一種節能型雙執行單元液壓機系統及控制方法
【專利摘要】本發明公開了一種節能型雙執行單元液壓機系統及控制方法，其特征是液壓機系統包括加工系統和定位補油系統；加工系統包括執行單元和驅動單元，執行單元包括兩組結構相同的單活塞桿式活塞缸，且有桿腔油口通過節流閥相連通，實現液壓缸的執行部件互補動作，在其中一活塞缸執行機構下降的同時，另外一活塞缸執行機構上升，反之亦然，可以有效提升液壓機的能量效率和工作效率，其定位補油回路用于調整雙執行單元初始位置，實現雙執行單元工作過程中的相對位置可調，增加系統靈活性。本發明在雙執行單元之間共用驅動單元，提升了負載與驅動單元的匹配程度，減少了加工過程的能量損耗。
【專利說明】
一種節能型雙執行單元液壓機系統及控制方法
技術領域
[0001]本發明涉及一種液壓機系統，特別是一種雙執行單元液壓機節能系統及其控制方法，用于提升液壓機的工作效率和能量效率。
【背景技術】
[0002]成形加工以其生產效率高、節約材料、加工質量高的優點，得到廣泛應用。液壓機具有傳動平穩、控制簡單等優點，成為成形裝備的重要傳動形式。
[0003]但由于液壓成形裝備的負載特性與驅動特點，導致液壓成形裝備的能量損失高、效率甚至低至50%以下。其中，液壓機工作時，滑塊根據工作節拍頻繁的上升和下降，重力勢能和動能在下降過程中轉化為熱能耗散到大氣中，構成能量損失的重要部分。
[0004]隨著技術的發展，對液壓機的工作效率要求越來越高，而普通液壓機單個周期內上升和下降的動作時間的存在成為了液壓機效率提升的制約因素。
【發明內容】
[0005]本發明是為避免上述現有技術所存在的不足之處，提供一種節能型雙執行單元液壓機系統及控制方法，通過油路連接兩組活塞缸有桿腔，實現液壓缸的執行單元互補動作，提升液壓機的能量效率和工作效率。
[0006]本發明為解決技術問題采用如下技術方案:
[0007]本發明節能型雙執行單元液壓機系統的結構特點是:所述液壓機系統包括:加工系統和定位補油系統；
[0008]所述加工系統包括執行單元和驅動單元，其中:所述執行單元包括兩組結構相同的單活塞桿式活塞缸，分別為第一活塞缸和第二活塞缸;所述第一活塞缸和第二活塞缸的有桿腔油口通過節流閥相連通，組成聯合容腔;所述第一活塞缸和第二活塞缸的無桿腔油口——對應地連接到具有中位卸荷功能的第一閥的油口 A和油口 B;所述第一閥的回油口 T與油箱相連;所述驅動單元由變量栗與電機組合而成;所述驅動單元中變量栗的出油口一路與所述第一閥的進油口 P相連，另一路與比例溢流閥的入口相連，所述比例溢流閥的出油口與油箱相連；
[0009]所述定位補油系統由第二閥和第三閥組成，所述第二閥的進油口與第二活塞缸的無桿腔油口相連;所述第二閥的出油口與第二活塞缸的有桿腔油口相連;所述第三閥的進油口與第一活塞缸的有桿腔油口相連;所述第三閥的出油口與油箱相連；
[0010]所述第一閥為三位四通電磁換向閥，所述第二閥為兩位兩通電磁換向閥，所述第三閥為兩位兩通電磁換向閥。
[0011]本發明節能型雙執行單元液壓機系統的控制方法的特點是:按如下過程設置所述液壓機系統的初始狀態:
[0012]步驟1、設置所述第一閥在左位，關閉第二閥，開啟第三閥，液壓油進入第一活塞缸的無桿腔，使第一活塞缸活塞下移直至限位在第一活塞缸活塞最低位置P1L處；
[0013]步驟2、切換所述第一閥在右位，第二閥保持為關閉，第三閥保持為開啟，液壓油進入第二活塞缸的無桿腔，使第二活塞缸活塞下移直至限位在第二活塞缸活塞最低位置P2L處；
[0014]步驟3、保持第一閥在右位，開啟第二閥，關閉第三閥，液壓油進入聯合容腔，使第一活塞缸活塞上升直至達到設定的第一活塞缸活塞最高位置PlH;
[0015]步驟4、切換第一閥在中位，關閉第二閥，并保持第三閥為關閉，完成液壓機系統的初始狀態設置。
[0016]所述第一閥的左位是指:進油口P與油口 A相通，油口 B與回油口 T相通；
[0017]所述第一閥的右位是指:進油口P與油口 B相通，油口 A與回油口 T相通；
[0018]所述第一閥的中位是指:進油口 P與回油口 T相通，油口 A和油口 B為關斷。
[0019]本發明節能型雙執行單元液壓機系統的控制方法的特點也在于:所述液壓機系統按如下步驟完成成形過程:
[0020]步驟A、第一活塞缸成形過程:
[0021]調整所述比例溢流閥的限定壓力為第一活塞缸成形所需壓力，切換第一閥在左位，使液壓油進入第一活塞缸的無桿腔，驅動第一活塞缸活塞下移進行快降；同時，第一活塞缸的有桿腔排出的液壓油通過節流閥進入第二活塞缸的有桿腔，推動第二活塞缸活塞上移進行快回；
[0022]當第一活塞缸完成快降轉為壓制動作時，第二活塞缸完成快回轉為慢回動作；
[0023]當第一活塞缸完成壓制動作轉入保壓動作時，第二活塞缸完成慢回動作轉為上下料動作；
[0024]當第一活塞缸保壓動作完成時，切換第一閥至中位，使第一活塞缸進入卸荷動作；待第二活塞缸上下料動作完成時，第一活塞缸結束卸荷動作；
[0025]步驟B、第二活塞缸的成形過程為:
[0026]調整所述比例溢流閥的限定壓力為第二活塞缸成形所需壓力，切換第一閥在右位，使液壓油進入第二活塞缸的無桿腔，驅動第二活塞缸活塞下移進行快降；同時，第二活塞缸的有桿腔排出的液壓油通過節流閥進入第一活塞缸的有桿腔，推動第一活塞缸上移進行快回；
[0027]當第二活塞缸完成達降轉為壓制動作時，第一活塞缸完成快回轉為慢回動作；
[0028]當第二活塞缸完成壓制動作轉入保壓動作時，第一活塞缸完成慢回動作轉為上下料動作；
[0029]當第二活塞缸保壓動作完成時，切換第一閥至中位，使第二活塞缸進入卸荷動作；待第一活塞缸上下料動作完成時，第二活塞缸結束卸荷動作，轉入步驟A循環進行；
[0030]在所述液壓機系統的成形過程中，切斷所述定位補油系統，所述切斷所述定位補油系統是將所述第二閥和第三閥保持為關閉。
[0031]與已有技術相比，本發明有益效果體現在:
[0032]1、本發明將雙執行元件通過聯合容腔連接在一起，依靠聯合容腔中流體的作用力，實現液壓缸的執行部件的互補動作，實現雙執行單元的聯動，單個執行元件一個周期可實現兩次加工動作，提升了單臺液壓機工作的效率。
[0033]2、本發明通過設置液壓機系統定位補油回路，實現雙執行單元初始相對位置的可調，用于改變液壓機系統的工作節拍，在不增加系統負荷的前提下，提升了系統工作的靈活性。
[0034]3、本發明在雙執行單元之間共用驅動單元，提升了負載與驅動單元的匹配程度，減少了加工過程的能量損耗。[0〇35]圖1為本發明液壓機系統配置圖；
[0036]圖中標號:1第一活塞缸，2第二活塞缸，3第一閥，4比例溢流閥，5節流閥，6第二閥， 7第三閥。【具體實施方式】
[0037]參見圖1，本實施例中節能型雙執行單元液壓機系統包括:加工系統和定位補油系統；
[0038]加工系統包括執行單元和驅動單元，其中:執行單元包括兩組結構相同的單活塞桿式活塞缸，分別為第一活塞缸1和第二活塞缸2;第一活塞缸1和第二活塞缸2的有桿腔油口通過節流閥5相連通，組成聯合容腔;第一活塞缸1和第二活塞缸2的無桿腔油口一一對應地連接到具有中位卸荷功能的第一閥3的油口 A和油口 B;第一閥3的回油口 T與油箱相連;驅動單元由變量栗與電機組合而成;驅動單元中變量栗的出油口一路與三位四通電磁換向閥 3的進油口 P相連，另一路與比例溢流閥4的入口相連，比例溢流閥4的出油口與油箱相連。 [〇〇39]定位補油系統由第二閥6和第三閥7組成，第二閥6的進油口與第二活塞缸2的無桿腔油口相連;第二閥6的出油口與第二活塞缸2的有桿腔油口相連;第三閥7的進油口與第一活塞缸1的有桿腔油口相連;第三閥7的出油口與油箱相連。
[0040] 第一閥3為三位四通電磁換向閥，第二閥6為兩位兩通電磁換向閥，第三閥7為兩位兩通電磁換向閥。[0041 ]本實施例中按如下過程設置液壓機系統的初始狀態:[〇〇42] 步驟1、設置第一閥3在左位，關閉第二閥6,開啟第三閥7,液壓油進入第一活塞缸1 的無桿腔，使第一活塞缸活塞下移直至限位在第一活塞缸活塞最低位置PiL處;若第以活塞缸(1 )活塞開始時就處于最低位置PiL處，則直接進行步驟2。[〇〇43]步驟2、切換第一閥3在右位，第二閥6保持為關閉，第三閥7保持為開啟，液壓油進入第二活塞缸2的無桿腔，使第二活塞缸活塞下移直至限位在第二活塞缸活塞最低位置P2L 處;若第二活塞缸2活塞開始時就處于最低位置P2L處，則直接進行步驟3。
[0044]步驟3、保持第一閥3在右位，開啟第二閥6,關閉第三閥7,液壓油進入聯合容腔，使第一活塞缸活塞上升直至達到設定的第一活塞缸活塞最高位置Pih。
[0045]步驟4、切換第一閥3在中位，關閉第二閥6,并保持第三閥7為關閉，完成液壓機系統的初始狀態設置。[〇〇46]第一閥3的右位是指:進油口 P與油口 B相通，油□ A與回油口 T相通;第一閥3的左位是指:進油口 P與油口 A相通，油口 B與回油口 T相通;第一閥3的中位是指:進油口 P與回油口 T 相通，油口 A和油口 B為關斷。
[0047]本實施例中節能型雙執行單元液壓機系統的控制方法按如下步驟完成成形過程: [〇〇48]步驟A、第一活塞缸1成形過程:[〇〇49]調整比例溢流閥4的限定壓力為第一活塞缸1成形所需壓力，切換第一閥3在左位，使液壓油進入第一活塞缸1的無桿腔，驅動第一活塞缸活塞下移進行快降；同時，第一活塞缸1的有桿腔排出的液壓油通過節流閥5進入第二活塞缸2的有桿腔，推動第二活塞缸活塞上移進行快回。
[0050]當第一活塞缸1完成快降轉為壓制動作時，第二活塞缸2完成快回轉為慢回動作；
[0051]當第一活塞缸1完成壓制動作轉入保壓動作時，第二活塞缸2完成慢回動作轉為上下料動作；[〇〇52]當第一活塞缸1保壓動作完成時，切換第一閥3至中位，使第一活塞缸1進入卸荷動作;待第二活塞缸2上下料動作完成時，第一活塞缸1結束卸荷動作;若第一活塞缸1保壓動作時間比第二活塞缸2上下料動作時間長，則需待第一活塞缸1完成保壓動作，此步驟才能結束。[〇〇53]步驟B、第二活塞缸2的成形過程為:[〇〇54]調整比例溢流閥4的限定壓力為第二活塞缸2成形所需壓力，切換第一閥3在右位， 使液壓油進入第二活塞缸2的無桿腔，驅動第二活塞缸活塞下移進行快降；同時，第二活塞缸2的有桿腔排出的液壓油通過節流閥5進入第一活塞缸1的有桿腔，推動第一活塞缸1上移進行快回；
[0055]當第二活塞缸2完成達降轉為壓制動作時，第一活塞缸1完成快回轉為慢回動作；
[0056]當第二活塞缸2完成壓制動作轉入保壓動作時，第一活塞缸1完成慢回動作轉為上下料動作；[〇〇57]當第二活塞缸2保壓動作完成時，切換第一閥3至中位，使第二活塞缸2進入卸荷動作;待第一活塞缸1上下料動作完成時，第二活塞缸2結束卸荷動作;若第二活塞缸2保壓動作時間比第一活塞缸1上下料動作時間長，則需待第二活塞缸2完成保壓動作，此步驟才能結束。轉入步驟A循環進行；[〇〇58]在液壓機系統的成形過程中，切斷定位補油系統，切斷定位補油系統是將第二閥6 和第三閥7保持為關閉。
【主權項】
1.一種節能型雙執行單元液壓機系統，其特征是所述液壓機系統包括:加工系統和定位補油系統； 所述加工系統包括執行單元和驅動單元，其中:所述執行單元包括兩組結構相同的單活塞桿式活塞缸，分別為第一活塞缸(I)和第二活塞缸(2);所述第一活塞缸(I)和第二活塞缸(2)的有桿腔油口通過節流閥(5)相連通，組成聯合容腔;所述第一活塞缸(I)和第二活塞缸(2)的無桿腔油口 一一對應地連接到具有中位卸荷功能的第一閥(3)的油口 A和油口 B;所述第一閥(3)的回油口 T與油箱相連;所述驅動單元由變量栗與電機組合而成;所述驅動單元中變量栗的出油口一路與所述第一閥(3)的進油口P相連，另一路與比例溢流閥(4)的入口相連，所述比例溢流閥(4)的出油口與油箱相連； 所述定位補油系統由第二閥(6)和第三閥(7)組成，所述第二閥(6)的進油口與第二活塞缸(2)的無桿腔油口相連;所述第二閥(6)的出油口與第二活塞缸(2)的有桿腔油口相連；所述第三閥(7)的進油口與第一活塞缸(I)的有桿腔油口相連;所述第三閥(7)的出油口與油箱相連； 所述第一閥(3)為三位四通電磁換向閥，所述第二閥(6)為兩位兩通電磁換向閥，所述第三閥(7)為兩位兩通電磁換向閥。2.—種權利要求1所述的節能型雙執行單元液壓機系統的控制方法，其特征是按如下過程設置所述液壓機系統的初始狀態: 步驟1、設置所述第一閥(3)在左位，關閉第二閥(6)，開啟第三閥(7)，液壓油進入第一活塞缸(I)的無桿腔，使第一活塞缸活塞下移直至限位在第一活塞缸活塞最低位置Pa處； 步驟2、切換所述第一閥(3)在右位，第二閥(6)保持為關閉，第三閥(7)保持為開啟，液壓油進入第二活塞缸(2)的無桿腔，使第二活塞缸活塞下移直至限位在第二活塞缸活塞最低位置P2L處； 步驟3、保持第一閥(3)在右位，開啟第二閥(6)，關閉第三閥(7)，液壓油進入聯合容腔，使第一活塞缸活塞上升直至達到設定的第一活塞缸活塞最高位置Pih; 步驟4、切換第一閥(3)在中位，關閉第二閥(6)，并保持第三閥(7)為關閉，完成液壓機系統的初始狀態設置。 所述第一閥(3)的左位是指:進油口 P與油口 A相通，油口 B與回油口 T相通； 所述第一閥(3)的右位是指:進油口 P與油口 B相通，油口 A與回油口 T相通； 所述第一閥⑶的中位是指:進油口 P與回油口 T相通，油口 A和油口 B為關斷。3.根據權利要求2所述的節能型雙執行單元液壓機系統的控制方法，其特征是所述液壓機系統按如下步驟完成成形過程: 步驟A、第一活塞缸(I)成形過程: 調整所述比例溢流閥(4)的限定壓力為第一活塞缸(I)成形所需壓力，切換第一閥(3)在左位，使液壓油進入第一活塞缸(I)的無桿腔，驅動第一活塞缸活塞下移進行快降；同時，第一活塞缸(I)的有桿腔排出的液壓油通過節流閥(5)進入第二活塞缸(2)的有桿腔，推動第二活塞缸活塞上移進行快回； 當第一活塞缸(I)完成快降轉為壓制動作時，第二活塞缸(2)完成快回轉為慢回動作； 當第一活塞缸(I)完成壓制動作轉入保壓動作時，第二活塞缸(2)完成慢回動作轉為上下料動作； 當第一活塞缸(I)保壓動作完成時，切換第一閥(3)至中位，使第一活塞缸(I)進入卸荷動作;待第二活塞缸(2)上下料動作完成時，第一活塞缸(I)結束卸荷動作； 步驟B、第二活塞缸(2)的成形過程為: 調整所述比例溢流閥(4)的限定壓力為第二活塞缸(2)成形所需壓力，切換第一閥(3)在右位，使液壓油進入第二活塞缸(2)的無桿腔，驅動第二活塞缸活塞下移進行快降；同時，第二活塞缸(2)的有桿腔排出的液壓油通過節流閥(5)進入第一活塞缸(I)的有桿腔，推動第一活塞缸(I)上移進行快回； 當第二活塞缸(2)完成達降轉為壓制動作時，第一活塞缸(I)完成快回轉為慢回動作；當第二活塞缸(2)完成壓制動作轉入保壓動作時，第一活塞缸(I)完成慢回動作轉為上下料動作； 當第二活塞缸(2)保壓動作完成時，切換第一閥(3)至中位，使第二活塞缸(2)進入卸荷動作;待第一活塞缸(I)上下料動作完成時，第二活塞缸(2)結束卸荷動作，轉入步驟A循環進行； 在所述液壓機系統的成形過程中，切斷所述定位補油系統，所述切斷所述定位補油系統是將所述第二閥(6)和第三閥(7)保持為關閉。
【文檔編號】F15B11/16GK106015135SQ201610326074
【公開日】2016年10月12日
【申請日】2016年5月13日
【發明人】劉志峰, 李磊, 劉曉鵬, 李新宇, 高夢迪
【申請人】合肥工業大學