CN1800654A - 一种电液比例泵控非对称缸闭环速度*** - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种电液比例泵控非对称缸的控制***。其方案是闭环流量控制***的电液比例泵[1]的油口A1分别与单向阀[4]油口A2、单向阀[7]油口A3、溢流阀[8]油口A4、溢流阀[9]油口A5、流量分流溢流阀[19]油口A6、非对称油缸[18]有杆腔相连;电液比例泵[1]油口B1分别与单向阀[11]油口B2、单向阀[10]油口B3、溢流阀[8]和溢流阀[9]的油口B4、液控单向阀[17]油口B5相连,液控单向阀[17]的油口B6分别与非对称油缸[18]的无杆腔和检修与安全回路相连。在无杆腔和有杆腔油路间设置有补油回路、主泵零流量卸荷回路和限压回路。本发明具有流量控制简单、速度控制精确、功率损失小的特点,尤其适用于大功率、大流量、重负载的应用场合。
Description
一、技术领域
本发明属于一种电液速度控制***。尤其是涉及一种电液比例泵控非对称缸的速度控制***。
二、背景技术
目前,常用的速度控制***中,主要有两种方式。一种是采用以电液比例阀控制执行机构的开式***(刘建忠.泵控与阀控补偿的高精度同步***的探讨.机械开发,1998(4)),其缺点是节流损失大、效率低、容易引起***油液发热,只能适用于小功率及中低压以下的场合或者功率大、但工作时间短暂的场合(明子林.步进炉液压***能耗分析与节能设计.液压与气动,2002(8));另外一种是采用变量泵控制油马达或对称油缸的闭式容积调速***(曹鑫铭.液压伺服***.冶金工业出版社),这种调速回路无节流和溢流损失,***不易发热,效率较高,适用于功率较大的场合,但也存在两个问题:其一是采用变量泵控制油马达或对称油缸的闭式容积调速***较难应用于执行机构为非对称油缸的场合,特别是在重载、大流量、高频的速度控制***中,需要保证往返速度一致的情况;其二是变量泵的流量调节采用以机液伺服控制为主的压力梯级变量,其液压***及流量控制***复杂、控制落后、故障点多。
三、发明内容
本发明的目的是在原有的容积调速***以及开式电液比例阀控速度控制***的基础上,提供一种流量控制简单、速度控制精确、故障点少、功率损失小、***工作平稳可靠的适用于重载、大流量、高频工况的电液比例泵控非对称缸闭环速度控制***。
为实现上述目的,本发明采用的技术方案是:该***由闭环流量控制***、补油回路、主泵零流量卸荷回路、限压回路、流量分流溢流阀[19]、检修与安全回路和液控单向阀[17]、非对称油缸[18]组成。闭环流量控制***中的电液比例泵[1]的左侧油口A1分别与单向阀[4]的油口A2、单向阀[7]的油口A3、溢流阀[8]的油口A4、溢流阀[9]的油口A5、流量分流溢流阀[19]的油口A6、非对称油缸[18]的有杆腔相连,闭环流量控制***中的电液比例泵[1]的右侧油口B1分别与单向阀[11]的油口B2、单向阀[10]的油口B3、溢流阀[8]和溢流阀[9]的油口B4、液控单向阀[17]的油口B5相连,液控单向阀[17]的油口B6分别与非对称油缸[18]的无杆腔和检修与安全回路相连;在无杆腔油路和有杆腔油路间分别设置有补油回路、主泵零流量卸荷回路和限压回路。
所述的闭环流量控制***由比例控制器[15]、比例阀[12]、变量活塞[13]、位移传感器[14]、电液比例泵[1]构成。比例控制器[15]与比例阀[12]相连,比例阀[12]的两负载油口P1、P2分别与变量活塞[13]的两腔油口P3、P4相连,变量活塞[13]的右端与位移传感器[14]相连,位移传感器[14]与比例控制器[15]相连,变量活塞[13]的左端与电液比例泵[1]的斜盘相连。
所述的补油回路由补油泵[2]、补油溢流阀[3]、单向阀[4]、单向阀[11]组成。补油泵[2]的压力油口分别与单向阀[4]、单向阀[11]、补油溢流阀[3]的油口C3相连,补油泵[2]与电液比例泵[1]同轴相连。
所述的主泵零流量卸荷回路由二位二通电磁换向阀[5]、节流器[6]、单向阀[7]、单向阀[10]构成。节流器[6]的油口C1分别与单向阀[7]及单向阀[10]相连,节流器[6]的油口C2与二位二通电磁换向阀[5]相连。
所述的限压回路由溢流阀[8]、溢流阀[9]组成。溢流阀[8]的出油口A4、溢流阀[9]的进油口A5与有杆腔油路相连,溢流阀[8]进油口B4、溢流阀[9]的出油口与无杆腔油路相连。
所述的检修与安全回路由溢流阀[16]、节流阀[20]和截止阀[21]构成;截止阀[21]的油口B9与节流阀[20]相连,节流阀[20]的油口B8与溢流阀[16]的油口B7相连并与液控单向阀[17]的油口B6相连。
由于采用上述技术方案,本发明具有以下积极效果:
1、由于本发明采用了将比例控制器[15]、比例阀[12]、变量活塞[13]、位移传感器[14]、电液比例泵[1]集成一起的闭环速度控制***,取代原压力梯级变量的流量控制方式,简化了液压***及流量控制***,使***流量控制简单、工作可靠性好、故障点少,控制先进;
2、由于本发明省略了已有***中的平衡回路,利用电机的制动特性来承受负值负载,使液压***进一步简化,减少了巨大的能量浪费,节能效果好,且适用于大功率、大流量、重负载的应用场合;
3、由于本发明在有杆腔油路上设置了流量分流溢流阀[19],在无杆腔油路上设置了补油回路,使***速度控制精确、保证了非对称缸的升降速度一致;
4、由于本发明设置了主泵零流量卸荷回路,使主泵在零位工作时,避免了由于零偏差造成非对称缸的误动作。
四、附图说明
图1是本发明的一种速度控制***的示意图。
五、具体实施方式
下面结合附图对本发明作进一步描述:
图1是本发明的一种速度控制***的示意图。该该***由闭环流量控制***、补油回路、主泵零流量卸荷回路、限压回路、流量分流溢流阀[19]、检修与安全回路和液控单向阀[17]、非对称油缸[18]组成;闭环流量控制***中的电液比例泵[1]的左侧油口A1分别与单向阀[4]的油口A2、单向阀[7]的油口A3、溢流阀[8]的油口A4、溢流阀[9]的油口A5、溢流阀[19]的油口A6、非对称油缸[18]的有杆腔相连,闭环流量控制***中的电液比例泵[1]的右侧油口B1分别与单向阀[11]的油口B2、单向阀[10]的油口B3、溢流阀[8]和溢流阀[9]的油口B4、液控单向阀[17]的油口B5相连,液控单向阀[17]的油口B6分别与非对称油缸[18]的无杆腔和检修与安全回路相连;在无杆腔油路和有杆腔油路间分别设置有补油回路、主泵零流量卸荷回路和限压回路。其中:
闭环流量控制***由比例控制器[15]、比例阀[12]、变量活塞[13]、位移传感器[14]、电液比例泵[1]构成。比例控制器[15]与比例阀[12]相连,比例阀[12]的两负载油口P1、P2分别与变量活塞[13]的两腔油口P3、P4相连,变量活塞[13]的右端与位移传感器[14]相连,位移传感器[14]与比例控制器[15]相连,变量活塞[13]的左端与电液比例泵[1]的斜盘相连。比例放大器[15]将给定的电压信号转换为比例阀[12]的输入电流信号,控制比例阀[12]动作,由比例阀[12]控制变量活塞[13]输出位移,从而控制电液比例泵[1]的斜盘倾角(或流量),最后由电液比例泵[1]的输出流量控制非对称缸[18]的流量,实现了***速度控制。斜盘倾角(流量)的大小由位移传感器[14]感受,送至比例控制器[15],构成闭环控制***。由于将比例控制器[15]、比例阀[12]、变量活塞[13]、位移传感器[14]、电液比例泵[1]集成在一起,***集成度高、工作可靠性好、流量控制简单、故障点少,控制先进。
补油回路由补油泵[2]、补油溢流阀[3]、单向阀[4]、单向阀[11]组成。补油泵[2]的压力油口分别与单向阀[4]、单向阀[11]、补油溢流阀[3]的油口C3相连,补油泵[2]与电液比例泵[1]同轴相连。当非对称缸[18]上升时,电液比例泵[1]的右侧B1为压力油口,左侧A1为吸油口,由于进入非对称缸[18]无杆腔的流量大,有杆腔排出的流量小,因此,电液比例泵[1]的左侧吸油口A1必须补油。此时,补油泵[2]输出的低压油经过单向阀[4]的A2点补油,然后送至电液比例泵[1]的左侧吸油口A1,而电液比例泵[1]的右侧油口B1、B2为高压油、单向阀[11]处于关闭状态,将高压油路与低压油路切断,补油压力由补油溢流阀[3]进行调节,补油泵[2]排出的多余的低压油经补油溢流阀[3]溢回油箱。当非对称缸[18]下降时,电液比例泵[1]的左侧油口A1为压力油口,右侧油口B1为吸油口。为了保证升降速度一致,以非对称缸[18]无杆腔作为控制腔,这样进入非对称缸[18]有杆腔的流量过大,因此在非对称缸[18]有杆腔侧A6处设置了流量分流溢流阀[19],将多余的压力油从流量分流溢流阀[19]溢出,从而保证升降速度一致。
当非对称缸[18]处于原位工作时,比例控制器[15]给比例阀[12]设置零信号,使电液比例泵[1]的斜盘倾角为零,但由于电液比例泵[1]零位偏差的存在,往往使得斜盘倾角并不处在真正的零位,易造成非对称缸[18]出现爬行等误动作。这时,可由二位二通电磁换向阀[5]、节流器[6]、单向阀[7]、单向阀[10]构成的主泵零流量卸荷回路来进行调整。节流器[6]的油口C1分别与单向阀[7]及单向阀[10]相连,节流器[6]的油口C2与二位二通电磁换向阀[5]相连。当电磁铁1DT断电时,二位二通电磁换向阀[5]的左位投入工作,电液比例泵[1]的零位流量通过单向阀[7]或单向阀[11]流经C1点、节流器[6]、二位二通电磁换向阀[5]的左位溢回油箱,实现主泵零位流量卸荷;当非对称缸[18]处于升降工作时,电磁铁1DT通电,二位二通电磁换向阀[5]的右位投入工作,此时单向阀[7]的油口A3及单向阀[10]的油口B3的溢回油箱的油路被切断,电液比例泵[1]的输出流量只能与非对称缸[18]相通,从而控制其动作,实现***加载功能。节流器[6]在加载和卸荷中起缓冲作用。
限压回路由溢流阀[8]、溢流阀[9]组成。溢流阀[8]的出油口A4、溢流阀[9]的进油口A5与有杆腔油路相连,溢流阀[8]进油口B4、溢流阀[9]的出油口与无杆腔油路相连。
检修与安全回路由溢流阀[16]、节流阀[20]和截止阀[21]构成;截止阀[21]的油口B9与节流阀[20]相连,节流阀[20]的油口B8与溢流阀[16]的油口B7相连并与液控单向阀[17]的油口B6相连。
对于具有负值负载工况而且执行元件是油缸的液压***,常规的设计方法是在回油路上设置单向平衡阀,这样不仅***复杂,而且压力油经过平衡阀产生的压降会造成巨大的能量浪费;对于执行元件是马达的液压***,常常采用机械制动的方法,结构复杂,制动冲击大。本发明直接利用电机的制动特性来承受负值负载,当重物下降时,液压泵转为马达工况,液压泵所承受负值负载直接由与电液比例泵[1]同轴相连的电机承受,非对称缸[18]两腔的流量差由流量分流溢流阀[19]溢出。由电液比例泵[1]同轴相连的电机所构成了不带平衡阀的平衡回路,功率损失小,***工作平稳。
Claims (6)
1、一种电液比例泵控非对称缸闭环速度***,其特征在于该***由闭环流量控制***、补油回路、主泵零流量卸荷回路、限压回路、流量分流溢流阀[19]、检修与安全回路和液控单向阀[17]、非对称油缸[18]组成;闭环流量控制***的电液比例泵[1]的左侧油口A1分别与单向阀[4]的油口A2、单向阀[7]的油口A3、溢流阀[8]的油口A4、溢流阀[9]的油口A5、溢流阀[19]的油口A6、非对称油缸[18]的有杆腔相连,闭环流量控制***的电液比例泵[1]的右侧油口B1分别与单向阀[11]的油口B2、单向阀[10]的油口B3、溢流阀[8]和溢流阀[9]的油口B4、液控单向阀[17]的油口B5相连,液控单向阀[17]的油口B6分别与非对称油缸[18]的无杆腔和检修与安全回路相连;在无杆腔油路和有杆腔油路间分别设置有补油回路、主泵零流量卸荷回路和限压回路。
2、根据权利要求1所述的电液比例泵控非对称缸闭环速度***,其特征在于所述的闭环流量控制***由比例控制器[15]、比例阀[12]、变量活塞[13]、位移传感器[14]、电液比例泵[1]构成;比例控制器[15]与比例阀[12]相连,比例阀[12]的两负载油口P1、P2分别与变量活塞[13]的两腔油口P3、P4相连,变量活塞[13]的右端与位移传感器[14]相连,位移传感器[14]与比例控制器[15]相连,变量活塞[13]的左端与电液比例泵[1]的斜盘相连。
3、根据权利要求1所述的电液比例泵控非对称缸闭环速度***,其特征在于所述的补油回路由补油泵[2]、补油溢流阀[3]、单向阀[4]、单向阀[11]组成;补油泵[2]的压力油口分别与单向阀[4]、单向阀[11]、补油溢流阀[3]的油口C3相连,补油泵[2]与电液比例泵[1]同轴相连。
4、根据权利要求1所述的电液比例泵控非对称缸闭环速度***,其特征在于所述的主泵零流量卸荷回路由二位二通电磁换向阀[5]、节流器[6]、单向阀[7]、单向阀[10]构成;节流器[6]的油口C1分别与单向阀[7]及单向阀[10]相连,节流器[6]的油口C2与二位二通电磁换向阀[5]相连。
5、根据权利要求1所述的电液比例泵控非对称缸闭环速度***,其特征在于所述的限压回路由溢流阀[8]、溢流阀[9]组成;溢流阀[8]的出油口A4、溢流阀[9]的进油口A5与有杆腔油路相连,溢流阀[8]进油口B4、溢流阀[9]的出油口与无杆腔油路相连。
6、根据权利要求1所述的电液比例泵控非对称缸闭环速度***,其特征在于所述的检修与安全回路由溢流阀[16]、节流阀[20]和截止阀[21]构成;截止阀[21]的油口B9与节流阀[20]相连,节流阀[20]的油口B8与溢流阀[16]的油口B7相连并与液控单向阀[17]的油口B6相连。
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