一种节能型双执行单元液压机系统及控制方法
【专利摘要】本发明公开了一种节能型双执行单元液压机系统及控制方法，其特征是液压机系统包括加工系统和定位补油系统；加工系统包括执行单元和驱动单元，执行单元包括两组结构相同的单活塞杆式活塞缸，且有杆腔油口通过节流阀相连通，实现液压缸的执行部件互补动作，在其中一活塞缸执行机构下降的同时，另外一活塞缸执行机构上升，反之亦然，可以有效提升液压机的能量效率和工作效率，其定位补油回路用于调整双执行单元初始位置，实现双执行单元工作过程中的相对位置可调，增加系统灵活性。本发明在双执行单元之间共用驱动单元，提升了负载与驱动单元的匹配程度，减少了加工过程的能量损耗。
【专利说明】
一种节能型双执行单元液压机系统及控制方法
技术领域
[0001]本发明涉及一种液压机系统，特别是一种双执行单元液压机节能系统及其控制方法，用于提升液压机的工作效率和能量效率。
【背景技术】
[0002]成形加工以其生产效率高、节约材料、加工质量高的优点，得到广泛应用。液压机具有传动平稳、控制简单等优点，成为成形装备的重要传动形式。
[0003]但由于液压成形装备的负载特性与驱动特点，导致液压成形装备的能量损失高、效率甚至低至50%以下。其中，液压机工作时，滑块根据工作节拍频繁的上升和下降，重力势能和动能在下降过程中转化为热能耗散到大气中，构成能量损失的重要部分。
[0004]随着技术的发展，对液压机的工作效率要求越来越高，而普通液压机单个周期内上升和下降的动作时间的存在成为了液压机效率提升的制约因素。
【发明内容】
[0005]本发明是为避免上述现有技术所存在的不足之处，提供一种节能型双执行单元液压机系统及控制方法，通过油路连接两组活塞缸有杆腔，实现液压缸的执行单元互补动作，提升液压机的能量效率和工作效率。
[0006]本发明为解决技术问题采用如下技术方案:
[0007]本发明节能型双执行单元液压机系统的结构特点是:所述液压机系统包括:加工系统和定位补油系统；
[0008]所述加工系统包括执行单元和驱动单元，其中:所述执行单元包括两组结构相同的单活塞杆式活塞缸，分别为第一活塞缸和第二活塞缸;所述第一活塞缸和第二活塞缸的有杆腔油口通过节流阀相连通，组成联合容腔;所述第一活塞缸和第二活塞缸的无杆腔油口——对应地连接到具有中位卸荷功能的第一阀的油口 A和油口 B;所述第一阀的回油口 T与油箱相连;所述驱动单元由变量栗与电机组合而成;所述驱动单元中变量栗的出油口一路与所述第一阀的进油口 P相连，另一路与比例溢流阀的入口相连，所述比例溢流阀的出油口与油箱相连；
[0009]所述定位补油系统由第二阀和第三阀组成，所述第二阀的进油口与第二活塞缸的无杆腔油口相连;所述第二阀的出油口与第二活塞缸的有杆腔油口相连;所述第三阀的进油口与第一活塞缸的有杆腔油口相连;所述第三阀的出油口与油箱相连；
[0010]所述第一阀为三位四通电磁换向阀，所述第二阀为两位两通电磁换向阀，所述第三阀为两位两通电磁换向阀。
[0011]本发明节能型双执行单元液压机系统的控制方法的特点是:按如下过程设置所述液压机系统的初始状态:
[0012]步骤1、设置所述第一阀在左位，关闭第二阀，开启第三阀，液压油进入第一活塞缸的无杆腔，使第一活塞缸活塞下移直至限位在第一活塞缸活塞最低位置P1L处；
[0013]步骤2、切换所述第一阀在右位，第二阀保持为关闭，第三阀保持为开启，液压油进入第二活塞缸的无杆腔，使第二活塞缸活塞下移直至限位在第二活塞缸活塞最低位置P2L处；
[0014]步骤3、保持第一阀在右位，开启第二阀，关闭第三阀，液压油进入联合容腔，使第一活塞缸活塞上升直至达到设定的第一活塞缸活塞最高位置PlH;
[0015]步骤4、切换第一阀在中位，关闭第二阀，并保持第三阀为关闭，完成液压机系统的初始状态设置。
[0016]所述第一阀的左位是指:进油口P与油口 A相通，油口 B与回油口 T相通；
[0017]所述第一阀的右位是指:进油口P与油口 B相通，油口 A与回油口 T相通；
[0018]所述第一阀的中位是指:进油口 P与回油口 T相通，油口 A和油口 B为关断。
[0019]本发明节能型双执行单元液压机系统的控制方法的特点也在于:所述液压机系统按如下步骤完成成形过程:
[0020]步骤A、第一活塞缸成形过程:
[0021]调整所述比例溢流阀的限定压力为第一活塞缸成形所需压力，切换第一阀在左位，使液压油进入第一活塞缸的无杆腔，驱动第一活塞缸活塞下移进行快降；同时，第一活塞缸的有杆腔排出的液压油通过节流阀进入第二活塞缸的有杆腔，推动第二活塞缸活塞上移进行快回；
[0022]当第一活塞缸完成快降转为压制动作时，第二活塞缸完成快回转为慢回动作；
[0023]当第一活塞缸完成压制动作转入保压动作时，第二活塞缸完成慢回动作转为上下料动作；
[0024]当第一活塞缸保压动作完成时，切换第一阀至中位，使第一活塞缸进入卸荷动作；待第二活塞缸上下料动作完成时，第一活塞缸结束卸荷动作；
[0025]步骤B、第二活塞缸的成形过程为:
[0026]调整所述比例溢流阀的限定压力为第二活塞缸成形所需压力，切换第一阀在右位，使液压油进入第二活塞缸的无杆腔，驱动第二活塞缸活塞下移进行快降；同时，第二活塞缸的有杆腔排出的液压油通过节流阀进入第一活塞缸的有杆腔，推动第一活塞缸上移进行快回；
[0027]当第二活塞缸完成达降转为压制动作时，第一活塞缸完成快回转为慢回动作；
[0028]当第二活塞缸完成压制动作转入保压动作时，第一活塞缸完成慢回动作转为上下料动作；
[0029]当第二活塞缸保压动作完成时，切换第一阀至中位，使第二活塞缸进入卸荷动作；待第一活塞缸上下料动作完成时，第二活塞缸结束卸荷动作，转入步骤A循环进行；
[0030]在所述液压机系统的成形过程中，切断所述定位补油系统，所述切断所述定位补油系统是将所述第二阀和第三阀保持为关闭。
[0031]与已有技术相比，本发明有益效果体现在:
[0032]1、本发明将双执行元件通过联合容腔连接在一起，依靠联合容腔中流体的作用力，实现液压缸的执行部件的互补动作，实现双执行单元的联动，单个执行元件一个周期可实现两次加工动作，提升了单台液压机工作的效率。
[0033]2、本发明通过设置液压机系统定位补油回路，实现双执行单元初始相对位置的可调，用于改变液压机系统的工作节拍，在不增加系统负荷的前提下，提升了系统工作的灵活性。
[0034]3、本发明在双执行单元之间共用驱动单元，提升了负载与驱动单元的匹配程度，减少了加工过程的能量损耗。[0〇35]图1为本发明液压机系统配置图；
[0036]图中标号:1第一活塞缸，2第二活塞缸，3第一阀，4比例溢流阀，5节流阀，6第二阀， 7第三阀。【具体实施方式】
[0037]参见图1，本实施例中节能型双执行单元液压机系统包括:加工系统和定位补油系统；
[0038]加工系统包括执行单元和驱动单元，其中:执行单元包括两组结构相同的单活塞杆式活塞缸，分别为第一活塞缸1和第二活塞缸2;第一活塞缸1和第二活塞缸2的有杆腔油口通过节流阀5相连通，组成联合容腔;第一活塞缸1和第二活塞缸2的无杆腔油口一一对应地连接到具有中位卸荷功能的第一阀3的油口 A和油口 B;第一阀3的回油口 T与油箱相连;驱动单元由变量栗与电机组合而成;驱动单元中变量栗的出油口一路与三位四通电磁换向阀 3的进油口 P相连，另一路与比例溢流阀4的入口相连，比例溢流阀4的出油口与油箱相连。 [〇〇39]定位补油系统由第二阀6和第三阀7组成，第二阀6的进油口与第二活塞缸2的无杆腔油口相连;第二阀6的出油口与第二活塞缸2的有杆腔油口相连;第三阀7的进油口与第一活塞缸1的有杆腔油口相连;第三阀7的出油口与油箱相连。
[0040] 第一阀3为三位四通电磁换向阀，第二阀6为两位两通电磁换向阀，第三阀7为两位两通电磁换向阀。[0041 ]本实施例中按如下过程设置液压机系统的初始状态:[〇〇42] 步骤1、设置第一阀3在左位，关闭第二阀6,开启第三阀7,液压油进入第一活塞缸1 的无杆腔，使第一活塞缸活塞下移直至限位在第一活塞缸活塞最低位置PiL处;若第以活塞缸(1 )活塞开始时就处于最低位置PiL处，则直接进行步骤2。[〇〇43]步骤2、切换第一阀3在右位，第二阀6保持为关闭，第三阀7保持为开启，液压油进入第二活塞缸2的无杆腔，使第二活塞缸活塞下移直至限位在第二活塞缸活塞最低位置P2L 处;若第二活塞缸2活塞开始时就处于最低位置P2L处，则直接进行步骤3。
[0044]步骤3、保持第一阀3在右位，开启第二阀6,关闭第三阀7,液压油进入联合容腔，使第一活塞缸活塞上升直至达到设定的第一活塞缸活塞最高位置Pih。
[0045]步骤4、切换第一阀3在中位，关闭第二阀6,并保持第三阀7为关闭，完成液压机系统的初始状态设置。[〇〇46]第一阀3的右位是指:进油口 P与油口 B相通，油□ A与回油口 T相通;第一阀3的左位是指:进油口 P与油口 A相通，油口 B与回油口 T相通;第一阀3的中位是指:进油口 P与回油口 T 相通，油口 A和油口 B为关断。
[0047]本实施例中节能型双执行单元液压机系统的控制方法按如下步骤完成成形过程: [〇〇48]步骤A、第一活塞缸1成形过程:[〇〇49]调整比例溢流阀4的限定压力为第一活塞缸1成形所需压力，切换第一阀3在左位，使液压油进入第一活塞缸1的无杆腔，驱动第一活塞缸活塞下移进行快降；同时，第一活塞缸1的有杆腔排出的液压油通过节流阀5进入第二活塞缸2的有杆腔，推动第二活塞缸活塞上移进行快回。
[0050]当第一活塞缸1完成快降转为压制动作时，第二活塞缸2完成快回转为慢回动作；
[0051]当第一活塞缸1完成压制动作转入保压动作时，第二活塞缸2完成慢回动作转为上下料动作；[〇〇52]当第一活塞缸1保压动作完成时，切换第一阀3至中位，使第一活塞缸1进入卸荷动作;待第二活塞缸2上下料动作完成时，第一活塞缸1结束卸荷动作;若第一活塞缸1保压动作时间比第二活塞缸2上下料动作时间长，则需待第一活塞缸1完成保压动作，此步骤才能结束。[〇〇53]步骤B、第二活塞缸2的成形过程为:[〇〇54]调整比例溢流阀4的限定压力为第二活塞缸2成形所需压力，切换第一阀3在右位， 使液压油进入第二活塞缸2的无杆腔，驱动第二活塞缸活塞下移进行快降；同时，第二活塞缸2的有杆腔排出的液压油通过节流阀5进入第一活塞缸1的有杆腔，推动第一活塞缸1上移进行快回；
[0055]当第二活塞缸2完成达降转为压制动作时，第一活塞缸1完成快回转为慢回动作；
[0056]当第二活塞缸2完成压制动作转入保压动作时，第一活塞缸1完成慢回动作转为上下料动作；[〇〇57]当第二活塞缸2保压动作完成时，切换第一阀3至中位，使第二活塞缸2进入卸荷动作;待第一活塞缸1上下料动作完成时，第二活塞缸2结束卸荷动作;若第二活塞缸2保压动作时间比第一活塞缸1上下料动作时间长，则需待第二活塞缸2完成保压动作，此步骤才能结束。转入步骤A循环进行；[〇〇58]在液压机系统的成形过程中，切断定位补油系统，切断定位补油系统是将第二阀6 和第三阀7保持为关闭。
【主权项】
1.一种节能型双执行单元液压机系统，其特征是所述液压机系统包括:加工系统和定位补油系统； 所述加工系统包括执行单元和驱动单元，其中:所述执行单元包括两组结构相同的单活塞杆式活塞缸，分别为第一活塞缸(I)和第二活塞缸(2);所述第一活塞缸(I)和第二活塞缸(2)的有杆腔油口通过节流阀(5)相连通，组成联合容腔;所述第一活塞缸(I)和第二活塞缸(2)的无杆腔油口 一一对应地连接到具有中位卸荷功能的第一阀(3)的油口 A和油口 B;所述第一阀(3)的回油口 T与油箱相连;所述驱动单元由变量栗与电机组合而成;所述驱动单元中变量栗的出油口一路与所述第一阀(3)的进油口P相连，另一路与比例溢流阀(4)的入口相连，所述比例溢流阀(4)的出油口与油箱相连； 所述定位补油系统由第二阀(6)和第三阀(7)组成，所述第二阀(6)的进油口与第二活塞缸(2)的无杆腔油口相连;所述第二阀(6)的出油口与第二活塞缸(2)的有杆腔油口相连；所述第三阀(7)的进油口与第一活塞缸(I)的有杆腔油口相连;所述第三阀(7)的出油口与油箱相连； 所述第一阀(3)为三位四通电磁换向阀，所述第二阀(6)为两位两通电磁换向阀，所述第三阀(7)为两位两通电磁换向阀。2.—种权利要求1所述的节能型双执行单元液压机系统的控制方法，其特征是按如下过程设置所述液压机系统的初始状态: 步骤1、设置所述第一阀(3)在左位，关闭第二阀(6)，开启第三阀(7)，液压油进入第一活塞缸(I)的无杆腔，使第一活塞缸活塞下移直至限位在第一活塞缸活塞最低位置Pa处； 步骤2、切换所述第一阀(3)在右位，第二阀(6)保持为关闭，第三阀(7)保持为开启，液压油进入第二活塞缸(2)的无杆腔，使第二活塞缸活塞下移直至限位在第二活塞缸活塞最低位置P2L处； 步骤3、保持第一阀(3)在右位，开启第二阀(6)，关闭第三阀(7)，液压油进入联合容腔，使第一活塞缸活塞上升直至达到设定的第一活塞缸活塞最高位置Pih; 步骤4、切换第一阀(3)在中位，关闭第二阀(6)，并保持第三阀(7)为关闭，完成液压机系统的初始状态设置。 所述第一阀(3)的左位是指:进油口 P与油口 A相通，油口 B与回油口 T相通； 所述第一阀(3)的右位是指:进油口 P与油口 B相通，油口 A与回油口 T相通； 所述第一阀⑶的中位是指:进油口 P与回油口 T相通，油口 A和油口 B为关断。3.根据权利要求2所述的节能型双执行单元液压机系统的控制方法，其特征是所述液压机系统按如下步骤完成成形过程: 步骤A、第一活塞缸(I)成形过程: 调整所述比例溢流阀(4)的限定压力为第一活塞缸(I)成形所需压力，切换第一阀(3)在左位，使液压油进入第一活塞缸(I)的无杆腔，驱动第一活塞缸活塞下移进行快降；同时，第一活塞缸(I)的有杆腔排出的液压油通过节流阀(5)进入第二活塞缸(2)的有杆腔，推动第二活塞缸活塞上移进行快回； 当第一活塞缸(I)完成快降转为压制动作时，第二活塞缸(2)完成快回转为慢回动作； 当第一活塞缸(I)完成压制动作转入保压动作时，第二活塞缸(2)完成慢回动作转为上下料动作； 当第一活塞缸(I)保压动作完成时，切换第一阀(3)至中位，使第一活塞缸(I)进入卸荷动作;待第二活塞缸(2)上下料动作完成时，第一活塞缸(I)结束卸荷动作； 步骤B、第二活塞缸(2)的成形过程为: 调整所述比例溢流阀(4)的限定压力为第二活塞缸(2)成形所需压力，切换第一阀(3)在右位，使液压油进入第二活塞缸(2)的无杆腔，驱动第二活塞缸活塞下移进行快降；同时，第二活塞缸(2)的有杆腔排出的液压油通过节流阀(5)进入第一活塞缸(I)的有杆腔，推动第一活塞缸(I)上移进行快回； 当第二活塞缸(2)完成达降转为压制动作时，第一活塞缸(I)完成快回转为慢回动作；当第二活塞缸(2)完成压制动作转入保压动作时，第一活塞缸(I)完成慢回动作转为上下料动作； 当第二活塞缸(2)保压动作完成时，切换第一阀(3)至中位，使第二活塞缸(2)进入卸荷动作;待第一活塞缸(I)上下料动作完成时，第二活塞缸(2)结束卸荷动作，转入步骤A循环进行； 在所述液压机系统的成形过程中，切断所述定位补油系统，所述切断所述定位补油系统是将所述第二阀(6)和第三阀(7)保持为关闭。
【文档编号】F15B11/16GK106015135SQ201610326074
【公开日】2016年10月12日
【申请日】2016年5月13日
【发明人】刘志峰, 李磊, 刘晓鹏, 李新宇, 高梦迪
【申请人】合肥工业大学