专利名称：一种液压缸并行控制回路系统的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种液压缸控制系统，特别是一种对多个液压缸并联驱动控制的液压缸并行 控制回路系统。
背景技术：
液压控制技术的一大优点是一个动力源同时并联控制多个液压执行器的运动系统，但是 作用在各个液压执行器的负载差别很大，造成了各个执行器之间运动速度相互干涉和能量的 损失。已公开的发明专利CN200480020191.1中，提出了一种消除负载不同时各液压执行器运 动速度相互干涉和抗流量饱和系统，并采用按需供油原理来尽量减少作用在最高负载对应控 制阀上的压差损失，降低了整个系统能耗。该控制系统虽较传统的负载敏感(LS)原理有所减 少，但是在除最高负载对应的控制阀以外，仍存在很大的能量损失，特别是负载差别越大， 引起的能量损失也就越大。
为了降低集中控制负载不同产生的能量消耗，最新研究趋势是采用一个液压泵控制一个 液压执行器的分布式控制系统，如已公开的发明专利CN200610162447.4，就是采用了这样的 控制结构系统，从而消除了集中控制中作用在控制阀上的压力差引起的能量损失。但是这种 结构系统的不足是失去了液压技术原有集中控制的优势， 一个泵只能控制一个液压执行器， 不适用于大功率和大流量的应用场合，现有的泵也不能够补偿差动液压缸面积不等产生的流 量不对称的问题，仍需要引入控制阀来平衡这一不对称的流量，有附加的能量损失。
为了对现有技术进一步改进，本发明提出了一种在现有按需供油的多执行器控制技术的 基础上，进一步叠加泵空技术的节能系统，同现有技术相比，极大地消除了负载不均引起的 能量损失。
发明内容
本发明提出一种液压缸并行控制回路系统，以解决现有技术中多个液压执行器控制系统 中，由于作用在各个液压执行器的负载不同，造成各执行器之间运动速度相互干涉和能量损 失大的问题。
本发明基于上述问题和目的，提出的技术方案包括至少一个液压缸I、安全阀、液压泵 I 、比例方向流量阀I、转速传感器I、压力传感器I以及连接管道系统和控制系统，其中， 比例方向流量阀I是位于供油管道Ll和液压缸I之间，且与液压缸I相匹配，压力传感器I 位于液压泵I出口的供油管道Ll上，转速传感器I位于液压泵I的驱动轴上，其结构特征是该系统至少增设有一个液压缸II、与液压缸II相连通的液压泵II、控制阀组、压力传感器II、
压力传感器ni、控制器、转速传感器n和排量传感器；
其中，所述的液压泵n的进出油口分别与液压缸n的无杆腔进出油口 CA和有杆腔进出油
口ca相连通；所述的控制阀组设置于液压缸II与供油管道L1之间并连通；所述的供油管道 Ll连通有液压泵I的出油口 P、比例方向流量阀I的进油口 Pl和控制阀组的进油口 p2;所
述的管道iL2连通有控制阀组的出油口 iA和液压缸n的无杆腔进出油口cA;所述的管道n
L3连通有控制阀组的出油口IIB和液压缸n7的有杆腔进出油口 cb;所述的压力传感器n和
压力传感器ni分别设置在管道IL2和管道IIL3上，并将输出信号输送到控制器；所述的转速
传感器n位于液压泵n的驱动轴上，并将输出信号输送到控制器；所述的泵排量传感器位于 液压泵n的变量斜盘上，并将输出信号输送到控制器；所述的控制器接受压力传感器i、压 力传感器n、压力传感器m、转速传感器i、转速传感器n、泵排量传感器的检测信号以及 接受比例方向流量阀i的设定信号，并在控制器中存贮有液压缸i、液压缸n的面积比，存 贮有控制阀组和比例方向流量阀i的流量特性曲线，后将接受信号和存贮信息处理后将输入 的控制信号再传输给控制阀组、液压泵i和液压泵n 。
本发明液压缸并行控制回路系统的上述技术方案中，所述的控制阀组是一个出油口IIB
被封堵的三位四通比例方向流量阀II;所述的控制阀组是由两个二位二通比例节流阀构成，
其中，二位二通比例节流阔I的进口连通控制阀组的进油口 P2和供油管道L1，出口作为控
制阀组的出油口IA;二位二通比例节流阀II的进口与管道IL2连通，出口与油箱T连通；
所述的控制阀组是由四个两位两通比例节流阀构成，其中，二位二通比例节流阀I的进口连
通控制阀组的进油口 P2和供油管道Ll，出口作为控制阀组的出油口 IA; 二位二通比例节
^i阀n的进口与管道iL2连通，出口与油箱T连通；二位二通比例节流阀m的进口连通控
制阀组的进油口P2和供油管道L1，出口连通控制阀组的出油口IIB; 二位二通比例节流阔IV 的进口与管道IIL3连通，出口与油箱T连通；所述的控制阀组是由两个二位二通比例节流阀 和一个比例方向流量阀构成，其中，二位二通比例节流阔I的进口连通控制阀组进油口 P2和 供油管道L1，出口作为控制阀组的出油口 IA; 二位二通比例节流阀II的进口与管道IL2
连通，出口与油箱T连通；比例方向流量阀II的进口连通控制阀组的进油口 P2和供油管道
Ll，回油口与油箱T连通，出口 IA与管道IL2连通，出口IIB与管道IIL3连通；所述的液 压泵I、液压泵II是电子控制的变排量液压泵或是定量液压泵；液压泵I是单个的液压泵或
是两个以上的组合泵；所述的液压泵i和液压泵n是同轴设置，用同一个动力源驱动，或是
非同轴设置，用不同的动力源分别驱动，其驱动液压泵的动力源是电动机或是内然发动机；
所述的液"压缸并行控制回路系统，其特征是液压缸i和液压缸n是单出杆的差动液压缸。本发明液压缸并行控制回路系统，将节能的直接泵控原理引入到负载敏感控制系统中， 一方面用控制阀补偿差动缸釆用直接泵控引起的流量偏差，用泵控技术减少阀控系统的供油 量，降低阀控系统的能量损失，同时进一步通过泵控技术产生一定的背压，使得相对于各个 控制阀具有大致相等的负载，从而最大程度地消除了现有技术负载不均引起的能量损失，解 决了多个液压执行器控制系统中，由于作用在各个液压执行器的负载不同，造成各执行器之 间运动速度相互干涉和能量损失大的问题。
本发明采用上述技术措施对现有多执行器控制系统进行改进后，与现有技术相比所具有 的优点与积极效果首先还在于在负载敏感的阀控制系统中叠加了直接泵控缸连接结构，减小 了阀控系统的流量，从而降低了系统的节流损失；其次，利用泵控技术平衡了各个执行器之 间的负载，进一步减小了控制阀产生的节流损失；最后，采用阀控回路平衡了差动缸面积差 产生的不对称流量，将泵控制技术引入到多执行器系统，扩大了泵控技术的应用范围。
图1是本发明控制多个液压缸并行运动回路的结构示意图 图2是本发明控制阀组的第一种构成方式结构示意图 图3是本发明控制阔组的第二种构成方式结构示意图 图4是本发明控制阀组的第三种构成方式结构示意图 图5是本发明控制阀组的第四种构成方式结构示意图 图6是本发明的第二个实施例示意图 图7是本发明的第三个实施例示意图
图中1—液压缸I， 2—安全阀，3—液压泵I， 4一比例方向流量阀I， 5—转速传感器 I， 6—压力传感器I， 7—液压缸II， 8—液压泵II， 9—控制阀组，10—压力传感器II， 11 —压力传感器III， 12—控制器，13—转速传感器n， 14—泵排量传感器，15—二位二通比例
节流阀i， 16—二位二通比例节流阔n， 17—二位二通比例节流阀m， is—二位二通比例节
流阀IV， 19一比例方向流量阀n， Ll一供油管道，L2—管道I， L3—管道I1， P—液压泵I 出油口， P1—比例方向流量阀I进油口， P2—控制阀组9进油口， A—出油口I， B—出油口 II， T一回油口， CA—无杆腔进出油口， CB—有杆腔进出油口。
具体实施例方式
下面结合附图用实施例对本发明的一种液压缸并行控制回路系统的原理和结构作出进一 步的详细说明，本实施例是对本发明的详细说明，并不对本发明作出任何限制。 实施例1
控制多个液压缸并行运动的回路系统，如图1，包括至少一个液压缸Il、安全阀2、液
6压泵13、比例方向流量阀I4、转速传感器I 5和压力传感器I 6，其比例方向流量阀I4设 置在供油管道Ll和液压缸I 1之间，用于控制液压缸I 1的运动方向和速度，比例方向流量 阀I 4的个数与液压缸I 1的数量一致并相匹配；转速传感器I 5检测液压泵I 3转速，压力 传感器I 6安装在液压泵I 3的出口检测其出口压力；其结构特征是至少增设有一个液压缸II
7、与液压缸n7配套使用的液压泵ns、控制阀组9、压力传感器nio、压力传感器nni、控
制器12、转速传感器I113、泵排量传感器14，液压泵II8的进出油口分别与液压缸II7无杆 腔进出油口 CA和有杆腔进出油口 CA连通，控制阀组9设置在供油管道Ll和液压缸II7之间， 供油管道L1连通液压泵I 3的出油口 P，比例方向流量阀I 4的进油口 Pl和控制阀组9的进 油口P2，管道IL2连通控制阀组9的出油口 IA和液压缸II7无杆腔进出油口CA，管道IIL3 连通控制阀组9的出油口IIB和液压缸II7有杆腔进出油口 CB，压力传感器II10和压力传感 器IIIll分别安装在管道I L2和管道IIL3上、检测这两个管道内的压力、并将输出信号传送 到控制器12，转速传感器II13检测液压泵II8转速，并提供给控制器12，泵排量传感器14 检测液压泵II8的排量值，将结果提供给控制器12，控器(12)接受来自压力传感器I6、压 力传感器IIIO、压力传感器IIIll、速传感器I5、转速传感器IU3、泵排量传感器14的检测 信号、接收比例方向流量阀I 4设定信号，在控制器12存贮有液压缸I 1和液压缸I17面积 比、存贮有控制阀组9和比例方向流量阀I4流量特性曲线，根据流量按需供应原理，依照 接收到的上述信号，计算出控制阀组9的流量设定信号、液压泵I3流量设定信号和液压泵 118流量设定信号后提供给控制阀组9、液压泵I 3和液压泵I18。 实施例2
控制多个液压缸并行运动的回路系统，其回路系统的连接构成与实施例1相同，不同的 是所述的控制阀组9是由一个三位四通的比例方向流量阀1119构成，所述的三位四通的比 例方向流量阀II (19)的出油口II (B)被封堵。如图2所示。 实施例3
控制多个液压缸并行运动的回路系统，其回路系统的连接构成与实施例1相同，不同的 是所述的控制阀组9是由两个二位二通比例节流阀组成，二位二通比例节流阀I 15的进口就 是控制阀组9进油口P2、与供油管道L1连通、出口作为控制阀组9出油口 IA， 二位二通 比例节流阔1116口与管道IL2连通，出口与油箱T直接连通。如图3所示。 实施例4
控制多个液压缸并行运动的回路系统，其回路系统的连接构成与实施例1相同，不同的 是所述的控制阀组9是由四个两位两通比例节流阀组成，其中二位二通比例节流阀I 15、 二 位二通比例节流阀II16接关系与权利要求3所述相同，二位二通比例节流阀I1117进口也是控制阀组进油口P2、与供油管道L1连通，出口作为控制阀组9出油口IIB， 二位二通比例节流
阀IV18进口与管道nL3连通，出口与油箱T直接连通。如图4所示。
实施例5
控制多个液压缸并行运动的回路系统，其回路系统的连接构成与实施例1相同，不同的 是所述的控制阀组9是由两个二位二通比例节流阀和一个比例方向流量阀组成，其中二位二 通比例节流阀I 15、 二位二通比例节流阀II16连接关系与权利要求3所述相同，比例方向流 量阀II19进口就是控制阀组9进油口 P2、与供油管道L1连通，回油口与油箱T连通，出口
IA与管道IL2连通，出口IIB与管道IIL3连通。如图5所示。
本发明的一种液压缸并行控制回路系统的上述实施例1-5中所述的液压泵I 3和液压泵 118是电子控制的变排量液压泵，也可以是定量液压泵，液压泵I 3是单个的液压泵，也可以 是两个以上泵的组合；所述的液压泵I1和压泵II8是同轴布置，用同一个动力源驱动，也可 以非同轴布置，用不同的动力源分别驱动，而驱动这些液压泵的动力源可以是各种各样的电 动机，也可以是各种内然发动机；所述的控制多个液压缸并性运动的回路，其特征是液压缸
11、液压缸in是单出杆的差动液压缸。
以上实施例详细描述了本发明的具体实施方式
，但并不仅限于上述实施例，对于熟悉本 领域的普通技术人员来说，在参考了附图、说明书和权利要求之后，可以得知在所描述的范 围中进行各种结构性组合变形或者修正是显而易见的，如在上述实施例中，可以至少增加一 个或者一个以上的液压缸II而组合成一个新的回路系统，也可以至少增加一个或者一个以上 的液压缸I而组合成另一个新的回路系统，这种新的结构性组合回路系统体现了本专利的发 明思想，而并不背离本发明的本发明的发明目的、范围和优点。如图6和图7。
权利要求
1. 一种液压缸并行控制回路系统，包括至少一个液压缸I(1)、安全阀(2)、液压泵I(3)、比例方向流量阀I(4)、转速传感器I(5)、压力传感器I(6)以及连接管道系统和控制系统，其中，比例方向流量阀I(4)是位于供油管道(L1)和液压缸I(1)之间，且与液压缸I(1)相匹配，压力传感器I(6)位于液压泵I(3)出口的供油管道(L1)上，转速传感器I(5)位于液压泵I(3)的驱动轴上，其特征是该系统至少增设有一个液压缸II(7)、与液压缸II(7)相连通的液压泵II(8)、控制阀组(9)、压力传感器II(10)、压力传感器III(11)、控制器(12)、转速传感器II(13)和排量传感器(14)；其中，所述的液压泵II(8)的进出油口分别与液压缸II(7)的无杆腔进出油口(CA)和有杆腔进出油口(CA)相连通；所述的控制阀组(9)设置于液压缸II(7)与供油管道(L1)之间并连通；所述的供油管道(L1)连通有液压泵I(3)的出油口(P)、比例方向流量阀I(4)的进油口(P1)和控制阀组(9)的进油口(P2)；所述的管道I(L2)连通有控制阀组(9)的出油口I(A)和液压缸II(7)的无杆腔进出油口(CA)；所述的管道II(L3)连通有控制阀组(9)的出油口II(B)和液压缸II(7)的有杆腔进出油口(CB)；所述的压力传感器II(10)和压力传感器III(11)分别设置在管道I(L2)和管道II(L3)上，并将输出信号输送到控制器(12)；所述的转速传感器II(13)位于液压泵II(8)的驱动轴上，并将输出信号输送到控制器(12)；所述的泵排量传感器(14)位于液压泵II(8)的变量斜盘上，并将输出信号输送到控制器(12)。所述的控制器(12)接受压力传感器I(6)、压力传感器II(10)、压力传感器III(11)、转速传感器I(5)、转速传感器II(13)、泵排量传感器(14)的检测信号以及接受比例方向流量阀I(4)的设定信号，并在控制器(12)中存贮有液压缸I(1)、液压缸II(7)的面积比，存贮有控制阀组(9)和比例方向流量阀I(4)的流量特性曲线，后将接受信号和存贮信息处理后将输入的控制信号再传输给控制阀组(9)、液压泵I(3)和液压泵II(8)。
2. 权利要求1所述的液压缸并行控制回路系统，其特征是控制阀组(9)是一个出油口 II (b) 被封堵的三位四通比例方向流量阀11(19)。
3. 权利要求1所述的液压缸并行控制回路系统，其特征是控制阀组(9)是由两个二位二通比例节流阀构成，其中，二位二通比例节流阀I (15)的进口连通控制阀组(9)的进油口(p2)和供油管道(L1)，出口作为控制阀组(9)的出油口 I(A); 二位二通比例节流阀11(16)的进 口与管道1(L2)连通，出口与油箱(T)连通。
4. 权利要求l所述的液压缸并行控制回路系统，其特征是控制阀组(9)是由四个两位两 通比例节流阀构成，其中，二位二通比例节流阀I (15)的进口连通控制阀组(9)的进油口(P2) 和供油管道(L1)，出口作为控制阀组(9)的出油口 I(A); 二位二通比例节流阔11(16)的进 口与管道I (L2)连通，出口与油箱(T)连通；二位二通比例节流阀III(17)的进口连通控制阀 组(9)的进油口(P2)和供油管道(L1)，出口连通控制阀组(9)的出油口II(B); 二位二通比例节 流阀IV(18)的进口与管道n(L3)连通，出口与油箱(T)连通。
5. 权利要求1所述的液压缸并行控制回路系统，其特征是控制阀组(9)是由两个二位二通 比例节流阀和一个比例方向流量阀构成，其中，二位二通比例节流阀I (15)的进口连通控制 阀组进油口(P2)和供油管道(L1)，出口作为控制阀组(9)的出油口 I (A); 二位二通比例节流 阀H(16)的进口与管道1(L2)连通，出口与油箱(T)连通；比例方向流量阀II(19)的进口连 通控制阀组(9)的进油口(P2)和供油管道(L1)，回油口与油箱(T)连通，出口 I (A)与管道I (L2) 连通，出口n(B)与管道II(L3)连通。
6. 权利要求1所述的液压缸并行控制回路系统，其特征是液压泵I(3)、液压泵II(8)是 电子控制的变排量液压泵或是定量液压泵；液压泵I (3)是单个的液压泵或是两个以上的组合 泵。
7. 权利要求1所述的液压缸并行控制回路系统，其特征是液压泵I (l)和液压泵II (8)是 同轴设置，用同一个动力源驱动，或是非同轴设置，用不同的动力源分别驱动，其驱动液压 泵的动力源是电动机或是内然发动机。
8. 权利要求i所述的液压缸并行控制回路系统，其特征是液压缸i (i)和液压缸n (7)是 单出杆的差动液压缸。
全文摘要
本发明公开了一种液压缸并行控制回路系统，其特征是该系统至少增设有一个液压缸II及其连通的液压泵II、控制阀组、压力传感器II、压力传感器III、控制器、转速传感器II和排量传感器，并由液压管路以及控制线路连接成回路系统。本发明在负载敏感的阀控系统中叠加了直接泵控缸连通结构，减小了阀控系统的流量，降低了系统的节流损失；利用泵控技术平衡了各个执行器之间的负载，进一步减小了阀控产生的节流损失；采用阀控回路平衡了差动缸面积差产生的不对称流量，将泵控技术引入到多执行器系统，扩大了泵控回路系统的应用范围。
文档编号F15B11/00GK101446305SQ20081007958
公开日2009年6月3日 申请日期2008年10月16日 优先权日2008年10月16日
发明者张晓刚, 龙 权 申请人:太原理工大学