本發(fā)明涉及一種直驅(qū)式容積控制電液伺服液壓機(jī)液壓系統(tǒng)，屬于液壓機(jī)的液壓控制技術(shù)領(lǐng)域。

背景技術(shù)：

液壓機(jī)是一種可用于金屬成型、折彎、拉伸、沖裁、粉末成型和擠壓等的設(shè)備。傳統(tǒng)液壓機(jī)液壓系統(tǒng)通過(guò)液壓閥改變和調(diào)節(jié)液壓介質(zhì)的流向、壓力和流量，從而控制執(zhí)行機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)方向、輸出的力和運(yùn)動(dòng)速度等，以及限制液壓系統(tǒng)的工作壓力，防止過(guò)載等；這種液壓機(jī)液壓系統(tǒng)元件多、結(jié)構(gòu)復(fù)雜、噪聲大、使用和維護(hù)成本高且不方便，同時(shí)，由于液壓機(jī)負(fù)載大小隨時(shí)間變化快，導(dǎo)致在每個(gè)工作循環(huán)中，為了維持工作時(shí)所需的壓力，泵站需不停的滿功率運(yùn)轉(zhuǎn)，總是有大量的油液需要溢流，尤其當(dāng)系統(tǒng)的工作壓力較高時(shí)，造成大量的能量損耗。同時(shí)由于油液溫度升高，需要另外設(shè)置冷卻裝置。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的是為了上述現(xiàn)有技術(shù)存在的技術(shù)問(wèn)題，簡(jiǎn)化傳統(tǒng)液壓機(jī)液壓系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)，減少液壓系統(tǒng)元件數(shù)目，避免節(jié)流和溢流損失，提高系統(tǒng)工作效率，節(jié)約能源，進(jìn)而提供一種直驅(qū)式容積控制電液伺服液壓機(jī)液壓系統(tǒng)。

本發(fā)明的目的是通過(guò)以下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)的：

一種直驅(qū)式容積控制電液伺服液壓機(jī)液壓系統(tǒng)，包括：液壓泵、電機(jī)、驅(qū)動(dòng)器、控制器、低壓電磁換向閥組、主缸控制閥組、兩位三通電磁換向閥、背壓閥、充液閥、充液筒、位移傳感器、第一壓力傳感器、第二壓力傳感器、主缸、頂出缸、高壓電磁換向閥組、補(bǔ)油閥、主油箱、第一支路、第二支路和高位油管，所述驅(qū)動(dòng)器的控制信號(hào)輸出端與電機(jī)的控制信號(hào)輸入端相連接，液壓泵的兩端分別與低壓電磁換向閥組和高壓換向閥組相連接，主油箱通過(guò)兩個(gè)補(bǔ)油閥與液壓泵的兩端相連接，主缸和頂出缸通過(guò)低壓電磁換向閥組和高壓換向閥組進(jìn)行隔離，分為主缸回路和頂出缸回路，由液壓泵供油，主缸的無(wú)桿腔分別連接高壓電磁換向閥組和充液閥，充液閥與充液筒相連接，充液筒通過(guò)高位油管與主油箱相連接，主缸的有桿腔通過(guò)第一支路和第二支路與低壓電磁換向閥組相連接，第一支路上連接有主缸控制閥組，第二支路上連接接有背壓閥，頂出缸的無(wú)桿腔連接高壓電磁換向閥組，頂出缸的有桿腔連接低壓電磁換閥組，主缸上分別設(shè)有位移傳感器、第一壓力傳感器和第二壓力傳感器，兩位三通電磁換向閥的輸出端連接充液閥的控制腔，兩位三通電磁換向閥的兩個(gè)輸入端，其中一端連接主油箱，另一端連接低壓電磁換向閥組，控制器的信號(hào)輸出端與驅(qū)動(dòng)器的信號(hào)輸入端相連接，第一壓力傳感器用于測(cè)量主缸無(wú)桿腔的壓力，第二壓力傳感器用于測(cè)量主缸有桿腔的壓力，所述位移傳感器、第一壓力傳感器和第二壓力傳感器的信號(hào)輸出端均與控制器的信號(hào)輸入端相連接，控制器的控制信號(hào)輸出端與驅(qū)動(dòng)器的控制信號(hào)輸入端相連接。

本發(fā)明的有益效果：

本發(fā)明采用直驅(qū)式容積控制電液伺服系統(tǒng)作為液壓機(jī)的控制機(jī)構(gòu)，通過(guò)驅(qū)動(dòng)器來(lái)控制電機(jī)的轉(zhuǎn)向從而使雙向定量泵順時(shí)針或者逆時(shí)針變轉(zhuǎn)速旋轉(zhuǎn)，驅(qū)動(dòng)液壓缸進(jìn)行工作，去除了不必要的電磁換向閥以及二通插裝閥，管道連接簡(jiǎn)單，簡(jiǎn)化了液壓回路，減少了發(fā)生故障的幾率，可靠性高；直驅(qū)式容積控制電液伺服系統(tǒng)采用改變電機(jī)轉(zhuǎn)速來(lái)調(diào)整系統(tǒng)流量，更好的適應(yīng)了液壓機(jī)每一個(gè)工況，沒(méi)有溢流損失，實(shí)現(xiàn)功率匹配，降低系統(tǒng)待機(jī)和保壓工況下的能量損失，提高系統(tǒng)工作效率，節(jié)約能源并降低生產(chǎn)成本；同樣由于直驅(qū)式容積控制電液伺服系統(tǒng)沒(méi)有溢流損失，系統(tǒng)液壓油的發(fā)熱量較低，且采用閉式回路，系統(tǒng)所需油液與傳統(tǒng)液壓機(jī)相比大大減少，不需要使用大型油箱進(jìn)行散熱，使系統(tǒng)的集成度高，占地面積小；本發(fā)明通過(guò)采集液壓缸活塞的位移及兩腔壓力實(shí)現(xiàn)了位置和壓力的閉環(huán)控制，提高了液壓機(jī)系統(tǒng)的工作精度。

附圖說(shuō)明

圖1為本發(fā)明直驅(qū)式容積控制電液伺服液壓機(jī)液壓系統(tǒng)的原理圖。

圖中的附圖標(biāo)記，1為液壓泵，2為電機(jī)，3為驅(qū)動(dòng)器，4為控制器，5為低壓電磁換向閥組，6為主缸控制閥組，7為兩位三通電磁換向閥，8為背壓閥，9為充液閥，10為充液筒，11為位移傳感器，12為第一壓力傳感器，13為第二壓力傳感器，14為主缸，15為頂出缸，16為高壓電磁換向閥組，17為安全閥，18為補(bǔ)油閥，19為主油箱，a為第一支路，b為第二支路，c為高位油管。

具體實(shí)施方式

下面將結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明做進(jìn)一步的詳細(xì)說(shuō)明：本實(shí)施例在以本發(fā)明技術(shù)方案為前提下進(jìn)行實(shí)施，給出了詳細(xì)的實(shí)施方式，但本發(fā)明的保護(hù)范圍不限于下述實(shí)施例。

如圖1所示，本實(shí)施例所涉及的一種直驅(qū)式容積控制電液伺服液壓機(jī)液壓系統(tǒng)，包括：液壓泵1、電機(jī)2、驅(qū)動(dòng)器3、控制器4、低壓電磁換向閥組5、主缸控制閥組6、兩位三通電磁換向閥7、背壓閥8、充液閥9、充液筒10、位移傳感器11、第一壓力傳感器12、第二壓力傳感器13、主缸14、頂出缸15、高壓電磁換向閥組16、補(bǔ)油閥18、主油箱19、第一支路a、第二支路b和高位油管c，所述驅(qū)動(dòng)器3的控制信號(hào)輸出端與電機(jī)2的控制信號(hào)輸入端相連接，液壓泵1的兩端分別與低壓電磁換向閥組5和高壓換向閥組16相連接，主油箱19通過(guò)兩個(gè)補(bǔ)油閥18與液壓泵1的兩端相連接，主缸14和頂出缸15通過(guò)低壓電磁換向閥組5和高壓換向閥組16進(jìn)行隔離，分為主缸回路和頂出缸回路，由液壓泵1供油，主缸14的無(wú)桿腔分別連接高壓電磁換向閥組16和充液閥9，充液閥9與充液筒10相連接，充液筒10通過(guò)高位油管c與主油箱19相連接，主缸14的有桿腔通過(guò)第一支路a和第二支路b與低壓電磁換向閥組5相連接，第一支路a上連接有主缸控制閥組6，第二支路b上連接接有背壓閥8，頂出缸15的無(wú)桿腔連接高壓電磁換向閥組16，頂出缸15的有桿腔連接低壓電磁換閥組5，主缸14上分別設(shè)有位移傳感器11、第一壓力傳感器12和第二壓力傳感器13，兩位三通電磁換向閥7的輸出端連接充液閥9的控制腔，兩位三通電磁換向閥7的兩個(gè)輸入端，其中一端連接主油箱19，另一端連接低壓電磁換向閥組5，控制器4的信號(hào)輸出端與驅(qū)動(dòng)器3的信號(hào)輸入端相連接，第一壓力傳感器12用于測(cè)量主缸14無(wú)桿腔的壓力，第二壓力傳感器13用于測(cè)量主缸14有桿腔的壓力，所述位移傳感器11、第一壓力傳感器12和第二壓力傳感器13的信號(hào)輸出端均與控制器4的信號(hào)輸入端相連接，控制器4的控制信號(hào)輸出端與驅(qū)動(dòng)器3的控制信號(hào)輸入端相連接。

直驅(qū)式容積控制電液伺服液壓機(jī)液壓系統(tǒng)還包括兩個(gè)安全閥17，所述兩個(gè)安全閥17分別安裝在液壓泵1的兩個(gè)出口管路上且與主油箱19相連通。

所述液壓泵1為雙旋向定量泵。

所述主油箱19為密閉壓力油箱，主油箱19的壓力設(shè)置為0.07～0.1MPa。

本實(shí)施例通過(guò)低壓電磁換向閥組5和高壓電磁換向閥組16分別連接主缸回路和頂出缸回路，構(gòu)成閉式回路；充液閥9的啟閉由兩位三通電磁換向閥7進(jìn)行先導(dǎo)控制，當(dāng)充液筒10中油液超過(guò)一定高度后，充液筒10中的油液通過(guò)高位油管c流回主油箱19；主缸14的有桿腔通過(guò)第一支路a和第二支路b連接低壓電磁換向閥組5，第一支路a上接有主缸控制閥組6，第二支路b上接有背壓閥8；頂出缸15的無(wú)桿腔連接高壓電磁換向閥組16，頂出缸15的有桿腔連接低壓電磁換閥組5；液壓泵1的兩端接有安全閥17，安全閥17的出口與主油箱19連通，用于限制系統(tǒng)中油液的最高壓力；液壓泵1兩端設(shè)置補(bǔ)油閥18，由兩個(gè)單向閥組成，用于為非對(duì)稱缸補(bǔ)充液壓油。

低壓電磁換向閥組5和高壓電磁換向閥組16分別由兩個(gè)二通插裝閥及其控制蓋板、一個(gè)電磁換向閥組成，其中電磁換向閥起到對(duì)二通插裝閥的先導(dǎo)控制作用，電磁換向閥輸入端連接主油箱，輸出端分別連接處于主缸回路和頂出缸回路的二通插裝閥控制腔。

位移傳感器11用于采集主缸活塞桿位移，第一壓力傳感器12和第二壓力傳感器13分別采集主缸14無(wú)桿腔油路壓力和主缸14有桿腔油路壓力；三個(gè)傳感器信號(hào)的輸出端連接控制器4的信號(hào)輸入端，控制器4對(duì)指令信號(hào)和采集信號(hào)進(jìn)行處理和計(jì)算后，將信號(hào)通過(guò)控制信號(hào)輸出端輸出到驅(qū)動(dòng)器3的控制信號(hào)輸入端，對(duì)驅(qū)動(dòng)器3進(jìn)行控制；驅(qū)動(dòng)器3的控制信號(hào)輸出端連接電機(jī)2的控制信號(hào)輸入端，對(duì)電機(jī)2進(jìn)行驅(qū)動(dòng)和控制。

液壓機(jī)的典型工況包括液壓機(jī)滑塊快速下行、慢速下行、壓制、保壓、滑塊回程以及頂出缸伸出與收回，其實(shí)現(xiàn)過(guò)程如下：

滑塊快速下行：令低壓電磁換向閥組5和高壓電磁換向閥組16工作在主缸回路位置中。控制電機(jī)2正向高速運(yùn)行，令主缸控制閥組6工作在左位，主缸14活塞在重力作用下下降，主缸上腔形成負(fù)壓。充液閥9完全打開，通過(guò)電機(jī)控制液壓泵1轉(zhuǎn)速，進(jìn)而控制快速下行速度。主缸下腔的油液流經(jīng)油路(第一支路)a、低壓電磁換向閥組5、液壓泵1、高壓電磁換向閥組16流回主缸上腔；與此同時(shí)，充液筒10的油液通過(guò)充液閥大流量補(bǔ)進(jìn)主缸上腔。

滑塊慢速下行：在滑塊達(dá)到某一預(yù)定位置后，令主缸控制閥組6工作在右位，則主缸下腔油液通過(guò)背壓閥8排出，其壓力達(dá)到背壓閥的調(diào)定壓力。因此，主缸14上腔壓力升高使充液閥9關(guān)閉，主缸上腔的油液僅來(lái)自于液壓泵1輸出流量，滑塊慢速下行，速度由電機(jī)2轉(zhuǎn)速?zèng)Q定。由于主缸上腔進(jìn)油量大于下腔出油量，由于泵的自吸型使左側(cè)補(bǔ)油閥18打開，系統(tǒng)補(bǔ)油。

滑塊壓制和保壓：當(dāng)滑塊慢速下行碰到工件時(shí)，主缸14上腔壓力進(jìn)一步升高，電機(jī)2通過(guò)降低轉(zhuǎn)速來(lái)控制壓制速度，以達(dá)到最大功率輸出，輸出的流量減小，滑塊對(duì)工件進(jìn)行加壓。當(dāng)壓力升至一定壓力時(shí)，電機(jī)轉(zhuǎn)速降至最低，液壓泵1輸出的流量?jī)H用來(lái)補(bǔ)償系統(tǒng)油液泄漏，主缸上腔沒(méi)有油液進(jìn)入，滑塊停在預(yù)定位置上，系統(tǒng)保壓。

滑塊回程：主缸14上腔壓力降低到一定值后，兩位三通電磁換向閥7左位接入系統(tǒng)，控制電機(jī)2帶動(dòng)液壓泵1反向運(yùn)轉(zhuǎn)，高壓油通過(guò)兩位三通電磁換向閥7進(jìn)入充液閥9控制口，控制其開啟，壓力油進(jìn)入主缸下腔，將活塞向上頂起，主缸上腔的油回到充液筒10和主缸下腔中。

以上工作行程中，控制器4通過(guò)采集位移傳感器11、第一壓力傳感器12和第二壓力傳感器13的輸出信號(hào)，并與指令信號(hào)之間進(jìn)行對(duì)比與計(jì)算后通過(guò)驅(qū)動(dòng)器3控制電機(jī)2的轉(zhuǎn)速和轉(zhuǎn)矩，進(jìn)而控制主缸14的位置和輸出力，構(gòu)成閉環(huán)系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)位置控制和壓力控制。

頂出缸15伸出與退回：令低壓電磁換向閥組5和高壓電磁換向閥組16工作在頂出缸回路位置中。令控制電機(jī)2帶動(dòng)液壓泵1正向運(yùn)轉(zhuǎn)，頂出缸15伸出；令控制電機(jī)2帶動(dòng)液壓泵1反向運(yùn)轉(zhuǎn)，頂出缸15伸出。

本實(shí)施例中，低壓電磁換向閥組5，高壓電磁換向閥組16和主缸控制閥組6根據(jù)系統(tǒng)的工作流量不同可以是電磁換向閥、電液換向閥以及電磁換向閥與二通插裝閥的組合。

本實(shí)施例中，驅(qū)動(dòng)器3與電機(jī)2的組合可以為交流伺服驅(qū)動(dòng)器與交流伺服電機(jī)的組合、變頻驅(qū)動(dòng)器與變頻伺服電機(jī)的組合或變頻驅(qū)動(dòng)器與普通三項(xiàng)感應(yīng)電機(jī)的組合。

以上所述，僅為本發(fā)明較佳的具體實(shí)施方式，這些具體實(shí)施方式都是基于本發(fā)明整體構(gòu)思下的不同實(shí)現(xiàn)方式，而且本發(fā)明的保護(hù)范圍并不局限于此，任何熟悉本技術(shù)領(lǐng)域的技術(shù)人員在本發(fā)明揭露的技術(shù)范圍內(nèi)，可輕易想到的變化或替換，都應(yīng)涵蓋在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。因此，本發(fā)明的保護(hù)范圍應(yīng)該以權(quán)利要求書的保護(hù)范圍為準(zhǔn)。