[发明专利]一种油缸控制系统及控制方法

说明书

本发明公开了一种油缸控制系统及控制方法，用于降低油源消耗，控制油缸伸缩，包括多路阀和第一单向阀，所述油缸有杆腔与多路阀连接，所述油缸无杆腔经第一单向阀与多路阀连接，所述的油缸控制系统还连接设置控制器、旁通回路单元、压力传感单元、多冗余单元和蓄能单元，所述的控制器通过压力传感单元与旁通回路单元连接，控制器通过压力传感单元的指令控制旁通回路单元工作，所述的多冗余单元与蓄能单元连接，控制油缸伸缩。本发明采用旁通回路实现液压油缸控制，降低系统搭建成本、减小系统发热，降低冷却系统负荷；控制系统采用电液控制技术，可扩展性强，便于实现自动化控制；提高速度控制回路负载适应性；有较好的节能效果提高系统控制精度。

技术领域

本发明属于电液领域，尤其涉及一种油缸控制系统及控制方法。

背景技术

液压油缸在机械行业应用十分广泛。液压油缸一般有两个油腔，通过不同油腔进油及回油可实现油缸活塞杆的伸出及缩回。受油缸结构及使用方式限制，一般油缸无杆腔液压油作用面积与有杆腔作用面积不同，我们将无杆腔面积与有杆腔面积之比称作缸杆比，缸杆比一般大于1。当有杆腔进油而无杆腔回油时，回油流量如下式所示。

Q_有-i·Q_无

从上式可以看出，当液压系统油源流量固定不变时，缸杆比越大，无杆腔回油流量越大。以某型钻机给进油缸为例，其缸杆比达到2.1，这样，钻机给进油缸无杆腔进油时，有杆腔回油流量是有杆腔进油流量的2.1倍，若在液压系统设计时，根据系统流量选择油缸控制多路阀，由于油缸缸杆比大，无杆腔回油流量太大，会在无杆腔产生较大的背压，在钻机等举升装置中，需要一定的背压以平衡举升装置及钻具的自重，但是当缸杆较大时，油缸有杆腔背压过大，系统功率损失较大，发热严重，而且油缸缩回速度受背压影响较大，油缸缩回速度不可控。若根据无杆腔回油流量选择多路阀，虽解决了无杆腔背压问题，但这将大大增加液压系统搭建成本。另一种方法是多路阀采用非对称阀芯，此方法成本相对于第一种方法较低，但存在阀芯需要定制，供货周期较长，通用性较差等问题，而且由于无法实现对多路阀A、B口单独控制，所以系统的负载适应性较差，当外负载较大时，无法实现油缸速度的精确控制，易发生油缸失速，造成设备损坏，甚至引发安全事故。在部分大尺寸油缸控制中，采用两个电控比例换向阀分别单独控制油缸有杆腔及无杆腔流量以达到匹配系统的目的，此类方案虽解决了流量不对称的问题，但大大增加系统搭建成本，而且由于电控系统可靠性问题，当系统发生故障时，需要专业维修人员进行维修，操作人员无法快速判断系统故障，而导致系统无法正常工作，因此其使用范围受到了较大的限制。

另一方面随着油缸尺寸的增大，由于油缸伸缩过程中，系统流量差异较大，特别是在油缸伸出过程中，需要大流量供给，因此造成油源功率储备较大，在油缸主要应用于举升情况下，大流量油液主要克服油缸及负载重力势能，在油缸频繁往复过程中，为克服重力需要消耗大量的能量。

发明内容

针对现有技术存在的问题，本发明的目的是提供一种油缸控制系统及控制方法，以解决现有技术中存在系统背压较大、液压油发热严重、系统搭建成本高、通用性较差、高能耗等问题。

为达到上述目的，本发明采用如下技术方案：

一种油缸控制系统，用于降低油源消耗，控制油缸伸缩，包括多路阀和第一单向阀，所述油缸有杆腔与多路阀连接，所述油缸无杆腔经第一单向阀与多路阀连接，

所述的油缸控制系统还连接设置控制器、旁通回路单元、压力传感单元、多冗余单元和蓄能单元，所述的控制器通过压力传感单元与旁通回路单元连接，控制器通过压力传感单元的指令控制旁通回路单元工作，所述的多冗余单元与蓄能单元连接，控制油缸伸缩。

进一步地，所述的旁通回路单元包括第二单向阀和第一换向阀，所述的油缸与第二单向阀连接，第二单向阀的控制油口与第一换向阀的控制油口连接，所述控制器控制第二单向阀开启和第一换向阀的动作。