專利名稱：一種液壓泵流量調(diào)節(jié)裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種液壓泵流量的調(diào)節(jié)裝置，屬于電液控制技術(shù)領(lǐng)域，特別是一種
通過改變泵的轉(zhuǎn)速連續(xù)控制液壓泵輸出流量的裝置。
背景技術(shù)：
為了降低液壓系統(tǒng)的能量損失，減小發(fā)熱量，液壓控制技術(shù)的一個發(fā)展趨勢是通過改變液壓泵的轉(zhuǎn)速來控制泵的輸出流量。如公開號為CN1821574A的一種"低空轉(zhuǎn)能耗液壓動力源"的發(fā)明專利，就公開了這樣一種系統(tǒng)是增設(shè)了可檢測泵排量的位移傳感器，通過改變泵的轉(zhuǎn)速可使該動力源具有恒壓、恒流和恒功率控制的復(fù)合功能，并通過降低液壓泵在非工作周期和部分負(fù)載工況的轉(zhuǎn)速降低液壓系統(tǒng)的能耗。通過變轉(zhuǎn)速控制的電動機(jī)與恒壓變量泵的組合，不僅可連續(xù)控制泵的輸出流量，也降低了系統(tǒng)非工作周期的能耗；又如公開號為CN1410245A的一種"變頻注塑機(jī)的節(jié)能裝置及其節(jié)能方法"的發(fā)明專利，由壓力控制單元將接收到的壓力傳感器的系統(tǒng)壓力反饋信號與注塑機(jī)控制器設(shè)定的工藝參數(shù)信號比較處理后輸入給變頻伺服控制器一個相應(yīng)的控制信號，由轉(zhuǎn)速傳感器將采集到的電機(jī)轉(zhuǎn)速信號輸入到變頻伺服控制器中，變頻伺服控制器根據(jù)上述控制信號和轉(zhuǎn)速信號輸出相應(yīng)的控制電機(jī)轉(zhuǎn)動的變頻信號，電機(jī)通過聯(lián)軸器驅(qū)動油泵輸出滿足工藝要求的流量，同樣是通過采用變轉(zhuǎn)速驅(qū)動的方式連續(xù)控制泵的輸出流量和壓力來降低系統(tǒng)能耗。 上述現(xiàn)有的系統(tǒng)也存在一個問題，就是一旦泵的排量和電機(jī)的最高轉(zhuǎn)速確定，液壓泵可控制的流量范圍就確定，系統(tǒng)要求的功率越大，為了控制泵的轉(zhuǎn)速，需要的變速電機(jī)的成本也越高，特別是在采用伺服電機(jī)(交流伺服電機(jī)、永磁同步電機(jī)等)和開關(guān)磁阻電機(jī)驅(qū)動的系統(tǒng)中，當(dāng)采用大功率系統(tǒng)時，將會極大地增大系統(tǒng)的成本。
如果在變轉(zhuǎn)速驅(qū)動泵的基礎(chǔ)上再并聯(lián)一個恒定轉(zhuǎn)速的定量泵，雖然也可以增大整個系統(tǒng)流量的控制范圍，但要保證流量控制的連續(xù)性，就需要不斷的啟動和停止動力源，這樣一方面會引發(fā)系統(tǒng)的沖擊和振動，另外也會影響系統(tǒng)的動態(tài)過程和生產(chǎn)效率，特別當(dāng)動力源為內(nèi)燃發(fā)動機(jī)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(tǒng)的調(diào)速范圍就如圖5所示，連續(xù)可控范圍仍然只是原變速泵的范圍，只是疊加了液壓泵輸出的恒定流量，這就會影響某些實際應(yīng)用，如柴電混合動力的液壓系統(tǒng)，要求大范圍內(nèi)執(zhí)行器速度連續(xù)變化的主機(jī)設(shè)備等。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明液壓泵流量調(diào)節(jié)裝置，目的是通過液壓泵的組合，采用較小功率的變速電機(jī)，在較大范圍內(nèi)控制液壓泵的輸出流量，以解決現(xiàn)有技術(shù)采用伺服電機(jī)驅(qū)動大功率系統(tǒng)成本較高的問題，從而提供一種液壓泵流量調(diào)節(jié)裝置。 本發(fā)明液壓泵流量調(diào)節(jié)裝置的技術(shù)方案包括單向旋轉(zhuǎn)液壓泵，動力源，控制閥，溢流閥，壓力傳感器，液壓執(zhí)行器，其構(gòu)成是在系統(tǒng)中增設(shè)了雙向旋轉(zhuǎn)液壓泵、電動機(jī)、電動機(jī)轉(zhuǎn)速控制器、聯(lián)軸器、安全閥和蓄能器。其中，電動機(jī)通過聯(lián)軸器驅(qū)動雙向旋轉(zhuǎn)液壓泵，電動機(jī)轉(zhuǎn)速控制器控制電動機(jī)的旋轉(zhuǎn)方向和轉(zhuǎn)速大小，雙向旋轉(zhuǎn)液壓泵的第一油口通過液壓管路與單向旋轉(zhuǎn)液壓泵的出油口連通，雙向旋轉(zhuǎn)液壓泵和單向旋轉(zhuǎn)液壓泵的共同出油口通過總出油口與控制閥的進(jìn)油口連通，雙向旋轉(zhuǎn)液壓泵的第二油口連通有蓄能器和安全閥的進(jìn)油口，或者直接與油箱連通。 本發(fā)明上述技術(shù)方案中所述的單向旋轉(zhuǎn)液壓泵和雙向旋轉(zhuǎn)液壓泵是定量液壓泵、機(jī)械調(diào)整恒壓變量液壓泵、機(jī)械調(diào)整恒功率變量液壓泵，或是電子比例控制恒壓變量液壓泵；所述的電動機(jī)是交流伺服電動機(jī)、交流永磁同步電動機(jī)、開關(guān)磁阻電動機(jī)或是直流伺服電動機(jī)；所述的動力源是恒定轉(zhuǎn)速的交流異步電動機(jī)，或是內(nèi)燃發(fā)動機(jī)；所述的溢流閥是手動調(diào)整的溢流閥，或是電子比例控制的溢流閥；所述的單向旋轉(zhuǎn)液壓泵和雙向旋轉(zhuǎn)液壓泵的排量相等，或不相等。 本發(fā)明液壓泵流量調(diào)節(jié)系統(tǒng)的基本原理是，當(dāng)系統(tǒng)不工作時，首先讓雙向旋轉(zhuǎn)液壓泵與單向旋轉(zhuǎn)液壓泵相反的方向旋轉(zhuǎn)，通過調(diào)整雙向旋轉(zhuǎn)液壓泵的轉(zhuǎn)速，將單向旋轉(zhuǎn)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(tǒng)輸出的油液流量為零，系統(tǒng)處于待機(jī)狀態(tài)，當(dāng)系統(tǒng)要求有流量輸出時，通過轉(zhuǎn)速控制器減小雙向旋轉(zhuǎn)液壓泵的轉(zhuǎn)速，系統(tǒng)就會有流量輸出，輸出的流量等于單向旋轉(zhuǎn)液壓泵輸出的流量，減去雙向旋轉(zhuǎn)液壓泵泵回油箱或蓄能器的流量，當(dāng)轉(zhuǎn)速為零時，系統(tǒng)輸出的流量等于單向旋轉(zhuǎn)液壓泵輸出的流量，進(jìn)一步改變雙向旋轉(zhuǎn)液壓泵的旋轉(zhuǎn)方向并增加它的轉(zhuǎn)速，系統(tǒng)的輸出流量就會增大，參圖6中曲線，系統(tǒng)輸出流量的變化范圍等于單向旋轉(zhuǎn)液壓泵輸出的流量與雙向旋轉(zhuǎn)液壓泵輸出流量的和，對應(yīng)轉(zhuǎn)速變化范圍是n2。到n2max。
本發(fā)明液壓泵流量調(diào)節(jié)裝置，主要特點首先體現(xiàn)在用較小功率的伺服電機(jī)，可在較大功率范圍內(nèi)連續(xù)控制整個液壓系統(tǒng)的輸出流量。其次是降低了采用伺服電機(jī)通過變速方式控制液壓系統(tǒng)的成本。第三是采用雙向旋轉(zhuǎn)的液壓泵，使系統(tǒng)具有儲能功能，但系統(tǒng)中具有重力負(fù)載情況時，可回收這部分勢能。第四是雙向旋轉(zhuǎn)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(zhuǎn)速，從而可用較小排量的雙線旋轉(zhuǎn)液壓泵與大排量的液壓泵配合使用。


圖1是本發(fā)明液壓泵流圖2是本發(fā)明液壓泵流圖3是本發(fā)明液壓泵流圖4是本發(fā)明液壓泵流圖5單方向旋轉(zhuǎn)變速泵和定圖6雙方向旋轉(zhuǎn)變速泵和定
調(diào)節(jié)裝置實施例1的結(jié)構(gòu)示調(diào)節(jié)裝置實施例2的結(jié)構(gòu)示調(diào)節(jié)裝置實施例3的結(jié)構(gòu)示調(diào)節(jié)裝置實施例4的結(jié)構(gòu)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(zhuǎn)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(zhuǎn)液壓泵7-電動機(jī)8-電動機(jī)轉(zhuǎn)速控制器9-聯(lián)軸器10-執(zhí)行器ll-安全閥12-蓄能器
Pl-單向旋轉(zhuǎn)液壓泵1出油口 P2-雙向旋轉(zhuǎn)液壓泵6第一油口 P3-總出油口P4-控制閥3進(jìn)油口 Tl-單向旋轉(zhuǎn)液壓泵1吸油口 T2-雙向旋轉(zhuǎn)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(jié)合附圖對本發(fā)明液壓泵流量調(diào)節(jié)裝置作出進(jìn)一步的詳細(xì)說明，本領(lǐng)域的技術(shù)人員在閱讀了本具體實施例后，能夠?qū)崿F(xiàn)本發(fā)明的技術(shù)方案，同時，本發(fā)明的優(yōu)點與積極效果也能夠得到體現(xiàn)。
實施例1 圖1是本發(fā)明的第一種實施例。本液壓泵流量的調(diào)節(jié)裝置包括單向旋轉(zhuǎn)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(zhí)行器10，其構(gòu)成是本發(fā)明在現(xiàn)有的液壓泵流量調(diào)節(jié)系統(tǒng)中，進(jìn)一步增設(shè)了雙向旋轉(zhuǎn)的液壓泵6，電動機(jī)7，電動機(jī)轉(zhuǎn)速控制器8，聯(lián)軸器9，安全閥11和蓄能器12。其中，動力源2驅(qū)動單向旋轉(zhuǎn)液壓泵1，單向旋轉(zhuǎn)液壓泵1的出油口 Pl經(jīng)過第一液壓管路L1與雙向旋轉(zhuǎn)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(zhuǎn)液壓泵l和雙向旋轉(zhuǎn)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(jìn)油口P4連通，控制閥3經(jīng)過第三液壓管路L3和第4液壓管路L4與液壓執(zhí)行器10的油口連通，控制閥3的作用是控制液壓執(zhí)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(zhí)行器，溢流閥4安裝在液壓管路L1上，控制系統(tǒng)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(jī)7通過聯(lián)軸器9驅(qū)動雙向旋轉(zhuǎn)液壓泵6旋轉(zhuǎn)，電動機(jī)轉(zhuǎn)速控制器8控制電動機(jī)7的旋轉(zhuǎn)方向和轉(zhuǎn)速大小，單向旋轉(zhuǎn)液壓泵1吸油口T1與油箱T連通，雙向旋轉(zhuǎn)液壓泵6第二油口 T2與蓄能器12的進(jìn)油口連通，同時還與安全閥11的進(jìn)油口連通，雙向旋轉(zhuǎn)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(zhuǎn)液壓泵1選用定量的內(nèi)嚙合齒輪泵形式，雙向旋轉(zhuǎn)液壓泵6選用定量的軸向柱塞泵形式，電動機(jī)7選用交流伺服電動機(jī)，動力源2選用恒定轉(zhuǎn)速的交流異步電動機(jī)，溢流閥4是電子比例控制的溢流閥，選取單向旋轉(zhuǎn)液壓泵l和雙向旋轉(zhuǎn)液壓泵6的排量相等。 本發(fā)明的液壓泵流量調(diào)節(jié)系統(tǒng)的工作過程是，系統(tǒng)啟動后，動力源2(這里是交流異步電動機(jī))以恒定的轉(zhuǎn)速運轉(zhuǎn)，驅(qū)動單向旋轉(zhuǎn)液壓泵1輸出額定的流量Q1， Ql等于該液壓泵的排量^和它轉(zhuǎn)速W的乘積，轉(zhuǎn)速控制器8控制雙向旋轉(zhuǎn)液壓閥泵6以與動力源2基本相同的轉(zhuǎn)速旋轉(zhuǎn)，其旋轉(zhuǎn)方向是將單向旋轉(zhuǎn)液壓泵l泵出的液壓油，經(jīng)雙向旋轉(zhuǎn)液壓泵6第一油口 P2吸入后再經(jīng)雙向旋轉(zhuǎn)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(jīng)總油口P3輸出的液壓油流量為零，這時如果通過轉(zhuǎn)速控制器8控制電動機(jī)7逐漸降低轉(zhuǎn)速，經(jīng)雙向旋轉(zhuǎn)液壓泵6第一油口P2吸入蓄能器12的流量就會減少，經(jīng)總油口P3供出的流量就會從零逐漸增加，當(dāng)電動機(jī)7的轉(zhuǎn)速為零時，總油口P3輸出Q1的流量，進(jìn)一步，用轉(zhuǎn)速控制器8控制改變電動機(jī)7的旋轉(zhuǎn)方向，這時雙向旋轉(zhuǎn)液壓泵6經(jīng)其第二油口T2從蓄能器吸油，經(jīng)其第一油口P2排油到液壓管路L1，逐漸提高轉(zhuǎn)速，整個系統(tǒng)輸出的流量就會在單向旋轉(zhuǎn)液壓泵1輸出流量Ql的基礎(chǔ)上，隨著電動機(jī)7轉(zhuǎn)速的提高成比例的增加，當(dāng)達(dá)到與動力源2同樣的轉(zhuǎn)速時，整個系統(tǒng)輸出兩倍Q1的流量，因此，只用一個可控制轉(zhuǎn)速的電動機(jī)7就可連續(xù)控制單向旋轉(zhuǎn)液壓泵1和雙向旋轉(zhuǎn)液壓泵6二個液壓泵相加的流量，既擴(kuò)展了液壓泵的流量調(diào)節(jié)范圍，雙向旋轉(zhuǎn)液壓泵6的轉(zhuǎn)速可以高于單向旋轉(zhuǎn)液壓泵l的轉(zhuǎn)速，整個系統(tǒng)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(zhuǎn)液壓泵6的流量特性。
實施例2 圖2是本發(fā)明的第二種實施例。與第一種實施例的區(qū)別有l(wèi))所選的單向旋轉(zhuǎn) 液壓泵1是機(jī)械調(diào)整恒功率型變量液壓泵，它的排量與雙向旋轉(zhuǎn)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(guān)系，即二者的乘積為恒定值，從而限 制了單向旋轉(zhuǎn)液壓泵l的最大輸出功率。2)動力源2采用內(nèi)燃發(fā)動機(jī)，用柴油或汽油驅(qū) 動。除此之外系統(tǒng)的組成、連接關(guān)系和工作原理與實施例l完全相同，它可以應(yīng)用在混 合動力驅(qū)動的行走機(jī)械中，如挖掘機(jī)、裝載機(jī)和拖拉機(jī)等。
實施例3 圖3是本發(fā)明的第三種實施例。與第一種實施例的區(qū)別有l(wèi))所選的單向旋轉(zhuǎn) 液壓泵1是電子比例控制的恒壓變量泵，通過改變集成在其上比例先導(dǎo)閥的電流信號， 可以連續(xù)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(zhuǎn)液 壓泵6第2油口T2直接與油箱T連通。除此之外系統(tǒng)的組成、連接關(guān)系和工作原理與實 施例1完全相同，系統(tǒng)的特色是可以連續(xù)控制經(jīng)過總出油口 P3供給到液壓執(zhí)行器10的流 量和壓力，可以應(yīng)用于注塑機(jī)、壓力機(jī)、壓鑄機(jī)、打包機(jī)等等工業(yè)自動化設(shè)備中。
實施例4 圖4是本發(fā)明的第四種實施例，是恒功率加比例恒壓實施例，與第一種實施例 的區(qū)別有1)所選的單向旋轉(zhuǎn)液壓泵1是機(jī)械調(diào)整恒功率變量型液壓泵，它的排量與雙 向旋轉(zhuǎn)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(guān)系，即 二者的乘積為恒定值，從而限制了單向旋轉(zhuǎn)液壓泵1的最大輸出功率。2)動力源2采用 內(nèi)燃發(fā)動機(jī)，用柴油或汽油驅(qū)動。3)雙向旋轉(zhuǎn)液壓泵6選用機(jī)械調(diào)整恒壓型變量液壓泵， 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(zhuǎn)液壓 泵6第2油口 T2直接與油箱T連通。 除此之外系統(tǒng)的組成、連接關(guān)系和工作原理與實施例1完全相同，它同樣可以 應(yīng)用在混合動力驅(qū)動的行走機(jī)械中，如挖掘機(jī)、裝載機(jī)、拖拉機(jī)等。 本發(fā)明在上述實施例中，電動機(jī)7可以使用交流伺服電動機(jī)、交流永磁同步電 動機(jī)、開關(guān)磁阻電動機(jī)，也可以使用直流伺服電動機(jī)；單向旋轉(zhuǎn)液壓泵l和雙向旋轉(zhuǎn)液 壓泵6可以使用定量液壓泵、機(jī)械調(diào)整恒壓變量液壓泵、機(jī)械調(diào)整恒功率變量液壓泵， 或是電子比例控制恒壓變量液壓泵；動力源2可以使用恒定轉(zhuǎn)速的交流異步電動機(jī)， 或是內(nèi)燃發(fā)動機(jī)溢流閥4可以使用手動調(diào)整的溢流閥，也可以使用電子比例控制的溢流 閥；單向旋轉(zhuǎn)液壓泵1和雙向旋轉(zhuǎn)液壓泵6的排量可以相等，也可以不相等。系統(tǒng)中的 其它結(jié)構(gòu)配置以及系統(tǒng)中的其它控制部分應(yīng)當(dāng)根據(jù)現(xiàn)有技術(shù)設(shè)計處理。
權(quán)利要求
一種液壓泵流量調(diào)節(jié)裝置，包括單向旋轉(zhuǎn)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(zhí)行器(10)，其特征是在系統(tǒng)中增設(shè)了雙向旋轉(zhuǎn)液壓泵(6)、電動機(jī)(7)、電動機(jī)轉(zhuǎn)速控制器(8)、聯(lián)軸器(9)、安全閥(11)和蓄能器(12)；其中，電動機(jī)(7)通過聯(lián)軸器(9)驅(qū)動雙向旋轉(zhuǎn)液壓泵(6)，電動機(jī)轉(zhuǎn)速控制器(8)控制電動機(jī)(7)的旋轉(zhuǎn)方向和轉(zhuǎn)速大小，雙向旋轉(zhuǎn)液壓泵(6)的第一油口(P2)通過液壓管路(L1)與單向旋轉(zhuǎn)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(jìn)油口(P4)連通；雙向旋轉(zhuǎn)液壓泵(6)的第二油口(T2)連通有蓄能器(12)和安全閥(11)的進(jìn)油口，或者直接與油箱(T)連通。
2. 權(quán)利要求1所述的液壓泵流量調(diào)節(jié)裝置，其特征在于單向旋轉(zhuǎn)液壓泵(1)和雙向旋轉(zhuǎn)液壓泵(6)是定量液壓泵、機(jī)械調(diào)整恒壓變量液壓泵、機(jī)械調(diào)整恒功率變量液壓泵，或是電子比例控制恒壓變量液壓泵。
3. 權(quán)利要求1所述的液壓泵流量調(diào)節(jié)裝置，其特征在于電動機(jī)(7)是交流伺服電動機(jī)、交流永磁同步電動機(jī)、開關(guān)磁阻電動機(jī)或是直流伺服電動機(jī)。
4. 權(quán)利要求1所述的液壓泵流量調(diào)節(jié)裝置，其特征在于動力源(2)是恒定轉(zhuǎn)速的交流異步電動機(jī)，或是內(nèi)燃發(fā)動機(jī)。
5. 權(quán)利要求1所述的液壓泵流量調(diào)節(jié)裝置，其特征在于溢流閥(4)是手動調(diào)整的溢流閥，或是電子比例控制的溢流閥。
6. 權(quán)利要求1所述的液壓泵流量調(diào)節(jié)裝置，其特征在于單向旋轉(zhuǎn)液壓泵(1)和雙向旋轉(zhuǎn)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(diào)節(jié)裝置是在系統(tǒng)中增設(shè)了流量調(diào)節(jié)系統(tǒng)，即電動機(jī)通過聯(lián)軸器驅(qū)動雙向旋轉(zhuǎn)液壓泵，電動機(jī)轉(zhuǎn)速控制器控制電動機(jī)的旋轉(zhuǎn)方向和大小，雙向旋轉(zhuǎn)液壓泵第一油口通過液壓管與單向旋轉(zhuǎn)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(jìn)油口連通，雙向旋轉(zhuǎn)液壓泵的第二油口連通有蓄能器和安全閥。本發(fā)明采用較小功率的伺服電機(jī)可以在較大功率范圍內(nèi)連續(xù)控制整個液壓系統(tǒng)的輸出流量，降低了系統(tǒng)控制成本；采用雙向旋轉(zhuǎn)的液壓泵，使系統(tǒng)具有儲能功能，雙向旋轉(zhuǎn)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(zhuǎn)速。本發(fā)明適用于混合動力驅(qū)動的行走機(jī)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(yōu)先權(quán)日2009年10月13日
發(fā)明者權(quán)龍 , 王成賓 申請人:太原理工大學(xué)