一种无脉冲液压4缸直驱式泥浆泵系统的制作方法

本发明属于泥浆泵，具体涉及一种无脉冲液压4缸直驱式泥浆泵系统。

背景技术：

目前液压驱动装置在提供往复式机械运动方面已有广泛的运用，如作为注浆水泵的液压驱动装置。这种液压驱动装置的优点是体积小、重量轻、结构基本上为液压单、双缸工作方式两种，其中双缸的液压驱动装置由一个液压泵送油泵连接2只串联的油缸，通过液压泵送油泵和换向阀工作，使得两个油缸的油路形成180度的反向动作来驱动泥浆泵。不论是单油缸还是双油缸，它们共同的缺点是，输出脉冲大，不平稳。为了获得较为平稳的脉冲，现有技术在泵的驱动装置方面大量应用3缸或5缸机械曲轴式装置，但是这种裝置又存在体积巨大、质量笨重以及机械磨损快等缺点。

技术实现要素：

本发明的目的是针对以上现有技术的缺点，提供一种输出脉冲平稳，耗能少，重量轻、体积小、输出能量大的无脉冲液压4缸直驱式泥浆泵系统。

本发明的技术方案是这样实现的：

本发明提供的无脉冲液压4缸直驱式泥浆泵系统，包括两组独立的液压泵送油泵输出单元，所述每组液压泵送油泵输出单元包括一个液压泵送油泵、通过油路与所述油泵连接的两只串联的油缸、与所述油缸连接的泥浆输出总成、控制所述油路的比例阀和换向阀；所述液压泵送油泵输出单元中的两只油缸之间为每周期180度夹角，所述两组液压泵送油泵输出单元的油缸之间形成每周期90度夹角，通过所述比例阀使所述液压泵送油泵注入油缸的流量按照梯形波变化实现交变输出。

所述比例阀由PLC控制部分输入0-10v的模拟量信号进行控制。

有益效果

本发明系统，由于每组液压泵送油泵输出单元中的液压泵送油泵的输出量按照梯形波变化实现两个油缸的180度交替变换，而两组液压泵送油泵输出单元的油缸之间又形成每周期90度夹角，系统运行时，任一瞬间输出流量值总和都等于单缸输出的最高流量值。因此，本发明系统的排水输出脉冲接近于零。

本发明通过对四只输出油缸的输出变速控制，有效的把现有的液压泥浆泵与曲轴泥浆泵的最大优点集合于一身，通过自动化程序控制，使其成为具有体积小、重量轻、脉冲平稳、无机械磨损等诸多优点的全液压泥浆泵系统。

下面结合附图进一步说明本发明的技术方案。

附图说明

图1是本发明的结构原理示意图。

图2至图5分别是本发明的工作状态示意图。

图6、图7分别是两个液压泵送油泵输出单元在一个运行周期的输出流量图。

图8是两个液压泵送油泵输出单元在一个运行周期的输出流量叠加图。

具体实施方式

如图1所示，本发明提供的无脉冲液压4缸直驱式泥浆泵系统，包括液压泵送油泵部分1、油缸部分2、泥浆输出部分3和油路及PLC控制部分4，所述液压泵送油泵部分1包括两个液压泵送油泵1a、1b，油缸部分2包括四支油缸2a—2d,泥浆输出部分3包括四个泥浆输出总成3a—3d，油路及PLC控制部分4包括油路及PLC控制器（图中未示出）、设在油路上的两组比例阀4a、4b、与比例阀4a、4b和油缸2a—2d对应组成的换向阀等；其中液压泵送油泵1a、油缸2a、2b、泥浆输出总成3a、3b、一组比例阀4a和相应的换向阀（图中未示出）等组成一个独立的液压泵送油泵输出单元，液压泵送油泵1a的出油口A1、B1通过油路与两只串联的油缸2a、2b连接，油缸2a、2b通过活塞杆分别与泥浆输出总成3a、3b连接，通过PLC控制器设置比例阀4a输出模拟量信号，控制所述液压泵送油泵1a油路的输出流量及大小变化；液压泵送油泵1b、油缸2c、2d、泥浆输出总成3c、3d、另一组比例阀4b和相应的换向阀（图中未示出）等组成另一个独立的液压泵送油泵输出单元，液压泵送油泵1b的出油口A2、B2通过油路与两只串联的油缸2c、2d连接，油缸2c、2d通过活塞杆分别与泥浆输出总成3c、3d连接，通过PLC控制器设置比例阀4b输出模拟量信号，控制液压泵送油泵1b油路的输出流量及大小变化；通过在油缸2a的行程L上设置接近开关j1、j2、j3，使得每个液压泵送油泵输出单元中的两只油缸之间为每周期180度夹角，两个液压泵送油泵输出单元的油缸之间形成每周期90度夹角，由PLC控制器控制液压泵送油泵1a、1b运行，并设置所述比例阀4a、4b的0-10v模拟量信号输出，控制信号与油缸运行速度为线性关系，使所述液压泵送油泵1a、1b注入油缸2a—2d的流量按照梯形波变化实现交变输出，再由所述油缸2a—2d直推泥浆输出总成3a—3d形成变速往复运动。

工作原理

见图1：液压泵送油泵1a所在液压泵送油泵输出单元处于初始状态，两个油缸2a、2b之间的运行周期的夹角为180度，这时它们的活塞杆分别处在油缸2a、2b的最后端和最前端，液压泵送油泵1b所在的另一个液压泵送油泵输出单元中的两个油缸2c、2d之间的运行周期的夹角为180度。

见图2，系统开始运行，油泵1a所在液压泵送油泵输出单元运行1/4周期（即1/2L行程），油缸2a、2b的活塞杆分别向前伸出和向后缩回半个行程L，油缸2a、2b运行速度由比例阀4a控制（液压泵送油泵1a的流量输出由比例阀4a的0-10v模拟量信号输出控制按梯形波变化），这时油缸2a触发接近开关j3，油泵1b所在液压泵送油泵输出单元开始运行（油缸2c和油缸2d完成换向）。

见图3，油泵1a所在液压泵送油泵输出单元运行1/2周期（即行程L）时，油泵1b所在液压泵送油泵输出单元运行1/4周期（即1/2L行程），油缸2c、2d的活塞杆分别向后缩回和向前伸出半个行程L，油缸2c、2d运行速度由比例阀4b控制（液压泵送油泵1b的流量输出由比例阀4a的0-10v模拟量信号输出控制按梯形波变化），这时油缸2a触发接近开关j2，油缸2a和油缸2b换向。

见图4，油泵1a所在液压泵送油泵输出单元运行3/4周期（即1/2L行程）时，油缸2a触发接近开关j3，油泵1b所在液压泵送油泵输出单元的油缸2c和油缸2d换向。

见图5，油泵1a所在液压泵送油泵输出单元完成一个周期回到初始状态，油缸2a触发接近开关j1，油缸2a和油缸2b换向，油泵1b所在液压泵送油泵输出单元则完成3/4周期。再行至半个行程后，至此四支油缸2a—2d全部完成一周期变速往复运动。

图6为油泵1a对油缸2a、2b的输出周期流量图，图形为梯形波，纵坐标为输出流量Q，横坐标为周期时间t，设1周期时间为2秒，上横线为油泵最大输出流量值。过程为；开机通电时油缸2a经过0.15秒（半个缓冲时间）断流，开始由0变速上升至最大流量，保持0.3秒最大流量后由最大流量变速至0，经过0.3秒（一个缓冲时间）断流，油缸2b开始由0变速上升至最大流量，保持0.3秒最大流量后变速至0,经过0.15秒后完成1周期输出（周期时间为2秒）。此时油泵对油缸2a、2b的流量输出的不均度（脉冲）很大。

图7为油泵1b对油缸2c、2d的输出周期流量图，图形为梯形波。由于油缸2c、2d相对于油缸2a、2b时差半个行程，也就是1/4周期，输出过程都是相同变速输出。此时油泵1b对油缸2a、2b的流量输出的不均度（脉冲）同上。

图8为油缸2a—2d输出1个周期的梯形波流量叠加图；由图可见在两个液压泵送油泵输出单元输出的四支油缸2a—2d流量叠加后，在系统输出的任意时刻，各组输出单元输出流量的相加值，都等于单只油缸的最大输出流量值。由于输出的不均度（脉冲）大小等于最大瞬时流量减去最小瞬时流量除以瞬时平均流量，叠加流量图中所显示的最大瞬时流量等于瞬时最小流量，因此本发明系统的输出形式等于或近似于无脉冲输出。