本发明涉及液压系统,具体涉及一种能够持续稳定输出超高压和大流量的液压系统及其控制方法。
背景技术:
1、现有的依靠液压驱动的工程机械中,液压系统的压力由液压执行机构的负载决定,液压执行机构的负载小的时候,液压系统的压力也小,液压执行机构的负载增大的时候,液压系统的压力随之变大。但是,当液压执行机构的负载超过液压系统能够提供的最大压力时,液压系统就无法使液压执行机构正常运行。基于这种情况,通常的做法是在液压系统中配置增压油缸,能够增大液压系统的输出压力。
2、随着技术的不断发展,某些应用场景中需要液压系统能够持续、稳定地输出超高压和大流量。使用增压油缸虽然可以增大液压系统的输出压力和输出流量,但是无法满足液压系统“持续、稳定输出”的要求。
技术实现思路
1、为了解决现有技术存在的问题,本发明提供一种能够持续稳定输出超高压和大流量的液压系统及其控制方法,能够满足持续、稳定输出超高压、大流量的需求。
2、本发明解决其技术问题所采用的技术方案是:一种能够持续稳定输出超高压和大流量的液压系统,包括:n个液压模块,每个所述液压模块均包含增压油缸,所述增压油缸的行程为m,n个所述增压油缸的初始位置分别为0、m/n、...、(n-1)m/n;n个所述增压油缸的运动速度分别为v1、v2、...、vn,所述增压油缸的作用面积为x,所述液压系统输出的流量为q=x(v1+v2+···+vn),其中,在每一时刻的v1+v2+···+vn的总和均相同,n≥2。
3、进一步的,在所述增压油缸的一个运动周期内,所述增压油缸的运动状态包括:加速运动、减速运动、匀速运动和回程;在同一时刻,n个所述增压油缸的运动状态中至少两个为不同的运动状态。
4、进一步的,所述液压模块还包括:位移传感器和伺服控制模块,所述位移传感器用于监测所述液压缸的活塞的位置,所述伺服控制模块用于控制所述增压油缸的运动速度。
5、进一步的,所述增压油缸包括:缸筒、活塞和活塞杆,所述活塞与活塞杆固定连接,所述活塞左端与缸筒之间形成a1腔,所述活塞右端与缸筒之间形成a2腔,所述活塞杆左端与缸筒之间形成b1腔,所述活塞杆右端与缸筒之间形成为b2腔;其中,a1腔的作用面积与b2腔的作用面积的比值为a,b1腔的作用面积与a2腔的作用面积的比值为1/a。
6、进一步的,所述液压模块还包括:电磁阀一、电磁阀二、电磁阀三、电磁阀四、电磁阀五、电磁阀六、电磁阀七和电磁阀八,所述电磁阀一和电磁阀五均与所述b1腔连接,所述电磁阀二和电磁阀六均与所述a1腔连接,所述电磁阀三和电磁阀七均与所述a2腔连接,所述电磁阀四和电磁阀八均与所述b2腔连接。
7、进一步的,所述缸筒包括:主体、第一罩壳和第二罩壳,所述第一罩壳、第二罩壳分别与所述主体的左右两端可拆卸连接,所述第一罩壳与所述活塞杆之间形成b1腔,所述第二罩壳与所述活塞杆之间形成b2腔。
8、本发明还提供一种能够持续稳定输出超高压和大流量的液压系统的控制方法,包括以下步骤:设置第1~n个增压油缸的初始位置分别为0、m/n、...、(n-1)m/n;n个所述增压油缸同时向右侧运动,第n个增压油缸最先运动到最右端并进行回程,第1个增压油缸最后运动到最右端并进行回程;在每一时刻,n个增压油缸的运动速度之和v1+v2+···+vn均相同,使得能够持续稳定输出超高压和大流量的液压系统每一时刻输出的流量和压力是稳定的。
9、进一步的,设低压油源输出的压力为p,低压油源输送给每个液压油缸的平均流量为q;当能够持续稳定输出超高压和大流量的液压系统处于超高压大流量工况时,电磁阀二、电磁阀三、电磁阀八得电打开,电磁阀一、电磁阀四、电磁阀五、电磁阀六、电磁阀七失电关闭,低压油经过所述电磁阀二进入增压油缸的a1腔,增压油缸的活塞杆向右运动,增压油缸的b1腔进行补油,a2腔通过电磁阀三进行回油,b2腔将低压油进行增压后通过电磁阀八汇入执行机构的a工位,a工位持续稳定输出压力为p*a,输出流量为qn/a。
10、进一步的,设低压油源输出的压力为p,低压油源输送给每个液压油缸的平均流量为q;当能够持续稳定输出超高压和大流量的液压系统处于增流量工况时,电磁阀一、电磁阀四、电磁阀七得电打开,电磁阀二、电磁阀三、电磁阀五、电磁阀六、电磁阀八失电关闭,低压油经过所述电磁阀一进入增压油缸的b1腔,增压油缸的活塞杆向右运动,增压油缸的a1腔进行补油,b2腔通过电磁阀四进行回油,a2腔将低压油进行增压后通过电磁阀七汇入执行机构的b工位,b工位持续稳定输出压力为p/a,输出流量为q*n*a。
11、进一步的,在所述增压油缸的一个运动周期内,活塞杆的运动状态在加速运动、减速运动、匀速运动和回程之间变化,由于n个增压油缸的活塞杆的初始位置均不相同,n个增压油缸在同一时刻的运动状态会有所不同,以保证在每一时刻的n个增压油缸的运动速度之和保持稳定。
12、本发明的有益效果是,本发明通过对系统结构进行改进,通过n个液压模块的协同工作,以及对n个增压油缸的运动速度和起始位置的调控,能够实现液压系统持续、稳定地输出超高压、大流量。当其中一个增压油缸从终点返回起点时,通过调控其余n-1个增压油缸的速度来保持系统输出稳定,速度调控由其余n-1个增压油缸进行分担,不会只集中在一个增压油缸上,增压油缸受到的冲击较小,有利于延长增压油缸的使用寿命。n个增压油缸协同配合使得液压系统输出超高压和大流量,每个增压油缸的尺寸不需要做的很大,有利于降低制造成本。
1.一种能够持续稳定输出超高压和大流量的液压系统,其特征在于,包括:
2.如权利要求1所述的能够持续稳定输出超高压和大流量的液压系统,其特征在于,在所述增压油缸(1)的一个运动周期内,所述增压油缸(1)的运动状态包括:加速运动、减速运动、匀速运动和回程;在同一时刻,n个所述增压油缸(1)的运动状态中至少两个为不同的运动状态。
3.如权利要求2所述的能够持续稳定输出超高压和大流量的液压系统,其特征在于,所述液压模块还包括:位移传感器和伺服控制模块,所述位移传感器用于监测所述液压缸(1)的活塞(101)的位置,所述伺服控制模块用于控制所述增压油缸(1)的运动速度。
4.如权利要求1所述的能够持续稳定输出超高压和大流量的液压系统,其特征在于,所述增压油缸(1)包括:缸筒(102)、活塞(101)和活塞杆(103),所述活塞(101)与活塞杆(103)固定连接,所述活塞(101)左端与缸筒(102)之间形成a1腔,所述活塞(101)右端与缸筒(102)之间形成a2腔,所述活塞杆(103)左端与缸筒(102)之间形成b1腔,所述活塞杆(103)右端与缸筒(102)之间形成为b2腔;其中,a1腔的作用面积与b2腔的作用面积的比值为a,b1腔的作用面积与a2腔的作用面积的比值为1/a。
5.如权利要求4所述的能够持续稳定输出超高压和大流量的液压系统,其特征在于,所述液压模块还包括:电磁阀一(2)、电磁阀二(3)、电磁阀三(4)、电磁阀四(5)、电磁阀五(6)、电磁阀六(7)、电磁阀七(8)和电磁阀八(9),所述电磁阀一(2)和电磁阀五(6)均与所述b1腔连接,所述电磁阀二(3)和电磁阀六(7)均与所述a1腔连接,所述电磁阀三(4)和电磁阀七(8)均与所述a2腔连接,所述电磁阀四(5)和电磁阀八(9)均与所述b2腔连接。
6.如权利要求4所述的能够持续稳定输出超高压和大流量的液压系统,其特征在于,所述缸筒(102)包括:主体(1021)、第一罩壳(1022)和第二罩壳(1023),所述第一罩壳(1022)、第二罩壳(1023)分别与所述主体(1021)的左右两端可拆卸连接,所述第一罩壳(1022)与所述活塞杆(103)之间形成b1腔,所述第二罩壳(1023)与所述活塞杆(103)之间形成b2腔。
7.一种如权利要求1~6任一项所述的能够持续稳定输出超高压和大流量的液压系统的控制方法,其特征在于,包括以下步骤:
8.如权利要求7所述的能够持续稳定输出超高压和大流量的液压系统的控制方法,其特征在于,
9.如权利要求7所述的能够持续稳定输出超高压和大流量的液压系统的控制方法,其特征在于,
10.如权利要求7所述的能够持续稳定输出超高压和大流量的液压系统的控制方法,其特征在于,在所述增压油缸(1)的一个运动周期内,活塞杆(103)的运动状态在加速运动、减速运动、匀速运动和回程之间变化,由于n个增压油缸(1)的活塞杆(103)的初始位置均不相同,n个增压油缸(1)在同一时刻的运动状态会有所不同,以保证在每一时刻的n个增压油缸(1)的运动速度之和保持稳定。
