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一种电液比例集成控制器及其控制方法

阅读:23发布:2022-01-30

专利汇可以提供一种电液比例集成控制器及其控制方法专利检索,专利查询,专利分析的服务。并且一种电液比例集成 控制器 及其控制方法,控制器包括二通插装 阀 V1、二通插装阀V2、二通插装阀V3、二通插装阀V4、运算放大模 块 MK、双向工作 液压 马 达 MT、两位四通电磁换向阀V5、两位四通电磁换向阀V8、两位四通电磁换向阀V11、两位四通电磁换向阀V14、三位四通电磁比例换向阀V6、三位四通电磁比例换向阀V9、三位四通电磁比例换向阀V10、三位四通电磁比例换向阀V13、溢流阀V7、溢流阀V12、 液压 泵 pux和 液压泵 puy;控制策略当本控制器进入工作状态时液压泵PUx和PUy工作,此时双向工作液压马达MT出现停止工况、上升工况和下降工况三种工况。易于实现远程控制、自动化和智能化控制。,下面是一种电液比例集成控制器及其控制方法专利的具体信息内容。

1.一种电液比例集成控制器,其特征在于:包括二通插装V1、二通插装阀V2、二通插装阀V3、二通插装阀V4、运算放大模MK、双向工作液压达MT、两位四通电磁换向阀V5、两位四通电磁换向阀V8、两位四通电磁换向阀V11、两位四通电磁换向阀V14、三位四通电磁比例换向阀V6、三位四通电磁比例换向阀V9、三位四通电磁比例换向阀V10、三位四通电磁比例换向阀V13、溢流阀V7、溢流阀V12、液压pux和液压泵puy,本集成控制器的工作信号的输入口为R口,本集成控制器的液压系统液压油源入口为P口,本集成控制器的液压系统液压油源的回油口为T口,所述双向工作液压马达MT对应的油口分别为A口和B口,所述的溢流阀V7出口设置有蓄能器x1,所述的溢流阀V12出口设置有蓄能器x2;
所述二通插装阀V1的K油口和二通插装阀V2的K油口通过油路与液压系统的高压油口P口相连,所述二通插装阀V1的H油口和二通插装阀V3的H油口通过液压油路与双向工作液压马达MT的A口相连,所述二通插装阀V2的H油口和二通插装阀V4的H油口通过液压油路与双向工作液压马达MT的B口相连,所述二通插装阀V3的K油口和二通插装阀V4的K油口通过油路与液压系统的高压油口T口相连;
所述二通插装阀V1和二通插装阀V2的K油口设置有压传感器px3监测阀口的压力,所述压力传感器px3输出的信号为PX3,所述二通插装阀V1的H油口设置有压力传感器px1监测阀口的压力,所述压力传感器px1输出的信号为PX1,所述二通插装阀V2的H油口设置压力传感器px2监测阀口的压力,所述压力传感器px2输出的信号为PX2,所述二通插装阀V3和二通插装阀V4的K油口设置有压力传感器px4监测阀口的压力,所述压力传感器px4输出的信号为PX4,所述的压力传感器px3、压力传感器px1、压力传感器px2、压力传感器px4与运算放大模块MK连接;
所述的两位四通电磁换向阀V5中设置有电磁DT1,所述的两位四通电磁换向阀V8中设置有电磁铁DT2,所述的两位四通电磁换向阀V11中设置有电磁铁DT12,所述的两位四通电磁换向阀V14中设置有电磁铁DT11,所述的两位四通电磁换向阀V5、两位四通电磁换向阀V8、两位四通电磁换向阀V11、两位四通电磁换向阀V14分别与运算放大模块MK连接;
所述的三位四通电磁比例换向阀V6中设置有电磁铁DT3、DT4,所述的三位四通电磁比例换向阀V9中设置有电磁铁DT5、DT6,所述的三位四通电磁比例换向阀V10中设置有电磁铁DT9、DT10,所述的三位四通电磁比例换向阀V13中设置有电磁铁DT7、DT8,所述的三位四通电磁比例换向阀V6、三位四通电磁比例换向阀V10、三位四通电磁比例换向阀V13分别与运算放大模块MK连接;
所述的两位四通电磁换向阀V5、两位四通电磁换向阀V8、两位四通电磁换向阀V11、两位四通电磁换向阀V14工作位均有P、T、A、B四个油口,所述的三位四通电磁比例换向阀V6、三位四通电磁比例换向阀V9、三位四通电磁比例换向阀V10、三位四通电磁比例换向阀V13工作位均有p、t、a、b四个油口,两位四通电磁换向阀V5的P口、两位四通电磁换向阀V8的P口和三位四通电磁比例换向阀V6的P口、三位四通电磁比例换向阀V9的p口通过液压管路相连,且与溢流阀V7的出口相连,两位四通电磁换向阀V5的T口、两位四通电磁换向阀V8的T口和三位四通电磁比例换向阀V6的t口、三位四通电磁比例换向阀V9的t口通过液压管路相连,且与溢流阀V7的的泄油口以及油箱相连,两位四通电磁换向阀V11的P口、两位四通电磁换向阀V14的P口和三位四通电磁比例换向阀V10的p口、三位四通电磁比例换向阀V13的p口通过液压管路相连,且与溢流阀V12的出口相连,两位四通电磁换向阀V11的T口、两位四通电磁换向阀V14的T口和三位四通电磁比例换向阀V10的t口、三位四通电磁比例换向阀V13的t口通过液压管路相连,且与溢流阀V12的泄油口以及油箱相连;所述溢流阀V7的进口与液压泵pux出口相连,所述溢流阀V12的进口与液压泵puy出口相连;
所述二通插装阀V1的控制口为V1x和V1y,所述二通插装阀V2的控制口为V2x和V2y,所述二通插装阀V3的控制口为V3x和V3y,所述二通插装阀V4的控制口为V4x和V4y;V1x与三位四通电磁比例换向阀V6的a口通过液压油路相连,同时与两位四通电磁换向阀V5的B口通过液压油路相连;V1y与三位四通电磁比例换向阀V6的b口通过液压油路相连,同时与两位四通电磁换向阀V5的A口通过液压油路相连;V2x与三位四通电磁比例换向阀V13的a口通过液压油路相连,同时与两位四通电磁换向阀V14的B口通过液压油路相连;V2y与三位四通电磁比例换向阀V13的b口通过液压油路相连,同时与两位四通电磁换向阀V14的A口通过液压油路相连;V3x与三位四通电磁比例换向阀V9的a口通过液压油路相连,同时与两位四通电磁换向阀V8的B口通过液压油路相连;V3y与三位四通电磁比例换向阀V9的b口通过液压油路相连,同时与两位四通电磁换向阀V8的A口通过液压油路相连;V4x与三位四通电磁比例换向阀V10的a口通过液压油路相连,同时与两位四通电磁换向阀V11的B口通过液压油路相连;V3y与三位四通电磁比例换向阀V10的b口通过液压油路相连,同时与两位四通电磁换向阀V11的A口通过液压油路相连;
所述二通插装阀V1的阀芯设置有位移传感器dx1监测阀芯的位移量,所述位移传感器dx1输出的位移信号为DX1,所述二通插装阀V2的阀芯设置有位移传感器dx2监测阀芯的位移量,所述位移传感器dx2输出的位移信号为DX2,所述二通插装阀V3的阀芯设置有位移传感器dx3监测阀芯的位移量,所述位移传感器dx3输出的位移信号为DX3,所述二通插装阀V4的阀芯设置有位移传感器dx4监测阀芯的位移量,所述位移传感器dx4输出的位移信号为DX4,所述的位移传感器dx1、位移传感器dx2、位移传感器dx3、位移传感器dx4均与运算放大模块MK连接。
2.一种电液比例集成控制器的控制策略,其特征在于,当本控制器进入工作状态时,液压泵pux和puy工作,输出液压油源,此时双向工作液压马达MT出现三种工况,具体包括以下内容:
S1,双向工作液压马达MT停止工况:此工况下,集成控制器工作信号的输入口R口信号为中位信号,双向工作液压马达MT停止运转,液压泵pux和puy工作输出液压油源,各电磁阀的电磁铁DT1、DT2、DT3、DT4、DT5、DT6、DT7、DT8、DT9、DT10、DT11、DT12均不得电,液压油源经过溢流阀V7和溢流阀V12设定工作压力后,分别通过两位四通电磁换向阀V5、两位四通电磁换向阀V8、两位四通电磁换向阀V11、两位四通电磁换向阀V14进入二通插装阀V1、二通插装阀V2、二通插装阀V3、二通插装阀V4的控制口V1x、V2x、V3x、V4x,使得二通插装阀V1、二通插装阀V2、二通插装阀V3、二通插装阀V4的四个主阀芯关闭,双向工作液压马达MT的进出口封闭,液压系统液压油源入口P口切断;
S2,向工作液压马达MT上升工况:此时双向工作液压马达MT的A口进油、B口出油,集成控制器工作信号的输入口R口信号为正,此时,集成运算器MK发出信号使得DT1、DT12得电,液压泵pux和puy工作输出液压油源,两位四通电磁换向阀V5、两位四通电磁换向阀V11换向,同时三位四通电磁比例换向阀V6、三位四通电磁比例换向阀V10工作,根据R口信号,逐步开启二通插装阀V1和二通插装阀V4,两位四通电磁换向阀V8、两位四通电磁换向阀V14、三位四通电磁比例换向阀V9、三位四通电磁比例换向阀V13维持原有状态不变,设置R不同开度对应的电流和流量大小,此时集成运算器MK根据采集的进口压力信号px1、进口压力信号px2、进口压力信号px3、进口压力信号px4、位移信号dx1、位移信号dx4,计算获得对应的流量关系;
S3,双向工作液压马达MT下降工况:此时双向工作液压马达MT的B口进油、A口出油,集成控制器工作信号的输入口R口信号为负,此时,集成运算器MK发出信号使得DT2、DT11得电,液压泵pux和puy工作输出液压油源,两位四通电磁换向阀V8、两位四通电磁换向阀V14换向,同时三位四通电磁比例换向阀V9、三位四通电磁比例换向阀V13工作,根据R口信号,逐步开启二通插装阀V2和二通插装阀V3,二通插装阀V1、二通插装阀V4、三位四通电磁比例换向阀V6、三位四通电磁比例换向阀V10维持原有状态不变,设置R不同开度对应的电流和流量大小,此时集成运算器MK根据采集的进口压力信号px1、进口压力信号px2、进口压力信号px3、进口压力信号px4、位移信号dx2、位移信号dx3,计算获得对应的流量关系。
3.根据权利要求2中所述的一种电液比例集成控制器的控制策略,其特征在于,所述S2中的流量关系具体包括:
其中,Q(R)为R信号对应的理论目标流量,Q为进入电液比例集成控制器的实际流量,Cd(DX1)为二通插装阀V1本身的试验数据,Cd(DX4)为二通插装阀V4本身的试验数据,A(DX1)为二通插装阀V1本身的试验数据,A(DX4)为二通插装阀V4本身的试验数据;ρ为液压油的密度,为已知数值;ΔQ为流量精度判定值,为给定值;Δp为压力精度判定值,为给定值;
此时集成运算器MK根据实时监测的数据,一方面用计算的实际流量与理论目标流量进行比较,根据给定的流量判定精度,发出指令,控制三位四通电磁比例换向阀V6中的电磁铁DT3、DT4得失电,控制阀芯改变位移信号DX1,进而实现控制系统流量实际流量与理论目标流量逼近,即控制双向工作液压马达MT的速度的改变到目标值;另一方面用计算的实际流量或者理论流量反算校验比较PX2与PX4的压力差值,根据压力精度判定值,控制三位四通电磁比例换向阀V10的比例电磁铁DT9、DT10得失电,控制二通插装阀V4的主阀芯位移信号DX4,确保双向工作液压马达MT出口的压力稳定。
4.根据权利要求2中所述的一种电液比例集成控制器的控制策略,其特征在于,所述S3中的流量关系具体包括:
PXMIN≤PX2≤PXMAX   (6)
其中,E为油液的弹性模量,V为双向工作液压马达MT与二通插装阀V2阀之间有效体积;
PXMIN、PXMAX为常数,为给定的PX2在下降时的控制范围;Cd(DX2)为二通插装阀V2本身的试验数据,Cd(DX3)为二通插装阀V3本身的试验数据,A(DX2)为二通插装阀V2本身的试验数据,A(DX3)为二通插装阀V3本身的试验数据;
此时集成运算器MK根据实时监测的数据,根据方程(3)、(4)、(5)、(6)、(7)进行调整,方面用计算的实际流量与理论目标流量进行比较,根据给定的流量判定精度,发出指令,控制三位四通电磁比例换向阀V6中的电磁铁DT3、DT4得失电,控制阀芯改变位移信号DX3,进而实现控制系统流量的改变,即控制双向工作液压马达MT的速度的改变;另一方面根据控制三位四通电磁比例换向阀V13中的比例电磁铁DT7、DT8得失电,控制阀芯改变位移信号DX2,实现控制PX2的压力在合适的范围,既保证双向工作液压马达MT不被吸空,又实现系统输出功率尽可能的低,确保双向工作液压马达MT运行稳定。

说明书全文

一种电液比例集成控制器及其控制方法

技术领域

[0001] 本发明涉及一种控制器,更具体地说涉及一种电液比例集成控制器及其控制方法,属于液压控制技术领域。

背景技术

[0002] 液压集成控制器作为液压系统的核心控制部分,通常用于系统的流量分配、压控制,在外在负载发生改变的情况下维持系统的稳定。通常要求液压集成控制器结构紧凑简单、控制精确灵敏、操作简单、节能环保、控制接口丰富。
[0003] 目前,现有的液压系统集成控制器通常由控制流量分配的多路阀组或者换向阀组来进行系统的流量分配和压力补偿;同时为了保证系统的稳定运行和安全,还需配置背压或平衡阀组、补油阀组。现有的液压系统集成控制器具有以下缺陷:1、其由众多液压元器件组合构成,使得系统连接管路众多,系统复杂,体积庞大,经济性较差。2、由于采用背压阀和节流阀,系统能耗高;此外随着主机系统面向自动化和智能化的控制需求,接口转化十分复杂。因此,随着自动化和智能化控制需求的日益增多,现有的集成控制器不能很好地满足使用需求;当前对结构简单、节能环保、接口丰富的电液比例集成控制器的需求越来越迫切。

发明内容

[0004] 本发明针对现有技术存在的上述问题,提供一种电液比例集成控制器及其控制方法。
[0005] 为实现上述目的,本发明的技术解决方案是:一种电液比例集成控制器,包括二通插装阀V1、二通插装阀V2、二通插装阀V3、二通插装阀V4、运算放大模MK、双向工作液压达MT、两位四通电磁换向阀V5、两位四通电磁换向阀V8、两位四通电磁换向阀V11、两位四通电磁换向阀V14、三位四通电磁比例换向阀V6、三位四通电磁比例换向阀V9、三位四通电磁比例换向阀V10、三位四通电磁比例换向阀V13、溢流阀V7、溢流阀V12、液压pux和液压泵puy,本集成控制器的工作信号的输入口为R口,本集成控制器的液压系统液压油源入口为P口,本集成控制器的液压系统液压油源的回油口为T口,所述双向工作液压马达MT对应的油口分别为A口和B口,所述的溢流阀V7出口设置有蓄能器x1,所述的溢流阀V12出口设置有蓄能器x2;
[0006] 所述二通插装阀V1的K油口和二通插装阀V2的K油口通过油路与液压系统的高压油口P口相连,所述二通插装阀V1的H油口和二通插装阀V3的H油口通过液压油路与双向工作液压马达MT的A口相连,所述二通插装阀V2的H油口和二通插装阀V4的H油口通过液压油路与双向工作液压马达MT的B口相连,所述二通插装阀V3的K油口和二通插装阀V4的K油口通过油路与液压系统的高压油口T口相连;
[0007] 所述二通插装阀V1和二通插装阀V2的K油口设置有压力传感器px3监测阀口的压力,所述压力传感器px3输出的信号为PX3,所述二通插装阀V1的H油口设置有压力传感器px1监测阀口的压力,所述压力传感器px1输出的信号为PX1,所述二通插装阀V2的H油口设置压力传感器px2监测阀口的压力,所述压力传感器px2输出的信号为PX2,所述二通插装阀V3和二通插装阀V4的K油口设置有压力传感器px4监测阀口的压力,所述压力传感器px4输出的信号为PX4,所述的压力传感器px3、压力传感器px1、压力传感器px2、压力传感器px4与运算放大模块MK连接;
[0008] 所述的两位四通电磁换向阀V5中设置有电磁DT1,所述的两位四通电磁换向阀V8中设置有电磁铁DT2,所述的两位四通电磁换向阀V11中设置有电磁铁DT12,所述的两位四通电磁换向阀V14中设置有电磁铁DT11,所述的两位四通电磁换向阀V5、两位四通电磁换向阀V8、两位四通电磁换向阀V11、两位四通电磁换向阀V14分别与运算放大模块MK连接;
[0009] 所述的三位四通电磁比例换向阀V6中设置有电磁铁DT3、DT4,所述的三位四通电磁比例换向阀V9中设置有电磁铁DT5、DT6,所述的三位四通电磁比例换向阀V10中设置有电磁铁DT9、DT10,所述的三位四通电磁比例换向阀V13中设置有电磁铁DT7、DT8,所述的三位四通电磁比例换向阀V6、三位四通电磁比例换向阀V10、三位四通电磁比例换向阀V13分别与运算放大模块MK连接;
[0010] 所述的两位四通电磁换向阀V5、两位四通电磁换向阀V8、两位四通电磁换向阀V11、两位四通电磁换向阀V14工作位均有P、T、A、B四个油口,所述的三位四通电磁比例换向阀V6、三位四通电磁比例换向阀V9、三位四通电磁比例换向阀V10、三位四通电磁比例换向阀V13工作位均有p、t、a、b四个油口,两位四通电磁换向阀V5的P口、两位四通电磁换向阀V8的P口和三位四通电磁比例换向阀V6的P口、三位四通电磁比例换向阀V9的p口通过液压管路相连,且与溢流阀V7的出口相连,两位四通电磁换向阀V5的T口、两位四通电磁换向阀V8的T口和三位四通电磁比例换向阀V6的t口、三位四通电磁比例换向阀V9的t口通过液压管路相连,且与溢流阀V7的的泄油口以及油箱相连,两位四通电磁换向阀V11的P口、两位四通电磁换向阀V14的P口和三位四通电磁比例换向阀V10的p口、三位四通电磁比例换向阀V13的p口通过液压管路相连,且与溢流阀V12的出口相连,两位四通电磁换向阀V11的T口、两位四通电磁换向阀V14的T口和三位四通电磁比例换向阀V10的t口、三位四通电磁比例换向阀V13的t口通过液压管路相连,且与溢流阀V12的泄油口以及油箱相连;所述溢流阀V7的进口与液压泵pux出口相连,所述溢流阀V12的进口与液压泵puy出口相连;
[0011] 所述二通插装阀V1的控制口为V1x和V1y,所述二通插装阀V2的控制口为V2x和V2y,所述二通插装阀V3的控制口为V3x和V3y,所述二通插装阀V4的控制口为V4x和V4y;V1x与三位四通电磁比例换向阀V6的a口通过液压油路相连,同时与两位四通电磁换向阀V5的B口通过液压油路相连;V1y与三位四通电磁比例换向阀V6的b口通过液压油路相连,同时与两位四通电磁换向阀V5的A口通过液压油路相连;V2x与三位四通电磁比例换向阀V13的a口通过液压油路相连,同时与两位四通电磁换向阀V14的B口通过液压油路相连;V2y与三位四通电磁比例换向阀V13的b口通过液压油路相连,同时与两位四通电磁换向阀V14的A口通过液压油路相连;V3x与三位四通电磁比例换向阀V9的a口通过液压油路相连,同时与两位四通电磁换向阀V8的B口通过液压油路相连;V3y与三位四通电磁比例换向阀V9的b口通过液压油路相连,同时与两位四通电磁换向阀V8的A口通过液压油路相连;V4x与三位四通电磁比例换向阀V10的a口通过液压油路相连,同时与两位四通电磁换向阀V11的B口通过液压油路相连;V3y与三位四通电磁比例换向阀V10的b口通过液压油路相连,同时与两位四通电磁换向阀V11的A口通过液压油路相连;
[0012] 所述二通插装阀V1的阀芯设置有位移传感器dx1监测阀芯的位移量,所述位移传感器dx1输出的位移信号为DX1,所述二通插装阀V2的阀芯设置有位移传感器dx2监测阀芯的位移量,所述位移传感器dx2输出的位移信号为DX2,所述二通插装阀V3的阀芯设置有位移传感器dx3监测阀芯的位移量,所述位移传感器dx3输出的位移信号为DX3,所述二通插装阀V4的阀芯设置有位移传感器dx4监测阀芯的位移量,所述位移传感器dx4输出的位移信号为DX4,所述的位移传感器dx1、位移传感器dx2、位移传感器dx3、位移传感器dx4均与运算放大模块MK连接。
[0013] 一种电液比例集成控制器的控制策略,当本控制器进入工作状态时,液压泵pux和puy工作,输出液压油源,此时双向工作液压马达MT出现三种工况,具体包括以下内容:
[0014] S1,双向工作液压马达MT停止工况:此工况下,集成控制器工作信号的输入口R口信号为中位信号,双向工作液压马达MT停止运转,液压泵pux和puy工作输出液压油源,各电磁阀的电磁铁DT1、DT2、DT3、DT4、DT5、DT6、DT7、DT8、DT9、DT10、DT11、DT12均不得电,液压油源经过溢流阀V7和溢流阀V12设定工作压力后,分别通过两位四通电磁换向阀V5、两位四通电磁换向阀V8、两位四通电磁换向阀V11、两位四通电磁换向阀V14进入二通插装阀V1、二通插装阀V2、二通插装阀V3、二通插装阀V4的控制口V1x、V2x、V3x、V4x,使得二通插装阀V1、二通插装阀V2、二通插装阀V3、二通插装阀V4的四个主阀芯关闭,双向工作液压马达MT的进出口封闭,液压系统液压油源入口P口切断;
[0015] S2,向工作液压马达MT上升工况:此时双向工作液压马达MT的A口进油、B口出油,集成控制器工作信号的输入口R口信号为正,此时,集成运算器MK发出信号使得DT1、DT12得电,液压泵pux和puy工作输出液压油源,两位四通电磁换向阀V5、两位四通电磁换向阀V11换向,同时三位四通电磁比例换向阀V6、三位四通电磁比例换向阀V10工作,根据R口信号,逐步开启二通插装阀V1和二通插装阀V4,两位四通电磁换向阀V8、两位四通电磁换向阀V14、三位四通电磁比例换向阀V9、三位四通电磁比例换向阀V13维持原有状态不变,设置R不同开度对应的电流和流量大小,此时集成运算器MK根据采集的进口压力信号px1、进口压力信号px2、进口压力信号px3、进口压力信号px4、位移信号dx1、位移信号dx4,计算获得对应的流量关系;
[0016] S3,双向工作液压马达MT下降工况:此时双向工作液压马达MT的B口进油、A口出油,集成控制器工作信号的输入口R口信号为负,此时,集成运算器MK发出信号使得DT2、DT11得电,液压泵pux和puy工作输出液压油源,两位四通电磁换向阀V8、两位四通电磁换向阀V14换向,同时三位四通电磁比例换向阀V9、三位四通电磁比例换向阀V13工作,根据R口信号,逐步开启二通插装阀V2和二通插装阀V3,二通插装阀V1、二通插装阀V4、三位四通电磁比例换向阀V6、三位四通电磁比例换向阀V10维持原有状态不变,设置R不同开度对应的电流和流量大小,此时集成运算器MK根据采集的进口压力信号px1、进口压力信号px2、进口压力信号px3、进口压力信号px4、位移信号dx2、位移信号dx3,计算获得对应的流量关系。
[0017] 所述S2中的流量关系具体包括:
[0018]
[0019]
[0020] 其中,Q(R)为R信号对应的理论目标流量,Q为进入电液比例集成控制器的实际流量,Cd(DX1)为二通插装阀V1本身的试验数据,Cd(DX4)为二通插装阀V4本身的试验数据,A(DX1)为二通插装阀V1本身的试验数据,A(DX4)为二通插装阀V4本身的试验数据;ρ为液压油的密度,为已知数值;ΔQ为流量精度判定值,为给定值;Δp为压力精度判定值,为给定值;
[0021] 此时集成运算器MK根据实时监测的数据,一方面用计算的实际流量与理论目标流量进行比较,根据给定的流量判定精度,发出指令,控制三位四通电磁比例换向阀V6中的电磁铁DT3、DT4得失电,控制阀芯改变位移信号DX1,进而实现控制系统流量实际流量与理论目标流量逼近,即控制双向工作液压马达MT的速度的改变到目标值;另一方面用计算的实际流量或者理论流量反算校验比较PX2与PX4的压力差值,根据压力精度判定值,控制三位四通电磁比例换向阀V10的比例电磁铁DT9、DT10得失电,控制二通插装阀V4的主阀芯位移信号DX4,确保双向工作液压马达MT出口的压力稳定。
[0022] 所述S3中的流量关系具体包括:
[0023]
[0024]
[0025]
[0026] PXMIN≤PX2≤PXMAX     (6)
[0027]
[0028] 其中,E为油液的弹性模量,V为双向工作液压马达MT与二通插装阀V2阀之间有效体积;PXMIN、PXMAX为常数,为给定的PX2在下降时的控制范围;Cd(DX2)为二通插装阀V2本身的试验数据,Cd(DX3)为二通插装阀V3本身的试验数据,A(DX2)为二通插装阀V2本身的试验数据,A(DX3)为二通插装阀V3本身的试验数据;
[0029] 此时集成运算器MK根据实时监测的数据,根据方程(3)、(4)、(5)、(6)、(7)进行调整,方面用计算的实际流量与理论目标流量进行比较,根据给定的流量判定精度,发出指令,控制三位四通电磁比例换向阀V6中的电磁铁DT3、DT4得失电,控制阀芯改变位移信号DX3,进而实现控制系统流量的改变,即控制双向工作液压马达MT的速度的改变;另一方面根据控制三位四通电磁比例换向阀V13中的比例电磁铁DT7、DT8得失电,控制阀芯改变位移信号DX2,实现控制PX2的压力在合适的范围,既保证双向工作液压马达MT不被吸空,又实现系统输出功率尽可能的低,确保双向工作液压马达MT运行稳定。
[0030] 与现有技术相比较,本发明的有益效果是:
[0031] 1、本发明通过四个二通插装阀V1、V2、V3、V4进行组合,实现流量分配,压力补偿,负载平衡等多种功能;实现液压系统的油源管路只需直接抵达本控制器,再由控制阀组连接双向工作液压马达MT,大幅减少外部控制管路和辅助管路,实现整个液压系统的精简。
[0032] 2、本发明通过压力传感器px3、压力传感器px4、压力传感器px1、压力传感器px2、位移传感器dx1、位移传感器dx2、位移传感器dx3和位移传感器dx4等参数的实时监测,最大幅度的控制不必要的能耗消耗,降低系统的能耗;且采用电信号进行控制,极大的丰富了控制的接口,易于实现远程控制、自动化和智能化控制。附图说明
[0033] 图1是本发明液压原理图。

具体实施方式

[0034] 以下结合附图说明和具体实施方式对本发明作进一步的详细描述。
[0035] 实施例一:
[0036] 参见图1,一种电液比例集成控制器,包括二通插装阀V1、二通插装阀V2、二通插装阀V3、二通插装阀V4、运算放大模块MK、双向工作液压马达MT、两位四通电磁换向阀V5、两位四通电磁换向阀V8、两位四通电磁换向阀V11、两位四通电磁换向阀V14、三位四通电磁比例换向阀V6、三位四通电磁比例换向阀V9、三位四通电磁比例换向阀V10、三位四通电磁比例换向阀V13、溢流阀V7、溢流阀V12、液压泵pux和液压泵puy,即V1、V2、V3、V4均为阀芯带控制油缸的二通插装阀。本集成控制器的工作信号的输入口为R口,本集成控制器的液压系统液压油源入口为P口,本集成控制器的液压系统液压油源的回油口为T口,所述双向工作液压马达MT对应的油口分别为A口和B口。为了保证控制系统的安全与冗余和控制压力的稳定,所述的溢流阀V7出口设置有蓄能器x1,所述的溢流阀V12出口设置有蓄能器x2。
[0037] 参见图1,所述的二通插装阀V1、二通插装阀V2、二通插装阀V3、二通插装阀V4均有进油口和出油口,将图1中V1、V2、V3、V4在竖直方向的油口设为K口、侧边的设为H口。所述二通插装阀V1的K油口和二通插装阀V2的K油口通过油路与液压系统的高压油口P口相连,所述二通插装阀V1的H油口和二通插装阀V3的H油口通过液压油路与双向工作液压马达MT的A口相连,所述二通插装阀V2的H油口和二通插装阀V4的H油口通过液压油路与双向工作液压马达MT的B口相连,所述二通插装阀V3的K油口和二通插装阀V4的K油口通过油路与液压系统的高压油口T口相连。
[0038] 参见图1,所述二通插装阀V1和二通插装阀V2的K油口设置有压力传感器px3监测阀口的压力,所述压力传感器px3输出的信号为PX3;所述二通插装阀V1的H油口设置有压力传感器px1监测阀口的压力,所述压力传感器px1输出的信号为PX1;所述二通插装阀V2的H油口设置压力传感器px2监测阀口的压力,所述压力传感器px2输出的信号为PX2;所述二通插装阀V3和二通插装阀V4的K油口设置有压力传感器px4监测阀口的压力,所述压力传感器px4输出的信号为PX4。所述的压力传感器px3、压力传感器px1、压力传感器px2、压力传感器px4分别与运算放大模块MK连接,传输压力信号PX1、PX2、PX3、PX4给运算放大模块MK。
[0039] 参见图1,所述的两位四通电磁换向阀V5中设置有电磁铁DT1,DT1失电时、右位工作,DT1得电时、左位工作。所述的两位四通电磁换向阀V8中设置有电磁铁DT2,DT2失电时、右位工作,DT2得电时、左位工作。所述的两位四通电磁换向阀V11中设置有电磁铁DT12,DT12失电时、右位工作,DT12得电时、左位工作。所述的两位四通电磁换向阀V14中设置有电磁铁DT11,DT11失电时、右位工作,DT11得电时、左位工作。所述的两位四通电磁换向阀V5、两位四通电磁换向阀V8、两位四通电磁换向阀V11、两位四通电磁换向阀V14分别与运算放大模块MK连接,具体根据运算放大模块MK的指令的控制各电磁铁的得失电动作。
[0040] 参见图1,所述的三位四通电磁比例换向阀V6中设置有电磁铁DT3、DT4,当DT3和DT4都失电时,中位工作;当DT3得电、同时DT4失电时,左位工作,同时根据电流大小控制换向阀的开口大小;当DT4得电、同时DT3失电时,右位工作,同时根据电流大小控制本换向阀的开口大小;且DT3和DT4不能同时得电。所述的三位四通电磁比例换向阀V9中设置有电磁铁DT5、DT6,所述的三位四通电磁比例换向阀V10中设置有电磁铁DT9、DT10,所述的三位四通电磁比例换向阀V13中设置有电磁铁DT7、DT8;三位四通电磁比例换向阀V6、三位四通电磁比例换向阀V10、三位四通电磁比例换向阀V13工作原理同三位四通电磁比例换向阀V6。所述的三位四通电磁比例换向阀V6、三位四通电磁比例换向阀V10、三位四通电磁比例换向阀V13分别与运算放大模块MK连接,具体根据运算放大模块MK的指令的控制各电磁铁的得失电动作。
[0041] 参见图1,所述的两位四通电磁换向阀V5、两位四通电磁换向阀V8、两位四通电磁换向阀V11、两位四通电磁换向阀V14工作位均有P、T、A、B四个油口,所述的三位四通电磁比例换向阀V6、三位四通电磁比例换向阀V9、三位四通电磁比例换向阀V10、三位四通电磁比例换向阀V13工作位均有p、t、a、b四个油口。两位四通电磁换向阀V5的P口、两位四通电磁换向阀V8的P口和三位四通电磁比例换向阀V6的P口、三位四通电磁比例换向阀V9的p口通过液压管路相连,且与溢流阀V7的出口相连。两位四通电磁换向阀V5的T口、两位四通电磁换向阀V8的T口和三位四通电磁比例换向阀V6的t口、三位四通电磁比例换向阀V9的t口通过液压管路相连,且与溢流阀V7的的泄油口以及油箱相连。两位四通电磁换向阀V11的P口、两位四通电磁换向阀V14的P口和三位四通电磁比例换向阀V10的p口、三位四通电磁比例换向阀V13的p口通过液压管路相连,且与溢流阀V12的出口相连。两位四通电磁换向阀V11的T口、两位四通电磁换向阀V14的T口和三位四通电磁比例换向阀V10的t口、三位四通电磁比例换向阀V13的t口通过液压管路相连,且与溢流阀V12的泄油口以及油箱相连。
[0042] 参见图1,所述溢流阀V7的进口与液压泵pux出口相连,液压泵pux控制压力通过溢流阀V7进行设定;所述溢流阀V12的进口与液压泵puy出口相连,液压泵puy控制压力通过溢流阀V12进行设定。
[0043] 参见图1,所述二通插装阀V1的控制口为V1x和V1y,所述二通插装阀V2的控制口为V2x和V2y,所述二通插装阀V3的控制口为V3x和V3y,所述二通插装阀V4的控制口为V4x和V4y。V1x与三位四通电磁比例换向阀V6的a口通过液压油路相连,同时与两位四通电磁换向阀V5的B口通过液压油路相连。V1y与三位四通电磁比例换向阀V6的b口通过液压油路相连,同时与两位四通电磁换向阀V5的A口通过液压油路相连。V2x与三位四通电磁比例换向阀V13的a口通过液压油路相连,同时与两位四通电磁换向阀V14的B口通过液压油路相连。V2y与三位四通电磁比例换向阀V13的b口通过液压油路相连,同时与两位四通电磁换向阀V14的A口通过液压油路相连。V3x与三位四通电磁比例换向阀V9的a口通过液压油路相连,同时与两位四通电磁换向阀V8的B口通过液压油路相连。V3y与三位四通电磁比例换向阀V9的b口通过液压油路相连,同时与两位四通电磁换向阀V8的A口通过液压油路相连。V4x与三位四通电磁比例换向阀V10的a口通过液压油路相连,同时与两位四通电磁换向阀V11的B口通过液压油路相连。V3y与三位四通电磁比例换向阀V10的b口通过液压油路相连,同时与两位四通电磁换向阀V11的A口通过液压油路相连。
[0044] 参见图1,所述二通插装阀V1的阀芯设置有位移传感器dx1监测阀芯的位移量,所述位移传感器dx1输出的位移信号为DX1;所述二通插装阀V2的阀芯设置有位移传感器dx2监测阀芯的位移量,所述位移传感器dx2输出的位移信号为DX2;所述二通插装阀V3的阀芯设置有位移传感器dx3监测阀芯的位移量,所述位移传感器dx3输出的位移信号为DX3;所述二通插装阀V4的阀芯设置有位移传感器dx4监测阀芯的位移量,所述位移传感器dx4输出的位移信号为DX4。所述的位移传感器dx1、位移传感器dx2、位移传感器dx3、位移传感器dx4均与运算放大模块MK连接,其传输位移信号为DX1、DX2、DX3、DX4给运算放大模块MK。
[0045] 参见图1,本电液比例集成控制器对双向工作液压马达MT的控制主要有上升(油液从双向工作液压马达MT A口进B口出)、停止、下降(油液从双向工作液压马达MT B口进A口出)三种状态;当在中位工况时,四个二通插装阀均处于关闭状态,双向工作液压马达MT A口和B口独立隔绝,双向工作液压马达MT无法运转;为了进一步保证二通插装阀阀芯的关闭状态,此时会使得图中所有的电磁阀不得电,这样高压控制油进过油路进入V1y、V2y、V3y、V4y促使二通插装阀阀芯关闭,保证A口和B口独立隔绝,双向工作液压马达MT无法运转;除此外,由于二通插装阀的阀芯为中空的,还会将二通插装阀K口的压力引入二通插装阀阀芯背部,通过面积差,使得二通插装阀阀芯关闭,故而保证A口和B口独立隔绝,双向工作液压马达MT无法运转;这样形成多道措施控制双向工作液压马达MT的运动停止。
[0046] 参见图1,当在上升工况时,根据控制信号会开启二通插装阀V1和二通插装阀V4,使得系统P口油液经过二通插装阀V1进入双向工作液压马达MT的A口,然后经过双向工作液压马达MT到达双向工作液压马达MT的B口,最后B口通过二通插装阀V4回到液压系统的T口。在此过程中,根据R信号、系统监测阀口的压力和位移并通过控制二通插装阀V1阀的开度,从而控制双向工作液压马达MT的运动速度;通过控制二通插装阀V4的开度,保证双向工作液压马达MTB口的压力在合适的范围。
[0047] 参见图1,当在下降工况时,根据控制信号会开启二通插装阀V2和二通插装阀V3,使得系统P口油液经过二通插装阀V2进入双向工作液压马达MT的B口,然后经过双向工作液压马达MT到达双向工作液压马达MT的A口,最后通过双向工作液压马达MT A口经过二通插装阀V3回到液压系统的T口。在此过程中,根据R信号、系统监测阀口的压力和位移并通过控制二通插装阀V3阀的开度,从而控制双向工作液压马达MT的运动速度。通过控制二通插装阀V2口的开度,保证系统提供的双向工作液压马达MT运动需要的流量,同时保证B口不被吸空。
[0048] 实施例二:
[0049] 参见图1,一种电液比例集成控制器的控制策略,当本控制器进入工作状态时(此时P口提供液压油源,本控制器进入待机状态),液压泵PUx和PUy工作,输出液压油源,此时双向工作液压马达MT出现三种工况,具体包括以下内容:
[0050] S1,双向工作液压马达MT停止工况:此工况下,集成控制器工作信号的输入口R口信号为中位(或者零位)信号,此时,无论二通插装阀V1、二通插装阀V2、二通插装阀V3、二通插装阀V4受不受到负载作用,双向工作液压马达MT停止运转。液压泵pux和puy工作输出液压油源,各电磁阀的电磁铁DT1、DT2、DT3、DT4、DT5、DT6、DT7、DT8、DT9、DT10、DT11、DT12均不得电,液压油源经过溢流阀V7和溢流阀V12设定工作压力后,分别通过两位四通电磁换向阀V5、两位四通电磁换向阀V8、两位四通电磁换向阀V11、两位四通电磁换向阀V14进入二通插装阀V1、二通插装阀V2、二通插装阀V3、二通插装阀V4的控制口V1x、V2x、V3x、V4x,使得在控制油缸的作用下,二通插装阀V1、二通插装阀V2、二通插装阀V3、二通插装阀V4的四个主阀芯关闭,双向工作液压马达MT的进出口封闭,液压系统液压油源入口P口切断;这样双向工作液压马达MT无论有没有负载作用,无论朝哪个方向均不能运动。
[0051] S2,工作液压马达MT上升工况:此时双向工作液压马达MT的A口进油、B口出油,此工况下,集成控制器工作信号的输入口R口信号为正(假定正为对应马达上升,负位对应下降)。此时,集成运算器MK发出信号使得DT1、DT12得电,液压泵pux和puy工作输出液压油源,两位四通电磁换向阀V5、两位四通电磁换向阀V11换向;同时三位四通电磁比例换向阀V6、三位四通电磁比例换向阀V10工作,根据R口信号,逐步开启二通插装阀V1和二通插装阀V4,两位四通电磁换向阀V8、两位四通电磁换向阀V14、三位四通电磁比例换向阀V9、三位四通电磁比例换向阀V13维持原有状态不变。设置R不同开度对应的电流和流量大小,此时集成运算器MK根据采集的进口压力信号px1、进口压力信号px2、进口压力信号px3、进口压力信号px4、位移信号dx1、位移信号dx4,计算获得对应的流量关系。
[0052] S3,双向工作液压马达MT下降工况:此时双向工作液压马达MT的B口进油、A口出油,集成控制器工作信号的输入口R口信号为负(假定正为对应马达上升,负位对应下降)。此时,集成运算器MK发出信号使得DT2、DT11得电,液压泵pux和puy工作输出液压油源,两位四通电磁换向阀V8、两位四通电磁换向阀V14换向,同时三位四通电磁比例换向阀V9、三位四通电磁比例换向阀V13工作,根据R口信号,逐步开启二通插装阀V2和二通插装阀V3,二通插装阀V1、二通插装阀V4、三位四通电磁比例换向阀V6、三位四通电磁比例换向阀V10维持原有状态不变(相对于中位状态),设置R不同开度对应的电流和流量大小,此时集成运算器MK根据采集的进口压力信号px1、进口压力信号px2、进口压力信号px3、进口压力信号px4、位移信号dx2、位移信号dx3,计算获得对应的流量关系。
[0053] 参见图1,具体的,所述S2中的流量关系具体包括:
[0054]
[0055]
[0056] 其中,Q(R)为R信号对应的理论目标流量;Q为进入电液比例集成控制器的实际流量,其为根据基础数据和监测变量计算的实际流量。Cd(DX1)为二通插装阀V1本身的试验数据,即二通插装阀V1对应不同位移信号DX1的阀件流量系数;Cd(DX4)为二通插装阀V4本身的试验数据,即二通插装阀V4对应不同位移信号DX4的阀件流量系数;A(DX1)为二通插装阀V1本身的试验数据,即二通插装阀V1对应不同位移信号DX1的阀件的通流面积;A(DX4)为二通插装阀V4本身的试验数据,即二通插装阀V4对应不同位移信号DX4的阀件的通流面积;ρ为液压油的密度,为已知数值;ΔQ为流量精度判定值,为给定值;Δp为压力精度判定值,为给定值。
[0057] 此时集成运算器MK根据实时监测的数据,一方面用计算的实际流量与理论目标流量进行比较,根据给定的流量判定精度,发出指令,控制三位四通电磁比例换向阀V6中的电磁铁DT3、DT4得失电,控制阀芯改变位移信号DX1,进而实现控制系统流量实际流量与理论目标流量逼近,即控制双向工作液压马达MT的速度的改变到目标值;另一方面用计算的实际流量或者理论流量反算校验比较PX2与PX4的压力差值,根据压力精度判定值,控制三位四通电磁比例换向阀V10的比例电磁铁DT9、DT10得失电,控制二通插装阀V4的主阀芯位移信号DX4,确保双向工作液压马达MT出口的压力稳定。
[0058] 具体的,所述S3中的流量关系具体包括:
[0059]
[0060]
[0061]
[0062] PXMIN≤PX2≤PXMAX         (6)
[0063]
[0064] 其中,E为油液的弹性模量,V为双向工作液压马达MT与二通插装阀V2阀之间有效体积;PXMIN、PXMAX为常数,为给定的PX2在下降时的控制范围;Cd(DX2)为二通插装阀V2本身的试验数据,即二通插装阀V2对应不同位移信号DX2的阀件流量系数;Cd(DX3)为二通插装阀V3本身的试验数据,即二通插装阀V3对应不同位移信号DX3的阀件流量系数;A(DX2)为二通插装阀V2本身的试验数据,即二通插装阀V2对应不同位移信号DX2的阀件的通流面积;A(DX3)为二通插装阀V3本身的试验数据,即二通插装阀V3对应不同位移信号DX3的阀件的通流面积。
[0065] 此时集成运算器MK根据实时监测的数据,根据方程(3)、(4)、(5)、(6)、(7)进行调整,方面用计算的实际流量与理论目标流量进行比较,根据给定的流量判定精度,发出指令,控制三位四通电磁比例换向阀V6中的电磁铁DT3、DT4得失电,控制阀芯改变位移信号DX3,进而实现控制系统流量的改变,即控制双向工作液压马达MT的速度的改变;另一方面根据控制三位四通电磁比例换向阀V13中的比例电磁铁DT7、DT8得失电,控制阀芯改变位移信号DX2,实现控制PX2的压力在合适的范围,既保证双向工作液压马达MT不被吸空,又实现系统输出功率尽可能的低,确保双向工作液压马达MT运行稳定。
[0066] 参见图1,本发明使得液压系统的管路减少,控制阀件种类减少,在下降工况只需液压系统提供保证双向工作液压马达MT进口不被排空的压力值就可以维持系统的稳定运行,大幅减少了系统的能耗。此外由于控制信号采用电控信号,为设备实现远程控制、自动化、智能化提供了基础。
[0067] 以上内容是结合具体的优选实施方式对本发明所作的进一步详细说明,不能认定本发明的具体实施只局限于这些说明。对于本发明所属技术领域的普通技术人员来说,在不脱离本发明构思的前提下,还可以做出若干简单推演或替换,上述结构都应当视为属于本发明的保护范围。
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