一种伺服电机驱动单变量泵的分布式直驱挖掘机液压系统技术方案

本发明专利技术提供一种伺服电机驱动单变量泵的分布式直驱挖掘机液压系统，所述双向变量泵和伺服电机直接连接，来独立驱动所述液压缸，通过两个单向阀来实现液压缸的流量平衡，同时采用伺服电机驱动，使得用导线代替液压管路传递动力的分布式智能控制，本发明专利技术系统主回路很短且没有节流元件,因此压力损失少、发热量少，不需要冷却装置，同时避免了系统的节流损失和溢流损失，系统效率较高，而且本发明专利技术在负值负载的情况下，还可以将负载回馈的势能转化为电能储存到所述电源装置中，进行重复利用，节约了能源。

A distributed direct drive excavator hydraulic system driven by servo motor and single variable pump

The invention provides a distributed direct drive excavator hydraulic system driven by a servo motor and a single variable pump. The bidirectional variable pump is directly connected with a servo motor to drive the hydraulic cylinder independently. The flow balance of the hydraulic cylinder is realized by two unidirectional valves, and the hydraulic pipe is replaced by a wire driven by a servo motor. Distributed intelligent control of power transmission by road, the main circuit of the system is very short and there is no throttling element, so the pressure loss is small, heat generation is small, and no cooling device is needed. At the same time, the throttling loss and overflow loss of the system are avoided. The system has high efficiency, and the load can be returned under the condition of negative load. The potential energy of the feed is converted to electric energy stored in the power supply device for repeated use, thus saving energy.

【技术实现步骤摘要】
一种伺服电机驱动单变量泵的分布式直驱挖掘机液压系统
本专利技术涉及液压
，特别是一种伺服电机驱动单变量泵的分布式直驱挖掘机液压系统。
技术介绍
液压挖掘机作为工程机械中最常用的机械，其存在耗油高、排放差、能量利用率低等缺点。在能源短缺和环境污染问题日趋严重形势下，如何实现挖掘机的节能和减排，越来越受到人们重视，成为目前研究的热点。当前挖掘机仍采用发动机-变量泵-多路阀-执行器的驱动系统。由于节能环保要求，部分研究采用普通电机替代发动机，但系统效率仍有待提高。随着交流伺服电动机的相继研制成功，伺服电机-定量液压泵/马达-液压阀-执行器系统已开展工程应用，如注塑机等。这些液压系统节能方法在提高效率方面起到了重要的作用。专利技术专利：一种全电动伺服挖掘机(申请号：201110453095.9)，采用交流伺服电动机与滚珠丝杠相结合的电-机传动与伺服系统，它的优点是电能直接变换为机械能、系统简单耗能少、占用空间小。但在要求低速大转矩、大出力的工况时，这种电-机传动与伺服系统要加上减速器才能完成传动任务，使系统复杂化。有时即使加上减速器仍不能满足要求，如在大功率传动时，其最佳传动方案就是选择电液传动系统或电液伺服系统。专利技术专利：全电驱动的液压挖掘机动力系统(申请号：201610406357.9)，通过控制各个伺服电机的转速大小和转速方向，从而来控制与各个伺服电机连接的双向定量泵的输出流量的大小和方向，最终完成对各个液压执行元件的速度控制。①该系统采用伺服电机驱动一个双向定量泵来控制对称液压缸，液压缸活塞侧的有效面积减小，使得活塞伸出时输出力大幅度减小。②当系统压力较高时，驱动定量泵所需的力矩较大，对电机性能要求高，例如要求转矩、功率范围宽，而且该系统无法回收负值负载回馈的能量。
技术实现思路
本专利技术要解决的技术问题，在于提供一种伺服电机驱动单变量泵的分布式直驱挖掘机液压系统，用电驱动，实现导线代替液压管路传递动力的分布式智能控制，避免了节流损失，同时达到更宽的转速范围和获得较大的转矩输出，降低了伺服电机的性能要求，移动与安装灵活，达到了挖掘机节能减排与性能提升的有效融合。本专利技术是这样实现的：一种伺服电机驱动单变量泵的分布式直驱挖掘机液压系统，包括一控制器、一电源装置和至少一液压模块；所述液压模块包括一液压缸、一第一液控单向阀、一第二液控单向阀、一双向变量泵、一伺服电机、一变频器以及一蓄能器；所述液压缸包括缸体、活塞和活塞杆，所述活塞杆的一端固定连接于所述活塞，所述活塞气密性可滑动地连接于所述缸体内，且所述活塞将所述缸体内部分为第一腔室和第二腔室；所述第一液控单向阀包括第一入口、第一出口和第一液控控制口，所述第二液控单向阀包括第二入口、第二出口和第二液控控制口；所述变频器和所述控制器分别电连接于所述电源装置，所述变频器电连接于所述伺服电机，所述伺服电机的输出端连接于所述双向变量泵的驱动端，所述双向变量泵的一端口同时与所述第一出口及所述第二液控控制口气密性连接，并气密性地连接于所述第一腔室；所述双向变量泵的另一端口同时与所述第二出口及所述第一液控控制口气密性连接，并气密性地连接于所述第二腔室；所述第一入口与所述第二入口气密性的并联后气密性地连接于所述蓄能器；所述双向变量泵、所述变频器分别通信连接于所述控制器。进一步地，还包括两个二位二通电磁阀，所述双向变量泵的一端口同时与所述第一出口及所述第二液控控制口气密性地连接，并气密性地串联一所述二位二通电磁阀后气密性地连接于所述第一腔室；所述双向变量泵的另一端口同时与所述第二出口及所述第一液控控制口气密性地连接，再气密性地串联另一所述二位二通电磁阀后气密性地连接于所述第二腔室，两所述二位二通电磁阀分别通信连接于所述控制器。进一步地，所述液压模块有三个。本专利技术具有如下优点：本专利技术一种伺服电机驱动单变量泵的分布式直驱挖掘机液压系统，所述双向变量泵和伺服电机直接连接，来独立驱动所述液压缸，通过两个液控单向阀来实现液压缸的流量平衡，同时采用伺服电机驱动，使得用导线代替液压管路传递动力的分布式智能控制，本系统主回路很短且没有节流元件,因此压力损失少、发热量少，不需要冷却装置，同时避免了系统的节流损失和溢流损失，系统效率较高，而且本专利技术在负值负载的情况下，还可以将负载回馈的势能转化为电能储存到所述电源装置中，进行重复利用，节约了能源。附图说明下面参照附图结合实施例对本专利技术作进一步的说明。图1为本专利技术所述的一种伺服电机驱动单变量泵的分布式直驱挖掘机液压系统的原理图。图2为本专利技术所述的一种伺服电机驱动单变量泵的分布式直驱挖掘机液压系统的工况1的示意图。图3为本专利技术所述的一种伺服电机驱动单变量泵的分布式直驱挖掘机液压系统的工况2的示意图。图4为本专利技术所述的一种伺服电机驱动单变量泵的分布式直驱挖掘机液压系统的工况3的示意图。图5为本专利技术所述的一种伺服电机驱动单变量泵的分布式直驱挖掘机液压系统的工况4的示意图。图6为本专利技术所述伺服电机的调速原理图。图7为本专利技术所述的一种伺服电机驱动单变量泵的分布式直驱挖掘机液压系统的效果示意图。图中：1、控制器；2、液压模块；21、液压缸；211、缸体；2111、第一腔室；2112、第二腔室；212、活塞；213、活塞杆；22、二位二通电磁阀；23、第一液控单向阀；231、第一入口；232、第一出口；233、第一液控控制口；24、第二液控单向阀；241、第二入口；242、第二出口；243、第二液控控制口；25、双向变量泵；26、伺服电机；27、变频器；28、蓄能器；3、铲斗；4、斗杆；5、动臂；A、伺服电机额定功率。具体实施方式请参阅图1所示，本专利技术一种伺服电机驱动单变量泵的分布式直驱挖掘机液压系统，包括一控制器1、一电源装置(未图示)和至少一液压模块2；所述液压模块2包括一液压缸21、一第一液控单向阀23、一第二液控单向阀24、一双向变量泵25、一伺服电机26、一变频器27以及一蓄能器28；所述液压缸21包括缸体211、活塞212和活塞杆213，所述活塞杆213的一端固定连接于所述活塞212，所述活塞212气密性可滑动地连接于所述缸体211内，且所述活塞212将所述缸体211内部分为第一腔室2111和第二腔室2112；所述第一液控单向阀23包括第一入口231、第一出口232和第一液控控制口233，所述第二液控单向阀24包括第二入口241、第二出口242和第二液控控制口243；所述变频器27和所述控制器1分别电连接于所述电源装置(未图示)，所述变频器27电连接于所述伺服电机26，所述伺服电机26的输出端连接于所述双向变量泵25的驱动端，所述双向变量泵25的一端口同时与所述第一出口232及所述第二液控控制口243气密性连接，并气密性地连接于所述第一腔室2111；所述双向变量泵25的另一端口同时与所述第二出口242气密性及所述第一液控控制口233气密性地连接，并气密性地连接于所述第二腔室2112；所述第一入口231与所述第二入口241气密性的并联后气密性地连接于所述蓄能器28；所述双向变量泵25、所述变频器27分别通信连接于所述控制器1。所述活塞杆213连接于负载，用于驱动负载工作，所述控制器1与变频器27进行数据通信，根据负载变化对所述伺服电机26进行变频调本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种伺服电机驱动单变量泵的分布式直驱挖掘机液压系统，其特征在于：包括一控制器、一电源装置和至少一液压模块；所述液压模块包括一液压缸、一第一液控单向阀、一第二液控单向阀、一双向变量泵、一伺服电机、一变频器以及一蓄能器；所述液压缸包括缸体、活塞和活塞杆，所述活塞杆的一端固定连接于所述活塞，所述活塞气密性可滑动地连接于所述缸体内，且所述活塞将所述缸体内部分为第一腔室和第二腔室；所述第一液控单向阀包括第一入口、第一出口和第一液控控制口，所述第二液控单向阀包括第二入口、第二出口和第二液控控制口；所述变频器和所述控制器分别电连接于所述电源装置，所述变频器电连接于所述伺服电机，所述伺服电机的输出端机械连接于所述双向变量泵的驱动端，所述双向变量泵的一端口与所述第一出口气密性连接后和所述第二液控控制口气密性串联再气密性地连接于所述第一腔室；所述双向变量泵的另一端口与所述第二出口气密性连接后和所述第一液控控制口气密性串联再气密性地连接于所述第二腔室；所述第一入口与所述第二入口气密性的并联后气密性地连接于所述蓄能器；所述双向变量泵、所述变频器分别通信连接于所述控制器。

【技术特征摘要】
1.一种伺服电机驱动单变量泵的分布式直驱挖掘机液压系统，其特征在于：包括一控制器、一电源装置和至少一液压模块；所述液压模块包括一液压缸、一第一液控单向阀、一第二液控单向阀、一双向变量泵、一伺服电机、一变频器以及一蓄能器；所述液压缸包括缸体、活塞和活塞杆，所述活塞杆的一端固定连接于所述活塞，所述活塞气密性可滑动地连接于所述缸体内，且所述活塞将所述缸体内部分为第一腔室和第二腔室；所述第一液控单向阀包括第一入口、第一出口和第一液控控制口，所述第二液控单向阀包括第二入口、第二出口和第二液控控制口；所述变频器和所述控制器分别电连接于所述电源装置，所述变频器电连接于所述伺服电机，所述伺服电机的输出端机械连接于所述双向变量泵的驱动端，所述双向变量泵的一端口与所述第一出口气密性连接后和所述第二液控控制口气密性串联再气密性地连接于所述第一腔室；所述双向变量泵的另一端口...

【专利技术属性】
技术研发人员：张树忠，唐一文，练国富，黄豪杰，晏岱，
申请(专利权)人：福建工程学院，
类型：发明
国别省市：福建,35