专利名称：一种基于压力反馈的液压同步驱动系统的制作方法
技术领域：
本发明涉及流体压力执行机构，尤其涉及一种多元驱动条件下基于压力反馈的液压同步 驱动系统。
背景技术：
多元驱动是一种针对重载或大惯性负载情况的驱动方式，即在单个执行元件不能输出足 够的力或扭矩时需采用两个或两个以上的系统共同作用。当由多个(两个以上)原动件驱动 一个负载时就存在同步性问题。如两个或两个以上的小齿轮共同驱动一个大齿轮，常用的同 步控制方法是速度反馈控制，其中又包括两种方式等同式和主从式。等同式是指独立控制 每个小齿轮的速度，使其无限接近预先设定值以达到同步控制大齿轮速度的目的；主从式是 指以其中一个小齿轮的速度作为参考，其他小齿轮的速度向这个参考小齿轮的速度无限逼近
以达到同步控制大齿轮速度的目的。速度反馈控制的液压同步驱动回路对元件(如马达、齿 轮)的一致性要求高，对机械传动部件的加工误差所引起的不同步误差无法消除。
发明内容
本发明的目的在于提供一种基于压力反馈的液压同步驱动系统，可实现多个小齿轮同步 驱动一个大齿轮，并保证系统的平稳可靠。
本发明解决其技术问题所采用的技术方案包括四个压力传感器，两个控制器，三个过
滤器，定量泵，蓄能器，精过滤器，三个溢流阀，两个伺服阀，两个变量泵，六个单向阀， 两个三位四通电液换向阀，四个比例溢流阀，两个马达，两个小齿轮，大齿轮；第一个过滤 器的进油口 Al与油箱连通；第一个过滤器的出油口Bi与第一个变量泵的进油口 A2连通；第 一个变量泵的出油口 B2分别与第一个溢流阀的进油口 P3、第一个单向阀的进油口 A4连通； 第一个溢流阀的回油口 T3与油箱连通；第一个单向阀的出油口 B4分别与第一个伺服阔的出 油口Al8、第一个三位四通电液换向阀的进油口 P5连通；第一个三位四通电液换向阀的出油 口 A5分别与第二个单向阔的出油口 B6、第一个比例溢流阀的进油口 P9、第一个马达的进油
口AK)连通；第一个马达驱动第一个小齿轮；第一个马达的出油口BK)分别与第二个比例溢流
阀的进油口 P8、第三个单向阀的出油口 B7、第一个三位四通电液换向阀的进油口 B5连通； 第一个三位四通电液换向阀的出油口 T5接油箱；第一个比例溢流阀的回油口 T9分别与第二 个比例溢流阀的回油口 T8、第二个单向阀的进油口 A6、第三个单向阔的进油口 A7连通并接 油箱；第二个过滤器的进油口 Al4接油箱；第二个过滤器的出油口Bi4与第一个定量泵的进油 口Al5连通；第一个定量泵的出油口 Bl5分别与第二个溢流阀的进油口 Pl7、蓄能器的进油口 Al6、精过滤器的进油口 A36连通；精过滤器的出油口 B36分别与第一个伺服阀的进油口 P18、第二个伺服阀的进油口P32连通；第一个压力传感器取第一个马达的出油口BlO压力信号；第 二个压力传感器取第一个马达的进油口 AH)压力信号；第一个压力传感器的压力信号与第二 个压力传感器的压力信号作差之后输入第一个控制器；第一个控制器的输出信号作第一个伺 服阀的输入信号；第三个过滤器的出油口Bi9与第二个变量泵的进油口 A20连通；第二个变量 泵的出油口 B20分别与第三个溢流阀的进油口 P21、第四个单向阀的进油口 A22连通；第三个 溢流阀的回油口 T21与油箱连通；第四个单向阀的出油口 B22分别与第二个伺服阀的出油口 A32、第二个三位四通电液换向阔的进油口 P23连通；第二个三位四通电液换向阀的出油口 A23 分别与第五个单向阀的出油口 B24、第三个比例溢流阀的进油口 P27、第二个马达的进油口 A28 连通；第二个马达驱动第二个小齿轮；第一个小齿轮和第二个小齿轮共同驱动大齿轮；第二 个马达的出油口 B28分别与第四个比例溢流阀的进油口 P26、第六个单向阀的出油口 B25、第 二个三位四通电液换向阀的进油口 B23连通；第二个三位四通电液换向阀的出油口 T5接油箱； 第三个比例溢流阀的回油口 T27分别与第四个比例溢流阀的回油口 T26、第五个单向阀的进油 口 A24、第六个单向阀的进油口 A25连通并接油箱；第三个压力传感器取第二个马达的出油口 B28压力信号；第四个压力传感器取第二个马达的进油口 A28压力信号；第三个压力传感器的
压力信号与第二个压力传感器的压力信号作差之后输入第二个控制器；第二个控制器的输出 信号作第二个伺服阀的输入信号。
本发明与背景技术相比，具有的有益的效果是
1) 采用压力反馈控制多个小齿轮同步驱动大齿轮的技术，降低了对大小齿轮和马达 等元件的一致性要求，对震动和齿轮间隙等外部干扰也有较强的抗干扰能力。
2) 采用压力反馈控制时，增加原动件的数量(即小齿轮的数量)，同步控制难度没 有明显增加。此外，采用压力传感器替代速度传感器也降低了系统成本。
本发明不仅适用于两个及两个以上的小齿轮驱动一个大齿轮的情况，同时也适用于其他 多元驱动机构,如执行机构为液压缸的系统。
下面结合附图和具体实施方式
对本发明作进一步说明。 附图是本发明的结构原理示意图。
具体实施例方式
如附图所示，本发明包括四个压力传感器ll、 12、 29、 30，两个控制器13、 31，三个过 滤器l、 14、 19，定量泵15，蓄能器16，精过滤器36，三个溢流阀3、 17、 21，两个伺服阀 18、 32，两个变量泵2、 20，六个单向阀4、 6、 7、 22、 24、 25，两个三位四通电液换向阀5、 23，四个比例溢流阀8、 9、 26、 27，两个马达10、 28，两个小齿轮33、 34，大齿轮35;第一个过滤器1的进油口 Al与油箱连通；第一个过滤器1的出油口 Bl与第一个变量泵2的进 油口A2连通；第一个变量泵2的出油口 B2分别与第一个溢流阀3的进油口 P3、第一个单向 阀4的进油口A4连通；第一个溢流阀3的回油口 T3与油箱连通；第一个单向阀4的出油口 B4分别与第一个伺服阀18的出油口 Al8、第一个三位四通电液换向阀5的进油口 P5连通；第
一个三位四通电液换向阀5的出油口 As分别与第二个单向阀6的出油口 B6、第一个比例溢 流阀9的进油口 P9、第一个马达10的进油口 Aio连通；第一个马达10驱动第一个小齿轮33; 第一个马达10的出油口 Bio分别与第二个比例溢流阀8的进油口 Ps、第三个单向阀7的出油 口 B7、第一个三位四通电液换向阔5的进油口 Bs连通；第一个三位四通电液换向阀5的出 油口 Ts接油箱；第一个比例溢流阀9的回油口 T9分别与第二个比例溢流阀8的回油口 Ts、 第二个单向阀6的进油口 A6、第三个单向阔7的进油口 A7连通并接油箱；第二个过滤器14
的进油口 Al4接油箱；第二个过滤器14的出油口 Bl4与第一个定量泵15的进油口 A"连通；
第一个定量泵15的出油口 B"分别与第二个溢流阓17的进油口 Pn、蓄能器16的进油口 A16、
精过滤器36的进油口 A36连通；精过滤器36的出油口 B36分别与第一个伺服阀18的进油口 P1S、第二个伺服阀32的进油口 P32连通；第一个压力传感器11取第一个马达10的出油口 BU)压力信号；第二个压力传感器12取第一个马达10的进油口 Al0压力信号；第一个压力传 感器11的压力信号与第二个压力传感器12的压力信号作差之后输入第一个控制器13;第一
个控制器13的输出信号作第一个伺服阀18的输入信号；第三个过滤器19的出油口 Bw与第 二个变量泵20的进油口 A2Q连通；第二个变量泵20的出油口 B20分别与第三个溢流阀21的
进油口 P21、第四个单向阀22的进油口 A22连通；第三个溢流阀21的回油口 T21与油箱连通；
第四个单向阀22的出油口 B22分别与第二个伺服阀32的出油口 A32、第二个三位四通电液换
向阀23的进油口 P23连通；第二个三位四通电液换向阀23的出油口 A23分别与第五个单向阀
24的出油口 B24、第三个比例溢流阀27的进油口 P27、第二个马达28的进油口 Ai8连通；第 二个马达28驱动第二个小齿轮34;第一个小齿轮33和第二个小齿轮34共同驱动大齿轮35; 第二个马达28的出油口 B28分别与第四个比例溢流阀26的进油口 P26、第六个单向阔25的
出油口 B25、第二个三位四通电液换向阀23的进油口 B23连通；第二个三位四通电液换向阀
23的出油口 Ts接油箱；第三个比例溢流阀27的回油口 T"分别与第四个比例溢流阀26的回 油口 T26、第五个单向阀24的进油口 A24、第六个单向阀25的进油口 A25连通并接油箱；第 三个压力传感器29取第二个马达28的出油口B28压力信号；第四个压力传感器30取第二个 马达28的进油口 A28压力信号；第三个压力传感器29的压力信号与第二个压力传感器30的 压力信号作差之后输入第二个控制器31;第二个控制器31的输出信号作第二个伺服阀32的 输入信号；本发明的工作过程如下驱动小齿轮33和小齿轮34的两个液压系统同时工作。其中，驱动 小齿轮33的液压系统工作过程为变量泵2起动后液压油进入过滤器1的进油口 Ai，过滤 器的出油口 Bi与变量泵2的进油口连通A2，油液经变量泵2变成高压油从出油口 B2排出。 变量泵2的出油口 B2与溢流阀3的进油口 P3、单向阀4的进油口 A4连通。溢流阀3起安全 阀作用，正常工作状态下不开启。单向阀4防止压力油回流。单向阀4的出油口分别与伺服 阀18的出油口Ais、三位四通电液换向阀5的进油口P5连通，此时三位四通电液换向阀5处 于左位置，三位四通电液换向阀5中的进油口 Ps和出油口 As连通，压力油经三位四通电液 换向阀5的出油口 A5排出。三位四通电液换向阀5的出油口 A5分别与单向阀6的出油口 B6、 比例溢流阔9的进油口P9、马达10的进油口 Au)连通，当系统停止供油，马达10由于惯性 继续转动，马达10的进油口 Au)产生负压时可通过单向阀6从油箱补油。比例溢流阀9起调 定马达IO进油口 Aio处的压力作用，马达10起动后，油液经马达10出油口 Bio排出。马达 10的出油口Bio分别与比例溢流阀8的进油口Ps、单向阀7的出油口B7、三位四通电液换向 阀5的进油口 Bs连通。正常工作状态下，油液从马达10出油口 Bio排出进入三位四通电液 换向阀5的进油口Bs，此时三位四通电液换向阀5的进油口 B5与回油口 T5连通。最后，油 液经三位四通电液换向阀5的出油口 Ts排回油箱。比例溢流阀8起调定马达10制动时(此 时三位四通电液换向阀5处于中位)出油口制动背压的作用，当马达10出油口压力大于比例 溢流阀8的调定压力时，油液经比例溢流阀8的出油口T8排回油箱。当三位四通电液换向阀 5处于右位置时马达10反转，此时三位四通电液换向阀5中的进油口 Ps和出油口 Bs连通， 油液经三位四通电液换向阀5的出油口 B5排出，进入马达10的进油口 Biq，油液经马达IO 的出油口 Aiq排出，经过三位四通电液换向阀5的进油口 A5，最后通过三位四通电液换向阀 5的回油口 T5排回油箱。反转过程中比例溢流阀8调定马达10入口压力值，比例溢流阀9 调定马达10制动时(此时三位四通电液换向阀5处于中位)出油口背压。马达10反转过程 中，如果切断油路，马达10由于惯性继续反转，则马达10的进油口 Bu)处产生负压，此时 系统可通过单向阀7从油箱补油。马达10正转时，压力传感器11取马达10出口 Bio处压力， 压力传感器12取马达10进口 An)处压力。压力传感器11的压力信号与压力传感器12的压 力信号作差之后输入控制器13;控制器13的输出信号作伺服阀18的输入信号。定量泵15 起动后，油液经过滤器14的出油口 Bi4进入定量泵15的进油口 Ais，定量泵15的出油口 B15 分别与溢流阀17的进油口Pn、蓄能器16的进油口 Al6、精过滤器36的进油口 A36连通；精 过滤器36的出油口 B36分别与伺服阀18的进油口 Pl8、伺服阀32的进油口 P32连通。由于马 达10两端的压力由负载决定，因此当小齿轮33与大齿轮35啮合不理想或脱离啮合时，马达 10的负载急剧变小或变为0，因此马达两端压力差也急剧变小或变为0，此时应增加系统流量，使小齿轮33转速变大，重新贴住大齿轮，向大齿轮提供动力。因此可根据压力反馈控制 伺服阀18向系统补油。此时油液由定量泵15的出油口 Bi5排出，经过精过滤器36进入伺服 阀18的进油口 Pis.伺服阀18中，进油口 Pi8与出油口 Ai8连通，油液经伺服阀18的出油口 Ai8进入三位四通电液换向阀5的进油口 Ps，由三位四通电液换向阀5的出油口 As排出，进 入马达IO，增加马达10的流量，从而增加了马达10的转速使小齿轮33紧贴住大齿轮35， 到达同步驱动的目的。由于伺服阀响应快的特性，因此本系统可用于高速的多元同步驱动控 制中。
驱动小齿轮34的液压系统工作过程为变量泵20起动后液压油进入过滤器19的进油口 A19， 过滤器的出油口 B19与变量泵20的进油口连通A20，油液经变量泵20变成高压油从出油口 B20排出。定量泵20的出油口 B20与溢流阀21的进油口P21、单向阀22的进油口 A22连通。 溢流阀21起安全阀作用，正常工作状态下不开启。单向阀22防止压力油回流。单向阀22的 出油口分别与伺服阀32的出油口 A32、三位四通电液换向阀23的进油口 P23连通，此时三位 四通电液换向阀23处于左位置，三位四通电液换向阀23中的进油口 P23和出油口 A23连通， 压力油经三位四通电液换向阀23的出油口 A23排出。三位四通电液换向阀23的出油口 A23 分别与单向阀24的出油口 B24、比例溢流阀27的进油口P27、马达28的进油口 A28连通，当 系统停止供油，马达28由于惯性继续转动，马达28的进油口 A28产生负压时可通过单向阀 24从油箱补油。比例溢流阓27起调定马达28进油口 A28处的压力作用，马达28起动后，油 液经马达28出油口 B28排出。马达28的出油口 B28分别与比例溢流阀26的进油口 P26、单向 阀25的出油口B25、三位四通电液换向阀23的进油口 B23连通。正常工作状态下，油液从马 达28出油口 B28排出进入三位四通电液换向阀23的进油口 B23，此时三位四通电液换向阀23
的进油口 B23与回油口 T23连通。最后，油液经三位四通电液换向阀23的出油口 T23排回油箱。
比例溢流阀26起调定马达28制动时(此时三位四通电液换向阀23处于中位)出油口背压的 作用，当马达28出油口压力大于比例溢流阀26的调定压力时，油液经比例溢流阀26的出油 口T26排回油箱。当三位四通电液换向阀23处于右位置时马达28反转，此时三位四通电液
换向阀23中的进油口 P23和出油口 B23连通，油液经三位四通电液换向阀23的出油口 B23排
出，进入马达28的进油口 B28，油液经马达28的出油口 A28排出，经过三位四通电液换向阀 23的进油口 A23，最后通过三位四通电液换向阀23的回油口 T23排回油箱。反转过程中比例 溢流阀26调定马达28入口压力值，比例溢流阀27调定马达28制动时(此时三位四通电液 换向阀23处于中位)出油口背压。马达28反转过程中，如果切断油路，马达28由于惯性继 续反转，则马达28的进油口 B28处产生负压，此时系统可通过单向阀25从油箱补油。马达 28正转时，压力传感器29取马达28出口 B28处压力，压力传感器30取马达28进口 Ais处压力。压力传感器29的压力信号与压力传感器30的压力信号作差之后输入控制器31;控制
器31的输出信号作伺服阀32的输入信号。当压力传感器29和压力传感器30测得马达28两 端压差变小时可通过控制器控制伺服阀32向系统补油，此时油液由定量泵15的出油口 BI5 排出，经过精过滤器36进入伺服阀32的进油口 P32,伺服阀32中，进油口 P32与出油口 A32 连通，油液经伺服阀32的出油口 A32进入三位四通电液换向阀23的进油口 P23，由三位四通 电液换向阀23的出油口 Ai3排出，进入马达28，增加马达28的流量，从而增加了马达28 的转速使小齿轮34紧贴住大齿轮35，实现同步驱动。
权利要求
1、一种基于压力反馈的液压同步驱动系统，其特征在于包括四个压力传感器(11、12、29、30)，两个控制器(13、31)，三个过滤器(1、14、19)，精过滤器(36)，定量泵(15)，蓄能器(16)，三个溢流阀(3、17、21)，两个伺服阀(18、32)，两个变量泵(2、20)，六个单向阀(4、6、7、22、24、25)，两个三位四通电液换向阀(5、23)，四个比例溢流阀(8、9、26、27)，两个马达(10、28)，两个小齿轮(33、34)，大齿轮(35)；第一个过滤器(1)的进油口A1与油箱连通；第一个过滤器(1)的出油口B1与第一个变量泵(2)的进油口A2连通；第一个变量泵(2)的出油口B2分别与第一个溢流阀(3)的进油口P3、第一个单向阀(4)的进油口A4连通；第一个溢流阀(3)的回油口T3与油箱连通；第一个单向阀(4)的出油口B4分别与第一个伺服阀(18)的出油口A18、第一个三位四通电液换向阀(5)的进油口P5连通；第一个三位四通电液换向阀(5)的出油口A5分别与第二个单向阀(6)的出油口B6、第一个比例溢流阀(9)的进油口P9、第一个马达(10)的进油口A10连通；第一个马达(10)驱动第一个小齿轮(33)；第一个马达(10)的出油口B10分别与第二个比例溢流阀(8)的进油口P8、第三个单向阀(7)的出油口B7、第一个三位四通电液换向阀(5)的进油口B5连通；第一个三位四通电液换向阀(5)的出油口T5接油箱；第一个比例溢流阀(9)的回油口T9分别与第二个比例溢流阀(8)的回油口T8、第二个单向阀(6)的进油口A6、第三个单向阀(7)的进油口A7连通并接油箱；第二个过滤器(14)的进油口A14接油箱；第二个过滤器(14)的出油口B14与第一个定量泵(15)的进油口A15连通；第一个定量泵(15)的出油口B15分别与第二个溢流阀(17)的进油口P17、蓄能器(16)的进油口A16、精过滤器(36)的进油口A36连通；精过滤器(36)的出油口B36分别与第一个伺服阀(18)的进油口P18、第二个伺服阀(32)的进油口P32连通；第一个压力传感器(11)取第一个马达(10)的出油口B10压力信号；第二个压力传感器(12)取第一个马达(10)的进油口A10压力信号；第一个压力传感器(11)的压力信号与第二个压力传感器(12)的压力信号作差之后输入第一个控制器(13)；第一个控制器(13)的输出信号作第一个伺服阀(18)的输入信号；第三个过滤器(19)的出油口B19与第二个变量泵(20)的进油口A20连通；第二个变量泵(20)的出油口B20分别与第三个溢流阀(21)的进油口P21、第四个单向阀(22)的进油口A22连通；第三个溢流阀(21)的回油口T21与油箱连通；第四个单向阀(22)的出油口B22分别与第二个伺服阀(32)的出油口A32、第二个三位四通电液换向阀(23)的进油口P23连通；第二个三位四通电液换向阀(23)的出油口A23分别与第五个单向阀(24)的出油口B24、第三个比例溢流阀(27)的进油口P27、第二个马达(28)的进油口A28连通；第二个马达(28)驱动第二个小齿轮(34)；第一个小齿轮(33)和第二个小齿轮(34)共同驱动大齿轮(35)；第二个马达(28)的出油口B28分别与第四个比例溢流阀(26)的进油口P26、第六个单向阀(25)的出油口B25、第二个三位四通电液换向阀(23)的进油口B23连通；第二个三位四通电液换向阀(23)的出油口T5接油箱；第三个比例溢流阀(27)的回油口T27分别与第四个比例溢流阀(26)的回油口T26、第五个单向阀(24)的进油口A24、第六个单向阀(25)的进油口A25连通并接油箱；第三个压力传感器(29)取第二个马达(28)的出油口B28压力信号；第四个压力传感器(30)取第二个马达(28)的进油口A28压力信号；第三个压力传感器(29)的压力信号与第二个压力传感器(30)的压力信号作差之后输入第二个控制器(31)；第二个控制器(31)的输出信号作第二个伺服阀(32)的输入信号。
全文摘要
本发明公开了一种基于压力反馈控制的液压同步驱动系统。包括过滤器、变量泵、溢流阀、单向阀、伺服阀、蓄能器、精过滤器、定量泵、三位四通电液换向阀、比例溢流阀、马达、压力传感器、控制器以及由连接在马达上的小齿轮共同作用一个大齿轮(大负载)。本发明用压力传感器实时检测马达两端压力，根据马达进出油口的压力反馈控制伺服阀向系统补油，实现对马达在快速运转过程中速度微小波动的快速补偿，继而控制马达转速，形成按压力反馈进行实时控制的液压同步驱动系统。由于采用了压力反馈控制，降低了大小齿轮的制造精度和驱动马达性能的一致性要求，提高了驱动性能的同步性和平稳性。
文档编号F15B11/00GK101451550SQ20071019248
公开日2009年6月10日 申请日期2007年12月4日 优先权日2007年12月4日
发明者何竞飞, 夏毅敏, 李群明, 王艾伦, 华 邓 申请人:中南大学