CN109915427A - 一种带背压控制的三泵直驱电静液作动器 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种带背压控制的三泵直驱电静液作动器，涉及作动器技术领域。包括液压执行元件，第一定量泵，第二定量泵，第三定量泵，以及用以控制所述第一定量泵、第二定量泵、第三定量泵运转的控制电机；还包括同时与第一定量泵、第二定量泵、第三定量泵的第二油口连通的液压蓄能器；还包括用以与所述控制电机连接的变频器和与变频器连接的外接电源；以及与所述第一电磁阀和第二电磁阀连接，并连接于所述控制电机的中央控制器。通过控制电机的转速来控制泵体的流量，进而控制液压缸背压来实现其位移、速度等的控制，由中央控制器根据传感器检测的压力等信息来控制驱动器或是变频器，实现电机转速闭环控制，大幅度提高***动态性能。

Description

一种带背压控制的三泵直驱电静液作动器

技术领域

本发明涉及作动器技术领域，尤其涉及一种带背压控制的三泵直驱电静液作动器。

背景技术

目前，液压***按控制形式分类主要存在三大类：普通控制***，比例控制***，伺服控制***。比例控制***和伺服控制***，是一种稳定性好，动态响应快，准确度高的自动化液压控制***，主要应用于各类中高档液压机械和装置中，但其能效较低，造价高，而且维护困难，对使用环境要求严格。在生产中，很多生产设备的液压***在不太追求其响应时间，速度等性能，但需要对液压***的运行位置进行闭环的自动化控制；而普通的液压控制***又难以满足其这样的控制特性要求，现有的液压控制***并不能很好的兼顾到此类生产设备的液压***特性要求。

直驱电静液作动器***是通过伺服电机驱动液压泵来实现位置、速度等的控制。其工作原理为控制器根据控制指令和传感器反馈发出控制信号，控制电机的转速，从而带动定量泵以改变转速，旋转方向，或者通过改变泵的输出流量来控制液压执行元件的输出位移、速度、加速度和力等，但存在动态性能差的缺点。

发明内容

本发明提供了一种带背压控制的直驱电静液作动器，根据伺服***的控制原理，通过控制电机转速来控制泵的流量，进而实现对液压执行元件的位移、速度、加速度的控制，用以解决上述问题。

本发明解决上述问题的技术方案是：提供一种带背压控制的三泵直驱电静液作动器，包括液压执行元件，第一定量泵，第二定量泵，第三定量泵，以及用以控制所述第一定量泵、第二定量泵、第三定量泵运转的控制电机；所述第一定量泵、第二定量泵、第三定量泵上均开设有第一油口和第二油口，所述液压执行元件上连接有第一液压管道和第二液压管道，其中第一液压管道设有两根分别与第一定量泵和第二定量泵的第一油口连通的第一分支液压管道和第二分支液压管道，第二根液压管道则与所述第三定量泵的第一油口连通，并且在第一液压管道上设有第一电磁阀，第二液压根液压管道上设有第二电磁阀；还包括同时与第一定量泵、第二定量泵、第三定量泵的第二油口连通的液压蓄能器；还包括用以与所述控制电机连接的变频器和与变频器连接的外接电源；以及与所述第一电磁阀和第二电磁阀电连接，并连接于所述控制电机的中央控制器。

优选的，还包括使液压油从所述液压蓄能器单向流通到所述第一液压管道的第一安全阀，和使液压油从所述液压蓄能器单向流通到所述第二液压管道的第二安全阀。

优选的，在与所述第一定量泵的第一油口端连接的第一分支液压管道上还设有使液压油从第一定量泵流向液压执行元件的第一单向阀。

优选的，还包括用以连通第一定量泵的第一油口和第二油口端并且与所述中央控制器电连接并被控制的第一调压阀，所述第一调压阀为二位二通比例阀。

优选的，在第一定量泵的第一油口和第二油口两端还设置一与所述第一调压阀并联的稳压单向阀，所述稳压单向阀的出油口与所述第一定量泵的第二油口端连通。

优选的，还包括连通第二定量泵的第一油口和第二油口端并且与所述中央控制器电连接并被控制的第二调压阀，所述第二调压阀为二位二通比例阀。

优选的，在所述第三定量泵的第一油口和第二油口两端还连通有与所述中央控制器电连接并被控制的第三调压阀，所述第三调压阀为二位二通比例阀。

优选的，还包括设置在所述液压执行元件上并与所述中央控制器连接的位移传感器，以及设置在所述第一液压管道处并与所述中央控制器连接的第一压力传感器和设置在所述第二液压管道处并与所述中央控制器连接的第二压力传感器。

本发明的有益效果：本发明使用控制电机同时带动三个定量泵的运作，由于各个定量泵的排量并不相同，以期达到控制液压执行元件内背压的目的。并且，在相应的液压油管道处设置阀门，还设置有多个检测背压、位移的传感器，并与中央控制器连接，由中央控制器来根据阀门的开启以及传感器的检测信息来实时控制伺服电机的转速。而且，还设置有同时具有油箱功能的液压蓄能器，以及排除管道内的气腔的第一安全阀和第二安全阀。此外，在相应的定量泵处还连通有调压阀，所述第一安全阀、第二安全阀以及对应定量泵处的调压阀均与中央控制器连接，以便整个作动器的准确调控。

附图说明

图1为本发明具体实施例的一种带背压控制的三泵直驱电静液作动器的***结构原理示意图。

1-液压执行元件，21-第一定量泵，22-第二定量泵，23-第三定量泵，3-控制电机，31-变频器，32-外接电源，41-第一电磁阀，42-第二电磁阀，5-液压蓄能器，51-第一安全阀，52-第二安全阀，6-中央控制器，71-第一单向阀，72-稳压单向阀，81-第一调压阀，82-第二调压阀，83-第三调压阀，91-位移传感器，92-第一压力传感器，93-第二压力传感器。

具体实施方式

为了更清楚地说明本发明实施例和现有技术中的技术方案，下面将对照附图说明本发明的具体实施方式。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的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图，并获得其他的实施方式，本发明并不限制于该实施例。

请参阅图1，本发明具体实施例的一种带背压控制的三泵直驱电静液作动器，包括液压执行元件1，第一定量泵21，第二定量泵22，第三定量泵23，以及用以控制所述第一定量泵21、第二定量泵22、第三定量泵23运转的控制电机3；本发明实施例中液压执行元件1具体为单杠液压缸，也可以为双杆液压缸或是液压马达等，控制电机3也可以采用变频电机或是伺服电机，因此相应的变频器31也可以根据实际的使用情况更换为驱动器，用以适用于不同的精度需求。所述第一定量泵21、第二定量泵22、第三定量泵23上均开设有第一油口和第二油口，所述液压执行元件1上连接有第一液压管道和第二液压管道，第一液压管道连通单杆液压缸的无杆腔，第二液压管道连通单杆液压缸的有杆腔。其中第一液压管道设有两根分别与第一定量泵21和第二定量泵22的第一油口连通的第一分支液压管道和第二分支液压管道，第二根液压管道则与所述第三定量泵23的第一油口连通，并且在第一液压管道上设有第一电磁阀41，第二液压根液压管道上设有第二电磁阀42；还包括同时与第一定量泵21、第二定量泵22、第三定量泵23的第二油口连通的液压蓄能器5；还包括用以与所述控制电机3连接的变频器31和与变频器31连接的外接电源32；以及与所述第一电磁阀41和第二电磁阀42电连接并连接于所述控制电机3的中央控制器6。在工作时，通过开关第一电磁阀41和第二电磁阀42来间接控制打开中央控制器6，通过控制控制电机3的转速来控制第一定量泵21、第二定量泵22、第三定量泵23的流量，来实现位置、速度的控制。

还包括使液压油从所述液压蓄能器5单向流通到所述第一液压管道的第一安全阀51，和使液压油从所述液压蓄能器5单向流通到所述第二液压管道的的第二安全阀52，液压蓄能器5的油液经由单第一安全阀51、第二安全阀52对两侧油路进行初步的预紧以避免气穴的产生。

在与所述第一定量泵21的第一油口端连接的第一分支液压管道上还设有使液压油从第一定量泵21流向液压执行元件1的第一单向阀71，用以维持所述第一定量泵21处的压力稳定。

还包括用以连通第一定量泵21的第一油口和第二油口端并且与所述中央控制器6电连接并被控制的第一调压阀81，所述第一调压阀81为二位二通比例阀。在第一定量泵21的第一油口和第二油口两端还设置一与所述第一调压阀81并联的稳压单向阀72，所述稳压单向阀72的出油口与所述第一定量泵21的第二油口端连通。还包括连通第二定量泵22的第一油口和第二油口端并且与所述中央控制器6电连接并被控制的第二调压阀82，所述第二调压阀82为二位二通比例阀。在所述第三定量泵23的第一油口和第二油口两端还连通有与所述中央控制器6电连接并被控制的第三调压阀83，所述第三调压阀83为二位二通比例阀。在液压缸活塞伸出时，代替油箱的液压蓄能器5中的油液通过第一定量泵21、第二定量泵22增压，经第一电磁阀41到液压缸无杆腔，有杆腔油液经第二电磁阀42后被第三定量泵23排出，同时第二调压阀82关闭，且根据背压需求动态调整第一调压阀81、第三调压阀83的开口大小。可通过第一调压阀81主动的调整进油量，或者通过第三调压阀主动调整有杆腔的回油量，以控制动态背压大小。

还包括设置在所述液压执行元件1上并与所述中央控制器6连接的位移传感器91，以及设置在所述第一液压管道处并与所述中央控制器6连接的第一压力传感器92和设置在所述第二液压管道处并与所述中央控制器6连接的第二压力传感器93。

通过给所述中央控制器6输入参考信号，根据位移传感器91的反馈，中央控制器6通过计算输出信号来控制控制电机3的转速，以及各个阀的状态。

在液压缸的活塞缩回时，第三定量泵输出流量到液压缸有杆腔，推动活塞缩回，此时由第一定量泵21卸荷，因此第二定量泵22采用小排量的定量泵，若仅通过第二定量泵22排油，回油流量小于第三定量泵23流量控制液压缸所产生的速度，则使液压缸无杆腔压力升高，即产生升高的背压。通过第一压力传感器92和第二压力传感器93的检测信息来动态调整该背压大小，以提高***的动态性能。

该***牺牲了一些的能效，但可大幅度提高***的动态性能。与阀控***相比，不仅能效大大幅度提高，而且动态性能基本相当。

以上未提及之处，均适用于现有技术。

以上详细描述了本发明的具体实施例。应当理解，本领域的普通技术人员无需创造性劳动就可以根据本发明的构思作出诸多修改和变化。因此，凡本技术领域的技术人员已本发明构思在现有技术上通过逻辑分析、推理或者有限的实验可以得到的技术方案，都应在本权利要求书所确定的保护范围内。

Claims (8)

1.一种带背压控制的三泵直驱电静液作动器，其特征在于：包括液压执行元件（1），第一定量泵（21），第二定量泵（22），第三定量泵（23），以及用以控制所述第一定量泵（21）、第二定量泵（22）、第三定量泵（23）运转的控制电机（3）；所述第一定量泵（21）、第二定量泵（22）、第三定量泵（23）上均开设有第一油口和第二油口，所述液压执行元件（1）上连接有第一液压管道和第二液压管道，其中第一液压管道设有两根分别与第一定量泵（21）和第二定量泵（22）的第一油口连通的第一分支液压管道和第二分支液压管道，第二根液压管道则与所述第三定量泵（23）的第一油口连通，并且在第一液压管道上设有第一电磁阀（41），第二液压根液压管道上设有第二电磁阀（42）；还包括同时与第一定量泵（21）、第二定量泵（22）、第三定量泵（23）的第二油口连通的液压蓄能器（5）；还包括用以与所述控制电机（3）连接的变频器（31）和与变频器（31）连接的外接电源（32）；以及与所述第一电磁阀（41）和第二电磁阀（42）电连接并连接于所述控制电机（3）的中央控制器（6）。

2.根据权利要求1所述的一种带背压控制的三泵直驱电静液作动器，其特征在于：还包括使液压油从所述液压蓄能器（5）单向流通到所述第一液压管道的第一安全阀（51），和使液压油从所述液压蓄能器（5）单向流通到所述第二液压管道的第二安全阀（52）。

3.根据权利要求1所述的一种带背压控制的三泵直驱电静液作动器，其特征在于：在与所述第一定量泵（21）的第一油口端连接的第一分支液压管道上还设有使液压油从第一定量泵（21）流向液压执行元件（1）的第一单向阀（71）。

4.根据权利要求1所述的一种带背压控制的三泵直驱电静液作动器其特征在于：还包括用以连通第一定量泵（21）的第一油口和第二油口端并且与所述中央控制器（6）电连接并被控制的第一调压阀（81），所述第一调压阀（81）为二位二通比例阀。

5.根据权利要求4所述的一种带背压控制的三泵直驱电静液作动器，其特征在于：在第一定量泵（21）的第一油口和第二油口两端还设置一与所述第一调压阀（81）并联的稳压单向阀（72），所述稳压单向阀（72）的出油口与所述第一定量泵（21）的第二油口端连通。

6.根据权利要求1所述的一种带背压控制的三泵直驱电静液作动器，其特征在于：还包括连通第二定量泵（22）的第一油口和第二油口端并且与所述中央控制器（6）电连接并被控制的第二调压阀（82），所述第二调压阀（82）为二位二通比例阀。

7.根据权利要求1所述的一种带背压控制的三泵直驱电静液作动器，其特征在于：在所述第三定量泵（23）的第一油口和第二油口两端还连通有与所述中央控制器（6）电连接并被控制的第三调压阀（83），所述第三调压阀（23）为二位二通比例阀。

8.根据权利要求1所述的一种带背压控制的三泵直驱电静液作动器，其特征在于：还包括设置在所述液压执行元件（1）上并与所述中央控制器（6）连接的位移传感器（91），以及设置在所述第一液压管道处并与所述中央控制器（6）连接的第一压力传感器（92）和设置在所述第二液压管道处并与所述中央控制器（6）连接的第二压力传感器（93）。