一种非对称缸液压动力装置制造方法及图纸

本发明专利技术提供了一种非对称缸液压动力装置，包括：液压缸，所述液压缸的内部设有用于连接负载的活塞杆，且在所述液压缸内形成有无杆腔和有杆腔；油箱；分别与所述油箱连通的第一双向变量泵和第二双向变量泵，且所述第一双向变量泵与所述无杆腔连通，所述第二双向变量泵与所述有杆腔连通；用于提供输出转矩的电机，所述电机与所述第一变量泵和所述第二变量泵同轴串联；以及分别用于对应调节所述第一双向变量泵和所述第二双向流量泵的排量的第一控制器和第二控制器；其中，所述第一控制器和所述第二控制器单独地调节控制所述第一双向变量泵和所述第二双向流量泵的排量，从而控制所述活塞杆伸出或缩回的速度。

An unsymmetrical cylinder hydraulic power unit

【技术实现步骤摘要】
一种非对称缸液压动力装置
本专利技术涉及液压控制
，具体地涉及一种非对称缸液压动力装置。
技术介绍
近年来，随着泵控技术的不断发展，人们对泵控液压控制系统的控制性能和节能特性的要求也越来越高。传统的泵控非对称缸液压控制系统大都采用闭式系统，但是液压缸的两腔面积不同，从而造成液压缸两腔流量不平衡。此外，在工作周期中，闭式系统中的油液循环使用，这造成系统发热量大，影响系统的正常使用。负载口独立技术多用于阀控系统中，且在阀控系统中采用两个独立的节流口分别控制一个执行器的进出油口的流量或压力。由此，解决了阀控系统中负载流量匹配不足的问题，且增加了阀控系统的控制自由度，改善了阀控系统的动静态特性。然而，对于负载口独立控制技术的研究主要集中在阀控系统中，这在一定程度上限制了其在节能方面的优势。另外，现有的负载口独立控制技术的动力系统与负载不匹配，能量传递效率低，增加了液压系统的功率损失。
技术实现思路
针对如上所述的技术问题，本专利技术旨在提出一种非对称缸液压动力装置，该非对称缸液压动力装置能够保持液压缸两腔流量的平衡，且其控制精度高，非常有利于提高液压系统的能量传递效率，有利于降低液压系统的功率损失。为此，根据本专利技术，提供了一种非对称缸液压动力装置，包括：液压缸，所述液压缸的内部设有用于连接负载的活塞杆，且在所述液压缸内形成有无杆腔和有杆腔；油箱；分别与所述油箱连通的第一双向变量泵和第二双向变量泵，且所述第一双向变量泵与所述无杆腔连通，所述第二双向变量泵与所述有杆腔连通；用于提供输出转矩的电机，所述电机与所述第一变量泵和所述第二变量泵同轴串联；以及分别用于对应调节所述第一双向变量泵和所述第二双向流量泵的排量的第一控制器和第二控制器；其中，所述第一控制器和所述第二控制器单独地调节控制所述第一双向变量泵和所述第二双向流量泵的排量，从而控制所述活塞杆伸出或缩回的速度。在一个实施例中，所述液压缸包括阻抗伸出模式状态和阻抗缩回模式状态，在阻抗伸出模式状态下，所述无杆腔为进液腔，所述有杆腔为排液腔，在阻抗缩回模式状态下，所述有杆腔为进液腔，所述无杆腔为排液腔，其中，所述电机的输出转矩T1＝T2-T3，T1为所述电机的输出转矩，T2为与进液腔连通的所述第一双向变量泵或所述第二双向变量泵的转矩，T3为与排液腔连通的所述第一双向变量泵或所述第二双向变量泵的转矩。在一个实施例中，所述第一双向变量泵的高压油口和低压油口分别与所述无杆腔和所述油箱连通，且在第一双向变量泵的高压油口与所述油箱之间设有第一溢流阀。在一个实施例中，所述第二双向变量泵的高压油口和低压油口分别与所述无杆腔和所述油箱连通，且在第二双向变量泵的高压油口与所述油箱之间设有第二溢流阀。在一个实施例中，所述第一双向变量泵与所述第二双向变量泵的功率不同。在一个实施例中，所述第一双向变量泵和所述第一控制器形成第一闭环控制回路，所述第二双向变量泵和所述第二控制器形成第二闭环控制回路，所述第一闭环控制回路和所述第二闭环控制回路分别单独地控制所述第一双向变量泵与所述第二双向变量泵的排量。在一个实施例中，所述第一控制器和所述第二控制器均采用PID控制器。在一个实施例中，所述第一闭环控制回路在阻抗伸出模式状态下为位置闭环控制回路，在所述位置闭环控制回路中设有位移传感器，所述位移传感器检测所述活塞杆的位移并反馈给所述第一控制器，所述第一控制器将接收的位移信号与设定位移进行比较而得到位移偏差信号，从而控制所述第一双向变量泵的排量，所述第一闭环控制回路在阻抗缩回模式状态下为压力闭环控制回路，在所述压力闭环控制回路中设有压力传感器，所述压力传感器检测所述液压缸的排液腔的压力并反馈给所述第一控制器，所述第一控制器将接收的压力信号与设定压力进行比较而得到压力偏差信号，从而控制所述第一双向变量泵的排量。在一个实施例中，所述第二闭环控制回路在阻抗伸出模式状态下为压力闭环控制回路，且所述压力传感器连接在所述第二闭环控制回路中，所述压力传感器检测所述液压缸的排液腔的压力并反馈给所述第二控制器，所述第二控制器将接收的压力信号与设定压力进行比较而得到压力偏差信号，从而控制所述第二双向变量泵的排量，所述第二闭环控制回路在阻抗缩回模式状态下为位置闭环控制回路，且所述位置传感器连接在所述第二闭环控制回路中，所述位移传感器检测所述活塞杆的位移并反馈给所述第二控制器，所述第二控制器将接收的位移信号与设定位移进行比较而得到位移偏差信号，从而控制所述第二双向变量泵的排量。与现有技术相比，本专利技术的优点在于：根据本专利技术的非对称缸液压动力装置的工作液能够循环经过油箱进行冷却降温，提高了散热性能。该装置采用电机与第一双向变量泵和第二双向变量泵串联的方式，在处于阻抗伸出模式状态下或阻抗缩回模式状态下，使得与排液腔连通的双向变量泵处于马达工况，从而能够回收液压能，减少了电机的输出转矩，显著提高了系统的能量传递效率，非常有利于降低液压系统的功率损失。第一双向变量泵或第二双向变量泵的功率不同，且与液压缸的无杆腔和有杆腔相匹配，实现了动力系统与负载的匹配，有效减少了液压系统的功率损失。控制系统能够单独控制第一双向变量泵或第二双向变量泵的排量，增加的系统的可控自由度，并能够保持液压缸的无杆腔和有杆腔的流量的平衡，有效提高了控制精度。此外，系统背压腔压力的提高，增大了系统的刚度，有益于降低负载力对液压缸位移的影响，进一步提高系统的位置控制精度。并且，系统刚度的增加，还提高了系统的固有频率，加快了系统的响应。此外，非对称缸液压动力装置将负载容腔独立控制技术和开式泵控有机的结合在一起，非常有利于改善系统的动静态特性以及实现节能的效果。附图说明下面将参照附图对本专利技术进行说明。图1示意性地显示根据本专利技术的非对称缸液压动力装置的结构。图2示意性地显示了图1所示非对称缸液压动力装置中的动力源主轴受力结构。图3示意性地显示了图1所示非对称缸液压动力装置处于阻抗伸出模式状态下的控制回路。在本申请中，所有附图均为示意性的附图，仅用于说明本专利技术的原理，并且未按实际比例绘制。具体实施方式下面通过附图来对本专利技术进行介绍。图1示意性地显示根据本专利技术的非对称缸液压动力装置100的结构。如图1所示，非对称缸液压动力装置100包括液压缸10。在一个实施例中，液压缸10为非对称液压缸。在液压缸10内设有活塞杆13，从而在液压杆10的内部形成无杆腔11和有杆腔12。活塞杆13的自由端用于连接负载，通过改变无杆腔11和有杆腔12内的压力能够推动活塞杆13伸出或缩回，从而带动负载运动，进行液压控制。根据本专利技术，非对称缸液压动力装置100还包括第一双向变量泵31和第二双向变量泵41。第一双向变量泵31的高压油口与液压缸10的无杆腔11连通，通过第一双向变量泵31控制液压缸10的无杆腔11的排量，从而改变无杆腔11的压力。第二双向变量泵41的高压油口与液压缸10的有杆腔12连通，通过第二双向变量泵41控制液压缸1本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种非对称缸液压动力装置，包括：/n液压缸(10)，所述液压缸的内部设有用于连接负载的活塞杆，且在所述液压缸内形成有无杆腔(11)和有杆腔(12)；/n油箱(20)；/n分别与所述油箱连通的第一双向变量泵(31)和第二双向变量泵(41)，且所述第一双向变量泵与所述无杆腔连通，所述第二双向变量泵与所述有杆腔连通；/n用于提供输出转矩的电机(50)，所述电机与所述第一变量泵和所述第二变量泵同轴串联；以及/n分别用于对应调节所述第一双向变量泵和所述第二双向流量泵的排量的第一控制器(33)和第二控制器(43)；/n其中，所述第一控制器和所述第二控制器单独地调节控制所述第一双向变量泵和所述第二双向流量泵的排量，从而控制所述活塞杆伸出或缩回的速度。/n

【技术特征摘要】
1.一种非对称缸液压动力装置，包括：
液压缸(10)，所述液压缸的内部设有用于连接负载的活塞杆，且在所述液压缸内形成有无杆腔(11)和有杆腔(12)；
油箱(20)；
分别与所述油箱连通的第一双向变量泵(31)和第二双向变量泵(41)，且所述第一双向变量泵与所述无杆腔连通，所述第二双向变量泵与所述有杆腔连通；
用于提供输出转矩的电机(50)，所述电机与所述第一变量泵和所述第二变量泵同轴串联；以及
分别用于对应调节所述第一双向变量泵和所述第二双向流量泵的排量的第一控制器(33)和第二控制器(43)；
其中，所述第一控制器和所述第二控制器单独地调节控制所述第一双向变量泵和所述第二双向流量泵的排量，从而控制所述活塞杆伸出或缩回的速度。


2.根据权利要求1所述的非对称缸液压动力装置，其特征在于，所述液压缸包括阻抗伸出模式状态和阻抗缩回模式状态，
在阻抗伸出模式状态下，所述无杆腔为进液腔，所述有杆腔为排液腔，
在阻抗缩回模式状态下，所述有杆腔为进液腔，所述无杆腔为排液腔，
其中，所述电机的输出转矩T1＝T2-T3，
T1为所述电机的输出转矩，T2为与进液腔连通的所述第一双向变量泵或所述第二双向变量泵的转矩，T3为与排液腔连通的所述第一双向变量泵或所述第二双向变量泵的转矩。


3.根据权利要求1或2所述的非对称缸液压动力装置，其特征在于，所述第一双向变量泵的高压油口和低压油口分别与所述无杆腔和所述油箱连通，且在第一双向变量泵的高压油口与所述油箱之间设有第一溢流阀(32)。


4.根据权利要求1或2所述的非对称缸液压动力装置，其特征在于，所述第二双向变量泵的高压油口和低压油口分别与所述无杆腔和所述油箱连通，且在第二双向变量泵的高压油口与所述油箱之间设有第二溢流阀(42)。


5.根据权利要求1到4中任一项所述的非对称缸液压动力装置，其特征在于，所述第一双向变量泵与所述第二双向变量泵的功率不同。


6.根据权利要求5所述的非对称缸液压动力装...

【专利技术属性】
技术研发人员：姚静，王佩，刘翔宇，赵俊涛，王文静，
申请(专利权)人：燕山大学，
类型：发明
国别省市：河北;13