[发明专利]一种高速开关阀配流的泵控非对称缸电液控制系统

说明书

本发明公开了一种高速开关阀配流的泵控非对称缸电液控制系统，属于电液控制技术领域。本发明工作时由伺服电机带动双向定量泵直接驱动液压缸的活塞，高速开关阀用于抑制液压缸特别是非对称液压缸运动过程中流量不平衡特性，同时辅助双向定量液压泵为系统配流，避免双向定量液压泵低速转动时流量死区的影响，提高系统的流量控制精度，压力保护阀用于限制系统压力保证系统安全，蓄能器用于储存和释放油液，传感器用于监测工作状态，实时反馈系统参数至信号采集与控制单元，由信号采集与控制单元采集并进行处理后控制伺服电机和高速开关阀的动作，实现液压缸活塞杆位移的高精度控制。本发明具有高效节能、抗污染能力强和动作可靠等特点。

技术领域

本发明属于电液控制技术领域，尤其涉及一种高速开关阀配流的泵控非对称缸电液控制系统。

背景技术

高速开关阀是一种新型的数字式电液转换控制元件，能够直接将ON/OFF数字信号转换成流体脉冲信号，对液压系统的压力或流量进行PWM控制，使计算机控制系统无需D/A转换接口便可实现与液压系统有机结合，通过调整输入的PWM信号的占空比即可实现阀口流量大小的调节。其结构简单、价格低廉，压力损失小、能耗低、对污染不敏感、工作可靠，且具有较高的响应速度，重复误差小、工作精度高。目前已经广泛应用于机器人、汽车变速器、燃油喷射和宇航控制系统等领域。

随着航空航天和传统工业领域对驱动机构使用灵活、能耗小的要求日益增加，泵控非对称缸电液控制系统作为一种将电机、液压泵、液压阀和液压缸等元件高度集成的系统，因其功重比和传动效率较高的优势开始被逐渐应用。但是，系统中的动力元件特别是齿轮泵存在最低转速限制，这造成系统流量控制死区；当执行元件为非对称缸时，液压系统存在流量不平衡特性影响液压系统控制精度的提高；当控制元件为液控单向阀时，其阀口开闭时间较长而不能适应液压系统对高频响的要求，电液伺服阀虽然响应时间较短并且可以获得较高的控制精度，但其抗污染能力差、发热较大。上述问题的存在，限制了泵控非对称缸电液控制系统向高效节能、高频响、高控制精度和高可靠性的方向发展，是本领域的技术人员急需解决的问题。

发明内容

本发明目的是克服传统电液执行机构液压系统存在的系统能耗大、频响低、控制精度低和可靠性低的问题，提供一种高速开关阀配流的泵控非对称缸电液控制系统。

为达到上述目的，本发明提供以下技术方案：本发明主要包括伺服电机、双向定量液压泵、高速开关阀、蓄能器、压力保护阀、液压缸、压力传感器、位移传感器和信号采集与控制单元。所述伺服电机的动力输出轴与双向定量液压泵的动力输入轴相连；所述双向定量液压泵第一油口与液压缸无杆腔相通，双向定量液压泵第二油口与液压缸有杆腔相通；所述高速开关阀至少为一个，用于控制蓄能器与液压缸有杆腔和无杆腔之间油路的通断，阀口在断电状态下关闭；所述的压力保护阀分为第一压力保护阀和第二压力保护阀，其中第一压力保护阀的进油口与液压缸无杆腔相通、出油口与液压缸有杆腔相通，第二压力保护阀进油口与液压缸有杆腔相通、出油口与液压缸无杆腔相通；信号采集与控制单元用于接收压力传感器和位移传感器的信号，并输出信号控制伺服电机、高速开关阀的动作。

进一步的，所述高速开关阀分为第一高速开关阀和第二高速开关阀，两个高速开关阀的阀口在断电状态下均关闭，其中第一高速开关阀中的一个油口与液压缸无杆腔相通，第二高速开关阀中的一个油口与液压缸有杆腔相通，第一高速开关阀另一油口与第二高速开关阀另一油口相通后与蓄能器相通。

进一步的，所述高速开关阀由多个高速开关阀并联后组成高速开关阀组。应用于大流量场合时也可由多个高速开关阀并联后形成多组阀，但每组阀的功能与单个阀相同。

进一步的，所述液压缸无杆腔进出油路上接有第一压力传感器；所述液压缸有杆腔进出油路上接有第二压力传感器；所述蓄能器的进出油路上接有第三压力传感器；所述液压缸的液压缸活塞杆接有位移传感器。