[发明专利]快锻压机伺服直驱液压系统

说明书

技术领域

本发明属于锻造行业快速锻造液压机组传动控制领域。 

背景技术

自世界上第一台锻造水压机诞生以来，液压机的传动型式经历了水泵-蓄势站和油泵直传两次重大的发展。目前，油泵直接传动控制系统发展为两种控制方式,即阀控方式和泵控方式。 

阀控方式即定量泵-节流阀节流调速的阀控系统。通过投入不同台数的油泵和节流阀、比例压力阀组成联合控制方式，来实现不同锻造速度的要求，能够满足高压、大流量、频繁换向的快速而无冲击的工作需要，连续完成空程、加压行程、卸载及回程循环工作周期。阀控方式结构复杂，且有大量多余高压油的溢流，机组效率较低，造成大量的能量浪费。 

泵控方式即泵输出控制的容积调速模式。通过径向柱塞泵上的伺服阀控制泵的伺服机构，来改变摇杆的偏角，从而改变泵的流量和排油换向，使压机能连续完成空程、压下、卸压及回程，整个连续过程逼近光滑的正弦曲线，使系统运行平稳，快锻次数提高。但是泵控方式所需泵、阀等元件十分昂贵，对油液清洁度要求高，使用条件苛刻，使用和维护成本高，并且因为油泵空循环时间段平均占工作时间超过50%，造成了能量的大量浪费。 

发明内容

为了克服上述两种控制方式的缺点，简化快锻压机液压系统结构，提高机组效率，降低能耗，使快锻压机在运行快速的基础上更加精准、平稳、节能、环保，本发明提出了快锻压机伺服直驱液压系统。 

具体的技术方案是：整个快锻压机液压系统主要由主缸活塞杆9、双向定量泵2、伺服电机1、比例溢流阀4、单向阀6、液压管道3、压机主缸的无杆腔7和有杆腔8组成，所述的双向定量泵2的出油口、进油口分别连接到压机主缸的无杆腔7和有杆腔8，伺服电机1连接双向定量泵2；采用伺服电机-定量泵组直接驱动液压执行机构（油缸和电机等），即通过控制伺服电机1的力矩、转速与转角来控制双向定量泵2输出的液压油流量与压力，驱动液压执行元件动作，实现压机连续运行。伺服直驱液压系统将原有的压机液压系统中的控制对象（阀或者泵）转移到对电机的控制，并将电机工作方式由连续工作方式改进为间歇工作方式。伺服直驱液压系统通过设计控制校正环节算法来弥补压机系统固有特性与给定的偏差以及电机运行状态反馈与给定的偏差，从而将控制量送给伺服驱动装置，驱动伺服电机按预期的正弦模式运行，进而泵的转速、输出的流量、压力也实现正弦变化，驱动压机按正弦模式平稳、快速的运行。 

本发明提出的快锻压机伺服直驱液压系统能够根据压机运行过程的位移-时间正弦性特点直接控制伺服电机按正弦速度模式运行，一方面使压机运行更加平稳、响应速度更快、冲击振动更小；另一方面当压机不工作时，电机停止运行，可以有效提高机组效率、降低能源消耗和改善生产环境，从而使压机运行更加精准、平稳、节能、环保。以一台阀控方式4500吨快锻压机机组为例：机组功率为4200KW，每天工作时间为20小时，节能按15%计算，每天可节约12300度电能。工业用电按1元/度计算，每天可节约电费12300元。一年可节约电费448.95万元。故本系统的研究与应用符合节能减排和低碳经济的要求，符合社会可持续发展要求。 

附图说明

图1为伺服直驱液压系统构成示意图 

图中：1-伺服电机；2-双向定量泵；3-液压管路；4-比例溢流阀；

      5-油箱；6-单向阀；7-主缸无杆腔；8-主缸有杆腔；9-主缸活塞杆；

      10-上砧；11-被锻件棒料；12-下砧。

图2为伺服直驱液压系统控制框图。 

具体实施方式

下面结合附图对本发明进行详细描述。