一種液壓泵流量調節裝置的製作方法

2023-08-04 01:52:26 3

專利名稱：一種液壓泵流量調節裝置的製作方法
技術領域：
本發明涉及一種液壓泵流量的調節裝置，屬於電液控制技術領域，特別是一種
通過改變泵的轉速連續控制液壓泵輸出流量的裝置。
背景技術：
為了降低液壓系統的能量損失，減小發熱量，液壓控制技術的一個發展趨勢是通過改變液壓泵的轉速來控制泵的輸出流量。如公開號為CN1821574A的一種"低空轉能耗液壓動力源"的發明專利，就公開了這樣一種系統是增設了可檢測泵排量的位移傳感器，通過改變泵的轉速可使該動力源具有恆壓、恆流和恆功率控制的複合功能，並通過降低液壓泵在非工作周期和部分負載工況的轉速降低液壓系統的能耗。通過變轉速控制的電動機與恆壓變量泵的組合，不僅可連續控制泵的輸出流量，也降低了系統非工作周期的能耗；又如公開號為CN1410245A的一種"變頻注塑機的節能裝置及其節能方法"的發明專利，由壓力控制單元將接收到的壓力傳感器的系統壓力反饋信號與注塑機控制器設定的工藝參數信號比較處理後輸入給變頻伺服控制器一個相應的控制信號，由轉速傳感器將採集到的電機轉速信號輸入到變頻伺服控制器中，變頻伺服控制器根據上述控制信號和轉速信號輸出相應的控制電機轉動的變頻信號，電機通過聯軸器驅動油泵輸出滿足工藝要求的流量，同樣是通過採用變轉速驅動的方式連續控制泵的輸出流量和壓力來降低系統能耗。 上述現有的系統也存在一個問題，就是一旦泵的排量和電機的最高轉速確定，液壓泵可控制的流量範圍就確定，系統要求的功率越大，為了控制泵的轉速，需要的變速電機的成本也越高，特別是在採用伺服電機(交流伺服電機、永磁同步電機等)和開關磁阻電機驅動的系統中，當採用大功率系統時，將會極大地增大系統的成本。
如果在變轉速驅動泵的基礎上再並聯一個恆定轉速的定量泵，雖然也可以增大整個系統流量的控制範圍，但要保證流量控制的連續性，就需要不斷的啟動和停止動力源，這樣一方面會引發系統的衝擊和振動，另外也會影響系統的動態過程和生產效率，特別當動力源為內燃發動機時，就更不可能頻繁啟停，而如果動力源始終工作，則整個系統的調速範圍就如圖5所示，連續可控範圍仍然只是原變速泵的範圍，只是疊加了液壓泵輸出的恆定流量，這就會影響某些實際應用，如柴電混合動力的液壓系統，要求大範圍內執行器速度連續變化的主機設備等。

發明內容
本發明液壓泵流量調節裝置，目的是通過液壓泵的組合，採用較小功率的變速電機，在較大範圍內控制液壓泵的輸出流量，以解決現有技術採用伺服電機驅動大功率系統成本較高的問題，從而提供一種液壓泵流量調節裝置。 本發明液壓泵流量調節裝置的技術方案包括單向旋轉液壓泵，動力源，控制閥，溢流閥，壓力傳感器，液壓執行器，其構成是在系統中增設了雙向旋轉液壓泵、電動機、電動機轉速控制器、聯軸器、安全閥和蓄能器。其中，電動機通過聯軸器驅動雙向旋轉液壓泵，電動機轉速控制器控制電動機的旋轉方向和轉速大小，雙向旋轉液壓泵的第一油口通過液壓管路與單向旋轉液壓泵的出油口連通，雙向旋轉液壓泵和單向旋轉液壓泵的共同出油口通過總出油口與控制閥的進油口連通，雙向旋轉液壓泵的第二油口連通有蓄能器和安全閥的進油口，或者直接與油箱連通。 本發明上述技術方案中所述的單向旋轉液壓泵和雙向旋轉液壓泵是定量液壓泵、機械調整恆壓變量液壓泵、機械調整恆功率變量液壓泵，或是電子比例控制恆壓變量液壓泵；所述的電動機是交流伺服電動機、交流永磁同步電動機、開關磁阻電動機或是直流伺服電動機；所述的動力源是恆定轉速的交流異步電動機，或是內燃發動機；所述的溢流閥是手動調整的溢流閥，或是電子比例控制的溢流閥；所述的單向旋轉液壓泵和雙向旋轉液壓泵的排量相等，或不相等。 本發明液壓泵流量調節系統的基本原理是，當系統不工作時，首先讓雙向旋轉液壓泵與單向旋轉液壓泵相反的方向旋轉，通過調整雙向旋轉液壓泵的轉速，將單向旋轉液壓泵泵出的油液全部泵回油箱蓄能器或油箱中，這時整個系統輸出的油液流量為零，系統處於待機狀態，當系統要求有流量輸出時，通過轉速控制器減小雙向旋轉液壓泵的轉速，系統就會有流量輸出，輸出的流量等於單向旋轉液壓泵輸出的流量，減去雙向旋轉液壓泵泵回油箱或蓄能器的流量，當轉速為零時，系統輸出的流量等於單向旋轉液壓泵輸出的流量，進一步改變雙向旋轉液壓泵的旋轉方向並增加它的轉速，系統的輸出流量就會增大，參圖6中曲線，系統輸出流量的變化範圍等於單向旋轉液壓泵輸出的流量與雙向旋轉液壓泵輸出流量的和，對應轉速變化範圍是n2。到n2max。
本發明液壓泵流量調節裝置，主要特點首先體現在用較小功率的伺服電機，可在較大功率範圍內連續控制整個液壓系統的輸出流量。其次是降低了採用伺服電機通過變速方式控制液壓系統的成本。第三是採用雙向旋轉的液壓泵，使系統具有儲能功能，但系統中具有重力負載情況時，可回收這部分勢能。第四是雙向旋轉液壓泵的第二油口與蓄能器連通，提高了該泵的吸油能力，可提高泵的工作轉速，從而可用較小排量的雙線旋轉液壓泵與大排量的液壓泵配合使用。


圖1是本發明液壓泵流圖2是本發明液壓泵流圖3是本發明液壓泵流圖4是本發明液壓泵流圖5單方向旋轉變速泵和定圖6雙方向旋轉變速泵和定
調節裝置實施例1的結構示調節裝置實施例2的結構示調節裝置實施例3的結構示調節裝置實施例4的結構示
t液壓泵組合流」
t液壓泵組合流量輸出半
寸
性曲線圖性曲線圖,
圖中1-單向旋轉液壓泵2-動力源3-控制閥4-溢流閥5-壓力傳感器6-雙向旋轉液壓泵7-電動機8-電動機轉速控制器9-聯軸器10-執行器ll-安全閥12-蓄能器
Pl-單向旋轉液壓泵1出油口 P2-雙向旋轉液壓泵6第一油口 P3-總出油口P4-控制閥3進油口 Tl-單向旋轉液壓泵1吸油口 T2-雙向旋轉液壓泵6第二油口 T-油箱Ll-第1液壓管道L2第-2液壓管道L3-第3液壓管道L4-第4液壓管道
具體實施例方式
下面結合附圖對本發明液壓泵流量調節裝置作出進一步的詳細說明，本領域的技術人員在閱讀了本具體實施例後，能夠實現本發明的技術方案，同時，本發明的優點與積極效果也能夠得到體現。
實施例1 圖1是本發明的第一種實施例。本液壓泵流量的調節裝置包括單向旋轉液壓泵1，動力源2，控制閥3，溢流閥4，壓力傳感器5和液壓執行器10，其構成是本發明在現有的液壓泵流量調節系統中，進一步增設了雙向旋轉的液壓泵6，電動機7，電動機轉速控制器8，聯軸器9，安全閥11和蓄能器12。其中，動力源2驅動單向旋轉液壓泵1，單向旋轉液壓泵1的出油口 Pl經過第一液壓管路L1與雙向旋轉液壓泵6的第一油口 P2連通，總出油口P3與第一液壓管路L1連通，它是單向旋轉液壓泵l和雙向旋轉液壓泵6兩臺液壓泵的共同出油口，總出油口P3與控制閥3的進油口P4連通，控制閥3經過第三液壓管路L3和第4液壓管路L4與液壓執行器10的油口連通，控制閥3的作用是控制液壓執行器10的運動方向，總出油口P3與第二液壓管路L2連通，通過第二液壓管路L2可以連接兩臺以上的液壓執行器，溢流閥4安裝在液壓管路L1上，控制系統的最高壓力，壓力傳感器5安裝在第一液壓管路L1上，檢測第一液壓管路L1中的壓力值，電動機7通過聯軸器9驅動雙向旋轉液壓泵6旋轉，電動機轉速控制器8控制電動機7的旋轉方向和轉速大小，單向旋轉液壓泵1吸油口T1與油箱T連通，雙向旋轉液壓泵6第二油口 T2與蓄能器12的進油口連通，同時還與安全閥11的進油口連通，雙向旋轉液壓泵6第二油口T2也可以直接和油箱T連通。 在具體實施中，單向旋轉液壓泵1選用定量的內嚙合齒輪泵形式，雙向旋轉液壓泵6選用定量的軸向柱塞泵形式，電動機7選用交流伺服電動機，動力源2選用恆定轉速的交流異步電動機，溢流閥4是電子比例控制的溢流閥，選取單向旋轉液壓泵l和雙向旋轉液壓泵6的排量相等。 本發明的液壓泵流量調節系統的工作過程是，系統啟動後，動力源2(這裡是交流異步電動機)以恆定的轉速運轉，驅動單向旋轉液壓泵1輸出額定的流量Q1， Ql等於該液壓泵的排量^和它轉速W的乘積，轉速控制器8控制雙向旋轉液壓閥泵6以與動力源2基本相同的轉速旋轉，其旋轉方向是將單向旋轉液壓泵l泵出的液壓油，經雙向旋轉液壓泵6第一油口 P2吸入後再經雙向旋轉液壓泵6第二油口 T2泵入蓄能器12，泵入的流量也是Q1，這樣經總油口P3輸出的液壓油流量為零，這時如果通過轉速控制器8控制電動機7逐漸降低轉速，經雙向旋轉液壓泵6第一油口P2吸入蓄能器12的流量就會減少，經總油口P3供出的流量就會從零逐漸增加，當電動機7的轉速為零時，總油口P3輸出Q1的流量，進一步，用轉速控制器8控制改變電動機7的旋轉方向，這時雙向旋轉液壓泵6經其第二油口T2從蓄能器吸油，經其第一油口P2排油到液壓管路L1，逐漸提高轉速，整個系統輸出的流量就會在單向旋轉液壓泵1輸出流量Ql的基礎上，隨著電動機7轉速的提高成比例的增加，當達到與動力源2同樣的轉速時，整個系統輸出兩倍Q1的流量，因此，只用一個可控制轉速的電動機7就可連續控制單向旋轉液壓泵1和雙向旋轉液壓泵6二個液壓泵相加的流量，既擴展了液壓泵的流量調節範圍，雙向旋轉液壓泵6的轉速可以高於單向旋轉液壓泵l的轉速，整個系統的流量控制曲線如圖6中的曲線1所示，圖6 中的曲線2是雙向旋轉液壓泵6的流量特性。
實施例2 圖2是本發明的第二種實施例。與第一種實施例的區別有l)所選的單向旋轉 液壓泵1是機械調整恆功率型變量液壓泵，它的排量與雙向旋轉液壓泵2的排量相等， 它的輸出流量與該泵出口P1 口的壓力成雙曲線的關係，即二者的乘積為恆定值，從而限 制了單向旋轉液壓泵l的最大輸出功率。2)動力源2採用內燃發動機，用柴油或汽油驅 動。除此之外系統的組成、連接關係和工作原理與實施例l完全相同，它可以應用在混 合動力驅動的行走機械中，如挖掘機、裝載機和拖拉機等。
實施例3 圖3是本發明的第三種實施例。與第一種實施例的區別有l)所選的單向旋轉 液壓泵1是電子比例控制的恆壓變量泵，通過改變集成在其上比例先導閥的電流信號， 可以連續比例地控制該泵出口的壓力值。2)去掉了安全閥11和蓄能器12，雙向旋轉液 壓泵6第2油口T2直接與油箱T連通。除此之外系統的組成、連接關係和工作原理與實 施例1完全相同，系統的特色是可以連續控制經過總出油口 P3供給到液壓執行器10的流 量和壓力，可以應用於注塑機、壓力機、壓鑄機、打包機等等工業自動化設備中。
實施例4 圖4是本發明的第四種實施例，是恆功率加比例恆壓實施例，與第一種實施例 的區別有1)所選的單向旋轉液壓泵1是機械調整恆功率變量型液壓泵，它的排量與雙 向旋轉液壓泵2的排量相等，它的輸出流量與該泵出口P1 口的壓力成雙曲線的關係，即 二者的乘積為恆定值，從而限制了單向旋轉液壓泵1的最大輸出功率。2)動力源2採用 內燃發動機，用柴油或汽油驅動。3)雙向旋轉液壓泵6選用機械調整恆壓型變量液壓泵， 可以限制總出油口P3出的最高壓力值。4)去掉了安全閥11和蓄能器12，雙向旋轉液壓 泵6第2油口 T2直接與油箱T連通。 除此之外系統的組成、連接關係和工作原理與實施例1完全相同，它同樣可以 應用在混合動力驅動的行走機械中，如挖掘機、裝載機、拖拉機等。 本發明在上述實施例中，電動機7可以使用交流伺服電動機、交流永磁同步電 動機、開關磁阻電動機，也可以使用直流伺服電動機；單向旋轉液壓泵l和雙向旋轉液 壓泵6可以使用定量液壓泵、機械調整恆壓變量液壓泵、機械調整恆功率變量液壓泵， 或是電子比例控制恆壓變量液壓泵；動力源2可以使用恆定轉速的交流異步電動機， 或是內燃發動機溢流閥4可以使用手動調整的溢流閥，也可以使用電子比例控制的溢流 閥；單向旋轉液壓泵1和雙向旋轉液壓泵6的排量可以相等，也可以不相等。系統中的 其它結構配置以及系統中的其它控制部分應當根據現有技術設計處理。
權利要求
一種液壓泵流量調節裝置，包括單向旋轉液壓泵(1)，動力源(2)，控制閥(3)，溢流閥(4)，壓力傳感器(5)，液壓執行器(10)，其特徵是在系統中增設了雙向旋轉液壓泵(6)、電動機(7)、電動機轉速控制器(8)、聯軸器(9)、安全閥(11)和蓄能器(12)；其中，電動機(7)通過聯軸器(9)驅動雙向旋轉液壓泵(6)，電動機轉速控制器(8)控制電動機(7)的旋轉方向和轉速大小，雙向旋轉液壓泵(6)的第一油口(P2)通過液壓管路(L1)與單向旋轉液壓泵(1)的出油口(P1)連通，液壓管路(L1)與總出油口(P3)連通，總出油口(P3)與控制閥(3)的進油口(P4)連通；雙向旋轉液壓泵(6)的第二油口(T2)連通有蓄能器(12)和安全閥(11)的進油口，或者直接與油箱(T)連通。
2. 權利要求1所述的液壓泵流量調節裝置，其特徵在於單向旋轉液壓泵(1)和雙向旋轉液壓泵(6)是定量液壓泵、機械調整恆壓變量液壓泵、機械調整恆功率變量液壓泵，或是電子比例控制恆壓變量液壓泵。
3. 權利要求1所述的液壓泵流量調節裝置，其特徵在於電動機(7)是交流伺服電動機、交流永磁同步電動機、開關磁阻電動機或是直流伺服電動機。
4. 權利要求1所述的液壓泵流量調節裝置，其特徵在於動力源(2)是恆定轉速的交流異步電動機，或是內燃發動機。
5. 權利要求1所述的液壓泵流量調節裝置，其特徵在於溢流閥(4)是手動調整的溢流閥，或是電子比例控制的溢流閥。
6. 權利要求1所述的液壓泵流量調節裝置，其特徵在於單向旋轉液壓泵(1)和雙向旋轉液壓泵(6)的排量相等，或不相等。
全文摘要
一種液壓泵流量調節裝置是在系統中增設了流量調節系統，即電動機通過聯軸器驅動雙向旋轉液壓泵，電動機轉速控制器控制電動機的旋轉方向和大小，雙向旋轉液壓泵第一油口通過液壓管與單向旋轉液壓泵出油口連通，液壓管與總出油口連通，總出油口與控制閥進油口連通，雙向旋轉液壓泵的第二油口連通有蓄能器和安全閥。本發明採用較小功率的伺服電機可以在較大功率範圍內連續控制整個液壓系統的輸出流量，降低了系統控制成本；採用雙向旋轉的液壓泵，使系統具有儲能功能，雙向旋轉液壓泵的第二油口與蓄能器連通，提高了該泵的吸油能力和泵的工作轉速。本發明適用於混合動力驅動的行走機械中。
文檔編號F15B15/00GK101691878SQ20091007571
公開日2010年4月7日 申請日期2009年10月13日 優先權日2009年10月13日
發明者權龍 , 王成賓 申請人:太原理工大學