一种液压控制阀组和伺服阀控缸系统

文档序号:94493 发布日期:2021-10-12 浏览:38次 >En<

阅读说明:本技术 一种液压控制阀组和伺服阀控缸系统 (Hydraulic control valve group and servo valve control cylinder system ) 是由 杨永立 张文全 刘丹 李俊 刘延龙 邓亮 华宁 苏荣荣 谢建云 李乐超 陈瑶 于 2020-04-03 设计创作,主要内容包括:本申请提供一种液压控制阀组和伺服阀控缸系统。液压控制阀组,包括:自锁模块,与液压油缸连接;自锁控制模块,与液压油源和所述自锁模块分别连接,用于控制所述自锁模块的开启与关闭;其中,所述自锁模块开启时,所述液压油缸为自锁状态;所述自锁模块关闭时,所述液压油缸和所述液压油源之间的油路导通。该液压控制阀组用以保证伺服阀控缸系统的快速响应特性,提高其系统的工作效率。(The application provides a hydraulic control valve group and a servo valve cylinder control system. A hydraulic control valve block comprising: the self-locking module is connected with the hydraulic oil cylinder; the self-locking control module is respectively connected with the hydraulic oil source and the self-locking module and is used for controlling the opening and closing of the self-locking module; when the self-locking module is opened, the hydraulic oil cylinder is in a self-locking state; and when the self-locking module is closed, an oil way between the hydraulic oil cylinder and the hydraulic oil source is communicated. The hydraulic control valve group is used for ensuring the quick response characteristic of a servo valve cylinder control system and improving the working efficiency of the system.)

一种液压控制阀组和伺服阀控缸系统

技术领域

本申请涉及自动控制

技术领域

,具体而言,涉及一种液压控制阀组和伺服阀控缸系统。

背景技术

在伺服阀控缸系统中,一般会设置自锁模块,该自锁模块用于在需要锁定液压油缸时,使液压油缸保持自锁状态。但是,在常规的设置中,该自锁模块是不可控制的,会由于油路的状态变化频繁地开启和关闭,从而影响到系统的快速响应特性(例如定位时间短、定位精度高等特性),降低系统的工作效率。

发明内容

本申请实施例的目的在于提供一种液压控制阀组和伺服阀控缸系统,用以保证伺服阀控缸系统的快速响应特性,提高系统的工作效率。

第一方面,本申请实施例提供一种液压控制阀组,包括:自锁模块,与液压油缸连接;自锁控制模块,与液压油源和所述自锁模块分别连接,用于控制所述自锁模块的开启与关闭;其中,所述自锁模块开启时,所述液压油缸为自锁状态;所述自锁模块关闭时,所述液压油缸和所述液压油源之间的油路导通。

在本申请实施例中,在液压控制阀组中,通过为自锁模块设置自锁控制模块,自锁控制模块可以控制自锁模块的开启与关闭,当自锁模块开启时,液压油缸为自锁状态,不会受到影响;当自锁模块关闭时,液压油缸和液压油源之间的油路是导通的,保证油路的正常运行。与现有技术相比,自锁模块不再是频繁开启或者关闭,而是根据自锁控制模块的控制选择性的开启或者关闭,进而避免对液压控制阀组所在的系统的快速响应特性的影响,提高其系统的工作效率。

作为一种可能的实现方式,所述自锁模块包括:第一平衡阀和第二平衡阀;所述第一平衡阀的第一油口和所述液压油缸的无杆腔连接,所述第二平衡阀的第一油口和所述液压油缸的有杆腔连接;所述自锁控制模块包括:导油模块,包括:第一进油口、第二进油口以及出油口;所述第一进油口与所述第一平衡阀的第二油口连接,所述第二进油口与所述第二平衡阀的第二油口连接;所述出油口与所述第一平衡阀和所述第二平衡阀的先导油口均连接;伺服阀,所述伺服阀的油口A和所述第一平衡阀的第二油口连接,所述伺服阀的油口B和所述第二平衡阀的第二油口连接;所述伺服阀的油口P还与所述导油模块的出油口连接;二位四通电磁换向阀,所述二位四通电磁换向阀的油口B和所述伺服阀的油口P连接,所述二位四通电磁换向阀的油口T和所述伺服阀的油口T连接;所述二位四通换向阀的油口P和油口T还与所述液压油源连接。

在本申实施例中,当自锁模块包括平衡阀时,自锁控制模块可以通过导油模块、伺服阀以及二位四通电磁换向阀实现对平衡阀的自锁控制功能。在自锁控制模块中,通过伺服阀和二位四通电磁换向阀的不同的导通状态,可以实现不同的油路导通状态,进而可以对平衡阀的开启与关闭进行有效的控制,避免平衡阀的频繁开启与关闭对系统的快速响应特性带来的影响。

作为一种可能的实现方式,所述导油模块包括:第一单向阀和第二单向阀;所述第一单向阀的进油口和所述第一平衡阀的第二油口连接,所述第二单向阀的进油口和所述第二平衡阀的第二油口连接;所述第一单向阀的出油口和所述第二单向阀的出油口连接,作为所述导油模块的出油口。

在本申实施例中,导油模块可以包括两个单向阀,两个单向阀各自的进油口为导油模块的进油口,两个出油口连接后,作为导油模块的出油口,进而可以为平衡阀的先导油口导油,以对平衡阀的开启与关闭进行有效控制。

作为一种可能的实现方式,所述导油模块为梭阀。

在本申请实施例中,导油模块还可以直接为梭阀,梭阀有两个进油口和一个出油口,其出油口与平衡阀的先导油口连接,进而可以为平衡阀的先导油口导油,以对平衡阀的开启与关闭进行有效控制。

作为一种可能的实现方式,所述液压油源包括:蓄能器,与所述二位四通电磁换向阀的油口P连接;溢流阀,一端与所述二位四通电磁换向阀的油口P连接,另一端与所述二位四通电磁换向阀的油口T连接;第三单向阀,出油口与所述二位四通电磁换向阀的油口P连接;液压泵,与所述第三单向阀的进油口连接;油箱,与所述液压泵连接。

在本申请实施例中,通过蓄能器、溢流阀、单向阀、液压泵以及油箱组成的液压油源可以避免在供油时产生过高压力,进而实现系统的保压和控压。

第二方面,本申请实施例提供一种伺服阀控缸系统,包括:液压油缸、液压油源以及液压控制阀组;其中,所述液压控制阀组包括:自锁模块,与所述液压油缸连接;自锁控制模块,与所述液压油源和所述自锁模块分别连接,用于控制所述自锁模块的开启与关闭;其中,所述自锁模块开启时,所述液压油缸为自锁状态;所述自锁模块关闭时,所述液压油缸和所述液压油源之间的油路导通。

在本申请实施例中,在伺服阀控缸系统的液压控制阀组中,通过为自锁模块设置自锁控制模块,自锁控制模块可以控制自锁模块的开启与关闭,当自锁模块开启时,液压油缸为自锁状态,不会受到影响;当自锁模块关闭时,液压油缸和液压油源之间的油路是导通的,保证油路的正常运行。与现有技术相比,自锁模块不再是频繁开启或者关闭,而是根据自锁控制模块的控制选择性的开启或者关闭,进而避免对系统的快速响应特性的影响,提高系统的工作效率。

作为一种可能的实现方式,所述伺服阀控缸系统包括多个液压油缸和多个液压控制阀组;所述液压油缸的数量和所述液压控制阀组的数量相同;其中,每个所述液压控制阀组连接一个所述液压油缸,且连接不同的液压油缸的液压控制阀组均连接所述液压油源。

在本申实施例中,当有多个液压油缸时,可以设置多个对应的液压控制阀组,保证每个液压油缸对应的自锁模块都是可控制的,避免对系统的快速响应特性的影响,提高系统的工作效率。

作为一种可能的实现方式,所述伺服阀控缸系统包括第一液压油缸和第二液压油缸;所述液压控制阀组包括第一液压控制阀组和第二控制阀组;所述第一液压控制阀组与所述第一液压油缸和所述液压油源分别连接;所述第二液压控制阀组与所述第二液压油缸和所述液压油源分别连接。

在本申请实施例中,当有两个液压油缸时,对应设置两个液压控制阀组,提高系统的工作效率。

作为一种可能的实现方式,所述自锁模块包括:第一平衡阀和第二平衡阀;所述第一平衡阀的第一油口和所述液压油缸的无杆腔连接,所述第二平衡阀的第一油口和所述液压油缸的有杆腔连接;所述自锁控制模块包括:导油模块,包括:第一进油口、第二进油口以及出油口;所述第一进油口与所述第一平衡阀的第二油口连接,所述第二进油口与所述第二平衡阀的第二油口连接;所述出油口与所述第一平衡阀和所述第二平衡阀的先导油口均连接;伺服阀,所述伺服阀的油口A和所述第一平衡阀的第二油口连接,所述伺服阀的油口B和所述第二平衡阀的第二油口连接;所述伺服阀的油口P还与所述导油模块的出油口连接;二位四通电磁换向阀,所述二位四通电磁换向阀的油口B和所述伺服阀的油口P连接,所述二位四通电磁换向阀的油口T和所述伺服阀的油口T连接;所述二位四通换向阀的油口P和油口T还与所述液压油源连接。

作为一种可能的实现方式,所述液压油源包括:蓄能器,与所述二位四通电磁换向阀的油口P连接;溢流阀,一端与所述二位四通电磁换向阀的油口P连接,另一端与所述二位四通电磁换向阀的油口T连接;第三单向阀,出油口与所述二位四通电磁换向阀的油口P连接;液压泵,与所述第三单向阀的进油口;油箱,与所述液压泵连接。

附图说明

为了更清楚地说明本申请实施例的技术方案,下面将对本申请实施例中所需要使用的附图作简单地介绍,应当理解,以下附图仅示出了本申请的某些实施例,因此不应被看作是对范围的限定,对于本领域普通技术人员来讲,在不付出创造性劳动的前提下,还可以根据这些附图获得其他相关的附图。

图1为本申请实施例提供的伺服阀控缸系统的结构示意图;

图2为本申请实施例提供的伺服阀控缸系统的举例示意图。

图标:10-伺服阀控缸系统;11-液压油缸;12-液压油源;13-液压控制阀组;130-自锁模块;132-自锁控制模块。

具体实施方式

下面将结合本申请实施例中的附图,对本申请实施例中的技术方案进行描述。

请参照图1,为本申请实施例提供的伺服阀控缸系统10的结构示意图,伺服阀控缸系统10包括:液压油缸11、液压油源12以及液压控制阀组13。

其中,液压控制阀组13包括:自锁模块130和自锁控制模块132。自锁模块130,与液压油缸11连接。自锁控制模块132,与液压油源12和自锁模块130分别连接,用于控制自锁模块130的开启与关闭;其中,自锁模块130开启时,液压油缸11为自锁状态;自锁模块130关闭时,液压油缸11和液压油源12之间的油路导通。

在本申请实施例中,在伺服阀控缸系统10的液压控制阀组13中,通过为自锁模块130设置自锁控制模块132,自锁控制模块132可以控制自锁模块130的开启与关闭,当自锁模块130开启时,液压油缸11为自锁状态,不会受到影响;当自锁模块130关闭时,液压油缸11和液压油源12之间的油路是导通的,保证油路的正常运行。与现有技术相比,自锁模块130不再是频繁开启或者关闭,而是根据自锁控制模块132的控制选择性的开启或者关闭,进而避免对伺服阀控缸系统10的快速响应特性的影响,提高伺服阀控缸系统10的工作效率。

为了便于理解本申请实施例所提供的技术方案,接下来先对液压控制阀组13中的各个模块的实施方式进行介绍。

对于自锁模块130,可以包括:第一平衡阀和第二平衡阀。其中,平衡阀包括三个油口(第一油口、第二油口以及先导油口),正常情况(先导油口没有高压油时)下,液压油从第二油口到第一油口(连接液压油缸11)的油路导通,并且此时的压力远大于静止时的负载力。当先导油口有高压油时,可以使第一油口和第二油口之间强制导通,使平衡阀完全打开,此时液压油从第一油口到第二油口的油路也可以导通。并且,平衡阀还具有调压和防过载的功能,可以根据实际需求设定压力。进一步地,第一平衡阀的第一油口和液压油缸11的无杆腔连接,第二平衡阀的第一油口和液压油缸11的有杆腔连接。可以理解,液压油缸11的有杆腔和无杆腔分别连接一个平衡阀,以使液压油缸11整体都能够实现自锁。

对于自锁控制模块132,可以包括:导油模块、伺服阀和二位四通电磁换向阀。其中,导油模块的作用是辅助油路导通,可以有不同的实施方式,只需要包括第一进油口、第二进油口以及出油口即可,即需要两个口进油和一个口出油。伺服阀包括四个油口(油口P,油口T,油口A及油口B),且其阀芯能够实现三个位置(左位、右位以及零位)之间的切换。当伺服阀在不同的位置情况下时,四个油口的导通情况也对应变化,例如,当伺服阀处在左位,油口P与油口B导通;当伺服阀处在右位时,油口T与油口A导通;当伺服阀处在零位时,油口T与油口A和B导通。二位四通电磁换向阀包括四个油口(油口P,油口T,油口A及油口B),且其阀芯能够实现两个位置(左位和右位)之间的切换。当二位四通电磁换向阀在不同的位置情况下时,四个油口的导通情况也对应变化,例如,当二位四通电磁换向阀处在左位,油口P与油口B导通;当二位四通电磁换向阀处在右位时,油口T与油口A导通。

进一步地,导油模块的第一进油口与第一平衡阀的第二油口连接,导油模块的第二进油口与第二平衡阀的第二油口连接;导油模块的出油口与第一平衡阀和第二平衡阀的先导油口均连接。伺服阀的油口A和第一平衡阀的第二油口连接,伺服阀的油口B和第二平衡阀的第二油口连接;伺服阀的油口P还与导油模块的出油口连接。二位四通电磁换向阀的油口B和伺服阀的油口P连接,二位四通电磁换向阀的油口T和伺服阀的油口T连接;二位四通换向阀的油口P和油口T还与液压油源12连接。

在本申实施例中,当自锁模块130由平衡阀组成时,自锁控制模块132可以通过导油模块、伺服阀以及二位四通电磁换向阀实现对平衡阀的自锁控制功能。在自锁控制模块132中,通过伺服阀和二位四通电磁换向阀的不同的导通状态,可以实现不同的油路导通状态,进而可以对平衡阀的开启与关闭进行有效的控制,避免平衡阀的频繁开启与关闭对系统的快速响应特性带来的影响。

进一步地,导油模块可以有不同的实施方式,第一种实施方式:导油模块包括:第一单向阀和第二单向阀;第一单向阀的进油口和第一平衡阀的第二油口连接,第二单向阀的进油口和第二平衡阀的第二油口连接;第一单向阀的出油口和第二单向阀的出油口连接,作为导油模块的出油口。

在第一种实施方式中,单向阀为单向导通的阀门,液压油只能从进油口进,出油口出。因此,两个单向阀的进油口分别作为导油模块的两个进油口,两个单向阀的出油口连接后,作为导油模块的出油口,实现导油模块的导油功能。

在本申实施例中,导油模块可以包括两个单向阀,两个单向阀各自的进油口为导油模块的进油口,两个出油口连接后,作为导油模块的出油口,进而可以为平衡阀的先导油口导油,以对平衡阀的开启与关闭进行有效控制。

导油模块的第二种实施方式,导油模块为梭阀,梭阀有两个进油口和一个出油口,梭阀的两个进油口为导油模块的两个进油口,梭阀的出油口为导油模块的出油口,出油口与平衡阀的先导油口连接,进而可以为平衡阀的先导油口导油,以对平衡阀的开启与关闭进行有效控制。

进一步地,结合液压控制阀组13的各个模块的实施方式,对于液压油源12,作为一种可选的实施方式,液压油源12包括:蓄能器、溢流阀、第三单向阀、液压泵以及油箱。其中,溢流阀可作为压力控制阀门,能够避免压力过高。蓄能器可以吸收冲击振动以及为溢流阀限压保护。单向阀的单向导通特性,也能够避免回油的压力过大对系统产生影响。液压泵也是为了调整油箱供油时所产生的高压或者回油等各种情况下产生的高压等。

油箱,用于存储液压油。

进一步地,蓄能器,与二位四通电磁换向阀的油口P连接;溢流阀,一端与二位四通电磁换向阀的油口P连接,另一端与二位四通电磁换向阀的油口T连接;第三单向阀,出油口与二位四通电磁换向阀的油口P连接;液压泵,与第三单向阀的进油口连接;油箱,与液压泵连接。

在本申请实施例中,通过蓄能器、溢流阀、单向阀、液压泵以及油箱组成的液压油源可以避免在供油时产生过高压力,进而实现系统的保压和控压。

可以理解,在伺服阀控缸系统10中,可以不止包括一个液压油缸11,因此,作为一种可选的实施方式,伺服阀控缸系统10包括多个液压油缸11和多个液压控制阀组13;液压油缸11的数量和液压控制阀组13的数量相同;其中,每个液压控制阀组13连接一个液压油缸11,且连接不同的液压油缸11的液压控制阀组13均连接液压油源12。

在本申实施例中,当有多个液压油缸时,可以设置多个对应的液压控制阀组,保证每个液压油缸对应的自锁模块都是可控制的,避免对系统的快速响应特性的影响,提高系统的工作效率。

进一步地,作为一种可选的实施方式,伺服阀控缸系统10包括第一液压油缸和第二液压油缸;液压控制阀组13包括第一液压控制阀组和第二控制阀组;第一液压控制阀组与第一液压油缸和液压油源12分别连接;第二液压控制阀组与第二液压油缸和液压油源12分别连接。

在本申请实施例中,当有两个液压油缸时,对应设置两个液压控制阀组,提高系统的工作效率。

为了便于理解本申请实施例所提供的技术方案,接下来结合具体的举例对伺服阀控缸系统10的实现原理进行介绍。

请参照图2,为本申请实施例提供的伺服阀控缸系统10的一种可选的实施结构图,在图2所示的结构中,包括了两个液压油缸11以及两个液压控制阀组13,且导油模块采用第一种实施方式(两个单向阀组成)。

其系统组成包括:二位四通电磁换向阀①、伺服阀②、第一单向阀③、平衡阀④、油缸⑤(即液压油缸11)、蓄能器⑥、溢流阀⑦、第二单向阀⑧和液压泵⑨。其中,油箱在图2中未示出,但根据其连接关系可知,液压泵⑨下方的箱体即为油箱。

进一步地,平衡阀④包括油口1、油口2和油口3。其中,油口1可理解为前述实施例中的平衡阀的第二油口、油口2可以理解为前述实施例中的平衡阀的第一油口、油口3可以理解为前述实施例中的平衡阀的先导油口。第一单向阀③的进油口为连接到平衡阀④的油口1的口,另一端则为出油口,连接后与平衡阀④的油口3连接。伺服阀②和二位四通电磁换向阀①的油口P为高压(0-20Mpa)油口,油口T为低压油口,油口A和油口B可理解为执行机构(出油口或者进油口)

接下来分别对二位四通电磁换向阀①以及伺服阀②的不同油路导通情况下,整个系统中的液压油流动情况以及油缸的自锁情况等进行介绍。在后续实施例的情况介绍中,平衡阀④和第一单向阀③均指代的是两个,因为两个平衡阀或者第一单向阀运作原理都是相同的,只是连接的油缸腔不同。其中,油缸腔包括有杆腔和无杆腔,有杆腔为图2中的油缸⑤右方的腔,无杆腔为图2中油缸⑤左方的腔。并且,应当理解,针对每一组(共两组)包括油缸⑤、液压控制阀组13以及液压油源12(共用同一液压油源12)的结构,其运行原理都是一致的。

第一种情况,当二位四通电磁换向阀①通电处在左位时,高压油从二位四通电磁换向阀①的油口P到油口B,向伺服阀②的油口P供油,同时到达平衡阀④的先导油口3将平衡阀④完全打开。同时,第一单向阀③在该路高压油的作用下关闭,进而保证该路高压油不会进入伺服阀②的油口A、B,即平衡阀④的油口1,继而造成油路上的混乱而产生误动作。进而将平衡阀④的油口1和油口2连通,保证伺服阀②与油缸⑤之间的油路完全畅通,从而不会因为平衡阀④的频繁启闭而影响到伺服阀控缸系统10的快速响应特性,从而定位时间短,定位精度高。

第二种情况,当二位四通电磁换向阀①断电处在右位时,一方面平衡阀④的先导油口3(和伺服阀②的油口P)的液压油直接通过二位四通电磁换向阀①的油口B回到油口T卸油,伺服阀②的油口A、B,以及平衡阀④的油口1的液压油经过第一单向阀③,再通过二位四通电磁换向阀①的油口B回到油口T卸油,从而平衡阀④的先导油口3和油口1完全卸油,保证平衡阀④有效关闭,实现油缸⑤的自锁。

第三种情况,当油缸⑤以一定速度正常运行,遭遇突然断电,此时二位四通电磁换向阀①因断电处在右位(伺服阀②因断电处在零位附近),平衡阀④由于油口1和油口3的液压油经二位四通电磁换向阀①的油口B回到油口T卸油,平衡阀④关闭,此时油缸⑤的活塞杆及负载在惯性力的作用下继续前行,压缩油缸⑤活塞杆前进方向上的腔体(有杆腔或无杆腔)内的液压油,从而产生高压,阻碍活塞杆及负载继续前行,当超过该侧平衡阀④设定的压力时溢流(保护该侧腔体内不会产生过高压力),并通过第一单向阀③和二位四通电磁换向阀①回到油箱,直到活塞杆与负载一起完全减速停止,从而避免系统产生过高压力和过大冲击。

其中,平衡阀④的设定压力可以参考厂家样本,也可以根据油缸⑤以一定速度运行并且在一定距离内减速停止的计算结果(或测试结果)进行设定。

第四种情况,当油缸⑤以一定速度正常运行,伺服阀②突然回到零位,而二位四通电磁换向阀①保持通电处在左位,平衡阀④继续保持打开状态,伺服阀②和油缸⑤之间的油路继续保持畅通,此时油缸⑤的活塞杆及负载在惯性力作用下继续前行,压缩油缸⑤某一腔的液压油产生高压,阻碍活塞杆及负载继续前行,此时液压油一路通过伺服阀②的泄漏回到油箱,另一路经过第一单向阀③、二位四通电磁换向阀①的油口B到达油口P,并向蓄能器⑥充液,当压力超过溢流阀⑦的设定压力时,溢流阀⑦溢流。由于蓄能器⑥可以吸收冲击振动以及溢流阀⑦的限压保护,从而避免了系统产生过高压力和过大冲击。

进一步地,由于伺服阀②的泄漏量较大,当某一执行机构自锁不工作时,将二位四通电磁换向阀①断电处在右位,切断该执行机构的液压油供应,可以减少液压系统的泄漏量,以便系统更加高效地工作,起到减少发热、节能减排的作用。

通过上述几种不同情况的举例可以看出,通过本申请实施例所提供的技术方案,在二位四通电磁换向阀①和伺服阀②的不同导通情况以及油缸⑤的不同运行情况下,油缸⑤可以在自锁状态或者其他状态(例如卸油)下进行稳定的切换,在整个过程中,系统都能实现较快速地响应,提高系统的工作效率;并且整个系统中的压力都是受到保护和限制的,系统的安全性也较高。

在本文中,诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来,而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。

以上所述仅为本申请的实施例而已,并不用于限制本申请的保护范围,对于本领域的技术人员来说,本申请可以有各种更改和变化。凡在本申请的精神和原则之内,所作的任何修改、等同替换、改进等,均应包含在本申请的保护范围之内。

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