闭式泵控单出杆液压缸静动态流量实时匹配系统的制作方法

本发明涉及一种闭式泵控单出杆液压缸的控制回路，属于电液控制系统。

背景技术：

电液控制技术有阀控和泵控两大类。目前阀控应用广泛，但存在较大的节流损失，能量效率低，引起系统发热，若附加冷却装置，进一步增大系统装机功率和成本，且发热还可能造成故障。阀控系统都是开式回路，油液使用量大，处理废油时还会产生污染。

采用无阀的泵直接控技术，需像阀控原理一样对液压缸两腔预压紧，解决好平衡差动缸不对称流量的问题。

技术实现要素：

针对现有技术不足，本发明旨在提供一种结构简单、设置方便的单出杆液压缸非对称流量的动态实时匹配系统。

为此，本发明提供一种闭式泵控单出杆液压缸静动态流量实时匹配回路，用于实现单出杆液压缸非对称流量的动态实时匹配。

本发明是采用以下技术方案实现的。

一种闭式泵控单出杆液压缸静动态流量实时匹配回路，包括伺服电机、蓄能器、溢流阀、单向阀、单杆液压缸；伺服电机与变量齿轮泵和定量齿轮泵同轴连接，非对称齿轮泵的第一油口a与单出杆液压缸的无杆腔连接，第二油口b与单出杆液压缸的有杆腔连接，第三油口c与蓄能器连接；蓄能器通过单向阀与液压缸的无杆腔和有杆腔连通；两个溢流阀的进油口分别与液压缸无杆腔和有杆腔连通，出油口蓄能器连接。

其特征是增设有变排量非对称齿轮泵，所述的非对称齿轮泵由一个定量齿轮泵和一个变量齿轮泵组成，通过变量齿轮排量的变化，可以匹配单出杆液压缸有杆腔和无杆腔任意横截面积比。所述的非对称齿轮泵具有三个配流窗口，分别为第一油口、第二油口和第三油口。

本发明的具体控制方法如下：

控制器采集单出杆液压缸的位置信号，经处理后输出调节信号来控制伺服电机转速和泵的排量；当伺服电机顺时针旋转时，非对称齿轮泵通过第一油口排油，第二油口吸油，第三油口从蓄能器吸油以补偿液压缸两腔的流量差，控制液压缸活塞杆伸出；当伺服电机逆时针旋转时，非对称齿轮泵通过第一油口吸油，第二油口排油，多余油液经第三油口排入蓄能器，液压缸活塞杆收回。

与现有技术相比，本发明的优点与积极效果如下。

本发明能够补偿差动缸面积差产生的不对称流量，实现了单出杆液压缸与非对称齿轮泵之间的流量动态匹配，得到对称的伸出和收回速度，简化控制结构，使系统获得良好的动态特性。

目前单出杆液压缸的面积比较为固定，定量齿轮泵与变量齿轮泵组合，使用这种结构形式，可使非对称泵具有一定的通用性。一个非对称泵可实现两个独立泵的功能，更扩展了其使用范围。既可控制静态流量，也可控制动态流量脉动的调节，减少了泄露损失。

由于非对称齿轮泵具有四象限工作特性，在不同负载作用下，非对称齿轮泵会出现泵工况、马达工况、泵—马达复合工况，存在较为频繁的内部能量转换，通过解决系统能量传递途径及作用规律，实现系统动势能自动转换及高效利用。

附图说明

图1是本发明非对称泵控单杆液压缸的系统结构原理图。

图2是非对称齿轮泵的三维爆炸视图。

图3是非对称齿轮泵的三配流窗口的剖面示意图。

图中，1.伺服电机，2.蓄能器，3.非对称齿轮泵，4.溢流阀，5.单向阀，6.单杆液压缸，7.控制器，8.前端盖，9.轴衬，10.齿轮，11.驱动轴，12.从动轴，13.壳体，14.后端盖。a：非对称齿轮泵的第一油口；b：非对称齿轮泵的第二油口；c：非对称齿轮泵的第三油口。

具体实施方式

下面对本发明的具体实施方式作出进一步的说明。

如附图1所示，实施本发明提供的一种闭式泵控单出杆液压缸静动态流量实时匹配回路，包括伺服电机1，蓄能器2，非对称齿轮泵3，溢流阀4，单向阀5，单杆液压缸6，控制器7。

控制器采集单出杆液压缸的位置信号，经处理后输出调节信号来控制伺服电机转速和泵的排量；伺服电机与变量齿轮泵和定量齿轮泵同轴连接，非对称齿轮泵的第一油口与单出杆液压缸的无杆腔连接，第二油口与单出杆液压缸的有杆腔连接，第三油口与蓄能器连接；蓄能器通过单向阀与液压缸的无杆腔和有杆腔连通；两个溢流阀的进油口分别与液压缸无杆腔和有杆腔连通，出油口蓄能器连接。

如附图2所示，非对称齿轮泵包含前端盖8、齿轮10、轴衬9、驱动轴11、从动轴12、壳体13、后端盖14；驱动轴、从动轴一端安装有轴衬、齿轮、轴衬和前端盖，驱动轴、从动轴另一端安装有轴衬、齿轮、轴衬和后端盖。

如附图3所示，非对称齿轮泵由一个定量齿轮泵和一个变量齿轮泵组成，通过变量齿轮排量的变化，可以匹配单出杆液压缸有杆腔和无杆腔任意横截面积比。所述的非对称齿轮泵具有三个配流窗口，分别是第一油口a,第二油口b和第三油口c。

本发明中带动非对称齿轮泵驱动轴所采用的电机是伺服电机。

本发明上述具体实施的一种闭式泵控单出杆液压缸静动态流量实时匹配回路，其控制方法如下：控制器采集单出杆液压缸的位置信号，经处理后输出调节信号来控制伺服电机转速和泵的排量；当伺服电机顺时针旋转时，非对称齿轮泵通过第一油口排油，第二油口吸油，第三油口从蓄能器吸油以补偿液压缸两腔的流量差，控制液压缸活塞杆伸出；当伺服电机逆时针旋转时，非对称齿轮泵通过第一油口吸油，第二油口排油，多余油液经第三油口排入蓄能器，液压缸活塞杆收回。

伺服电机1与变排量非对称齿轮泵3同轴连接，非对称齿轮泵3的第一工作油口a与单出杆液压缸6的无杆腔连接，第二工作油口b与单出杆液压缸6的有杆腔连接，第三工作油口c与蓄能器2连接；蓄能器与单向阀5的进油口、溢流阀4的出油口通过液压管路连通。单向阀5的出油口分别与单出杆液压缸6的无杆腔和有杆腔连通；溢流阀4的进油口与单出杆液压缸6无杆腔和有杆腔连通。

上述具体实施方式的工作原理如下。

控制器采集单出杆液压缸6的位置信号等，经处理后输出调节信号来控制伺服电机1的转速和非对称齿轮泵3的排量；当交流伺服电机1顺时针旋转时，非对称齿轮泵3通过第一油口a排油，第二油口b吸油，第三油口c从蓄能器2吸油以补偿单出杆液压缸6两腔的流量差，控制液压缸6活塞杆伸出；当交流伺服电机1逆时针旋转时，非对称齿轮泵6通过第一油口a吸油，第二油口b排油，多余油液经第三油口c排入蓄能器2，单出杆液压缸6活塞杆收回。

技术特征：

技术总结
闭式泵控单出杆液压缸静动态流量实时匹配系统，属于电液控制系统，伺服电机与变排量非对称齿轮泵同轴连接，变排量非对称齿轮泵的第一工作油口与单出杆液压缸的无杆腔连接，变排量非对称齿轮泵的第二工作油口与单出杆液压缸的有杆腔连接，变排量非对称齿轮泵的第三工作油口与蓄能器连接；蓄能器与第一、第二单向阀的进油口、第一、二过载阀的出油口连通，第一单向阀的出油口与单出杆液压缸的无杆腔连通，第二单向阀的出油口与单出杆液压缸有杆腔连通，第一过载阀的进油口与单出杆液压缸无杆腔连通，第二过载阀的进油口与单出杆液压缸有杆腔连通。本发明能够补偿差动缸面积差产生的不对称流量，实现单出杆液压缸与非对称齿轮泵之间的流量动态匹配。

技术研发人员：赵斌;郝云晓;权龙;李玙璠
受保护的技术使用者：太原理工大学
技术研发日：2017.10.20
技术公布日：2018.04.06