[实用新型]一种伺服变量泵节能液压动力系统

说明书

技术领域

本实用新型涉及一种液压系统，更具体地，涉及一种伺服变量泵节能液压动力系统。

背景技术

在现代制造业中，用于工业生产的液压设备(如注塑机)通常需要对其液压动力系统的输出流量和压力进行比例精确控制，为了达到该目的，传统注塑机液压动力系统先后经历了普通电机驱动定量泵、普通电机驱动比例变量泵、伺服电机驱动定量泵等几个发展阶段。其中，伺服电机驱动定量泵液压动力系统是最近几年飞速发展并得到广泛应用的一种控制方案，图1为该控制方案的一种原理简图，在该液压系统工作时，上位控制器把压力指令P_i和流量指令Q_i传送给伺服控制器1，根据监控单元6监测到的定量泵8输出压力值P_o的不同，伺服驱动器1在流量控制模式和压力控制模式之间自动进行切换，具体来说，当监控单元6所监测到的定量泵8输出压力P_o小于指令压力值P_i时，伺服驱动器1处于流量控制模式，其驱动伺服电机2按流量指令Q_i设定的转速带动定量泵8以相同的转速运转并输出流量Q_o；因泵的输出流量Q_o＝V*S(V为泵的排量，S为泵的转速)，该定量泵液压动力系统中由于泵的排量V固定，故输出流量Q_o只与泵的转速S有关，所以当流量指令Q_i变化时，定量泵8的转速S随之变化并同时导致液压动力系统输出流量Q_o的变化，从而实现了输出流量Q_o随输入流量指令Q_i变化的线性输出。与伺服控制器1的流量控制模式相对的是，当监控单元6所监测到的定量泵8输出压力P_o达到压力指令P_i时，伺服驱动器1切换为压力控制模式，此时伺服电机2的转速自动减小，定量泵8仅输出很小的流量用以向系统补充压力保持所需的泄露流量Q_o，该输出流量Q_o不受流量指令Q_i控制，输出压力P_o随压力指令P_i的变化呈线性变化。

与普通电机驱动比例变量泵液压动力系统相比，伺服电机驱动定量泵液压动力系统因其节能、响应快的特点得到广泛使用，并逐步取代前者成为当今国内注塑机的主流配置，不过该系统客观上也存在以下不足：根据油泵扭矩计算公式M＝m*V*P(其中m为常数，V为泵的排量，P为液压动力系统的输出压力)可知，油泵排量越大，系统压力越高，电机和油泵输出扭矩越大；由于伺服电机驱动定量泵液压动力系统中油泵排量V为固定值，所以事实上油泵输出扭矩只跟液压动力系统的压力有关，即不论液压动力系统输出的流量大小，只要液压系统的压力趋高，伺服电机2和定量泵8的输出扭矩M就很大，伺服控制器1的压力控制(如注塑机保压)模式正是属于这种情况，该状态下输出扭矩M一般可达到额定扭矩的两倍，这使得伺服电机2处于扭矩严重过载状态，造成伺服驱动器1内部电流大，发热严重，功率因数和能量转化效率都很低，还不能实现长时间保压，相反普通电机驱动比例变量泵液压动力系统在同样工况下，变量泵排量会自动减小，故即便系统压力很高，电机和油泵输出扭矩也可以很小，可以在此工况下长期工作而不过载。此外，伺服电机驱动定量泵液压动力系统的另一个不足是该液压动力系统一般采用的定量泵为齿轮泵，导致泵内齿轮泄漏大，易于磨损，使用一段时间后液压动力系统的实际输出参数和理论值往往存在较大误差。

综上，虽然伺服电机驱动定量泵液压动力系统与普通电机驱动比例变量泵液压动力系统相比能量利用效率高和节能效果要好；但是由于其采用定量泵替代了比例变量泵，丧失了比例变量泵容积效率高、保压扭矩低、过载能力强、可靠性高等优点，还是不能完全满足人们对精确控制和节能上的需求。

实用新型内容

本实用新型的目的，就是克服现有技术的不足，提供一种伺服变量泵节能液压动力系统，该系统综合了伺服电机驱动和比例变量泵的技术优点，节能效果好、过载能力强。

为了达到上述目的，采用如下技术方案：

一种伺服变量泵节能液压动力系统，包括控制单元和与控制单元连接的伺服电机系统、比例变量泵和比例压力阀，所述控制单元向伺服电机系统发送预设的流量指令，向比例压力阀发送预设的压力指令，所述比例压力阀仅在比例变量泵的输出压力等于指令压力值时导通，并释放用于使比例变量泵减少排量的控制流体，其中：

伺服电机系统用于驱动比例变量泵；

比例变量泵，用于提供高压流体；