CN109854557A - 一种带节能型压力预紧单元的双泵直驱电静液作动器 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种带节能型压力预紧单元的双泵直驱电静液作动器，设置有压力预紧单元，为该双泵直驱动力系统提供低压侧的压力预紧，通过该压力预紧单元，不论液压缸伸出还是缩回（电机正转还是反转），都能实现低压油侧的压力预紧；通过少量流量的压力预紧，大大提高了系统的动态性能；同时，在液压蓄能器压力较高时可以控制离合器断开，让第三液压泵停止工作以实现节能，当蓄能器压力不足时控制离合器接合，为液压蓄能器充液；既能满足生产制造中所需的响应时间，速度等性能要求，又能实现作动器位置的精确控制，同时较阀控系统大幅度提高系统能效，可靠性高、维护量小且节能。

Description

一种带节能型压力预紧单元的双泵直驱电静液作动器

技术领域

本发明涉及电静液动作器技术领域，具体涉及一种带节能型压力预紧单元的双泵直驱电静液作动器。

背景技术

直驱电静液作动器系统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缸的输出位移、速度、加速度和力等。

目前，按控制形式分类主要存在三大类成熟的液压系统：普通控制系统，比例控制系统，伺服控制系统。比例控制系统和伺服控制系统，是一种稳定性好，动态响应快，准确度高的自动化液压控制系统，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系统在不太追求其响应时间、速度等性能，但需要对液压系统的运行位置进行闭环的自动化控制；而普通的液压控制系统又难以满足这样的控制特性要求，现有的液压控制系统并不能很好的兼顾到此类生产设备的液压系统特性要求。

发明内容

为解决上述问题，本发明提供了一种带节能型压力预紧单元的双泵直驱电静液作动器，既能满足生产制造中所需的响应时间、速度等性能要求，又能实现作动器位置的精确控制。

本发明解决上述问题的技术方案是：一种带节能型压力预紧单元的双泵直驱电静液作动器，包括液压执行元件、第一电磁换向阀、第二电磁换向阀、第一液压泵、第二液压泵、第一单向阀、第二单向阀、位移传感器、电机、电机驱动器、电源、控制器、液压蓄能器以及压力预紧单元，所述第一单向阀的进油口与所述第二单向阀的进油口串联，所述第一单向阀的出油口连接于所述第一液压泵与所述第一电磁换向阀连接的管路上，所述第二单向阀的出油口连接于所述第二液压泵与所述第二电磁换向阀连接的管路上；所述压力预紧单元包括一整流阀组、第三液压泵、液压蓄能器、压力传感器以及溢流阀；所述第三液压泵的二个油口与所述整流阀组连接；所述整流阀组的进油口还分别连接于所述液压蓄能器、溢流阀以及所述第一液压泵与第二液压泵连接的管道上；所述整流阀组的出油口还分别连接于所述液压蓄能器、溢流阀以及所述第一单向阀与所述第二单向阀连接的管路上；所述压力传感器连接于所述整流阀组与所述液压蓄能器连接的管路上；所述电机上还设有用以控制所述第三液压泵的离合器；所述离合器、第一电磁换向阀、第二电磁换向阀、位移传感器、压力传感器、电机驱动器、溢流阀均电连接所述控制器。

优选的，所述整流阀组包括依次连接的第三单向阀、第四单向阀、第五单向阀以及第六单向阀，所述第三液压泵一个油口连接于所述第三单向阀的进油口与第四单向阀的出油口连接的管路上，另一个油口连接于所述第五单向阀的进油口与第六单向阀的出油口连接的管路上。

优选的，所述溢流阀的一个油口连接于所述第四单向阀的进油口与第六单向阀的进油口连接的管路上，另一个油口连接于所述第三单向阀的出油口与第五单向阀的出油口连接的管路上。

优选的，所述电磁阀为二位二通电磁阀。

优选的，所述电机驱动器为伺服驱动器或变频器。

本发明的有益效果：该一种带节能型压力预紧单元的双泵直驱电静液作动器设置有压力预紧单元，为该双泵直驱动力系统提供低压侧的压力预紧，通过该压力预紧单元，不论液压缸伸出还是缩回（电机正转还是反转），都能实现低压油侧的压力预紧；通过少量流量的压力预紧，大大提高了系统的动态性能；同时，在液压蓄能器压力较高时可以控制离合器断开，让第三液压泵停止工作以实现节能，当蓄能器压力不足时控制离合器接合，为液压蓄能器充液；既能满足生产制造中所需的响应时间、速度等性能要求，又能实现作动器位置的精确控制，同时较阀控系统大幅度提高系统能效，可靠性高、维护量小且节能。

附图说明

图1为本发明一种带节能型压力预紧单元的双泵直驱电静液作动器的结构示意图。

图中： 1-位移传感器；2-液压蓄能器；3-压力传感器；4-第一电磁换向阀；5-第二电磁换向阀；6-第一单向阀；7-第二单向阀；8-溢流阀；9-第三单向阀；10-第五单向阀；11-第四单向阀；12-第六单向阀；13-第三液压泵；14-第一液压泵；15-电机；16-第二液压泵；17-电机驱动器；18-控制器；19-电源；20-离合器；21-液压执行元件。

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。本发明实施例的一种带节能型压力预紧单元的双泵直驱电静液作动器，包括液压执行元件21、第一电磁换向阀4、第二电磁换向阀5、第一液压泵14、第二液压泵16、第一单向阀6、第二单向阀7、位移传感器1、电机15、电机驱动器17、电源19、控制器18、液压蓄能器2以及压力预紧单元，所述第一单向阀6的进油口与所述第二单向阀7的进油口串联，所述第一单向阀6的出油口连接于所述第一液压泵14与所述第一电磁换向阀4连接的管路上，所述第二单向阀7的出油口连接于所述第二液压泵16与所述第二电磁换向阀5连接的管路上；所述压力预紧单元包括一整流阀组、第三液压泵13、液压蓄能器2、压力传感器3以及溢流阀8；所述第三液压泵13的二个油口与所述整流阀组连接；所述整流阀组的进油口还分别连接于所述液压蓄能器2、溢流阀8以及所述第一液压泵14与第二液压泵16连接的管道上；所述整流阀组的出油口还分别连接于所述液压蓄能器2、溢流阀8以及所述第一单向阀6与所述第二单向阀7连接的管路上；所述压力传感器3连接于所述整流阀组与所述液压蓄能器2连接的管路上；所述电机15上还设有用以控制所述第三液压泵13的离合器20；所述离合器20、第一电磁换向阀4、第二电磁换向阀5、位移传感器1、压力传感器3、电机驱动器17、溢流阀8均电连接所述控制器18。

补充说明，该液压执行元件21可以为液压缸，在工作时，通过控制器打开第一电磁换向阀4、第二电磁换向阀5，通过控制电机15的转速来控制第一液压泵14和第二液压泵16的流量，进而控制液压缸两腔的流量实现其位移、速度、加速度等的控制，通过位移传感器1和控制器18的输入指令相比较，输出信号给电机驱动器17，来控制电机转速实现闭环控制。

请再次参阅图1。本例中所述的整流阀组，一种实施方式可以为包括依次连接的第三单向阀9、第四单向阀11、第五单向阀10以及第六单向阀12，所述第三液压泵13一个油口连接于所述第三单向阀9的进油口与第四单向阀11的出油口连接的管路上，另一个油口连接于所述第五单向阀10的进油口、第六单向阀12的出油口连接的管路上，这样做的目的是：液压蓄能器2中的油液经整流阀组后到第三液压泵13，并由第三液压泵13增压后送到该整流阀组，最后到液压蓄能器2以及第一单向阀6和第二单向阀7之间的连接点，进而送到第一液压泵14与第一电磁换向阀4之间的管路或者送到第二液压泵16与第二电磁换向阀5之间的管路，提高低压侧的最低压力。

请再次参阅图1。本例中，所述溢流阀8的一个油口可以连接于所述第四单向阀11的进油口与第六单向阀12的进油口连接的管路上，另一个油口连接于所述第三单向阀9的出油口与第五单向阀10的出油口连接的管路上，这样做的目的是：设置的溢流阀8可以起到定压溢流、稳压、系统卸荷和安全保护等作用，动态调整该压力预紧单元的最低压力，以提高系统的动态性能。

本例中，所述第一电磁换向阀4、第二电磁换向阀5可以为二位二通电磁阀，这样做的好处是：设置的第一电磁换向阀4、第二电磁换向阀5用以配合电机15的正反转进行换向，实现液压执行元件21（液压缸）的伸出或缩回运动。当然，还可以有其他的方式来实现相同的功能与作用。

本例中，所述电机驱动器17可以为伺服驱动器或变频器，这样做的目的是：设置的电机驱动器17可以用以控制电机15的转速和正反转，当电机15为伺服电机时，电机驱动器17对应为伺服驱动器；当电机15为变频电机时，电机驱动器17对应为变频器。

补充说明，该系统由三个定量泵组成，当活塞伸出时，代替油箱的液压蓄能器2中的油液通过第二液压泵16增压，经第二电磁换向阀5到液压执行元件21大腔。小腔油液经第一电磁换向阀4后被第一液压泵14排出，最后流回液压蓄能器2。同时，液压蓄能器2中的油液经由单向阀9～12构成的整流阀组后到第三液压泵13，并由第三液压泵13增压后送到该整流阀组最后到液压蓄能器2以及第一单向阀6和第二单向阀7之间的连接点，进而送到第一液压泵14与第一电磁换向阀4之间的管路或者送到第二液压泵16与第二电磁换向阀5之间的管路，提高低压侧的最低压力。并通过压力传感器3检测和比例溢流阀8来动态调整该压力预紧单元的最低压力，以提高系统的动态性能。同时当液压蓄能器2压力较高时断开离合器20以实现节能，当液压蓄能器2压力不足时离合器20接合，第三液压泵13启动为液压蓄能器2充液。活塞缩回过程，与上述过程基本相似。

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 (5)

1.一种带节能型压力预紧单元的双泵直驱电静液作动器，其特征在于：包括液压执行元件（21）、第一电磁换向阀（4）、第二电磁换向阀（5）、第一液压泵（14）、第二液压泵（16）、第一单向阀（6）、第二单向阀（7）、位移传感器（1）、电机（15）、电机驱动器（17）、电源（19）、控制器（18）、液压蓄能器（2）以及压力预紧单元，所述第一单向阀（6）的进油口与所述第二单向阀（7）的进油口串联，所述第一单向阀（6）的出油口连接于所述第一液压泵（14）与所述第一电磁换向阀（4）连接的管路上，所述第二单向阀（7）的出油口连接于所述第二液压泵（16）与所述第二电磁换向阀（5）连接的管路上；所述压力预紧单元包括一整流阀组、第三液压泵（13）、液压蓄能器（2）、压力传感器（3）以及溢流阀（8）；所述第三液压泵（13）的二个油口与所述整流阀组连接；所述整流阀组的进油口还分别连接于所述液压蓄能器（2）、溢流阀（8）以及所述第一液压泵（14）与第二液压泵（16）连接的管道上；所述整流阀组的出油口还分别连接于所述液压蓄能器（2）、溢流阀（8）以及所述第一单向阀（6）与所述第二单向阀（7）连接的管路上；所述压力传感器（3）连接于所述整流阀组与所述液压蓄能器（2）连接的管路上；所述电机（15）上还设有用以控制所述第三液压泵（13）的离合器（20）；所述离合器（20）、第一电磁换向阀（4）、第二电磁换向阀（5）、位移传感器（1）、压力传感器（3）、电机驱动器（17）、溢流阀（8）均电连接所述控制器（18）。

2.根据权利要求1所述的一种带节能型压力预紧单元的双泵直驱电静液作动器，其特征在于：所述整流阀组包括依次连接的第三单向阀（9）、第四单向阀（11）、第五单向阀（10）以及第六单向阀（12），所述第三液压泵（13）一个油口连接于所述第三单向阀（9）的进油口与第四单向阀（11）的出油口连接的管路上，另一个油口连接于所述第五单向阀（10）的进油口与第六单向阀（12）的出油口连接的管路上。

3.根据权利要求2所述的一种带节能型压力预紧单元的双泵直驱电静液作动器，其特征在于：所述溢流阀（8）的一个油口连接于所述第四单向阀（11）的进油口与第六单向阀（12）的进油口连接的管路上，另一个油口连接于所述第三单向阀（9）的出油口与第五单向阀（10）的出油口连接的管路上。

4.根据权利要求1所述的一种带节能型压力预紧单元的双泵直驱电静液作动器，其特征在于：所述第一电磁换向阀4、第二电磁换向阀5为二位二通电磁阀。

5.根据权利要求1所述的一种带节能型压力预紧单元的双泵直驱电静液作动器，其特征在于：所述电机驱动器（17）为伺服驱动器或变频器。