节能伺服驱动液压动力源系统的制作方法

1.本实用新型涉及液压动力领域，尤其是一种节能伺服驱动液压动力源系统。


背景技术：

2.目前，专利文件(cn204828100u)于2015年12月2日公开了一种闭环控制伺服驱动液压站，包括油温油面计、压力传感器、伺服电机、伺服驱动器，所述油箱上设有油温油面计，所述液压集成阀组与所述执行元件之间设有压力传感器，所述伺服电机的输出轴连接在所述液压泵上，所述油温油面计与所述压力传感器通过电回路连接在所述伺服驱动器的信号入口，所述伺服驱动器的出口通过电信号连接在所述伺服电机上。
3.通过液压集成阀组与执行元件之间设置压力传感器对进油回路的压力进行数据集，以及通过对油温油面计对回流到油箱的液压油进行温度数据采集，采集到的压力数据和温度数据通过电信号传输到伺服驱动器，伺服驱动器对检测采集到的数据进行处理后，以电信号输到伺服电机上，从而通过伺服电机通过改电机转数来调节液压泵的流量，通过流量来改变回路的液压，由于压力传感器和油温油面计采集到的数据会进行实时传输，伺服电机所连接的液压泵会根据接收到的数据进行调节，达到液压输出的动态平衡，致使液压回路中的压强和理想中液压值实现动态平衡。主要是通过闭环回路控制系统对伺服驱动液压站进行实时调节，来解决节能伺服液压站的反应速度慢，运动不平稳的问题。
4.但是，这种伺服驱动液压装置在少数执行元件工作或执行元件不工作时，伺服电机也通过压力传感器反馈的油压数据进行动态响应并调节，这种保压方式进行了不必要损耗、不够节能，让伺服电机一直维持在实时的动态反应状态，会增加系统的损耗，缩短设备的使用寿命。


技术实现要素：

5.为了克服上述现有技术在当少数执行元件工作或执行元件不工作时，对工作管路保压不节能，损耗大的问题。
6.本实用新型提供了一种节能伺服驱动液压动力源系统，所采用的技术方案是：包括伺服电机驱动器、伺服电机泵组、压力传感器、蓄能器；
7.所述伺服电机泵组包括伺服电机和液压泵，所述伺服电机与所述液压泵轴接，所述伺服电机驱动器的输出端与所述伺服电机电连接；
8.所述液压泵进油口与油箱连通，所述伺服电机泵组中液压泵出油口与蓄能器进油口连通，所述蓄能器出油口与油箱连通；
9.所述压力传感器安装于所述液压泵与蓄能器之间的油路上，且所述压力传感器与所述伺服电机驱动器的输入端电连接。
10.本实用新型的有益效果是：利用伺服电机控制系统与管路上传感器系统组成压力闭环回路，伺服驱动器根据压力传感器反馈的油路压力自动调节伺服电机转速，使蓄能器内油压稳定在设定值范围内，进行恒压反馈闭环控制，通过伺服驱动器实时调节伺服电机
泵组中伺服电机转速给系统回路补充油液，使蓄能器内油压稳定在设定压力值。当执行元件不工作时，通过蓄能器回路中的蓄能器组实现系统回路压力的保压，补充系统元件泄露，伺服电机可以待机停止运转，从而最大程度地实现节能保压，减少设备和能源的损耗，液压系统待机工况时间越长，节能效果越明显。
11.优选地，所述液压泵出油口通过第一单向阀与蓄能器进油口连通,所述第一单向阀的流向为从液压泵出油口流向所述蓄能器进油口；所述压力传感器安装于所述第一单向阀和所述蓄能器之间的油路上。
12.上述方案的有益效果是：通过第一单向阀只允许油从液压泵出油口流向所述蓄能器进油口可以防止蓄能器回路中油回流，压力传感器安装于所述第一单向阀和所述蓄能器之间的油路位置，可以在实际工作环境切实可行的情况下最大程度地减少执行元件进油口与压力传感器之间的系统元件数量，从而避免由于系统元件本身的泄露，对于压力传感器获取到的压力数据与实际进入执行元件压力数据的误差。
13.优选地，还包括旁通回路，所述旁通回路包括电磁换向阀和节流口，所述电磁换向阀的p口与所述液压泵出油口连通，
14.所述电磁换向阀的t口与油箱连通，所述电磁换向阀的b口通过所述节流口与油箱连通。
15.上述方案的有益效果是：当系统中只有少数执行元件工作时，通过旁通回路中的电磁换向阀的启动，实现伺服电机泵组低转速运行用以补充系统元件和泵本身的泄漏，并通过旁通回路中电磁换向阀在失电状态下，经由节流口回油箱，减少设备和能源的损耗，液压系统低转速运行工况时间越长，节能效果越明显
16.优选地，所述旁通回路还包括安全溢流阀，所述安全溢流阀的进油口连通在所述电磁换向阀的p口与所述液压泵出油口之间的油路上，所述安全溢流阀的出油口与执行元件进油口连通；所述安全溢流阀的进油口与所述液压泵出油口之间的油路上安装有第一压力表。
17.上述方案的有益效果是：伺服驱动液压动力源系统中最高安全压力阈值用安全溢流阀限定，当压力高于最高安全压力值时，伺服驱动液压动力源系统通过安全溢流阀释放系统油路中过高的压力，使得压力符合安全工作压力范围的油液进入执行元件进油口，可以有效防止系统压力过高带来的安全隐患和系统故障。
18.优选地，还包括冷却回路，所述冷却回路包括螺杆泵组、节流阀、流量开关，所述螺杆泵组进油口通过第一吸油口截止阀连通至油箱，所述螺杆泵组出油口通过所述节流阀与所述伺服电机冷却进油口连通，所述伺服电机冷却出油口通过所述流量开关与油箱连通。
19.上述方案的有益效果是：所述冷却回路用以给伺服驱动器泵组中伺服电机提供低压稳定的油液，使得伺服驱动器泵组中伺服电机中的保持在一个较低压冷却的状态，降低系统设备的损耗，延长伺服驱动器泵组中伺服电机的使用寿命。
20.优选地，所述蓄能器出油口通过第二单向阀与执行元件进油口连通，所述第二单向阀的流向为从所述蓄能器处油口流向执行元件进油口。
21.进一步，所述蓄能器设有多个，每个所述蓄能器均包括蓄能器本体和安全阀块；在每个所述蓄能器中，所述安全阀块进油口与所述蓄能器本体进油口连通，所述安全阀块出油口与油箱连通；每个所述蓄能器中的蓄能器本体进油口均与所述液压泵出油口连通，每
个所述蓄能器中的蓄能器本体出油口均通过所述第二单向阀与油箱连通。
22.进一步，还包括电磁座阀，所述电磁座阀的p口与所有所述蓄能器中的蓄能器本体进油口连通，所述电磁座阀的a口与油箱连通。
23.上述方案的有益效果是：当系统需要进行停机检查检修时，打开电磁座阀，可以将伺服驱动液压动力源系统中的压力释放，确保检修人员可以更加安全方便地对伺服驱动液压动力源系统进行检查维修。
24.优选地，所述蓄能器具体为皮囊式蓄能器或活塞式蓄能器
25.除了上述方案之外，凡是利用在伺服电机控制系统与管路上传感器系统组成压力闭环，自动调节伺服电机转速，使蓄能器内油压稳定在设定值波动范围内，进行恒压反馈闭环控制的技术方案，以及旁通电路、冷却回路、安全溢流阀、蓄能器回路电磁座阀、蓄能器种类这些特征均相互独立，因此任意组合所述相互独立特征而形成的改进方案均可以构成一种改进方案，而其组合改进方案均应认为在本实用新型保护范围之内。
附图说明
26.下面结合附图和实施例对本实用新型作进一步说明。
27.图1是本实用新型一种节能伺服驱动液压动力源系统的整体结构示意图；
28.图2是图1的局部结构示意图；
29.图3是图1的局部结构示意图；
30.图4是闭环控制原理图。
31.附图中，各标号所代表的部件列表如下：
32.1、伺服电机驱动器，2、压力传感器，3、蓄能器，4、伺服电机，5、液压泵，6、第一吸油口截止阀，7、安全溢流阀，8、第一单向阀，9、第二单向阀，10、减震喉管，11、第一软管，12、第一压力表，13、第一测压接头，14、蓄能器本体，15、安全阀块，16、电磁换向阀，17、节流口，18、第二测压接头，19、第二吸油口截止阀，20、螺杆泵，21、第二软管，22、第三单向阀，23、截止阀，24、第三测压接头，25、第二压力表，26、节流阀，27、第四测压接头，28、流量开关，29、第五测压接头，30、电池阀座。
具体实施方式
33.以下结合附图对本实用新型的原理和特征进行描述，所举实例只用于解释本实用新型，并非用于限定本实用新型的范围。
34.如图1、图2和图3所示，一种节能伺服驱动液压动力源系统，包括伺服电机驱动器1、伺服电机泵组、压力传感器2和蓄能器3；
35.所述伺服电机泵组包括伺服电机4和液压泵5，所述伺服电机4与所述液压泵5轴接，所述伺服电机驱动器1的输出端与所述伺服电机4电连接；
36.所述液压泵5进油口与油源连通，所述液压泵5出油口与蓄能器3进油口连通，所述蓄能器3出油口与油箱连通；
37.所述压力传感器2安装于所述液压泵5与蓄能器3之间的油路上，且所述压力传感器2与所述伺服电机驱动器1的输入端电连接。
38.如图1给出了本实用新型的一个具体实施例。所述伺服电机泵组中的液压泵5通过
第一吸油口截止阀6进油口与油箱连通，所述第一吸油口截止阀6出油口与所述伺服电机泵组进油口之间的油路上安装有减震喉管10，所述伺服电机泵组包括伺服电机4和液压泵5，所述伺服电机4与所述液压泵5轴接，所述伺服电机驱动器1的输出端与所述伺服电机4电连接，所述伺服电机泵组出油口通过第一单向阀8与蓄能器3连通，所述液压泵5与所述第一单向阀8之间的油路上安装有第一软管11，所述第一单向阀8的流向为从所述液压泵5出油口流向所述蓄能器3进油口，所述伺服电机泵组中液压泵5出油口与蓄能器3进油口连通，所述蓄能器3出油口与油箱连通；所述压力传感器2安装于所述液压泵5与蓄能器3之间的油路上，所述第一单向阀8与蓄能器3通过球阀连通。
39.蓄能器回路：如图3所示，所述蓄能器3包括蓄能器本体14和安全阀块15，所述蓄能器设有多个，每个所述蓄能器均包括蓄能器本体14和安全阀块15；在每个所述蓄能器中，所述安全阀块15进油口与所述蓄能器本体14进油口连通，所述安全阀块15出油口与油箱连通；每个所述蓄能器中的蓄能器本体14进油口均与所述液压泵出油口连通，每个所述蓄能器中的蓄能器本体14出油口均通过第二单向阀9与油箱连通。
40.上述蓄能器还包括电磁座阀30，所述电磁座阀30的p口与所有所述蓄能器中的蓄能器本体14进油口连通，所述电磁座阀30的a口与油箱连通。
41.旁通回路：如图2所示，所述液压泵5出油口与电磁换向阀16连通，所述电磁换向阀16通过节流口17与油箱连通,电磁换向阀16与节流口17之间的油路上安装有第二测压接头18。所述电磁换向阀16的p口与所述液压泵5出油口连通，所述电磁换向阀16的t口与油箱连通，所述电磁换向阀16的b口通过所述节流口17与油箱连通。所述旁通回路还包括所述安全溢流阀7，所述安全溢流阀7的进油口连通在所述电磁换向阀16的p口与所述液压泵5出油口之间的油路上，所述安全溢流阀16的出油口与油箱连通；所述安全溢流阀16的进油口与所述液压泵5出油口之间的油路上通过第一测压接头13安装有第一压力表12。
42.当所述电磁换向阀16处于失电状态时，所述伺服电机泵组中液压泵5出油口与所述节流口17连通，所述节流口17与油箱连通；当所述电磁换向阀16处于工作状态时，所述伺服电机泵组中液压泵5出油口与所述电磁换向阀16为封闭回路。
43.冷却回路：如图2所示，第二吸油口截止阀19与所述伺服电机连通，第二吸油口截止阀19与螺杆泵组20进油口连通，所述螺杆泵组20出油口通过第二软管21与第三单向阀22接通，所述第三单向阀22的流向为从所述螺杆泵组20出油口流向第二软管21进油口，第三单向阀22与节流阀26之间的油路上设有截止阀23，所述截止阀23和第三单向阀22之间油路上通过第三测压接头24安装有第二压力表25，所述第三单向阀22与所述节流阀26与通过截止阀23与伺服电机4冷却进油口相通，节流阀26与伺服电机4冷却进油口之间的油路上安装有第四测压接头27，伺服电机冷却出油口通过流量开关28与油箱连通，伺服电机4冷却出油口与流量开关28之间的油路上安装有第五测压接头29。所述冷却回路包括螺杆泵组20、节流阀26、流量开关28，所述螺杆泵组20进油口通过第二吸油口截止阀19连通至油箱，所述螺杆泵组泵20出油口通过所述节流阀26与所述伺服电机冷却进油口连通，所述伺服电机冷却出油口通过所述流量开关28与执行元件进油口连通。
44.如图4所示伺服电机泵组的运行基于恒压控制的工作原理。根据工作系统回路所需流量，在液压泵排量一定的前提下，调节伺服电机泵组转速，从而输出合适的流量至系统回路。压力传感器2实时监测工作管路压力p，确保工作管路压力在合适的工作范围内。系统
最高安全压力用安全溢流阀7限定。如果压力p低于设定值，则系统需要补充流量。通过压力传感器2与伺服驱动器1电连接将压力传感器信号反馈给伺服驱动器1，伺服驱动器1根据pid控制改变伺服电机泵组的转速。由于液压泵5采用定量泵，泵的排量恒定，输出流量只与转速有关。系统需要通过大的流量补充系统回路时，调节伺服电机泵组的转速变大；系统需要通过小的流量补充系统回路时，调节伺服电机泵组的转速变小。如果系统没有任何执行元件工作，通过蓄能器3实现保压，补充系统元件的泄漏。如果系统只有少数执行元件工作，伺服电机泵组低转速运行用以补充系统元件和泵本身的泄漏，并通过旁通回路中电磁换向阀16在失电状态下，经由节流口17回油箱。
45.当系统执行件不工作时，电机可在停机工况下工作。当系统回路泄漏量增大，造成压力传感器监测到的压力p低于设定值时，伺服驱动器再次启动伺服电机泵组，通过液压泵输出合适的流量，确保系统中回路压力恒定在设定值。当系统待机时，系统中回路压力通过蓄能器3的压力补充保持在设定值。电磁座阀30在整个系统停机时自动卸荷释放系统中的回路压力。
46.螺杆泵组20用以给伺服电机提供低压稳定的油液，对伺服电机的工作进行冷却降温。其中螺杆泵组20用以给伺服电机的通油流量通过节流阀26调节大小。所述通油流量大小通过流量开关28实时监测并流回油箱。
47.本实用新型利用伺服电机控制系统与管路上传感器系统组成压力闭环，自动调节伺服电机转速，使蓄能器内油压稳定在设定值波动范围内，进行恒压反馈闭环控制，反馈压力与设定压力进行比较运算，通过伺服驱动器实时调节伺服电机泵组的同步输出，从而改变伺服电机转速补充油液，使蓄能器内油压稳定在设定压力值。当执行元件不工作时，通过蓄能器回路中的蓄能器组实现保压，补充系统元件泄露，伺服电机待机停止运转，最大程度的节能保压方案，减少设备和能源的损耗，液压系统待机工况时间越长，节能效果越明显。
48.以上所述仅为本实用新型的较佳实施例，并不用以限制本实用新型，凡在本实用新型的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。