[发明专利]变负载伺服控制系统的节能设计方法

说明书

技术领域

本发明属于液压技术应用领域，涉及一种变负载伺服控制系统的节能设计方法。

背景技术

液压伺服控制作为20世纪50、60年代以后发展的而形成的一门新兴科学技术，凭借其控制精度高、响应快、传动平稳、抗干扰能力强及高功率密度等优点，在国防工业、航空航天、有色冶炼、动力工程、车辆工程、石油化工等领域获得了重要应用。但由于在传统液压传动中，由于存在大量的压力不匹配、流量不匹配，造成了大量的节流损失和溢流损失。带来液压伺服系统传动效率低、发热量大等问题，造成了严重的能源浪费和环境污染，更甚影响到液压伺服技术的竞争力和应用范围。故寻求一种新型的能量匹配伺服控制系统，最大限度匹配负载力，减少系统溢流损失和节流损失，刻不容缓。

目前，针对液压系统节能设计的专利有CN101413522A公开的一种工程机械负载口独立电液负载敏感能量再生液压系统，分工况选择控制策略，减少了系统的节能损耗，实现了超越载荷的能量再生；泵控和阀控相结合实现速度和节能控制，但使用范围有限，通用性不强。专利CN201575006U公开的一种利用变频器控制泵的启停、间歇工作，达到系统的节能。但受限于变频电机的响应慢的特点，在控制精度要求较高的场合不宜使用。专利CN202215255U公开的一种正流量液压节能控制系统，通过逻辑组对所有先导控制信号的比较，将最大先导压力输出控制变量泵与之相适应，从而降低泵的旁路节流损失。但逻辑阀组的存在，不但增加了系统的复杂性，而且还影响到系统的响应速度。专利CN103174688A公开的一种使用蓄能器回收液压缸活塞杆伸出时有杆腔油液，回程时和泵源共同作为动力源，解决了回油管路和溢流管路的液压油损失，达到节能目的，但无匹配，阀口节流损失依旧严重。针对上述研究中的缺陷，本发明所要解决的技术问题是提供一种变负载伺服控制系统的节能设计方法，该方法，同时考虑到能量回收和减小节流损失问题，全工况覆盖。

发明内容

本发明的目的是针对变负载液压伺服系统中存在的能量利用率低的问题，提供一种基于负载力匹配的变负载伺服控制系统的节能设计方法。

本发明的目的是通过以下技术方案实现的：

本发明的节能设计方法所涉及的变负载伺服控制节能系统由开关阀、电机、定量泵、单向阀、安全阀、定量泵/马达、离合器、变量泵/马达、压力传感器、蓄能器、控制器、伺服阀、换向阀、液压缸、低压油箱和油箱组成，其特征是：变负载伺服控制节能系统包括4条油路，分别为能量存储油路R和三条压力等级不同的高压油路H、中压油路M、低压油路T；系统中定量泵由电机带动，油路在泵口分为三条并联油路：一条连接开关阀，起泵源卸荷作用；一条连接安全阀，起安全作用；一条经泵口单向阀后连接至系统高压油路H，作为工作油路，高压油路H又分别连接四支分油路，其中一支连接高压蓄能器H，起恒压源作用，并接有压力传感器，采集压力信号反馈至控制器；一支经开关阀后连接变量泵/马达，通回油箱，作为能量传递单元的一部分；剩余两支油路分别连接在左右两联开关阀中的一个，作为通向液压缸的高压油路；中压油路M分别连接四支分油路，其中一支连接中压蓄能器M，起恒压源作用，并接有压力传感器，采集压力信号反馈至控制器；一支经开关阀后连接定量泵/马达，通回油箱，作为能量传递单元的一部分；剩余两支油路分别连接在左右两联开关阀中的一个，作为通向液压缸的中压油路；低压油路T连接三支分油路，两支分别连接在左右两联开关阀中的一个，作为通向液压缸的低压油路，剩余一支连接低压油箱后回油箱；能量存储油路R连接三支分油路，其中一支连接储能蓄能器R，起储能作用，并接有压力传感器，采集压力信号反馈至控制器；一支经开关阀后连接变量泵/马达与油箱接通，并通过离合器分别与高压油路的变量泵/马达、中压油路的定量泵/马达连接，作为能量传递单元的一部分；剩余一支油路连接安全阀，起安全保护作用；油路经左右两联开关阀后，左联开关阀经伺服阀后连接两位四通换向阀的一油口，右联开关阀则直接连接两位四通换向阀的另一油口，两位四通换向阀出油口分别连接液压缸的进、出油口，液压缸两腔分别接有压力传感器，采集压力信号反馈至控制器；液压缸活塞杆接有位移传感器，采集位移信号反馈至控制器，控制器的输入信号为各压力传感器采集的压力信号和位移传感器采集的位移信号，输出信号为控制各开关阀的通断信号、换向阀的换向信号、控制伺服阀阀口开度和变量泵/马达的电信号。

所述控制器为PC工控机或可编程控制器。

所述的变负载伺服控制系统的节能设计方法，其节能原理具体为：