以組對形式實現勢能相互利用的液壓機組的製作方法

2023-08-07 00:09:51

技術領域

本發明涉及一種液壓機的驅動方法，特別涉及一種以組對形式實現勢能相互利用的液壓機組及其驅動方式，用於在多臺液壓機之間實現勢能的相互利用，節能降耗。

背景技術：

隨著全球範圍內工業的迅速發展，能源短缺和環境汙染問題日趨嚴重，以低能耗、低汙染為基礎的「低碳經濟」已經成為全球關注的焦點。其中液壓成形裝備由於其用量大、能耗高、效率低，效率一般為6％到40％，已逐漸成為人們普遍關注的主要對象之一。

液壓機工作時，滑塊的質量重、慣性大，滑塊依靠其自身的重力作用以及出油口節流閥調節，快速下降。在下放過程中，重力勢能和動能絕大部分在閥的節流口轉化為熱能耗散到大氣中。而液壓機工作頻繁，不僅造成了大量的能量浪費，而且增加了系統的碳排放，與發展低碳經濟相悖。針對這種情況，國內外學者提出了各種液壓機勢能回收利用的方法。回收就是將液壓機下降勢能轉換成易於存儲的能量儲存到儲能元件中，而後根據實際的需要釋放出來再利用。根據儲能方式的不同，一般分為電能式、機械能式和液壓能式。主要集中於電力式能量回收系統的開發和液壓二次元件的利用，在電力式能量回收技術中，由於能量轉化經歷了發動機、電動/發動機、儲能元件(電池或超級電容)和液壓泵等多個環節，能量轉換的效率較低。

以上這些方法雖然能達到能量回收和再利用的效果，但是增加了系統的負擔和控制的複雜性，同時增加了回收和再利用的環節，降低了能量利用的效率。

技術實現要素：

本發明是為避免上述現有技術所存在的不足之處，提供一種以組對形式實現勢能相互利用的液壓機組，通過對液壓機勢能的實時相互利用，減少能量轉換的環節，提高液壓系統的工作效率。

本發明為解決技術問題採用如下技術方案：

本發明以組對形式實現勢能相互利用的液壓機組的結構特點是：所述液壓機組至少包括兩組液壓機，分別是第一液壓機和第二液壓機；並在兩組液壓機之間設置勢能平衡系統和液壓驅動系統；

所述第一液壓機的液壓缸由第一活塞缸和第一柱塞缸組成，所述第一活塞缸的活塞杆和第一柱塞缸的柱塞杆共同與第一液壓機滑塊相聯接；第一活塞缸下腔通過油路分別與所述勢能平衡系統及液壓驅動系統相連通；第一活塞缸上腔一路是通過第一充液閥與第一油箱相通，另一路是通過第一單向閥與所述液壓驅動系統相連通；所述第一充液閥的液控口與所述液壓驅動系統相連通；所述第一單向閥的導通方向是由所述液壓驅動系統到所述第一液壓機；所述第一柱塞缸與所述液壓驅動系統相連通；

所述第二液壓機的液壓缸由第二活塞缸和第二柱塞缸組成，所述第二活塞缸的活塞杆和第二柱塞缸的柱塞杆共同與第二液壓機滑塊相聯接；第二活塞缸下腔通過油路分別與所述勢能平衡系統及液壓驅動系統相連通；第二活塞缸上腔一路是通過第二充液閥與第二油箱相通，另一路是通過第二單向閥與所述液壓驅動系統連通；所述第二充液閥的液控口與所述液壓驅動系統相連通；所述第二單向閥的導通方向是由所述液壓驅動系統到所述第二液壓機；所述第二柱塞缸與所述液壓驅動系統相連通。

本發明以組對形式實現勢能相互利用的液壓機組的驅動方式的特點是：

在第一液壓機處於快降動作時，由所述液壓驅動系統驅動所述第一柱塞缸的柱塞杆快速下降，帶動所述第一液壓機滑塊和第一活塞缸的活塞杆快速下降，以第一活塞缸下腔排出的液壓油經所述勢能平衡系統導入第二活塞缸下腔，以此推動所述第二液壓機實現快回動作；

在第二液壓機處於快降動作時，由所述液壓驅動系統驅動所述第二柱塞缸的柱塞杆快速下降，帶動所述第二液壓機滑塊和第二活塞缸的活塞杆快速下降，以第二活塞缸下腔排出的液壓油經所述勢能平衡系統導入第一活塞缸下腔，以此推動所述第一液壓機實現快回動作；

利用所述勢能平衡系統的儲存和補充功能使處在快降動作下的液壓機獲得相匹配的液壓油油量。

本發明以組對形式實現勢能相互利用的液壓機組的驅動方式的特點也在於：當所述第一液壓機與所述第二液壓機完成快降和快回動作後，關閉所述勢能平衡系統；所述第一液壓機和第二液壓機在液壓驅動系統的驅動下，相互獨立完成工藝要求中的壓制、卸荷、保壓和慢回各動作。

與已有技術相比，本發明有益效果體現在：

1、本發明將液壓機進行組對，使其中液壓機快降的勢能用於另外液壓機的快速上升，實現勢能的直接相互利用，較少了勢能的轉換環節，減少了能量損失，提高了液壓系統的效率。

2、本發明通過為液壓機設置柱塞缸，通過柱塞缸的流量輸入帶動液壓機滑塊的快速下降。在不依靠滑塊重力時，較小的流量輸入即可實現液壓機的快速下降，降低了驅動系統的裝機功率，減少了因使用節流閥產生的能量損耗，降低了系統的碳排放。

3、本發明在組對的液壓機在壓制動作時，將勢能平衡系統關閉，單臺液壓機獨立完成動作，減小了液壓驅動系統總的裝機功率，降低了液壓系統驅動部分因卸荷產生的能量消耗。

附圖說明

圖1為本發明液壓機組結構示意圖；

圖中標號：1第一液壓機，2第二液壓機，11第一活塞缸，12第一柱塞缸，13第一液壓機滑塊，14第一充液閥，15第一油箱，16第一單向閥，21第二活塞缸，22第二柱塞缸，23第二液壓機滑塊，24第二充液閥，25第二油箱，26第二單向閥。

具體實施方式

參見圖1，本實施例以組對形式實現勢能相互利用的液壓機組中，液壓機組至少包括兩組液壓機，分別是第一液壓機1和第二液壓機2；並在兩組液壓機之間設置勢能平衡系統和液壓驅動系統。

如圖1所示，第一液壓機1的液壓缸由第一活塞缸11和第一柱塞缸12組成，所述第一活塞缸11的活塞杆和第一柱塞缸12的柱塞杆共同與第一液壓機滑塊13相聯接；第一活塞缸下腔通過油路分別與所述勢能平衡系統及液壓驅動系統相連通；第一活塞缸上腔一路是通過第一充液閥14與第一油箱15相通，另一路是通過第一單向閥16與所述液壓驅動系統相連通；所述第一充液閥14的液控口與所述液壓驅動系統相連通；所述第一單向閥16的導通方向是由所述液壓驅動系統到所述第一液壓機1；所述第一柱塞缸12與所述液壓驅動系統相連通；

如圖1所示，第二液壓機2的液壓缸由第二活塞缸21和第二柱塞缸22組成，所述第二活塞缸21的活塞杆和第二柱塞缸22的柱塞杆共同與第二液壓機滑塊23相聯接；第二活塞缸下腔通過油路分別與所述勢能平衡系統及液壓驅動系統相連通；第二活塞缸上腔一路是通過第二充液閥24與第二油箱25相通，另一路是通過第二單向閥26與所述液壓驅動系統相連通；所述第二充液閥24的液控口與所述液壓驅動系統相連通；所述第二單向閥26的導通方向是由所述液壓驅動系統到所述第二液壓機2；所述第二柱塞缸22與所述液壓驅動系統相連通。

本實施例中以組對形式實現勢能相互利用的液壓機組的驅動方式是：

在第一液壓機1處於快降動作時，由所述液壓驅動系統驅動所述第一柱塞缸12的柱塞杆快速下降，帶動所述第一液壓機滑塊13和第一活塞缸12的活塞杆快速下降，此時，利用在第一活塞缸上腔中形成的負壓開啟第一充液閥14，使第一油箱15中的油液注入第一活塞缸上腔，以第一活塞缸下腔排出的液壓油經所述勢能平衡系統導入第二活塞缸下腔，帶動所述第二活塞缸的活塞杆快速上升，並推動第二壓機滑塊23快速上升，以此推動第二液壓機實現快回動作。與此同時，第二充液閥24的液控口壓力升高，第二充液閥24開啟，第二活塞缸上腔的液壓油經充液閥24流回至第二油箱25。

在第二液壓機2處於快降動作時，由所述液壓驅動系統驅動所述第二柱塞缸22的柱塞杆快速下降，帶動所述第二液壓機滑塊23和第二活塞缸21的活塞杆快速下降，此時，利用在第二活塞缸上腔中形成的負壓開啟第二充液閥24，液壓油經所述第二油箱25流入所述第二活塞缸上腔；以第二活塞缸下腔排出的液壓油經所述勢能平衡系統導入第一活塞缸下腔，帶動第一活塞缸的活塞杆快速上升，並推動所述第一壓機滑塊13快速上升，以此推動所述第一液壓機實現快回動作。與此同時，第一充液閥14的液控口壓力升高，第一充液閥14開啟，第一活塞缸上腔的液壓油經第一充液閥14流回至第一油箱15。

第一充液閥14和第二充液閥24為液控單向閥，在其液控口的壓力大於開啟壓力時，即呈雙嚮導通狀態。

本實施例中，液壓機組是以兩隻液壓機進行組對，在液壓驅動系統的驅動下，對於第一液壓機1中的處在中間位置上的一隻第一活塞缸11和分處在第一活塞缸左右兩側的第一柱塞缸12的總橫截面面積應滿足液壓機最大成形力的需求。在液壓驅動系統的流量驅動下，兩隻第一柱塞缸12的總的橫截面積的設置是以滿足液壓機快速下降的速度需求為準；對於第二液壓機2中的一隻第二活塞缸21以及兩隻第二柱塞缸22也為同樣的要求。

利用勢能平衡系統的儲存和補充功能使處在快回動作下的液壓機獲得與動作相匹配的液壓油油量。也就是：當處在快降動作中的液壓機的流量大於處在快回動作中的液壓機需求的流量時，勢能平衡系統為儲存功能，反之是由所述液壓驅動系統為快回動作中的液壓機提供補充能量。

當所述第一液壓機1與所述第二液壓機2完成快降和快回動作後，關閉所述勢能平衡系統；所述第一液壓機1和第二液壓機2在液壓驅動系統的驅動下，相互獨立完成工藝要求中的壓制、卸荷、保壓和慢回各動作。

本發明以組對形式實現勢能相互利用的液壓機組，其液壓機組至少包括兩組液壓機，對於動作節拍相適應的多臺液壓機可以按同樣的方法實現相互之間的勢能利用。