功率回收匹配型泵控油壓機(jī)液壓控制系統(tǒng)的制作方法
【專(zhuān)利摘要】一種功率回收匹配型泵控油壓機(jī)液壓控制系統(tǒng)，其油壓機(jī)的主缸與主缸雙向變量泵組的油口A1相連，上述主缸雙向變量泵組的油口A1還與卸荷閥的進(jìn)油口相連，卸荷閥的出油口與油箱相連，上述油壓機(jī)的主缸還與充液閥的出油口相連，該充液閥的進(jìn)油口與充液油箱相通，該油壓機(jī)的兩個(gè)回程缸分別與回程缸雙向變量泵組的油口A2相連，上述主缸雙向變量泵組和回程缸雙向變量泵組與電動(dòng)機(jī)三者同軸機(jī)械連接，它們分別與主缸和回程缸相匹配。上述主缸雙向變量泵組和回程缸雙向變量泵組的油口B1、B2同與油箱相連。該系統(tǒng)不僅具備鍛造速度快、控制精度高和自動(dòng)化程度高的優(yōu)點(diǎn)，同時(shí)避免了節(jié)流損耗、傳動(dòng)效率低以及能量利用率低等缺點(diǎn)。
【專(zhuān)利說(shuō)明】功率回收匹配型泵控油壓機(jī)液壓控制系統(tǒng)

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種油壓機(jī)，特別涉及一種油壓機(jī)液壓控制系統(tǒng)。

【背景技術(shù)】
[0002]隨著國(guó)防工業(yè)和重工業(yè)的發(fā)展，加工大型甚至超大型自由鍛件的重型壓機(jī)的市場(chǎng)需求量日益增大。鍛造油壓機(jī)的裝備水平是衡量一個(gè)國(guó)家機(jī)械制造水平和能力的標(biāo)志之一。同時(shí)，鍛造油壓機(jī)以其速度快、精度高、自動(dòng)化程度高等特點(diǎn)成為目前大型自由鍛錘及中小型傳統(tǒng)水壓機(jī)的更新?lián)Q代產(chǎn)品。液壓控制系統(tǒng)是提高鍛造油壓機(jī)工作特性及鍛件產(chǎn)品質(zhì)量的關(guān)鍵，而在鍛造油壓機(jī)工作過(guò)程中液壓系統(tǒng)的能量損失是一個(gè)很重要的問(wèn)題，而泵控液壓系統(tǒng)由于其優(yōu)良的節(jié)能效果在大型和超大型油壓機(jī)領(lǐng)域受到廣泛的關(guān)注。
[0003]目前鍛造油壓機(jī)的液壓系統(tǒng)主要分為閥控系統(tǒng)(節(jié)流控制)和泵控系統(tǒng)(容積控制)。鍛造油壓機(jī)閥控系統(tǒng)早期廣泛采用的滑閥控制，20世紀(jì)70年代初開(kāi)始出現(xiàn)二通插裝閥控制，90年代后期電液比例插裝閥控制開(kāi)始應(yīng)用于國(guó)外快鍛油壓機(jī)上，以上控制系統(tǒng)均存在壓力沖擊大、傳動(dòng)效率低、抗污染能力差等缺點(diǎn)。以德國(guó)威普克公司可逆旋轉(zhuǎn)式雙向變量泵為主控元件的泵控直傳系統(tǒng)，其油壓機(jī)運(yùn)行方向、速度、壓力隨徑向柱塞泵的排量變化而變化，實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)全工況控制。泵控系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，故障點(diǎn)減少，沖擊小，同時(shí)節(jié)流損耗和液壓沖擊大幅降低，大大提高了傳動(dòng)效率。但是，現(xiàn)有的泵控直傳系統(tǒng)多為閉式泵控系統(tǒng)，屬于變量泵控非對(duì)稱(chēng)缸或柱塞缸系統(tǒng)，由于主缸與回程缸的流量不平衡特性，功率回收率低，并且系統(tǒng)發(fā)熱大。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明的目的是提供一種具有能耗低、冷卻功率小、效率高、控制特性好等優(yōu)點(diǎn)的功率回收匹配型泵控油壓機(jī)液壓控制系統(tǒng)。本發(fā)明主要是采用雙向變量泵為主控元件的油壓機(jī)開(kāi)式泵控直傳系統(tǒng)。
[0005]本發(fā)明的目的是這樣實(shí)現(xiàn)的:本發(fā)明主要包括:電動(dòng)機(jī)、主缸雙向變量泵組、回程缸雙向變量泵組、充液油箱、充液閥、油壓機(jī)主缸、油壓機(jī)本體、油壓機(jī)回程缸、油箱和卸荷閥。其中，油壓機(jī)本體為現(xiàn)有技術(shù)，它主要是由上橫梁、活動(dòng)橫梁、立柱、下橫梁、上砧及下砧組成。該油壓機(jī)的主缸通過(guò)連接管路與主缸雙向變量泵組的油口 Al相連，上述主缸雙向變量泵組的油口 Al還通過(guò)連接管與卸荷閥的進(jìn)油口相連，卸荷閥的出油口通過(guò)連接管路與油箱相連，上述油壓機(jī)的主缸還通過(guò)連接管與充液閥的出油口相連，該充液閥的進(jìn)油口與充液油箱相通，該充液油箱有多種形式，如上位油箱、低壓充液罐。該油壓機(jī)的兩個(gè)回程缸分別通過(guò)連接管路與回程缸雙向變量泵組的油口 A2相連，上述主缸雙向變量泵組和回程缸雙向變量泵組與電動(dòng)機(jī)三者同軸機(jī)械連接，并且該兩組雙向變量泵功率級(jí)別不同，它們分別與主缸和回程缸相匹配。上述主缸雙向變量泵組和回程缸雙向變量泵組的油口 B1、B2通過(guò)連接管路同與油箱相連。
[0006]本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比具有以下優(yōu)點(diǎn):
[0007](I)該功率回收匹配型泵控油壓機(jī)液壓控制系統(tǒng)，是采用雙向變量泵為主控元件的油壓機(jī)開(kāi)式泵控直傳系統(tǒng)，沒(méi)有溢流損失和節(jié)流損失，而且工作壓力隨負(fù)載變化而變化，因此效率高，冷卻功率小，可以節(jié)約大量的能源，對(duì)超大型油壓機(jī)來(lái)說(shuō)是非常有意義的。并且雙向變量泵可實(shí)現(xiàn)正弦鍛造，因此，油壓機(jī)空程快下、工進(jìn)和回程轉(zhuǎn)換時(shí)沖擊可降至最低，較好地改善目前系統(tǒng)中存在的液壓系統(tǒng)及本體機(jī)架的沖擊振動(dòng)；新型雙向變量泵自吸能力強(qiáng)，省去了低壓補(bǔ)油及充液的大流量螺桿泵，裝機(jī)成本降低。
[0008](2)該功率回收匹配型泵控油壓機(jī)液壓控制系統(tǒng)，采用兩組功率級(jí)別不同的雙向變量泵分別與主缸和回程缸相匹配，進(jìn)一步實(shí)現(xiàn)動(dòng)力系統(tǒng)與負(fù)載的匹配，減少液壓系統(tǒng)功率損失，提高雙向變量泵的控制精度，同時(shí)也降低了電動(dòng)機(jī)和液壓元件的工作強(qiáng)度，從而提高設(shè)備在使用中的可靠性，延長(zhǎng)設(shè)備的使用壽命。
[0009](3)該功率回收匹配型泵控油壓機(jī)液壓控制系統(tǒng)，采用電動(dòng)機(jī)、主缸雙向變量泵組、回程缸雙向變量泵組三者同軸機(jī)械連接?？粘炭煜逻^(guò)程中回程缸雙向變量泵組和回程過(guò)程中主缸雙向變量泵組回收的液壓能，由雙向變量泵轉(zhuǎn)化為雙向變量泵軸上的機(jī)械能，由于三者同軸機(jī)械連接，從而降低電動(dòng)機(jī)的輸出功率，該形式具有較高的能量傳遞效率。
[0010](4)該功率回收匹配型泵控油壓機(jī)液壓控制系統(tǒng)，采用泵直傳負(fù)載口獨(dú)立控制方式，主缸或回程缸動(dòng)作時(shí)系統(tǒng)具有較好的穩(wěn)定性，提高了液壓系統(tǒng)的控制精度。

【專(zhuān)利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0011]圖1是本發(fā)明實(shí)施例1流程不意圖。
[0012]圖2是本發(fā)明實(shí)施例2流程示意圖。
[0013]圖3是本發(fā)明實(shí)施例3流程示意圖。
[0014]圖中:1-電動(dòng)機(jī)，2-主缸雙向變量泵組，3-回程缸雙向變量泵組，4-充液油箱，
5-充液閥，6-油壓機(jī)主缸，7-油壓機(jī)本體，7.1-油壓機(jī)活動(dòng)橫梁，8、9_油壓機(jī)回程缸，
10-油箱，11-卸荷閥。

【具體實(shí)施方式】
[0015]在圖1所示的功率回收匹配型泵控油壓機(jī)液壓控制系統(tǒng)實(shí)施例1流程示意圖中，油壓機(jī)的主缸通過(guò)連接管路與主缸雙向變量泵組的油口 Al相連，上述主缸雙向變量泵組的油口 Al還通過(guò)連接管與卸荷閥的進(jìn)油口相連，卸荷閥的出油口通過(guò)連接管路與油箱相連，上述油壓機(jī)的主缸還通過(guò)連接管與充液閥的出油口相連，該充液閥的進(jìn)油口與充液油箱相通，該油壓機(jī)的兩個(gè)回程缸分別通過(guò)連接管路與回程缸雙向變量泵組的油口 A2相連，上述主缸雙向變量泵組和回程缸雙向變量泵組與電動(dòng)機(jī)三者同軸機(jī)械連接，并且該兩組雙向變量泵功率級(jí)別不同，它們分別與主缸和回程缸相匹配。上述主缸雙向變量泵組和回程缸雙向變量泵組的油口 B1、B2通過(guò)連接管路同與油箱相連。
[0016]在圖2所示的功率回收匹配型泵控油壓機(jī)液壓控制系統(tǒng)實(shí)施例2流程示意圖中，其結(jié)構(gòu)與實(shí)施例1相同，只是充液油箱為上位油箱。
[0017]在圖3所示的功率回收匹配型泵控油壓機(jī)液壓控制系統(tǒng)實(shí)施例3流程示意圖中，其結(jié)構(gòu)與實(shí)施例1相同，只是充液油箱為低壓充油罐。
[0018]下面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明的工作過(guò)程作詳細(xì)描述:
[0019](I)系統(tǒng)工作過(guò)程
[0020]I)空程快下過(guò)程
[0021]充液油箱、主缸雙向變量泵組為油壓機(jī)空程快下提供所需流量，即充液油箱4的油液經(jīng)充液閥5為主缸6供油，主缸雙向變量泵組2和主缸6相通，為油壓機(jī)空程快下提供所需流量。上一工作循環(huán)中回程缸8、9內(nèi)存儲(chǔ)的能量與油壓機(jī)活動(dòng)橫梁7.1的勢(shì)能在此過(guò)程共同作用到回程缸雙向變量泵組3，此時(shí)回程缸雙向變量泵組3處于馬達(dá)的工況，回程缸雙向變量泵組3回收的液壓能，由雙向變量泵轉(zhuǎn)化為雙向變量泵軸上的機(jī)械能，由于三者同軸機(jī)械連接，從而降低電動(dòng)機(jī)的輸出功率。
[0022]2)工進(jìn)過(guò)程
[0023]油壓機(jī)上砧與工件接觸，即在主缸及與其相通的管道中產(chǎn)生壓力，充液閥5處于關(guān)閉狀態(tài)，油壓機(jī)活動(dòng)橫梁位置、工進(jìn)速度與鍛造力通過(guò)控制雙向變量泵組排量實(shí)現(xiàn)，主缸雙向變量泵組2根據(jù)負(fù)載變化改變排量，實(shí)現(xiàn)主缸6對(duì)工件的鍛造加工。
[0024]3)回程過(guò)程
[0025]回程缸雙向變量泵組3為油壓機(jī)回程提供所需流量，即回程缸雙向變量泵組3和回程缸8、9相通，為油壓機(jī)回程提供所需流量。在壓下過(guò)程中由于機(jī)架的變形及油液的壓縮而存儲(chǔ)大量的能量，在此過(guò)程作用于主缸雙向變量泵組2，此時(shí)，主缸雙向變量泵組2處于馬達(dá)的工況，主缸雙向變量泵組2回收的液壓能，由雙向變量泵轉(zhuǎn)化為雙向變量泵軸上的機(jī)械能，使電動(dòng)機(jī)輸出功率少于設(shè)備實(shí)際所需功率，從而達(dá)到節(jié)能的目的。此過(guò)程中，當(dāng)主缸雙向變量泵組達(dá)到最大排量時(shí)，多余的低壓油通過(guò)卸荷閥11卸荷回油箱10。
[0026](2)系統(tǒng)控制過(guò)程
[0027]油壓機(jī)的速度、位置、壓力、運(yùn)動(dòng)方向均通過(guò)控制雙向變量泵的排量實(shí)現(xiàn)，響應(yīng)速度能夠滿足油壓機(jī)快鍛要求，從而實(shí)現(xiàn)油壓機(jī)的高精度控制。在油壓機(jī)鍛造過(guò)程控制中，綜合活動(dòng)橫梁的速度/位置反饋信號(hào)與給定信號(hào)，根據(jù)鍛造控制策略，由控制器1、2分別給定雙向變量泵組2、3的排量控制信號(hào)，實(shí)現(xiàn)油壓機(jī)的高效高精度鍛造。
【權(quán)利要求】
1.一種功率回收匹配型泵控油壓機(jī)液壓控制系統(tǒng)，其特征在于:油壓機(jī)的主缸通過(guò)連接管路與主缸雙向變量泵組的油口 Al相連，上述主缸雙向變量泵組的油口 Al還通過(guò)連接管與卸荷閥的進(jìn)油口相連，卸荷閥的出油口通過(guò)連接管路與油箱相連，上述油壓機(jī)的主缸還通過(guò)連接管與充液閥的出油口相連，該充液閥的進(jìn)油口與充液油箱相通，該油壓機(jī)的兩個(gè)回程缸分別通過(guò)連接管路與回程缸雙向變量泵組的油口 A2相連，上述主缸雙向變量泵組和回程缸雙向變量泵組與電動(dòng)機(jī)三者同軸機(jī)械連接，并且該兩組雙向變量泵功率級(jí)別不同，它們分別與主缸和回程缸相匹配；上述主缸雙向變量泵組和回程缸雙向變量泵組的油口 B1、B2通過(guò)連接管路同與油箱相連。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的功率回收匹配型泵控油壓機(jī)液壓控制系統(tǒng)，所述充液油箱是上位油箱。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的功率回收匹配型泵控油壓機(jī)液壓控制系統(tǒng)，所述充液油箱是低壓充液罐。
【文檔編號(hào)】B21J9/20GK104439005SQ201410581864
【公開(kāi)日】2015年3月25日 申請(qǐng)日期:2014年10月27日 優(yōu)先權(quán)日:2014年10月27日
【發(fā)明者】孔祥東, 宋豫, 艾超, 王卓 申請(qǐng)人:燕山大學(xué)