液压力传动系统、纤维幅材机以及操作液压力传动系统的方法 |
|||||||
| 申请号 | CN201410283048.8 | 申请日 | 2014-06-23 | 公开(公告)号 | CN104251244B | 公开(公告)日 | 2016-09-14 |
| 申请人 | 维美德技术有限公司; | 发明人 | 马尔科·约尔卡马; J·卡杰斯特; | ||||
| 摘要 | 本 发明 涉及一种液压 力 传动系统 、 纤维 幅材机以及操作液压力传动系统的方法，所述系统(100)的元件包括至少一个液压操作的 流体 动力装置(102)、为动力装置供应加压 工作流体 的液压工作 流体回路 以及控制加压工作流体流入所述回路中的动力装置和/或从动力装置流出的控制 阀 装置。在所述系统中，至少一个元件的动力学属性被设置为可控制，使得所述动力装置的动态刚性可被改变。 | ||||||
| 权利要求 | 1.一种液压力传动系统(100)，所述系统的元件包括至少一个液压操作的流体动力装置(102)、为所述动力装置供应加压工作流体的液压工作流体回路(104)、以及在所述回路中控制加压工作流体流入所述动力装置和/或从所述动力装置流出的控制阀装置(106)，其特征在于，在所述系统中，至少一个元件的动力学属性被设置为能够控制，使得所述动力装置(102)的动态刚性能够被改变，以及所述系统包括控制系统(116)，所述控制系统被设置为基于所述控制系统可用的在线振动有关频率信息和/或预定的操作图而改变所述至少一个元件的动力学属性。 |
||||||
| 说明书全文 | 液压力传动系统、纤维幅材机以及操作液压力传动系统的方法 技术领域[0001] 本发明涉及液压力传动系统，该系统包括至少一个液压操作的流体动力装置、用于为该动力装置供应加压工作流体的液压工作流体回路以及用于控制加压工作流体流入和/或流出回路中的动力装置的控制阀装置，该回路处于其容积被设置为可改变的动力装置与阀装置之间的区段处。 [0002] 本发明还涉及纤维幅材机，其中机器元件参与工艺并全部或至少部分地由流体动力装置支撑。 [0003] 本发明还涉及操作液压力传动系统的方法，所述系统包括至少一个液压操作的流体动力装置和为该动力装置供应加压工作流体的液压工作流体回路以及控制阀装置。 背景技术[0004] 液压或流体动力常用于各种工业应用，尤其是要求大量动力和/或精确控制物体的位置的工业应用。 [0005] 特别地，在液压动力或流体动力被用来支撑参与工艺的机器元件的机器中，振动特性变成重要因素。 [0006] 例如，在纤维幅材机中，可能有若干这种参与工艺并全部或至少部分地由例如液压缸等流体动力装置支撑的机器元件。 [0007] 如从现有技术获知的，在分切复卷机中，机器卷展开，宽幅材通过分切复卷机的分切部被分切成许多较窄的部分幅材，这些部分幅材通过部分幅材复卷机复卷而形成用户卷。在分切复卷机中，特别是在双鼓式的分切复卷机中，具有支撑旋转辊组的压纸辊，该压纸辊由液压缸控制。在复卷过程中，例如在通过分切复卷机复卷纸幅材时，不管分切复卷机的运行速度如何，在相同的卷旋转频率范围内，某些类型的纸会发生大的振动。通常有大约1至3个振动范围，即卷发生强烈振动的旋转速度范围，这取决于卷的最终直径。这种强烈振动会引起卷纸报废、设备的机械磨损、甚至使复卷设备的卷发生松散以及在复卷期间复卷能力随着运行速度的降低而下降。因此，主要目的是减少这些表现的负面影响。 [0008] FI101283公开了一种方法，其中复卷机的运行速度基于卷的旋转频率而被控制，使得随着卷的旋转频率接近振动范围(即发生强烈振动的卷旋转频率范围)附近，运行速度迅速下降，使得卷的旋转速度降低到振动范围的较低频以下，随后运行速度增大，使得卷的旋转频率保持恒定直至达到复卷机的初始运行速度。由于运行速度的改变，这会影响复卷机的总体能力。 [0009] DE102006043628公开了一种复卷机，其中压纸辊的液压缸经由具有伺服阀的线路连接到用于液压流体的蓄积器。而且，线路设有蓄压器和多个节流阀，该蓄压器经由多个阀连接到线路。蓄压器用于快速接收或输送液压流体，而振动的衰减由节流阀完成。 [0010] WO2010106226公开了一种液压致动器配置，包括液压致动器和控制液压介质流入和/或流出液压致动器的控制装置、以及连接到从位于控制装置与致动器之间的液压致动器排放的液压介质的蓄能单元。该文献没有特别涉及振动问题。 发明内容[0011] 因此，已知提出涉及减弱液压力传动系统的振动的若干方法和配置。然而，除了减弱振动的主要目的外，本发明的目的是提供通过影响液压力传动系统的动态刚性(dynamic rigidity)而以直接方式至少最小化振动的液压力传动系统。 [0012] 本发明的目的主要通过本发明的液压力传动系统实现。 [0013] 除非更具体限定，在本文中的以下定义是有效的。术语“液压技术”的意思是使用任何合适流体的流体力学，因此术语“液压”不应被解释为仅表示液体流体。术语“元件的动力学属性(dynamical properties)”的意思是可以影响系统的动力表现的一个或多个属性。动态刚性是通过系统中的质量和阻尼的动力影响而补充的系统的静态刚性。 [0015] 根据本发明的液压力传动系统，该系统的元件包括至少一个液压操作的流体动力装置、为动力装置供应加压工作流体的液压工作流体回路、以及在回路中控制加压工作流体流入和/或流出动力装置的控制阀装置。在该系统中，至少一个元件的动力学属性被设置成可控制的，使得该系统的动态刚性以及因此还有该动力装置的动态刚性可改变。 [0016] 在根据本发明的液压系统中，液压元件的动力学属性或特征受控，以便可控制地改变系统的动态刚性。在实践中，系统的动态刚性被视为动力装置的动态刚性。因此，力液压力传动系统的状态影响动力装置的动力学刚性，因此，力传动系统的动力学刚性被实现为动力装置的实际行为。术语“动态刚性”特指振动刚性而非静态刚性。 [0017] 液压元件可具有若干动力学属性或特征，例如流体在属于系统的容积内的可压缩性(其也可被称为液压容(hydraulic capacitance))、在横截面窄的流道或管中的流体的惯性、以及与蓄压器中预设定的反压力所支配的蓄压器关联的液压容。 [0018] 根据本发明的实施例，在系统中，至少一个元件的动力学属性被设置成可控制的，使得动力装置的峰值刚性频率位于系统使用时动力系统受到的振动频率范围内。 [0019] 根据本发明的另一实施例，在系统中，至少一个元件的动力学属性被设置成可控制到至少两个不同设定，在第一设定中，动力学属性被设置成在动力装置受到的第一振动频率范围影响动力装置的动态刚性，在第二设定中，动力学属性被设置成在动力装置受到的第二振动频率范围影响动力装置的动态刚性。关于动力装置受到的振动，其意思是外部振动或激发。 [0020] 因为液压元件中的一个动力学属性或特征是液压容，所以根据本发明的实施例，动力学属性被设置成通过使一个或多个附加容积与至少一个元件可控制地连接或断开而能够控制。 [0021] 优选地，系统中的元件之一是细长元件，其具有容积、第一端、第二端以及位于第一端与第二端之间的横截面积恒定的一区段或容积。这样，在横截面窄的流道(例如管)中的流体的惯性可用于增大系统的动态刚性。优选地，该系统包括与管关联的蓄压器。 [0022] 这种一个或多个附加容积可设置在回路中的阀装置与动力装置之间的一区段处，该容积已被调节而增大动力装置的动力液压刚性。 [0023] 回路可包括第一主流道和第二主流道，工作流体经由第一主流道和第二主流道传输到动力装置并从动力装置移走，并且附加容积可连接地设置到第一和/或第二主流道。 [0024] 根据本发明的实施例，液压操作的流体动力装置具有第一流体容积，回路中的位于阀装置与动力装置之间的区段具有第二容积，至少一个元件的动力学属性通过设定第一容积和第二容积的总容积而可控制地设置，其中第二容积可控制到至少两个不同设定，在第一设定中，第一容积与第二容积的组合被设置成在动力装置受到的第一增大频率范围影响系统的动态刚性，在第二设定中，第一容积与第二容积的组合被设置为在动力装置受到的第二增大频率范围影响系统的动态刚性。 [0025] 这可进一步扩展，使得该系统包括与第二容积关联地、选择性地设置为可连接到第二容积的第三容积，并且使得第一容积、第二容积和第三容积的组合被设置为增大该系统在动力装置经受的预定振动频率范围的动态刚性。第三容积也充当附加容积。 [0026] 根据本发明的实施例，第三容积包括蓄积器，蓄积器的容积能够在没有实质限制的情况下从系统接收流体以及使流体返回系统。 [0027] 根据本发明的实施例，第三容积包括细长元件，该细长元件具有容积、第一端、第二端和位于第一端与第二端之间的容积的横截面积恒定的一区段。这样，在横截面窄的流道中的流体的惯性可被用于增大系统的动态刚性。 [0028] 根据本发明的实施例，蓄积器具有可控制的反压力，其设置为蓄积器的可控制的动力学属性，由此可改变系统的动态刚性。 [0029] 根据本发明的实施例，蓄积器经由细长元件可连接到第二容积或通常连接到液压系统的元件之一，该细长元件具有第一端、第二端和位于第一端与第二端之间的横截面积恒定的一区段。这样，横截面窄的流道中的流体的惯性可用于增大系统的动态刚性。 [0030] 根据本发明的实施例，该系统包括控制系统，该控制系统被设置为基于预定操作图改变至少一个元件的动力学属性。在这种情况下，动力装置连接其上的工艺进展或过程是已知的，而且在控制系统中可用或可存储。控制系统以这种方式设置成基于工艺的过程信息来控制动力学属性。 [0031] 根据本发明的另一实施例，该系统包括控制系统，控制系统被设置为基于控制系统可用的在线振动有关频率信息来改变至少一个元件的动力学属性。控制系统以这种方式设置成基于从工艺获得的反馈信息来控制动力学属性。该控制系统可设置为访问动力装置机械输出和/或液压工作流体的振动状态信息，使得控制系统设置成基于振动状态信息来控制动力学属性。 [0032] 根据本发明的实施例，该系统容积已被设置为以调节的方式改变，使得响应于确定的振动和/或基于控制系统可用的振动有关信息，控制系统选择处于活动中的流体回路的容积。 [0033] 在动力装置受到振动时，这样提供了增大动力装置尤其在预定频率或频率范围的动态刚性的作用。 [0034] 根据本发明的实施例，该系统包括一个以上的附加容积，在每个附加容积中可借助阀连接到回路。 [0036] 根据本发明的实施例，系统中的每个附加容积具有不同尺寸的内部空间。 [0037] 根据本发明的实施例，系统中的每个附加容积具有相同尺寸的内部空间。 [0038] 根据本发明的实施例，具有第一端、第二端以及位于第一端与第二端之间的横截面积恒定的一区段的细长元件是管，该管被设置为卷绕构造。这样使得管呈紧凑形式。 [0039] 根据本发明的实施例，至少一个可选择连接的附加容积与回路流体地分离，并充满与回路中的流体不同的第二流体，而且附加容积以允许压力脉冲在回路中的流体与第二流体之间来回传输的方式与回路分离。 [0040] 本发明的目的也通过操作液压力传动系统的方法满足，液压力传动系统包括至少一个液压操作的流体动力装置、为该动力装置供应加压工作流体的液压工作流体回路和控制阀装置，在该方法中，由控制阀装置在回路中控制加压工作流体流入动力装置和/或从动力装置流出以及流体动力装置的位置以及流体动力装置所施加的力。本发明的特征在于，系统的至少一个元件的动力学属性受控，使得动力装置的动态刚性被改变。 [0041] 根据本发明的实施例，在该系统中，至少一个元件的动力学属性受控，使得动力装置的峰值刚性频率被设置成位于动力装置使用时受到的振动频率范围内。 [0042] 根据本发明的又一实施例，在至少两个设定之间选择至少一个元件的动力学属性，其中在第一设定中，动力学属性在动力装置受到的第一振动频率范围影响系统的动态刚性，在第二设定中，动力学属性在动力装置受到的第二振动频率范围影响动力装置的动态刚性。 [0043] 本发明的目的还通过纤维幅材机来实现，其中机器元件参与工艺并全部或至少部分地由流体动力装置支撑，并且该流体动力装置设有根据以上所述的液压力传动系统。 附图说明[0044] 以下参照附图描述本发明及其操作，在附图中 [0045] 图1示出根据本发明的实施例的液压力传动系统， [0046] 图2示出根据本发明的另一实施例的液压力传动系统， [0047] 图3示出本发明的另一实施例， [0048] 图4示出本发明的又一实施例， [0049] 图5示出根据本发明的实施例的容积单元， [0050] 图6示出根据本发明的另一实施例的容积单元，以及 [0051] 图7示出设有根据本发明的实施例的液压力传动系统的纤维幅材机。 具体实施方式[0052] 图1示出根据本发明的实施例的液压力传动系统100。力传动系统包括至少一个液压操作的流体动力装置102，例如液压缸，以及液压流体回路104。在本文中，流体动力装置优选地是液压缸。流体回路设置成供应工作流体(典型地为油)，用于动力装置102的操作。该系统还包括控制阀装置106，其设置为引导液压工作流体流入、流出动力装置，以获得动力装置102的期望操作。该回路包括两个区段，第一区段108和第二区段110，第一区段108包括位于阀装置与动力装置之间的管道及可能的用具，第二区段110包括位于阀装置106与罐 113之间的管道及可能的用具或用于回路104的动力流体贮存的罐等。第二区段还设有泵单元114等，以便使动力流体加压到适当程度。 [0053] 动力装置102连接到参与工艺的机器元件200。机器元件200全部或至少部分由流体动力装置102支撑，使得动力装置对机器元件施力。力的性质可以是静态的动力。机器元件参与容易激发振动并将振动传输到流体动力装置102的工艺。现在，根据本发明的实施例，力传动系统100的液压工作流体回路的至少一个元件的动力学属性被设置成可控制的，使得该系统的动态刚性以及因此动力装置102的动态刚性可被改变。在该实施例中，阀装置106与动力装置102之间的区段108被设置成以调节的方式改变其内部容积。根据本发明的实施例，活动容积用来控制动力学属性，并且其通过工艺进程中期望增大系统的刚性时的期望频率或频率范围来进行选择。在系统操作期间，改变实际容积的实际方式可以各种方式选择，例如通过选择设置到系统或与系统关联设置的预限定的合适的容积单元112。 [0054] 回路的活动容积与动力装置相关联，其中在对向动力装置开放的容积的划分方面没有实际有效的限制。 [0055] 内部容积被设置成以调节的方式可改变，使得响应于确定的振动频率和/或基于控制系统可用的信息，通过控制系统116来选择处于活动中的流体回路的容积。有效活动容积被调节而对预定振动频率或振动频率范围产生作用。 [0056] 通常，活动容积能够以从下文中变得明显的若干方式而被设置成可控制或可改变。 [0057] 在图1中，位于阀装置106与动力装置102之间的区段108设有作为附加容积的四个单独的容积单元112，容积单元附接到分别包括第一主流道114和第二主流道116的主流道。工作流体经由主流道被输送到动力装置102并从动力装置102移走。主流道典型地是管。 [0058] 容积单元112可各自通过阀装置118独立地连接到主流道114、116。根据本发明的实施例的阀装置是开关阀，每个容积单元112可借助该开关阀独立地连接到主流道114、116或与主流道114、116断开。连接的状态由控制系统116控制。 [0059] 如图1所示，容积单元(即附加容积)可包括细长元件120，细长元件120具有第一端、第二端和位于第一端与第二端之间的横截面积恒定的一区段，细长元件可具体地是管。这样的管主要对管的横截面积窄的流道中的流体的惯性起作用。换言之，其对系统带来期望的惯性影响。管的第一端通过阀装置118可连接到回路。蓄压器122设置在管120的第二端 122。蓄压器已被联接到管，使得联接中没有实质限制，也就是使得流体可没有实质压降地来回流入蓄压器。细长元件120可以有不同的横截面积和长度，因为它们被调节并选择成在控制系统116限定的特定工艺情形下操作。另外，出于相同的原因，蓄压器可具有不同的容积。 [0060] 每个容积单元112被特别调节为增大动力装置在特定频率或频率范围的动态刚性。为了调节系统以增大不同频率或频率范围的动态刚性，例如可以改变主流道管的长度，使不同容积单元具有不同的管长度，使不同容积单元具有不同的管直径，使不同容积单元具有不同蓄压器容积，并使蓄压器设置为在不同位置可连接到管。 [0061] 如图中所描绘的，附加容积(即蓄积器122)也可直接连接到主流道114、116或管。 [0062] 在图2中，示出了与图1中所示的实施例不同的特征在于，阀装置106、106’、106”与动力装置102之间的区段108处的回路104的容积被设置为以调节的方式可改变，使得回路设有至少两个单独的阀装置。这里，三个阀装置106、106’、106”被设置在回路中的距动力装置的不同距离处。回路的有效容积可通过选择其中一个阀装置被激活，并通过将位于激活的阀装置与动力装置之间的任何阀装置设定在两个主流道114、116都不受限制的状态，而被设定。这样通过选择适当的阀装置106、106’、106”为激活的阀装置，可响应于确定的振动和/或基于控制系统可用的振动有关信息，通过控制系统116来选择流体回路110的容积。 [0063] 在图3中，示出了本发明的又一实施例。这基本类似于图1所示的，只是容积单元112的细长元件120被分成两部分120’、120”。它们被容积单元112中的第二阀装置118’分离。如图4描绘的，每个容积单元可具有在不同位置划分的细长元件120。这样，单独的部分 120’、120”的长度可不同。即使图中未示，但是容积元件的细长元件120的总长度可彼此不同。 [0064] 在图4中，示出了本发明的另一实施例。其也类似于图1所示的，只是容积单元112的细长元件120不同。这里示出了细长元件120可包括位于阀装置118与蓄积器单元122之间的单独的流体室121。该室已被不同于回路110中的工作流体的第二流体充满。该室的两端设有隔膜，在该处与阀装置118和蓄积器单元122相通。通过防止第二流体与工作流体混合，隔膜以期望的程度传输压力振动。根据优选实施例，第二流体被选择为具有比工作流体更大的密度和/或更低的粘度。代替地或另外地，具有单独的流体室，容积单元112可设有可控制的加热器，以可控制地影响容积单元112(图中未示)中的流体的属性。 [0065] 在图4中，还示出了一实施例，其中细长元件120可包括位于阀装置118之后的单独的流体室121，使得单独的流体室121’包括管部和充满与回路110中的工作流体不同的第二流体的蓄积器单元122。这里，仅在室的第一端设有隔膜，在该第一端室与阀装置118相通。这样，隔膜之后的区段中的流体与工作流体分开。通过防止第二流体与工作流体混合，隔膜以期望的程度传输压力振动。根据优选实施例，第二流体被选择为具有比工作流体更大的密度和/或更低的粘度。 [0066] 图5示出根据本发明的实施例的容积单元112。该容积单元充当附加容积。同时在该实施例中，该容积单元112包括细长元件120，该细长元件120具有第一端、第二端以及位于第一端与第二端之间的横截面积恒定的一区段。在该实施例中，细长元件是被卷绕成螺旋形式的管。容积单元112的第一端设有阀装置118，管圈借助阀装置118在第一端可连接到回路。蓄压器122设置在管圈120的第二端。蓄积器可通过第二阀装置123连接到圈。这个阀可用来隔离蓄积器与系统。蓄积器的隔离可极大地减小对动态刚性的影响。所有的阀装置118、123被设置在控制系统的控制之下。优选地，圈被组装到系统中，使得圈的中心轴基本竖直，或使得管总是向上倾斜。这样允许有效移走容积中的流体中的气体。 [0067] 在图5中，还示出蓄积器122，其中代替预设定反压力或者除预设定反压力之外，如可被认为图中的其他蓄积器中的情况，蓄积器设有机械弹簧124。蓄积器可连接到外部压力流体源，由此当应用时(例如与图1所示的实施例关联)，反压力可由控制系统主动控制，以便控制系统的动力学属性。 [0068] 在图6中，示出了类似图5所示的容积单元的另一实施例，只是具有连接到第一端与第二端之间的管的附加蓄积器125。蓄积器125通过附加的阀装置127联接到管。 [0069] 作为本发明的具体实施例，该系统被设置成与纤维幅材机(具体地如图7所描绘的部分幅材复卷机10的压纸辊)相连接。包括作为支撑辊(图中未示)的前复卷鼓和后复卷鼓的双鼓复卷机的部分视图被示出。复卷鼓从下方支撑一组正在复卷机上以本身公知的方式复卷部分幅材W的幅材卷25。为了从上方支撑卷25，还设置了压纸辊30。压纸辊30被支撑在梁35上。压纸辊可以是从复卷机的第一(前)侧向第二(后)侧延伸的单辊，或可构建为若干互相连接的辊段。互相连接的意思是辊段可旋转地相互连接。压纸辊的位置和压纸辊施加到一组幅材卷上的力至少部分地通过液压缸102在梁35的两端处控制。液压力传动系统与缸102关联地使用。这里出于清楚的原因而只示出了其中一个主流道114。阀装置106包括开关阀106.1和可控制节流阀106.2的组合。当复卷工艺前进时，开关阀关闭，节流阀使缸102、容积单元112与仍允许所需的流体流速通过的另一系统动态地分离。这样可维持缸102中的动态刚性。在复卷机中，通常在纤维幅材机(卷取机、压光机、涂布机、压榨部、流浆箱等)中，有害的振动相当低，例如5-50Hz。明显的，相应的应用是纤维幅材机的其他部分可设有根据本发明的系统。 [0070] 在动力装置设置成与操作过程期间振动以各种频率出现的工艺一起操作的实施例中，该系统包括至少一个容积单元，其被调节以增大动力装置在每个频率下的动态刚性，当工艺在这样的频率范围之一中操作时，控制系统116被设置为打开各个容积单元112的阀装置118。 [0071] 在操作期间，控制系统被设置成获得当前的频率或振动频率，并根据预定的测绘(mapping)来打开阀装置118，以对应于获得的频率。 [0072] 应注意，以上仅公开了一些最优选的实施例。因此，明显地，本发明不限于上述实施例，而是能够在随附权利要求书限定的范围内以许多方式应用。在某些应用中，动力装置也可以是紧凑的液压线性致动器或静液压轴承。假如是期望的并假如技术上可行，与各种实施例相关联地公开的多个特征也能与发明范围内的其他实施例相关联地使用，和/或不同的实施例能够从公开的特征加以组合。 |
||||||
QQ群二维码
意见反馈
意见反馈