一种开式泵控负载容腔独立控制非对称缸动力单元的制作方法

本实用新型涉及液压控制领域，尤其是一种非对称缸液压动力单元。

背景技术：

近年来，随着泵控技术的发展，人们对泵控液压控制系统的控制性能和节能特性的要求也越来越高。传统的泵控非对称缸液压控制系统多为闭式系统，由于液压缸两腔面积不同，造成液压缸两端流量不对称；并且闭式系统油液在工作周期中循环使用，造成系统发热量大。

负载口独立技术多用于阀控系统中，系统采用两个独立的节流口分别控制一个执行器的进出油口的流量或压力，解决了控制系统中负载流量匹配不足的问题，增加了系统的控制自由度，改善了系统的动静态特性。然而，对于负载口独立控制技术的研究主要集中在阀控系统中，在一定程度上限制了其在节能方面的优势。因此，将负载容腔独立控制技术和开式泵控有机的结合在一起有利于改善系统的动静态特性以及实现节能的目的。

技术实现要素：

本实用新型目的在于提供一种结构简单、非对称缸两腔流量平衡、系统功率损失小的开式泵控负载容腔独立控制非对称缸动力单元。

为实现上述目的，采用了以下技术方案：本实用新型所述动力单元包括电机、双向变量泵A、双向变量泵B、油箱和液压缸；双向变量泵A、B的功率级别不同，分别控制执行器两腔的流量或压力；电机、双向变量泵A、双向变量 泵B同轴串联；双向变量泵A的低压油口与油箱接通，双向变量泵A的高压油口与液压缸的无杆腔相连；双向变量泵B的低压油口与油箱接通，双向变量泵B的高压油口与液压缸的有杆腔相连。

进一步的，所述动力单元还包括溢流阀A和溢流阀B，双向变量泵A的高压油口分别与溢流阀A一端、液压缸的无杆腔相连，溢流阀A另一端与油箱相连；双向变量泵B的高压油口分别与溢流阀B一端、液压缸的有杆腔相连，溢流阀B另一端与油箱相连。

工作过程大致如下：

双向变量泵自油箱吸油进入液压缸，液压缸回油返回油箱，工作油在油箱中冷却再进入工作循环。采用负载容腔独立控制技术，增加系统的可控自由度，使执行器(非对称缸)可以在运动过程中根据需求独立的调节执行器两腔的流量或压力。采用位置压力复合控制策略，通过提高排液腔的背压，使系统的刚度增大，减小负载力对液压缸活塞杆位移的影响，提升系统的位置控制精度。同时系统刚度的增大，使系统的固有频率增大，加快系统的响应。

与现有技术相比，本实用新型具有如下优点：

1、系统散热性好、省去补油装置，系统结构简单，解决了传统泵控非对称缸两腔流量不平衡的问题。

2、两个功率级别不同的双向变量泵分别与执行器(非对称缸)两腔相匹配，实现了动力系统与负载的匹配，减少了液压系统的功率损失。

3、采用两个双向变量泵与电机同轴串联的结构，阻抗伸出模式时或阻抗缩回模式时排液腔侧双向变量泵处于马达工况，回收液压能，同时将液压能换为 电机轴的机械能，从而减少电机的输出转矩，使系统具有较高的能量传递效率。

附图说明

图1是本实用新型的结构原理图。

图2是本实用新型的动力源主轴受力图。

图3是本实用新型采用位置压力复合控制策略框图。

附图标号：1-溢流阀A、2-电机、3-双向变量泵A、4-双向变量泵B、5-油箱、6-溢流阀B、7-液压缸。

具体实施方式

下面结合附图对本实用新型做进一步说明：

如图1所示，本实用新型所述动力单元包括溢流阀A1、电机2、双向变量泵A3、双向变量泵B4、油箱5、溢流阀B6和液压缸7；双向变量泵A、B的功率级别不同，分别与液压缸的有杆腔和无杆腔相匹配，其中，电机、双向变量泵A、双向变量泵B同轴串联；双向变量泵A的低压油口与油箱接通，双向变量泵A的高压油口分别与溢流阀A、液压缸的无杆腔相连，溢流阀A的另一端与油箱相连；双向变量泵B的低压油口与油箱接通，双向变量泵B的高压油口分别与溢流阀B、液压缸的有杆腔相连，溢流阀B的另一端与油箱相连。

两个溢流阀仅起安全保护作用。而双向变量泵自油箱吸油进入液压，液压缸回油返回油箱，工作油在油箱中冷却再进入下一个工作循环，因此开式泵控系统散热性好。同时，由于液压缸两端分别连接两个双向变量泵A、B，且两个双向变量泵的排量可单独控制，因此增加了系统的可控自由度；液压缸在运动过程中可以根据需求独立的调节两腔的流量或压力，解决了泵控非对称缸两容 腔流量不平衡的问题。

图2是本实用新型的动力源主轴受力图，以阻抗伸出模式为例，由于电机与双向变量泵A和双向变量泵B同轴串联，在运动过程中，双向变量泵A根据负载变化改变排量提供系统所需流量，双向变量泵B以马达工况回收液压能，再以转矩的形式转化为机械轴的机械能，从而减小电机输出的转矩。如图2所示，电机输出转矩T₁＝T₂-T₃。

图3是本实用新型采用位置压力复合控制策略框图。结合图1和图3所示，液压缸两端分别连接双向变量泵A、B，可单独控制双向变量泵A、B的排量，因此增加了系统的可控自由度。其中进液腔采用位置闭环控制，背压腔采用压力闭环控制。根据系统工况，PID控制器1根据位移传感器的反馈信号，与给定位移进行比较，得到位移偏差信号，控制进液侧双向变量泵A的排量，进而控制液压缸的位移。PID控制器2根据压力传感器的反馈信号，与给定背压比较，得到压力偏差信号，控制排液腔双向变量泵B的排量，进行液压缸的背压腔压力闭环控制。系统背压腔压力的提高，增大了系统的刚度，有益于降低负载力对液压缸位移的影响，从而提高系统的位置控制精度。此外，系统刚度的增加，还提高了系统的固有频率，加快了系统的响应。

以上所述的实施例仅仅是对本实用新型的优选实施方式进行描述，并非对本实用新型的范围进行限定，在不脱离本实用新型设计精神的前提下，本领域普通技术人员对本实用新型的技术方案做出的各种变形和改进，均应落入本实用新型权利要求书确定的保护范围内。