求1所述的机电静压作动***，其特征在于，
所述第一阀组还包括第一补油口和补油支路，所述补油支路包括梭阀、减压阀和第一弹簧预紧单向阀，所述梭阀的两个入口端分别连接两条所述高压预紧支路，所述梭阀的出口端连接所述减压阀，所述减压阀连接所述第一弹簧预紧单向阀，所述第一弹簧预紧单向阀连接所述第一补油口，
所述机电静压作动***还包括第二阀组，所述第二阀组连接在所述第一阀组和所述液压缸之间，所述第二阀组包括第四进油口、第五进油口、第四出油口、第五出油口、第二补油口、第二蓄能器、第二弹簧预紧单向阀和第三弹簧预紧单向阀，
所述第二补油口与所述第一补油口连接，所述第四进油口与所述第三出油口连接，所述第四出油口与所述第二进油口连接，所述第五出油口与所述第三进油口连接，所述第五进油口与所述第二回油口连接，所述第二蓄能器连接所述第二补油口以及所述第二弹簧预紧单向阀和所述第三弹簧预紧单向阀，所述第二弹簧预紧单向阀与所述第四进油口和所述第五出油口之间的管道连接，所述第三弹簧预紧单向阀与所述第四出油口和所述第五进油口之间的管道连接。
4.根据权利要求3所述的机电静压作动***，其特征在于，
所述第二阀组还包括第一流量计、第二流量计和旁接支路，
所述第一流量计安装在所述第四进油口和第五出油口的连接管道上，第二流量计安装在所述第四出油口和第五进油口的连接管道上，所述第一流量计和所述第二流量计分别测量流经所述液压缸两腔的流量，
所述旁接支路包括依次连接的第三阀门、第三流量计和第四阀门，所述旁接支路的一端连接在所述第四进油口和所述第一流量计之间，所述旁接支路的另一端连接在所述第四出油口和所述第二流量计之间。
5.根据权利要求3所述的机电静压作动***，其特征在于，
所述第二阀组还包括第一溢流阀和第二溢流阀，所述第一溢流阀连接所述第二蓄能器与所述第四进油口和所述第五出油口之间的管道，所述第二溢流阀连接所述第二蓄能器与所述第四出油口和所述第五进油口之间的管道。
6.根据权利要求1所述的机电静压作动***，其特征在于，
每条所述高压预紧支路还包括节流阀和压力表，所述第一蓄能器的第一端连接所述压力表，所述压力表连接所述节流阀，所述节流阀连接所述第一阀门的第一端。
7.根据权利要求2所述的机电静压作动***，其特征在于，
每条所述高压预紧支路还包括两个单向阀，两个单向阀分别连接在所述第一蓄能器的第二端与所述第二阀门的第二端之间。
8.根据权利要求2所述的机电静压作动***，其特征在于，
所述辅助泵组间歇工作，在所述液压变量泵回油管路和出油管路的油液压力降低20％，或者，需要重新设定油液压力时，启动工作，其余时间待机。
9.根据权利要求2所述的机电静压作动***，其特征在于，
所述机电静压作动***还包括平台和台架，所述伺服电机、所述液压变量泵、所述第一阀组和所述液压缸固定在所述平台上，所述平台固定在所述台架上侧，所述台架下侧安装有底板，所述辅助泵组固定在所述底板上。
10.根据权利要求9所述的机电静压作动***，其特征在于，
所述平台为T型槽平台，所述伺服电机固定在电机座上，所述电机座与所述平台固定连接，所述液压变量泵固定在泵座上，所述泵座与所述平台固定连接。
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