專利名稱：用于六通型多路閥控制的負(fù)荷傳感液壓系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及液壓泵、泵送裝置或系統(tǒng)的控制，是一種用于六通型多路閥控制的負(fù)荷傳感液壓系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
在大部分液壓驅(qū)動(dòng)的機(jī)械設(shè)備如液壓挖掘機(jī)、起重機(jī)中，其液壓回路中至少包括一只液壓泵和一只多路閥。其中，液壓泵提供驅(qū)動(dòng)機(jī)械設(shè)備的壓力油，多路閥位于液壓泵和執(zhí)行機(jī)構(gòu)之間，用來(lái)控制液壓油流量大小和流動(dòng)方向，從而控制執(zhí)行機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)方向和速度。
根據(jù)液壓系統(tǒng)中所采用的液壓泵排量是否可變，可以將這種“泵—閥—執(zhí)行機(jī)構(gòu)”模式的液壓系統(tǒng)分為定量系統(tǒng)和變量系統(tǒng)。無(wú)論是定量系統(tǒng)還是變量系統(tǒng)，其內(nèi)部均不可避免地存在多種形式的功率損失，如節(jié)流損失、溢流損失、泄漏損失等。其中，節(jié)流損失和泄漏損失在工作中占功率損失的大部分。由于這些功率損失的存在，使液壓系統(tǒng)系統(tǒng)嚴(yán)重發(fā)熱，不但浪費(fèi)了能源，造成環(huán)境污染，而且嚴(yán)重影響整機(jī)的可靠性。
變量液壓系統(tǒng)由于能更好地適應(yīng)機(jī)械設(shè)備在工作時(shí)的負(fù)載功率需求，比定量液壓系統(tǒng)效率要高，節(jié)能性較好，所以現(xiàn)代的大功率液壓機(jī)械設(shè)備大部分采用變量液壓系統(tǒng)，能有效地消除上述的各種液壓功率損失。根據(jù)對(duì)變量泵的控制策略，變量系統(tǒng)又可分為恒功率系統(tǒng)、負(fù)流量控制系統(tǒng)、流量需求控制系統(tǒng)和負(fù)荷傳感控制系統(tǒng)。在這些系統(tǒng)中，恒功率系統(tǒng)、負(fù)流量控制系統(tǒng)和流量需求控制系統(tǒng)多采用三位六通型多路閥，而負(fù)荷傳感控制系統(tǒng)多采用三位四通(不包括負(fù)荷傳感孔)型多路閥。在這些系統(tǒng)中所采用的閥控策略，其目的就是為了減少或消除上面提到的各種節(jié)流損失、泄漏損失和溢流損失等。
在恒功率系統(tǒng)中，液壓泵在各種負(fù)載條件下都能充分利用發(fā)動(dòng)機(jī)功率，又不會(huì)使發(fā)動(dòng)機(jī)過(guò)載，在工程機(jī)械中得到了廣泛應(yīng)用。在同等工作能力的液壓驅(qū)動(dòng)機(jī)械設(shè)備上，與定量系統(tǒng)相比，恒功率系統(tǒng)可以采用額定功率較小的發(fā)動(dòng)機(jī)。在驅(qū)動(dòng)裝置工作點(diǎn)相同的條件下，恒功率系統(tǒng)也比定量系統(tǒng)效率高，體現(xiàn)出一定的節(jié)能性。在恒功率系統(tǒng)中，采用恒功率液壓泵和三位六通型多路閥，液壓泵的工作點(diǎn)(壓力和排量)位于恒功率曲線上，泵排量隨負(fù)載壓力的升高而減小。多路閥閥心在中位時(shí)，系統(tǒng)自然處于卸荷狀態(tài)；工作時(shí)依靠旁路節(jié)流作用提高泵輸出壓力，從而能克服阻力進(jìn)行工作。這種系統(tǒng)的優(yōu)點(diǎn)是結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，多路閥制造工藝成熟，不需額外的卸荷回路，能充分利用發(fā)動(dòng)機(jī)功率。其主要缺點(diǎn)是旁路節(jié)流損失較大，在系統(tǒng)壓力不足以克服負(fù)載阻力時(shí)，發(fā)動(dòng)機(jī)的全部功率都消耗在液壓系統(tǒng)的發(fā)熱上。
在流量需求控制系統(tǒng)中，采用了正流量控制泵和六通型多路閥，泵的排量正比于多路閥的閥心位移。其優(yōu)點(diǎn)是泵輸出流量受多路閥先導(dǎo)操縱壓力的控制，在一定程度上減少了旁路節(jié)流損失，但沒(méi)有從根本上解決這一問(wèn)題，在某些工況條件下?lián)p失仍然較大。無(wú)論何種系統(tǒng)，只要采用六通型多路閥，除非采取某種措施，否則就不可避免地產(chǎn)生旁路節(jié)流損失，在系統(tǒng)長(zhǎng)時(shí)間工作時(shí)，這種損失是相當(dāng)大的。負(fù)流量控制就是減小這一損失的一種有效途徑。
在負(fù)流量控制系統(tǒng)中，采用了負(fù)流量控制泵和六通型多路閥，泵上所加的先導(dǎo)控制壓力越高，排量越小。在這種系統(tǒng)中，由于在多路閥的旁路回油通路(即卸荷通路)上安裝了流量檢測(cè)元件，因此可以通過(guò)某種泵排量控制策略，將旁路回油流量控制在較小的值。由于產(chǎn)生旁路節(jié)流損失的液壓油要通過(guò)旁路回油路回油箱，因此在控制旁路回油流量的同時(shí)，也就抑制住了旁路節(jié)流損失，從根本上解決了問(wèn)題。從本質(zhì)上看，負(fù)流量控制是利用安裝在旁路回油路上的流量檢測(cè)元件，將旁路回油流量控制在較小值，是一種恒流量控制。為達(dá)到這一目的，通常的做法利用流量檢測(cè)元件，將流量信號(hào)轉(zhuǎn)變?yōu)閴毫π盘?hào)(此壓力代表了旁路回油流量)，并控制這一壓力信號(hào)為定值。不論采用何種流量檢測(cè)元件，這種控制帶來(lái)的一個(gè)直接后果是流量檢測(cè)元件前的入口壓力為定值，而且在閥心處于中位的情況下，這一壓力就等于泵的輸出壓力。為了能比較容易地克服負(fù)載壓力，以提高工作的平穩(wěn)性，這一壓力需要設(shè)定在較高的值，從而加重了系統(tǒng)在不工作時(shí)的負(fù)擔(dān)，也加大了泄漏損失，使液壓泵長(zhǎng)期處在高壓工作狀態(tài)下。
在負(fù)荷傳感液壓系統(tǒng)中，采用的是負(fù)荷傳感泵和四通型多路閥。由于采用了四通型多路閥，沒(méi)有旁路回油通路，徹底消除了旁路回油節(jié)流損失。不但如此，在負(fù)荷傳感控制策略下，泵輸出壓力始終比最大負(fù)載壓力高出一個(gè)很小的固定值，使泵輸出壓力始終與最高負(fù)載壓力相適應(yīng)。在負(fù)荷傳感控制下，執(zhí)行機(jī)構(gòu)的工作速度也能夠較好地得到控制。因此，負(fù)荷傳感控制可以總結(jié)為“壓力適應(yīng)(負(fù)載)，流量可控”。無(wú)論從節(jié)能性還是操縱性上，負(fù)荷傳感液壓系統(tǒng)都有較好的性能。其缺點(diǎn)是多路閥、負(fù)荷傳感泵的結(jié)構(gòu)復(fù)雜，成本高，限制了它的普及。
綜上所述，在現(xiàn)有的液壓系統(tǒng)節(jié)能控制方式中，有的結(jié)構(gòu)復(fù)雜，成本較高，如負(fù)荷傳感控制系統(tǒng)；有的不能有效消除旁路節(jié)流損失，如恒功率系統(tǒng)和流量需求控制系統(tǒng)；負(fù)流量控制系統(tǒng)雖然較好地消除了旁路回油損失，而且能較好地控制執(zhí)行機(jī)構(gòu)的工作速度，但缺乏像負(fù)荷傳感控制那樣的壓力適應(yīng)控制功能。
發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供一種用于六通型多路閥的負(fù)荷傳感液壓系統(tǒng)，在六通型多路閥的工作油口設(shè)置壓力檢測(cè)口，旁路回油路上設(shè)置流量檢測(cè)元件，降低旁路節(jié)流損失并實(shí)現(xiàn)壓力適應(yīng)控制。
本發(fā)明使用排量可控制的變量泵和六通型多路閥，能控制多個(gè)液壓負(fù)載，在多路閥的工作油口上設(shè)置有壓力檢測(cè)口，能檢測(cè)系統(tǒng)最高負(fù)載壓力，而且在六通多路閥的旁通回油路上，在六通多路閥組和液壓油箱之間，設(shè)置有流量檢測(cè)裝置，能檢測(cè)流經(jīng)六通多路閥旁通油路后回油箱的液壓油流量。能控制位于旁通油路上的流量檢測(cè)裝置的入口壓力，使之始終比系統(tǒng)最高負(fù)載壓力高出一個(gè)小的固定值，并且當(dāng)流量檢測(cè)裝置的入口壓力達(dá)到泵控制器中設(shè)定的某一極限值后，泵控制器就控制流量檢測(cè)裝置的入口壓力維持在這一極限值。
本發(fā)明采用的技術(shù)方案如下在液壓泵的輸出口分成兩路，一路通過(guò)兩個(gè)負(fù)載保持單向閥分別進(jìn)入一級(jí)多路閥、二級(jí)多路閥的P口，兩多路閥的A口和B口分別與兩個(gè)液壓缸的無(wú)桿倥和有桿腔相連，兩多路閥的T口與油箱相連，一級(jí)多路閥的Q口與二級(jí)多路閥的O口相連，二級(jí)多路閥的Q口通過(guò)液壓管路與流量檢測(cè)元件的入口相聯(lián)，而流量檢測(cè)元件的出口則與油箱相連，同時(shí)通過(guò)壓力信號(hào)通路與泵控制器相連，連接兩個(gè)液壓缸的有桿腔和無(wú)桿腔的液壓管上各自與第一個(gè)梭閥、第二個(gè)梭閥的兩個(gè)輸入口連接，兩梭閥的輸出口與第三個(gè)梭閥的兩個(gè)輸入口相連，第三個(gè)梭閥的輸出通過(guò)壓力信號(hào)管路與泵控制器相連，泵控制器的輸出通過(guò)壓力信號(hào)通路與液壓泵的先導(dǎo)壓力輸入口相連。
為在消除旁路節(jié)流損失的同時(shí)做到液壓泵的“壓力適應(yīng)”控制，在六通多路閥的工作油口處設(shè)置壓力檢測(cè)口，檢測(cè)各工作裝置的負(fù)載壓力；設(shè)置最大壓力檢測(cè)網(wǎng)絡(luò)，并聯(lián)接到上面所說(shuō)的壓力檢測(cè)口，將各工作裝置中的最高負(fù)載壓力檢測(cè)出來(lái)；在六通多路閥組和液壓油箱之間的旁路回油路上設(shè)置流量檢測(cè)元件(通常是用節(jié)流孔)，將流量信號(hào)轉(zhuǎn)化為壓力信號(hào)。在這種結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)上，首先選出各工作裝置中最大的負(fù)載壓力值作為參考值，并在這一參考?jí)毫χ档幕A(chǔ)上再加上一個(gè)很小的固定值(為的是能可靠地克服負(fù)載壓力)，將相加后的和作為目標(biāo)值。第二步是檢測(cè)旁路回油流量檢測(cè)元件入口處的壓力值，并通過(guò)對(duì)液壓泵排量的控制，使這一壓力值能跟隨目標(biāo)值的變化而變化。
本發(fā)明與背景技術(shù)相比，具有的有益的效果是由于在旁路回油路上設(shè)置了流量檢測(cè)元件，因此可以將旁路節(jié)流損失控制在很小的值；又因?yàn)橄到y(tǒng)中檢測(cè)了負(fù)載壓力，所以能做到對(duì)液壓泵的輸出壓力進(jìn)行控制，因而在六通多路閥液壓系統(tǒng)中有效地實(shí)現(xiàn)了減少旁路節(jié)流損失和“壓力適應(yīng)”控制的有機(jī)結(jié)合，使液壓系統(tǒng)在運(yùn)行時(shí)能更好地適應(yīng)負(fù)載變化的要求，不但大大降低了功率損失，而且顯著降低了泄漏損失，降低了能源消耗，有利于環(huán)境保護(hù)。同時(shí)，系統(tǒng)的工作強(qiáng)度也有所降低，提高了可靠性。
圖1是本發(fā)明的結(jié)構(gòu)原理圖；圖2是將六通多路閥簡(jiǎn)化為三個(gè)聯(lián)動(dòng)的可變節(jié)流閥后所表示的負(fù)流量負(fù)荷傳感原理圖；圖3是泵控制器的結(jié)構(gòu)框圖；圖4是圖3中的泵控制器中的PI控制器的結(jié)構(gòu)框圖；圖5是采用計(jì)算機(jī)控制技術(shù)和電液比例控制技術(shù)實(shí)施本發(fā)明的原理圖；圖6是用電子技術(shù)實(shí)現(xiàn)泵控制器的結(jié)構(gòu)框圖；圖7是正控制液壓泵的特性圖；圖8是負(fù)控制液壓泵的特性圖；圖9采用固定節(jié)流口作為流量檢測(cè)元件時(shí)，通過(guò)的流量與壓力之間的關(guān)系曲線圖(假設(shè)流量檢測(cè)元件的出口直接通液壓油箱)。
圖中，1.變量液壓泵，1A.液壓系統(tǒng)，2.液壓缸，2A.液壓缸，3.多路閥，3A.多路閥，3b.多路閥操縱手柄，3a.多路閥操縱手柄，3c.多路閥工作油口1，3d.多路閥工作油口2，3e.多路閥旁路回油口(或稱為多路閥旁通油口)，3f.多路閥閥芯，4.旁路回油流量檢測(cè)元件，5.系統(tǒng)旁路回油通路(或稱為旁通油路)，6.壓力信號(hào)通路，7.最高負(fù)載壓力信號(hào)通路，8.泵控制器，8A.PI控制器，8B.比例運(yùn)算單元，8C.積分運(yùn)算單元，8D飽和環(huán)節(jié)，8E.電子泵控制器，8a.微處理器，8b.A/D轉(zhuǎn)換器，8c.A/D轉(zhuǎn)換器，8d D/A轉(zhuǎn)換器，8e電壓/電流(V/I)轉(zhuǎn)換器，9.油箱，10.梭閥，10A.梭閥，10B.梭閥，11.負(fù)載保持單向閥，11A.負(fù)載保持單向閥，12.液壓泵先導(dǎo)控制壓力信號(hào)通路，13.壓力傳感器，13A.壓力傳感器，14.電液比例減壓閥。
具體實(shí)施例方式
在圖1中，液壓泵1的輸出口一方面與負(fù)載保持單向閥11和11A的輸入相連，同時(shí)也與的一級(jí)多路閥的O口相連。這樣，液壓泵輸出的液壓油分成了兩部分，一部分通過(guò)負(fù)載保持單向閥11和11A進(jìn)入多路閥的P口。多路閥的A口和B口分別與液壓缸的無(wú)桿腔和有桿腔相連，T口則與油箱相連。根據(jù)多路閥閥心所處的位置，P口壓力油從A口或B口輸出，進(jìn)入液壓缸，進(jìn)而驅(qū)動(dòng)液壓缸2和2A；而從液壓缸流出的液壓油則從多路閥的T口流出回油箱。一級(jí)多路閥3的Q口與二級(jí)多路閥3A的O口相連，二級(jí)多路閥3A的Q口通過(guò)液壓管路5與流量檢測(cè)元件4的入口相聯(lián)，而流量檢測(cè)元件4的出口則與油箱9相連。因此，液壓泵輸出的另一部分壓力油則輸入到第一級(jí)多路閥11的O口，然后從Q口輸出，進(jìn)入二級(jí)多路閥11A的O口，然后又從二級(jí)多路閥11A的Q口輸出，通過(guò)旁通油路5和流量檢測(cè)元件4回到液壓油箱9。因?yàn)榱髁繖z測(cè)元件4的入口同時(shí)也通過(guò)壓力信號(hào)管路6與泵控制器8相聯(lián)，因此在流量檢測(cè)元件4入口處的壓力Po通過(guò)壓力信號(hào)通路6送到泵控制器8。聯(lián)接液壓缸的有桿腔和無(wú)桿腔的液壓管上同時(shí)也各自與一個(gè)梭閥的兩個(gè)輸入口聯(lián)接，以便使梭閥輸出液壓缸的最高壓力。如梭閥10輸出液壓缸2的最高壓力；梭閥10B輸出液壓缸2A的最高壓力。梭閥10和10B的輸出又與第三個(gè)梭閥10A的兩個(gè)輸入相聯(lián)接，從而使梭閥10A輸出兩個(gè)輸入壓力中較高的一個(gè)壓力。這樣，最高負(fù)載壓力Pmax就可以通過(guò)由梭閥10、10B和10A組成的梭閥組檢測(cè)出來(lái)，由梭閥10A輸出。梭閥10A的輸出通過(guò)壓力信號(hào)管路7與泵控制器8相聯(lián)。泵控制器8的輸出通過(guò)壓力信號(hào)通路12與液壓泵1的先導(dǎo)壓力輸入口相聯(lián)。因此，泵控制器8在負(fù)流量負(fù)荷傳感控制策略下產(chǎn)生控制壓力Pc，并通過(guò)壓力信號(hào)通路12送到泵的先導(dǎo)壓力輸入口，用來(lái)控制泵排量的變化。
圖1是一個(gè)可以擴(kuò)展的系統(tǒng)，通過(guò)六通多路閥的級(jí)聯(lián)進(jìn)行擴(kuò)展。圖1中只擴(kuò)展了一級(jí)多路閥3A，用來(lái)控制液壓缸2A。類似，可以在此基礎(chǔ)上繼續(xù)擴(kuò)展更多的多路閥，控制更多的液壓缸。新擴(kuò)展的多路閥的P口依然通過(guò)一個(gè)負(fù)載保持單向閥和液壓管路與液壓泵1的出口相連，O口通過(guò)液壓管道與上一級(jí)多路閥的Q口相連，而流量檢測(cè)元件4則總處在最后一級(jí)多路閥的Q口和液壓油箱之間，T口依然與油箱聯(lián)接，A口和B口仍然分別接液壓執(zhí)行元件(如液壓缸)的兩個(gè)接口，同樣也用梭閥取出最大負(fù)載壓力。
圖2進(jìn)一步說(shuō)明了本發(fā)明的原理。圖中，六通多路閥3(假設(shè)多路閥處于右位)被等效為三個(gè)聯(lián)動(dòng)的可變節(jié)流口3c、3d、3e和閥心3f，其中3c的入口相當(dāng)于多路閥的P口，出口相當(dāng)于多路閥的A口；3d的入口相當(dāng)于多路閥的O口，出口相當(dāng)于多路閥的Q口；3e的入口相當(dāng)于多路閥的B口，出口則相當(dāng)于多路閥的T口。而流量檢測(cè)元件4依然位于最后一級(jí)多路閥的Q口與油箱9之間。當(dāng)多路閥3處于中位時(shí)，旁通油口3d全開(kāi)，泵輸出流量全部通過(guò)旁通油路5和流量檢測(cè)元件4回油箱9，而工作油口3c和3e則全閉。隨著閥心3b的移動(dòng)，多路閥在逐漸變?yōu)橛椅坏倪^(guò)程中，工作油口3c和3e逐漸同步打開(kāi)，而旁通油口3d則逐漸同步關(guān)閉。在這一過(guò)程中，液壓泵1的排量受泵控制器8的控制，使流量檢測(cè)元件4的入口壓力Po始終保持在比壓力信號(hào)通道7所傳遞的最高負(fù)載壓力Pmax高出一個(gè)小的固定值ΔP。這樣，在系統(tǒng)不工作時(shí)，系統(tǒng)負(fù)載壓力Pmax較小，在泵控制器8的作用下，流量檢測(cè)元件4前面的入口壓力也較小，而由于此時(shí)旁通油口3d全開(kāi)，因此液壓泵1的輸出壓力也較低，處在小流量、低壓力狀態(tài)下。隨著閥心3b的移動(dòng)，系統(tǒng)進(jìn)入工作狀態(tài)時(shí)，壓力信號(hào)通道7中檢測(cè)到的系統(tǒng)最高負(fù)載壓力Pmax逐漸增加，在泵控制器8的作用下，流量檢測(cè)元件4的入口壓力Po也逐漸增加，相應(yīng)的液壓泵1的輸出壓力也逐漸增加。在這一過(guò)程中，由于旁通油口3d逐漸減小，而工作油口3c逐漸打開(kāi)，為保證流量檢測(cè)元件4的入口壓力Po能跟得上最高負(fù)載壓力Pmax的變化，液壓泵1只有在泵控制器8的作用下增加流量。通過(guò)合理選擇流量檢測(cè)元件4和泵控制器8的參數(shù)，可以使通過(guò)旁通油路5回油箱的液壓油流量極少(這就是減少旁路節(jié)流損失的原理)，因此液壓泵1所增加的流量都進(jìn)入了液壓缸2，用來(lái)加快執(zhí)行機(jī)構(gòu)的速度，這也是這種系統(tǒng)能進(jìn)行調(diào)速控制的原理。在控制過(guò)程中，當(dāng)Po增大到一定程度后便不在增加，在泵控制器的作用下維持在這一最大值。
圖3為泵控制器8的作用原理圖。泵控制器8的核心是一個(gè)PI控制器8A，它接收最高負(fù)載壓力信號(hào)Pmax和旁路流量檢測(cè)元件4的入口壓力信號(hào)Po，其中Pmax作為指令信號(hào)，Po作為反饋信號(hào)。這樣，泵控制器、液壓泵和由多路閥3、3A、旁路流量檢測(cè)元件4組成的液壓系統(tǒng)1A構(gòu)成了一個(gè)閉環(huán)控制系統(tǒng)，旁路流量檢測(cè)元件4的入口壓力Po就是系統(tǒng)輸出，而最大負(fù)載壓力Pmax即為系統(tǒng)輸入。Pmax和ΔP相加所產(chǎn)生的和經(jīng)過(guò)一個(gè)飽和環(huán)節(jié)8D，然后與Po相減所產(chǎn)生的差值e(即控制誤差)作為PID控制器8A的輸入，PID控制器8A的輸出作為液壓泵1的先導(dǎo)控制壓力Pc，以控制其輸出流量Q，進(jìn)而控制整個(gè)閉環(huán)系統(tǒng)的輸出壓力——Po。如果飽和環(huán)節(jié)8D的飽和值設(shè)定為Po(max)，則在泵控制器的作用下，旁路流量檢測(cè)元件4的入口壓力Po所能達(dá)到的最大值就是Po(max)。
圖4為PI控制器8A的結(jié)構(gòu)圖。圖中，控制誤差e被同時(shí)送到兩個(gè)運(yùn)算單元中，一個(gè)是比例運(yùn)算單元8B，另一個(gè)是積分運(yùn)算單元8C。因此，PI控制器的輸入量e與輸出量Pc之間有如下關(guān)系Pc=KP·e+KI·∫0tedt]]>式中KP——比例運(yùn)算常數(shù)，KI——積分運(yùn)算常數(shù)。輸出量Pc用來(lái)控制液壓泵1的輸出流量。
圖5是利用電液比例技術(shù)和計(jì)算機(jī)技術(shù)實(shí)現(xiàn)的一個(gè)實(shí)施例子。圖中，泵控制器8由電子泵控制器8E、壓力傳感器13和13A、電液比例減壓閥14組成。最高負(fù)載壓力Pmax和旁路流量檢測(cè)元件4的入口壓力Po分別由壓力傳感器13A和13轉(zhuǎn)換成電壓信號(hào)。壓力傳感器13A和13和電子泵控制器8E用導(dǎo)線相聯(lián)，因此電子泵控制器能接收到最高負(fù)載壓力Pmax和旁路流量檢測(cè)元件4的入口壓力Po。電子泵控制器8E的輸出與電液比例減壓閥14的電流輸入端相聯(lián)，而電液比例減壓閥14的壓力輸出端與液壓泵1的先導(dǎo)壓力輸入端相聯(lián)。這樣，電子泵控制器8E的輸出信號(hào)以電流的形式輸出，用來(lái)作為電液比例減壓閥14的輸入，電液比例減壓閥14則將輸入的電流信號(hào)轉(zhuǎn)換成液壓控制信號(hào)Pc，用來(lái)控制液壓泵1的輸出流量。旁路流量檢測(cè)元件4則以固定節(jié)流口的形式實(shí)現(xiàn)，其入口壓力Po即代表了旁路回油流量Qo的大小，兩者之間的關(guān)系見(jiàn)圖9。液壓泵1既可以采用流量Q隨先導(dǎo)壓力Pc的增加而增加的正控制方式(這種泵被稱為正控制泵)，如圖7所示；也可以采用流量Q隨先導(dǎo)壓力Pc的增加而減小的負(fù)控制方式(這種泵被稱為負(fù)控制泵)，如圖8所示。當(dāng)采用不同控制形式的液壓泵時(shí)，泵控制器8的算法也有所不同。在以上的實(shí)施放案中，假設(shè)采用正控制泵。
當(dāng)液壓泵1采用負(fù)控制液壓泵時(shí)，圖4中PI控制器的輸入量e與輸出量Pc之間的關(guān)系應(yīng)修正如下Pc=Pcmax-(KP·e+KI·∫0tedt)]]]>式中KP——比例運(yùn)算常數(shù)，KI——積分運(yùn)算常數(shù)，Pcmax——負(fù)控制液壓泵的最大先導(dǎo)壓力輸入。輸出量Pc用來(lái)控制液壓泵1的輸出流量。
圖6為圖5中的泵控制器的結(jié)構(gòu)框圖。最高負(fù)載壓力信號(hào)Pmax和旁路流量檢測(cè)元件4的入口壓力信號(hào)Po經(jīng)壓力傳感器13A和13轉(zhuǎn)換成電信號(hào)后，再由電子泵控制器8E中的A/D轉(zhuǎn)換器8b、8c轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號(hào)，然后送到微處理器8a中進(jìn)行PID運(yùn)算。運(yùn)算得到的結(jié)果則送到D/A轉(zhuǎn)換器8d轉(zhuǎn)換為電壓信號(hào)，然后再經(jīng)過(guò)V/I轉(zhuǎn)換器8e將電壓信號(hào)轉(zhuǎn)換成電流信號(hào)(輸出電流值與輸入的電壓值成正比例)，用來(lái)驅(qū)動(dòng)電液比例減壓閥14，以產(chǎn)生相應(yīng)的控制壓力Pc，使最高負(fù)載壓力信號(hào)Pmax和旁路流量檢測(cè)元件4的入口壓力信號(hào)Po保持如下關(guān)系
Po＝Pmax+ΔPPo≤Po(max)式中，ΔP是在泵控制器的算法中設(shè)置的一個(gè)很小的壓力值，Po(max)是電子泵控制器8E內(nèi)部飽和環(huán)節(jié)設(shè)定的飽和值。
權(quán)利要求
1.用于六通型多路閥的負(fù)荷傳感液壓系統(tǒng)，其特征在于它包括在液壓泵(1)的輸出口分成兩路，一路通過(guò)兩個(gè)負(fù)載保持單向閥(11)、(11A)分別進(jìn)入一級(jí)多路閥(3)、二級(jí)多路閥(3A)的P口，兩多路閥的A口和B口分別與兩個(gè)液壓缸(2)、(2A)的無(wú)桿腔和有桿腔相連，兩多路閥的T口與油箱相連，一級(jí)多路閥(3)的Q口與二級(jí)多路閥(3A)的O口相連，二級(jí)多路閥(3A)的Q口通過(guò)液壓管路(5)與流量檢測(cè)元件(4)的入口相連，而流量檢測(cè)元件(4)的出口則與油箱(9)相連，同時(shí)通過(guò)壓力信號(hào)通路(6)與泵控制器(8)相連，連接兩個(gè)液壓缸(2)、(2A)的有桿腔和無(wú)桿腔的液壓管上各自與第一個(gè)梭閥(10)、第二個(gè)梭閥(10B)的兩個(gè)輸入口連接，兩梭閥(10)、(10B)的輸出口與第三個(gè)梭閥(10A)的兩個(gè)輸入口相連，第三個(gè)梭閥(10A)的輸出通過(guò)壓力信號(hào)管路(7)與泵控制器(8)相連，泵控制器(8)的輸出通過(guò)壓力信號(hào)通路(12)與液壓泵(1)的先導(dǎo)壓力輸入口相連。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于六通型多路閥的負(fù)荷傳感液壓系統(tǒng)，其特征在于所說(shuō)泵控制器(8)為PI控制器(8A)，包括一個(gè)比例運(yùn)算單元(8B)和一個(gè)積分運(yùn)算單元(8C)。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于六通型多路閥的負(fù)荷傳感液壓系統(tǒng)，其特征在于所說(shuō)泵控制器(8)，包括電子泵控制器(8E)、第一壓力傳感器(13)和第二壓力傳感器(13A)、電液比例減壓閥(14)；電子泵控制器(8)的輸出與電液比例減壓閥(14)的電流輸入端相連，而電液比例減壓閥(14)的壓力輸出端與液壓泵(1)的先導(dǎo)壓力輸入端相連。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于六通型多路閥的負(fù)荷傳感液壓系統(tǒng)，其特征在于所說(shuō)泵控制器(8)，包括微處理器(8a)、A/D轉(zhuǎn)換器(8b)、A/D轉(zhuǎn)換器(8c)、D/A轉(zhuǎn)換器(8d)、V/I轉(zhuǎn)換器(8e)；A/D轉(zhuǎn)換器(8b)、(8c)的一端分別接壓力傳感器(13)和(13A)，另一端接微處理器(8a)，微處理器(8a)經(jīng)D/A轉(zhuǎn)換器(8d)、V/I轉(zhuǎn)換器(8e)接電液比例減壓閥(14)。
全文摘要
本發(fā)明公開(kāi)了一種用于六通型多路閥的負(fù)荷傳感液壓系統(tǒng)。使用排量可控制的變量泵、六通型多路閥，能控制多個(gè)液壓負(fù)載，在多路閥的工作油口上設(shè)置有壓力檢測(cè)口，能檢測(cè)系統(tǒng)最高負(fù)載壓力，而且在六通多路閥的旁通回油路上，六通多路閥組和液壓油箱之間，設(shè)置有流量檢測(cè)裝置，能檢測(cè)流經(jīng)六通多路閥旁通油路后回油箱的液壓油流量。由于在旁路回油路上設(shè)置了流量檢測(cè)元件，因此可以將旁路節(jié)流損失控制在很小的值；又因?yàn)橄到y(tǒng)中檢測(cè)了負(fù)載壓力，所以能做到對(duì)液壓泵的輸出壓力進(jìn)行控制，有效地減少了旁路節(jié)流損失并實(shí)現(xiàn)了“壓力適應(yīng)”控制，使系統(tǒng)在運(yùn)行時(shí)能更好地適應(yīng)負(fù)載變化，進(jìn)一步降低了功率損失，提高了可靠性。
文檔編號(hào)F15B13/043GK1405458SQ0213778
公開(kāi)日2003年3月26日 申請(qǐng)日期2002年10月29日 優(yōu)先權(quán)日2002年10月29日
發(fā)明者高峰, 馮培恩 申請(qǐng)人:浙江大學(xué)