本實(shí)用新型涉及液壓控制領(lǐng)域，尤其是一種非對(duì)稱(chēng)缸液壓動(dòng)力單元。

背景技術(shù)：

近年來(lái)，隨著泵控技術(shù)的發(fā)展，人們對(duì)泵控液壓控制系統(tǒng)的控制性能和節(jié)能特性的要求也越來(lái)越高。傳統(tǒng)的泵控非對(duì)稱(chēng)缸液壓控制系統(tǒng)多為閉式系統(tǒng)，由于液壓缸兩腔面積不同，造成液壓缸兩端流量不對(duì)稱(chēng)；并且閉式系統(tǒng)油液在工作周期中循環(huán)使用，造成系統(tǒng)發(fā)熱量大。

負(fù)載口獨(dú)立技術(shù)多用于閥控系統(tǒng)中，系統(tǒng)采用兩個(gè)獨(dú)立的節(jié)流口分別控制一個(gè)執(zhí)行器的進(jìn)出油口的流量或壓力，解決了控制系統(tǒng)中負(fù)載流量匹配不足的問(wèn)題，增加了系統(tǒng)的控制自由度，改善了系統(tǒng)的動(dòng)靜態(tài)特性。然而，對(duì)于負(fù)載口獨(dú)立控制技術(shù)的研究主要集中在閥控系統(tǒng)中，在一定程度上限制了其在節(jié)能方面的優(yōu)勢(shì)。因此，將負(fù)載容腔獨(dú)立控制技術(shù)和開(kāi)式泵控有機(jī)的結(jié)合在一起有利于改善系統(tǒng)的動(dòng)靜態(tài)特性以及實(shí)現(xiàn)節(jié)能的目的。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本實(shí)用新型目的在于提供一種結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、非對(duì)稱(chēng)缸兩腔流量平衡、系統(tǒng)功率損失小的開(kāi)式泵控負(fù)載容腔獨(dú)立控制非對(duì)稱(chēng)缸動(dòng)力單元。

為實(shí)現(xiàn)上述目的，采用了以下技術(shù)方案：本實(shí)用新型所述動(dòng)力單元包括電機(jī)、雙向變量泵A、雙向變量泵B、油箱和液壓缸；雙向變量泵A、B的功率級(jí)別不同，分別控制執(zhí)行器兩腔的流量或壓力；電機(jī)、雙向變量泵A、雙向變量 泵B同軸串聯(lián)；雙向變量泵A的低壓油口與油箱接通，雙向變量泵A的高壓油口與液壓缸的無(wú)桿腔相連；雙向變量泵B的低壓油口與油箱接通，雙向變量泵B的高壓油口與液壓缸的有桿腔相連。

進(jìn)一步的，所述動(dòng)力單元還包括溢流閥A和溢流閥B，雙向變量泵A的高壓油口分別與溢流閥A一端、液壓缸的無(wú)桿腔相連，溢流閥A另一端與油箱相連；雙向變量泵B的高壓油口分別與溢流閥B一端、液壓缸的有桿腔相連，溢流閥B另一端與油箱相連。

工作過(guò)程大致如下：

雙向變量泵自油箱吸油進(jìn)入液壓缸，液壓缸回油返回油箱，工作油在油箱中冷卻再進(jìn)入工作循環(huán)。采用負(fù)載容腔獨(dú)立控制技術(shù)，增加系統(tǒng)的可控自由度，使執(zhí)行器(非對(duì)稱(chēng)缸)可以在運(yùn)動(dòng)過(guò)程中根據(jù)需求獨(dú)立的調(diào)節(jié)執(zhí)行器兩腔的流量或壓力。采用位置壓力復(fù)合控制策略，通過(guò)提高排液腔的背壓，使系統(tǒng)的剛度增大，減小負(fù)載力對(duì)液壓缸活塞桿位移的影響，提升系統(tǒng)的位置控制精度。同時(shí)系統(tǒng)剛度的增大，使系統(tǒng)的固有頻率增大，加快系統(tǒng)的響應(yīng)。

與現(xiàn)有技術(shù)相比，本實(shí)用新型具有如下優(yōu)點(diǎn)：

1、系統(tǒng)散熱性好、省去補(bǔ)油裝置，系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，解決了傳統(tǒng)泵控非對(duì)稱(chēng)缸兩腔流量不平衡的問(wèn)題。

2、兩個(gè)功率級(jí)別不同的雙向變量泵分別與執(zhí)行器(非對(duì)稱(chēng)缸)兩腔相匹配，實(shí)現(xiàn)了動(dòng)力系統(tǒng)與負(fù)載的匹配，減少了液壓系統(tǒng)的功率損失。

3、采用兩個(gè)雙向變量泵與電機(jī)同軸串聯(lián)的結(jié)構(gòu)，阻抗伸出模式時(shí)或阻抗縮回模式時(shí)排液腔側(cè)雙向變量泵處于馬達(dá)工況，回收液壓能，同時(shí)將液壓能換為 電機(jī)軸的機(jī)械能，從而減少電機(jī)的輸出轉(zhuǎn)矩，使系統(tǒng)具有較高的能量傳遞效率。

附圖說(shuō)明

圖1是本實(shí)用新型的結(jié)構(gòu)原理圖。

圖2是本實(shí)用新型的動(dòng)力源主軸受力圖。

圖3是本實(shí)用新型采用位置壓力復(fù)合控制策略框圖。

附圖標(biāo)號(hào)：1-溢流閥A、2-電機(jī)、3-雙向變量泵A、4-雙向變量泵B、5-油箱、6-溢流閥B、7-液壓缸。

具體實(shí)施方式

下面結(jié)合附圖對(duì)本實(shí)用新型做進(jìn)一步說(shuō)明：

如圖1所示，本實(shí)用新型所述動(dòng)力單元包括溢流閥A1、電機(jī)2、雙向變量泵A3、雙向變量泵B4、油箱5、溢流閥B6和液壓缸7；雙向變量泵A、B的功率級(jí)別不同，分別與液壓缸的有桿腔和無(wú)桿腔相匹配，其中，電機(jī)、雙向變量泵A、雙向變量泵B同軸串聯(lián)；雙向變量泵A的低壓油口與油箱接通，雙向變量泵A的高壓油口分別與溢流閥A、液壓缸的無(wú)桿腔相連，溢流閥A的另一端與油箱相連；雙向變量泵B的低壓油口與油箱接通，雙向變量泵B的高壓油口分別與溢流閥B、液壓缸的有桿腔相連，溢流閥B的另一端與油箱相連。

兩個(gè)溢流閥僅起安全保護(hù)作用。而雙向變量泵自油箱吸油進(jìn)入液壓，液壓缸回油返回油箱，工作油在油箱中冷卻再進(jìn)入下一個(gè)工作循環(huán)，因此開(kāi)式泵控系統(tǒng)散熱性好。同時(shí)，由于液壓缸兩端分別連接兩個(gè)雙向變量泵A、B，且兩個(gè)雙向變量泵的排量可單獨(dú)控制，因此增加了系統(tǒng)的可控自由度；液壓缸在運(yùn)動(dòng)過(guò)程中可以根據(jù)需求獨(dú)立的調(diào)節(jié)兩腔的流量或壓力，解決了泵控非對(duì)稱(chēng)缸兩容 腔流量不平衡的問(wèn)題。

圖2是本實(shí)用新型的動(dòng)力源主軸受力圖，以阻抗伸出模式為例，由于電機(jī)與雙向變量泵A和雙向變量泵B同軸串聯(lián)，在運(yùn)動(dòng)過(guò)程中，雙向變量泵A根據(jù)負(fù)載變化改變排量提供系統(tǒng)所需流量，雙向變量泵B以馬達(dá)工況回收液壓能，再以轉(zhuǎn)矩的形式轉(zhuǎn)化為機(jī)械軸的機(jī)械能，從而減小電機(jī)輸出的轉(zhuǎn)矩。如圖2所示，電機(jī)輸出轉(zhuǎn)矩T₁＝T₂-T₃。

圖3是本實(shí)用新型采用位置壓力復(fù)合控制策略框圖。結(jié)合圖1和圖3所示，液壓缸兩端分別連接雙向變量泵A、B，可單獨(dú)控制雙向變量泵A、B的排量，因此增加了系統(tǒng)的可控自由度。其中進(jìn)液腔采用位置閉環(huán)控制，背壓腔采用壓力閉環(huán)控制。根據(jù)系統(tǒng)工況，PID控制器1根據(jù)位移傳感器的反饋信號(hào)，與給定位移進(jìn)行比較，得到位移偏差信號(hào)，控制進(jìn)液側(cè)雙向變量泵A的排量，進(jìn)而控制液壓缸的位移。PID控制器2根據(jù)壓力傳感器的反饋信號(hào)，與給定背壓比較，得到壓力偏差信號(hào)，控制排液腔雙向變量泵B的排量，進(jìn)行液壓缸的背壓腔壓力閉環(huán)控制。系統(tǒng)背壓腔壓力的提高，增大了系統(tǒng)的剛度，有益于降低負(fù)載力對(duì)液壓缸位移的影響，從而提高系統(tǒng)的位置控制精度。此外，系統(tǒng)剛度的增加，還提高了系統(tǒng)的固有頻率，加快了系統(tǒng)的響應(yīng)。

以上所述的實(shí)施例僅僅是對(duì)本實(shí)用新型的優(yōu)選實(shí)施方式進(jìn)行描述，并非對(duì)本實(shí)用新型的范圍進(jìn)行限定，在不脫離本實(shí)用新型設(shè)計(jì)精神的前提下，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員對(duì)本實(shí)用新型的技術(shù)方案做出的各種變形和改進(jìn)，均應(yīng)落入本實(shí)用新型權(quán)利要求書(shū)確定的保護(hù)范圍內(nèi)。