直驱式容积控制电液伺服液压机液压系统的制作方法

本发明涉及一种直驱式容积控制电液伺服液压机液压系统，属于液压机的液压控制技术领域。

背景技术：

液压机是一种可用于金属成型、折弯、拉伸、冲裁、粉末成型和挤压等的设备。传统液压机液压系统通过液压阀改变和调节液压介质的流向、压力和流量，从而控制执行机构的运动方向、输出的力和运动速度等，以及限制液压系统的工作压力，防止过载等；这种液压机液压系统元件多、结构复杂、噪声大、使用和维护成本高且不方便，同时，由于液压机负载大小随时间变化快，导致在每个工作循环中，为了维持工作时所需的压力，泵站需不停的满功率运转，总是有大量的油液需要溢流，尤其当系统的工作压力较高时，造成大量的能量损耗。同时由于油液温度升高，需要另外设置冷却装置。

技术实现要素：

本发明的目的是为了上述现有技术存在的技术问题，简化传统液压机液压系统的结构，减少液压系统元件数目，避免节流和溢流损失，提高系统工作效率，节约能源，进而提供一种直驱式容积控制电液伺服液压机液压系统。

本发明的目的是通过以下技术方案实现的：

一种直驱式容积控制电液伺服液压机液压系统，包括：液压泵、电机、驱动器、控制器、低压电磁换向阀组、主缸控制阀组、两位三通电磁换向阀、背压阀、充液阀、充液筒、位移传感器、第一压力传感器、第二压力传感器、主缸、顶出缸、高压电磁换向阀组、补油阀、主油箱、第一支路、第二支路和高位油管，所述驱动器的控制信号输出端与电机的控制信号输入端相连接，液压泵的两端分别与低压电磁换向阀组和高压换向阀组相连接，主油箱通过两个补油阀与液压泵的两端相连接，主缸和顶出缸通过低压电磁换向阀组和高压换向阀组进行隔离，分为主缸回路和顶出缸回路，由液压泵供油，主缸的无杆腔分别连接高压电磁换向阀组和充液阀，充液阀与充液筒相连接，充液筒通过高位油管与主油箱相连接，主缸的有杆腔通过第一支路和第二支路与低压电磁换向阀组相连接，第一支路上连接有主缸控制阀组，第二支路上连接接有背压阀，顶出缸的无杆腔连接高压电磁换向阀组，顶出缸的有杆腔连接低压电磁换阀组，主缸上分别设有位移传感器、第一压力传感器和第二压力传感器，两位三通电磁换向阀的输出端连接充液阀的控制腔，两位三通电磁换向阀的两个输入端，其中一端连接主油箱，另一端连接低压电磁换向阀组，控制器的信号输出端与驱动器的信号输入端相连接，第一压力传感器用于测量主缸无杆腔的压力，第二压力传感器用于测量主缸有杆腔的压力，所述位移传感器、第一压力传感器和第二压力传感器的信号输出端均与控制器的信号输入端相连接，控制器的控制信号输出端与驱动器的控制信号输入端相连接。

本发明的有益效果：

本发明采用直驱式容积控制电液伺服系统作为液压机的控制机构，通过驱动器来控制电机的转向从而使双向定量泵顺时针或者逆时针变转速旋转，驱动液压缸进行工作，去除了不必要的电磁换向阀以及二通插装阀，管道连接简单，简化了液压回路，减少了发生故障的几率，可靠性高；直驱式容积控制电液伺服系统采用改变电机转速来调整系统流量，更好的适应了液压机每一个工况，没有溢流损失，实现功率匹配，降低系统待机和保压工况下的能量损失，提高系统工作效率，节约能源并降低生产成本；同样由于直驱式容积控制电液伺服系统没有溢流损失，系统液压油的发热量较低，且采用闭式回路，系统所需油液与传统液压机相比大大减少，不需要使用大型油箱进行散热，使系统的集成度高，占地面积小；本发明通过采集液压缸活塞的位移及两腔压力实现了位置和压力的闭环控制，提高了液压机系统的工作精度。

附图说明

图1为本发明直驱式容积控制电液伺服液压机液压系统的原理图。

图中的附图标记，1为液压泵，2为电机，3为驱动器，4为控制器，5为低压电磁换向阀组，6为主缸控制阀组，7为两位三通电磁换向阀，8为背压阀，9为充液阀，10为充液筒，11为位移传感器，12为第一压力传感器，13为第二压力传感器，14为主缸，15为顶出缸，16为高压电磁换向阀组，17为安全阀，18为补油阀，19为主油箱，a为第一支路，b为第二支路，c为高位油管。

具体实施方式

下面将结合附图对本发明做进一步的详细说明：本实施例在以本发明技术方案为前提下进行实施，给出了详细的实施方式，但本发明的保护范围不限于下述实施例。

如图1所示，本实施例所涉及的一种直驱式容积控制电液伺服液压机液压系统，包括：液压泵1、电机2、驱动器3、控制器4、低压电磁换向阀组5、主缸控制阀组6、两位三通电磁换向阀7、背压阀8、充液阀9、充液筒10、位移传感器11、第一压力传感器12、第二压力传感器13、主缸14、顶出缸15、高压电磁换向阀组16、补油阀18、主油箱19、第一支路a、第二支路b和高位油管c，所述驱动器3的控制信号输出端与电机2的控制信号输入端相连接，液压泵1的两端分别与低压电磁换向阀组5和高压换向阀组16相连接，主油箱19通过两个补油阀18与液压泵1的两端相连接，主缸14和顶出缸15通过低压电磁换向阀组5和高压换向阀组16进行隔离，分为主缸回路和顶出缸回路，由液压泵1供油，主缸14的无杆腔分别连接高压电磁换向阀组16和充液阀9，充液阀9与充液筒10相连接，充液筒10通过高位油管c与主油箱19相连接，主缸14的有杆腔通过第一支路a和第二支路b与低压电磁换向阀组5相连接，第一支路a上连接有主缸控制阀组6，第二支路b上连接接有背压阀8，顶出缸15的无杆腔连接高压电磁换向阀组16，顶出缸15的有杆腔连接低压电磁换阀组5，主缸14上分别设有位移传感器11、第一压力传感器12和第二压力传感器13，两位三通电磁换向阀7的输出端连接充液阀9的控制腔，两位三通电磁换向阀7的两个输入端，其中一端连接主油箱19，另一端连接低压电磁换向阀组5，控制器4的信号输出端与驱动器3的信号输入端相连接，第一压力传感器12用于测量主缸14无杆腔的压力，第二压力传感器13用于测量主缸14有杆腔的压力，所述位移传感器11、第一压力传感器12和第二压力传感器13的信号输出端均与控制器4的信号输入端相连接，控制器4的控制信号输出端与驱动器3的控制信号输入端相连接。

直驱式容积控制电液伺服液压机液压系统还包括两个安全阀17，所述两个安全阀17分别安装在液压泵1的两个出口管路上且与主油箱19相连通。

所述液压泵1为双旋向定量泵。

所述主油箱19为密闭压力油箱，主油箱19的压力设置为0.07～0.1MPa。

本实施例通过低压电磁换向阀组5和高压电磁换向阀组16分别连接主缸回路和顶出缸回路，构成闭式回路；充液阀9的启闭由两位三通电磁换向阀7进行先导控制，当充液筒10中油液超过一定高度后，充液筒10中的油液通过高位油管c流回主油箱19；主缸14的有杆腔通过第一支路a和第二支路b连接低压电磁换向阀组5，第一支路a上接有主缸控制阀组6，第二支路b上接有背压阀8；顶出缸15的无杆腔连接高压电磁换向阀组16，顶出缸15的有杆腔连接低压电磁换阀组5；液压泵1的两端接有安全阀17，安全阀17的出口与主油箱19连通，用于限制系统中油液的最高压力；液压泵1两端设置补油阀18，由两个单向阀组成，用于为非对称缸补充液压油。

低压电磁换向阀组5和高压电磁换向阀组16分别由两个二通插装阀及其控制盖板、一个电磁换向阀组成，其中电磁换向阀起到对二通插装阀的先导控制作用，电磁换向阀输入端连接主油箱，输出端分别连接处于主缸回路和顶出缸回路的二通插装阀控制腔。

位移传感器11用于采集主缸活塞杆位移，第一压力传感器12和第二压力传感器13分别采集主缸14无杆腔油路压力和主缸14有杆腔油路压力；三个传感器信号的输出端连接控制器4的信号输入端，控制器4对指令信号和采集信号进行处理和计算后，将信号通过控制信号输出端输出到驱动器3的控制信号输入端，对驱动器3进行控制；驱动器3的控制信号输出端连接电机2的控制信号输入端，对电机2进行驱动和控制。

液压机的典型工况包括液压机滑块快速下行、慢速下行、压制、保压、滑块回程以及顶出缸伸出与收回，其实现过程如下：

滑块快速下行：令低压电磁换向阀组5和高压电磁换向阀组16工作在主缸回路位置中。控制电机2正向高速运行，令主缸控制阀组6工作在左位，主缸14活塞在重力作用下下降，主缸上腔形成负压。充液阀9完全打开，通过电机控制液压泵1转速，进而控制快速下行速度。主缸下腔的油液流经油路(第一支路)a、低压电磁换向阀组5、液压泵1、高压电磁换向阀组16流回主缸上腔；与此同时，充液筒10的油液通过充液阀大流量补进主缸上腔。

滑块慢速下行：在滑块达到某一预定位置后，令主缸控制阀组6工作在右位，则主缸下腔油液通过背压阀8排出，其压力达到背压阀的调定压力。因此，主缸14上腔压力升高使充液阀9关闭，主缸上腔的油液仅来自于液压泵1输出流量，滑块慢速下行，速度由电机2转速决定。由于主缸上腔进油量大于下腔出油量，由于泵的自吸型使左侧补油阀18打开，系统补油。

滑块压制和保压：当滑块慢速下行碰到工件时，主缸14上腔压力进一步升高，电机2通过降低转速来控制压制速度，以达到最大功率输出，输出的流量减小，滑块对工件进行加压。当压力升至一定压力时，电机转速降至最低，液压泵1输出的流量仅用来补偿系统油液泄漏，主缸上腔没有油液进入，滑块停在预定位置上，系统保压。

滑块回程：主缸14上腔压力降低到一定值后，两位三通电磁换向阀7左位接入系统，控制电机2带动液压泵1反向运转，高压油通过两位三通电磁换向阀7进入充液阀9控制口，控制其开启，压力油进入主缸下腔，将活塞向上顶起，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通过采集位移传感器11、第一压力传感器12和第二压力传感器13的输出信号，并与指令信号之间进行对比与计算后通过驱动器3控制电机2的转速和转矩，进而控制主缸14的位置和输出力，构成闭环系统，实现位置控制和压力控制。

顶出缸15伸出与退回：令低压电磁换向阀组5和高压电磁换向阀组16工作在顶出缸回路位置中。令控制电机2带动液压泵1正向运转，顶出缸15伸出；令控制电机2带动液压泵1反向运转，顶出缸15伸出。

本实施例中，低压电磁换向阀组5，高压电磁换向阀组16和主缸控制阀组6根据系统的工作流量不同可以是电磁换向阀、电液换向阀以及电磁换向阀与二通插装阀的组合。

本实施例中，驱动器3与电机2的组合可以为交流伺服驱动器与交流伺服电机的组合、变频驱动器与变频伺服电机的组合或变频驱动器与普通三项感应电机的组合。

以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，这些具体实施方式都是基于本发明整体构思下的不同实现方式，而且本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应该以权利要求书的保护范围为准。