直驅式容積控制電液伺服液壓機液壓系統的制作方法

本發明涉及一種直驅式容積控制電液伺服液壓機液壓系統，屬于液壓機的液壓控制技術領域。

背景技術：

液壓機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備。傳統液壓機液壓系統通過液壓閥改變和調節液壓介質的流向、壓力和流量，從而控制執行機構的運動方向、輸出的力和運動速度等，以及限制液壓系統的工作壓力，防止過載等；這種液壓機液壓系統元件多、結構復雜、噪聲大、使用和維護成本高且不方便，同時，由于液壓機負載大小隨時間變化快，導致在每個工作循環中，為了維持工作時所需的壓力，泵站需不停的滿功率運轉，總是有大量的油液需要溢流，尤其當系統的工作壓力較高時，造成大量的能量損耗。同時由于油液溫度升高，需要另外設置冷卻裝置。

技術實現要素：

本發明的目的是為了上述現有技術存在的技術問題，簡化傳統液壓機液壓系統的結構，減少液壓系統元件數目，避免節流和溢流損失，提高系統工作效率，節約能源，進而提供一種直驅式容積控制電液伺服液壓機液壓系統。

本發明的目的是通過以下技術方案實現的：

一種直驅式容積控制電液伺服液壓機液壓系統，包括：液壓泵、電機、驅動器、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、補油閥、主油箱、第一支路、第二支路和高位油管，所述驅動器的控制信號輸出端與電機的控制信號輸入端相連接，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，主油箱通過兩個補油閥與液壓泵的兩端相連接，主缸和頂出缸通過低壓電磁換向閥組和高壓換向閥組進行隔離，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，充液筒通過高位油管與主油箱相連接，主缸的有桿腔通過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，控制器的信號輸出端與驅動器的信號輸入端相連接，第一壓力傳感器用于測量主缸無桿腔的壓力，第二壓力傳感器用于測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輸出端均與控制器的信號輸入端相連接，控制器的控制信號輸出端與驅動器的控制信號輸入端相連接。

本發明的有益效果：

本發明采用直驅式容積控制電液伺服系統作為液壓機的控制機構，通過驅動器來控制電機的轉向從而使雙向定量泵順時針或者逆時針變轉速旋轉，驅動液壓缸進行工作，去除了不必要的電磁換向閥以及二通插裝閥，管道連接簡單，簡化了液壓回路，減少了發生故障的幾率，可靠性高；直驅式容積控制電液伺服系統采用改變電機轉速來調整系統流量，更好的適應了液壓機每一個工況，沒有溢流損失，實現功率匹配，降低系統待機和保壓工況下的能量損失，提高系統工作效率，節約能源并降低生產成本；同樣由于直驅式容積控制電液伺服系統沒有溢流損失，系統液壓油的發熱量較低，且采用閉式回路，系統所需油液與傳統液壓機相比大大減少，不需要使用大型油箱進行散熱，使系統的集成度高，占地面積小；本發明通過采集液壓缸活塞的位移及兩腔壓力實現了位置和壓力的閉環控制，提高了液壓機系統的工作精度。

附圖說明

圖1為本發明直驅式容積控制電液伺服液壓機液壓系統的原理圖。

圖中的附圖標記，1為液壓泵，2為電機，3為驅動器，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。

具體實施方式

下面將結合附圖對本發明做進一步的詳細說明：本實施例在以本發明技術方案為前提下進行實施，給出了詳細的實施方式，但本發明的保護范圍不限于下述實施例。

如圖1所示，本實施例所涉及的一種直驅式容積控制電液伺服液壓機液壓系統，包括：液壓泵1、電機2、驅動器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，所述驅動器3的控制信號輸出端與電機2的控制信號輸入端相連接，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通過兩個補油閥18與液壓泵1的兩端相連接，主缸14和頂出缸15通過低壓電磁換向閥組5和高壓換向閥組16進行隔離，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通過高位油管c與主油箱19相連接，主缸14的有桿腔通過第一支路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的信號輸出端與驅動器3的信號輸入端相連接，第一壓力傳感器12用于測量主缸14無桿腔的壓力，第二壓力傳感器13用于測量主缸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的信號輸出端均與控制器4的信號輸入端相連接，控制器4的控制信號輸出端與驅動器3的控制信號輸入端相連接。

直驅式容積控制電液伺服液壓機液壓系統還包括兩個安全閥17，所述兩個安全閥17分別安裝在液壓泵1的兩個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的壓力設置為0.07～0.1MPa。

本實施例通過低壓電磁換向閥組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，構成閉式回路；充液閥9的啟閉由兩位三通電磁換向閥7進行先導控制，當充液筒10中油液超過一定高度后，充液筒10中的油液通過高位油管c流回主油箱19；主缸14的有桿腔通過第一支路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，用于限制系統中油液的最高壓力；液壓泵1兩端設置補油閥18，由兩個單向閥組成，用于為非對稱缸補充液壓油。

低壓電磁換向閥組5和高壓電磁換向閥組16分別由兩個二通插裝閥及其控制蓋板、一個電磁換向閥組成，其中電磁換向閥起到對二通插裝閥的先導控制作用，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無桿腔油路壓力和主缸14有桿腔油路壓力；三個傳感器信號的輸出端連接控制器4的信號輸入端，控制器4對指令信號和采集信號進行處理和計算后，將信號通過控制信號輸出端輸出到驅動器3的控制信號輸入端，對驅動器3進行控制；驅動器3的控制信號輸出端連接電機2的控制信號輸入端，對電機2進行驅動和控制。

液壓機的典型工況包括液壓機滑塊快速下行、慢速下行、壓制、保壓、滑塊回程以及頂出缸伸出與收回，其實現過程如下：

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2正向高速運行，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，主缸上腔形成負壓。充液閥9完全打開，通過電機控制液壓泵1轉速，進而控制快速下行速度。主缸下腔的油液流經油路(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，充液筒10的油液通過充液閥大流量補進主缸上腔。

滑塊慢速下行：在滑塊達到某一預定位置后，令主缸控制閥組6工作在右位，則主缸下腔油液通過背壓閥8排出，其壓力達到背壓閥的調定壓力。因此，主缸14上腔壓力升高使充液閥9關閉，主缸上腔的油液僅來自于液壓泵1輸出流量，滑塊慢速下行，速度由電機2轉速決定。由于主缸上腔進油量大于下腔出油量，由于泵的自吸型使左側補油閥18打開，系統補油。

滑塊壓制和保壓：當滑塊慢速下行碰到工件時，主缸14上腔壓力進一步升高，電機2通過降低轉速來控制壓制速度，以達到最大功率輸出，輸出的流量減小，滑塊對工件進行加壓。當壓力升至一定壓力時，電機轉速降至最低，液壓泵1輸出的流量僅用來補償系統油液泄漏，主缸上腔沒有油液進入，滑塊停在預定位置上，系統保壓。

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，控制電機2帶動液壓泵1反向運轉，高壓油通過兩位三通電磁換向閥7進入充液閥9控制口，控制其開啟，壓力油進入主缸下腔，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，并與指令信號之間進行對比與計算后通過驅動器3控制電機2的轉速和轉矩，進而控制主缸14的位置和輸出力，構成閉環系統，實現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2帶動液壓泵1正向運轉，頂出缸15伸出；令控制電機2帶動液壓泵1反向運轉，頂出缸15伸出。

本實施例中，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根據系統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。

本實施例中，驅動器3與電機2的組合可以為交流伺服驅動器與交流伺服電機的組合、變頻驅動器與變頻伺服電機的組合或變頻驅動器與普通三項感應電機的組合。

以上所述，僅為本發明較佳的具體實施方式，這些具體實施方式都是基于本發明整體構思下的不同實現方式，而且本發明的保護范圍并不局限于此，任何熟悉本技術領域的技術人員在本發明揭露的技術范圍內，可輕易想到的變化或替換，都應涵蓋在本發明的保護范圍之內。因此，本發明的保護范圍應該以權利要求書的保護范圍為準。