[发明专利]基于液压伺服闭环控制的液压缸快速送进系统

说明书

技术领域

本发明属于机械制造技术领域，涉及一种液压缸快速送进装置，具体的说是一种基于液压伺服闭环控制的液压缸快速送进系统。

背景技术

液压缸快速送进装置是为了实现液压缸活塞杆快速伸出，且能实现其加减速过程闭环控制。根据液体动力学基础公式,过流断面的平均流速V等于过流断面的流量Q比上过流断面的面积A,即V=Q/A,由于液压缸活塞的运动速度与过流断面的流速相同，由上式可知：当活塞面积一定时，活塞的运动速度与流量成正比，因此，若要实现液压缸活塞杆快速伸出，则必须要增大无杆腔流量。目前为止快速回路主要有以下几种：如液压缸差动连接快速回路、变量泵供油快速回路、蓄能器供油快速回路，气液缸与快速缸串联增速回路等，但以上快速回路均有不同程度的缺陷，具体说明如下：

1、液压缸差动连接快速回路

    当活塞杆快速伸出时，液压缸有杆腔与无杆腔相通、压力相等，活塞杆伸出速度与液压缸两腔面积差有关，一般情况下，差动连接时活塞杆伸出速度只能增大到非差动连接时速度的2倍左右，速度增长范围窄；

    2、 变量泵供油快速回路

    活塞杆的伸出速度受变量泵排量的影响，活塞杆伸出速度越高，泵排量随之增大，当达到一定速度时，甚至需要多个液压泵并联才能满足系统要求 ，这样会造成系统的体积大、成本高、维护困难、噪声污染等问题；

    3、蓄能器供油快速回路

    蓄能器作为储能元件可以向系统提供大量的液压油，而且可以减小动力源的输入功率，但执行液压缸的行程、活塞面积及压力直接影响所需蓄能器的容量大小，而直接利用蓄能器作为快速缸的动力源会造成蓄能器体积庞大，从而造成油箱尺寸安装不方便等问题； 

    4、气液缸与快速缸串联快速回路

    由大活塞直径的气液缸向小活塞直径的快速缸提供大流量液压油，推动快速缸活塞杆高速运动，但气液缸内部结构为活塞一侧为液压油，一侧为有一定压力的氮气，中间靠密封将两种不同介质隔开，长时间使用时，内部泄漏问题会直接影响系统的整体精度。

发明内容

本发明针对现有技术中存在的问题，提供了一种基于液压伺服闭环控制的液压缸快速送进系统。

本发明为解决这一问题所采取的技术方案是:

本发明的基于液压伺服闭环控制的液压缸快速送进系统，包括动力系统、控制系统、执行元件及辅助装置；动力系统包括液压泵、与液压泵连接的电动机和蓄能器；控制系统包括PLC控制单元、常开电磁溢流阀、伺服阀和设置在伺服控制缸内的直线位移传感器；执行元件包括伺服控制缸、位于伺服控制缸上方的比例增速缸和与比例增速缸连通的快速送进缸；辅助装置包括设置在底座上的油箱和与伺服阀连接的压力继电器。

所述的比例增速缸与快速送进缸并联，通过油管连通，两缸的有杆腔与有杆腔相通，无杆腔与无杆腔相通。

所述的比例增速缸与伺服控制缸串联，两缸之间利用两活塞杆刚性连接，实现两活塞杆同步运动。

所述的伺服控制缸的活塞面积小于比例增速缸的活塞面积。

所述的伺服控制缸为双出杆结构。

所述的液压泵、电动机、蓄能器和伺服阀设置在油箱上。

本发明的优点和积极效果为：

本发明的基于液压伺服闭环控制的液压缸快速送进系统，系统流量低,体积小,节约成本,降低能源消耗；系统结构简单紧凑,易于实现,适于全面推广；执行元件速度调节范围广,最高速度可达15m/s；控制系统控制精度高，操作简便；位移传感器安装在低速小行程的液压缸内，提高安全性，增加寿命；快速送进缸为流量控制，换向和速度全程可控。总之，本发明的液压缸快速送进系统，降低了动力源的总功率、简化了系统结构、减小了系统体积、易于实现速度控制；介质单一、节省能源、降低成本且维护方便。

 

附图说明

图1是本发明的液压缸快速送进系统的液压原理图；

图2是本发明的液压缸之间的连接结构图；

图3是本发明的基于液压伺服闭环控制的液压缸快速送进系统的整体结构图。

图中主要部件标号说明：

1：油箱               2：液位计

3：温度计             4：空滤器

5：吸油滤油器         6：液压泵

7：电动机             8：常开电磁溢流阀

9：液压表            10：单向阀

11：压力管路滤油器   12：蓄能器