一种高速高精度油缸控制系统及方法与流程

本发明属于液压控制，涉及一种高速高精度油缸控制系统及方法。

背景技术：

1、现有起重设备，在工作过程中，主要通过液压油缸顶升机构来实现能量的转换，实现设计功能。比如伸缩臂起重机的变幅机构，某些强夯机的顶升机构。伸缩臂起重机的变幅机构由油缸控制伸缩臂进行工作幅度的变化，从而实现起重机臂架系统的幅度变化控制，实现主机工作幅度的变化。强夯机的起升机构，油缸伸缩带动钢丝绳滑轮组系统，实现起重物的起和落。为控制臂架或者起重物下落速度，保证臂架或者起重物的下落平稳并能锁紧夹持，在液压油缸外液压系统油路上安装有平衡阀。通过平衡阀的开口度和节流作用控制臂架或者起重物的平稳下落。

2、工程机械上很多靠油缸顶升的机构采用平衡阀来限制顶升物下落速度并锁紧。油缸下落动力来自顶升重物的自重和液压系统提供的液压压力。所用平衡阀都是滑阀式或锥阀式，受加制造工影响，通过流量受限，决定了这种系统的速度受限。

3、平衡阀的工作机理和顶升物自重的作用，工作过程中受力的变化导致平衡阀的限速作用不够精准，不稳定，受负载大小影响明显。

技术实现思路

1、本发明的目的在于克服现有技术中的不足，提供一种高速高精度油缸控制系统及方法，提高了油缸缩回速率，解决缩回速度控制不精准的问题。

2、为达到上述目的，本发明是采用下述技术方案实现的：

3、一种高速高精度油缸控制系统，包括控制阀组，所述控制阀组包括第一插装阀、第二插装阀、电磁阀、电磁比例阀、a进油口、t回油口、pst先导进油口和a1回油口；所述第一插装阀的第一油口与油缸的无杆腔连通，所述第一插装阀的第二油口与所述第二插装阀的第一油口连通，所述第二插装阀的第二油口与所述a1回油口连通，所述a进油口设于所述第一插装阀的第二油口与所述第二插装阀的第一油口相连接的油道上；所述第一插装阀的控制腔与所述电磁阀的控制口连通，所述电磁阀的进油口分别与所述第一插装阀的第一油口和油缸的无杆腔连通，所述电磁阀的回油口和所述电磁比例阀的回油口分别与所述t回油口连通，所述第二插装阀的控制腔与所述电磁比例阀的控制口连通，所述电磁比例阀的进油口与所述pst先导进油口连通。

4、可选的，还包括溢流阀，所述溢流阀设于所述电磁阀的进油口与回油口之间的油道，所述溢流阀的一端与所述电磁阀的进油口连通，所述溢流阀的另一端与所述电磁阀的回油口、所述电磁比例阀的回油口和所述t回油口连通。

5、可选的，所述第二插装阀的控制腔内设有用于检测阀芯位移量的位移传感器，所述位移传感器与所述第二插装阀的阀芯相接。

6、可选的，还包括控制器，被配置用于，根据所述第二插装阀的阀芯位置，控制所述第二插装阀的开口度。

7、可选的，所述a进油口外接换向阀。

8、可选的，所述第一插装阀和所述第二插装阀分别为二通插装阀。

9、可选的，所述电磁阀为二位三通电磁阀。

10、一种高速高精度油缸控制系统的控制方法，包括：

11、油缸静置，所述电磁阀和所述电磁比例阀分别失电，所述第一插装阀和所述第二插装阀分别处于关闭状态；所述第一插装阀的控制腔与油缸的无杆腔通过所述电磁阀的进油口连通，所述第二插装阀的控制腔通过所述电磁比例阀的进油口与所述pst先导进油口连通；液压油封锁于油缸的无杆腔内；

12、油缸起升，所述电磁阀得电，所述第一插装阀的控制腔与所述电磁阀的回油口连通，所述第一插装阀的控制腔泄压，所述第一插装阀开启，液压油通过所述a进油口、所述第一插装阀的第二油口和第一油口进入油缸的无杆腔，油缸活塞杆向缸筒外伸出；

13、油缸下落，所述电磁阀得电，所述第一插装阀的控制腔与所述电磁阀的回油口连通，所述第一插装阀的控制腔泄压，所述第一插装阀开启；所述电磁比例阀得电，所述第二插装阀的控制腔与所述电磁比例阀的回油口连通，所述第二插装阀的控制腔泄压，所述第二插装阀开启，液压油从油缸的无杆腔通过所述第一插装阀的第一油口和第二油口、所述第二插装阀的第一油口和第二油口进入所述a1回油口，活塞杆向油缸缸筒内缩回。

14、可选的，控制器输出指令位移信号控制所述电磁比例阀和所述电磁阀，通过所述电磁比例阀动作产生的压差驱动所述第二插装阀主阀芯运动，通过所述位移传感器监测的所述第二插装阀主阀芯的实际位移反馈给控制器，控制器将反馈信号与原输出指令信号进行比较，根据比较结果，再次输出指令位移信号，直至实际位移等于与原始指令位移相同。

15、可选的，所述电磁阀和所述电磁比例阀的输出流量与输入指位移令信号和阀的压差相关，负载流量与阀口压差的平方根成正比，如下式所示：

16、

17、其中，q为阀的实际通流量；qn阀的额定输出流量，δp为阀的实际压差，δpn为阀的额定压差。

18、与现有技术相比，本发明所达到的有益效果：

19、本发明提供一种高速高精度油缸控制系统及方法，通过第一插装阀和第二插装阀控制液压油缸的下落速度，并在停止时起到锁止作用；相对于平衡阀，第一插装阀和第二插装阀具有通流能力大、液阻小、动作快、泄漏少、内阻小、响应快的特点，解决了原有的下落速度慢、响应慢、控制不精准等问题；

20、通过电磁阀和电磁比例阀分别控制第一插装阀和第二插装阀，使液压油的流速控制更精准。

技术特征：

1.一种高速高精度油缸控制系统，其特征在于：包括控制阀组，所述控制阀组包括第一插装阀、第二插装阀、电磁阀、电磁比例阀、a进油口、t回油口、pst先导进油口和a1回油口；所述第一插装阀的第一油口与油缸的无杆腔连通，所述第一插装阀的第二油口与所述第二插装阀的第一油口连通，所述第二插装阀的第二油口与所述a1回油口连通，所述a进油口设于所述第一插装阀的第二油口与所述第二插装阀的第一油口相连接的油道上；所述第一插装阀的控制腔与所述电磁阀的控制口连通，所述电磁阀的进油口分别与所述第一插装阀的第一油口和油缸的无杆腔连通，所述电磁阀的回油口和所述电磁比例阀的回油口分别与所述t回油口连通，所述第二插装阀的控制腔与所述电磁比例阀的控制口连通，所述电磁比例阀的进油口与所述pst先导进油口连通。

2.根据权利要求1所述的高速高精度油缸控制系统，其特征在于：还包括溢流阀，所述溢流阀设于所述电磁阀的进油口与回油口之间的油道，所述溢流阀的一端与所述电磁阀的进油口连通，所述溢流阀的另一端与所述电磁阀的回油口、所述电磁比例阀的回油口和所述t回油口连通。

3.根据权利要求1所述的高速高精度油缸控制系统，其特征在于：所述第二插装阀的控制腔内设有用于检测阀芯位移量的位移传感器，所述位移传感器与所述第二插装阀的阀芯相接。

4.根据权利要求1所述的高速高精度油缸控制系统，其特征在于：还包括控制器，被配置用于，根据所述第二插装阀的阀芯位置，控制所述第二插装阀的开口度。

5.根据权利要求1所述的高速高精度油缸控制系统，其特征在于：所述a进油口外接换向阀。

6.根据权利要求1所述的高速高精度油缸控制系统，其特征在于：所述第一插装阀和所述第二插装阀分别为二通插装阀。

7.根据权利要求1所述的高速高精度油缸控制系统，其特征在于：所述电磁阀为二位三通电磁阀。

8.一种根据权利要求1-7任意一项所述的高速高精度油缸控制系统的控制方法，其特征在于，包括：

9.根据权利要求8所述的高速高精度油缸控制系统的控制方法，其特征在于：控制器输出指令位移信号控制所述电磁比例阀和所述电磁阀，通过所述电磁比例阀动作产生的压差驱动所述第二插装阀主阀芯运动，通过所述位移传感器监测的所述第二插装阀主阀芯的实际位移反馈给控制器，控制器将反馈信号与原输出指令信号进行比较，根据比较结果，再次输出指令位移信号，直至实际位移等于与原始指令位移相同。

10.根据权利要求8所述的高速高精度油缸控制系统的控制方法，其特征在于：所述电磁阀和所述电磁比例阀的输出流量与输入指位移令信号和阀的压差相关，负载流量与阀口压差的平方根成正比，如下式所示：

技术总结
本发明公开了一种高速高精度油缸控制系统及方法，控制系统包括控制阀组，控制阀组包括第一插装阀、第二插装阀、电磁阀、电磁比例阀、A进油口、T回油口、Pst先导进油口和A1回油口；第一插装阀的第一油口与油缸的无杆腔连通，第一插装阀的第二油口与第二插装阀的第一油口连通，第二插装阀的第二油口与A1回油口连通；第一插装阀的控制腔与电磁阀的控制口连通，电磁阀的进油口分别与第一插装阀的第一油口和油缸的无杆腔连通，电磁阀的回油口和电磁比例阀的回油口分别与T回油口连通，第二插装阀的控制腔与电磁比例阀的控制口连通，电磁比例阀的进油口与Pst先导进油口连通。本发明提高了油缸缩回速率，解决缩回速度控制不精准的问题。

技术研发人员：汤洪飞,刘林楠,何月华
受保护的技术使用者：徐工集团工程机械股份有限公司建设机械分公司
技术研发日：
技术公布日：2024/1/15