[发明专利]一种油缸换向及容积调速液压系统

说明书

技术领域

本发明属于液压领域，主要涉及一种油缸换向及容积调速液压系统，适用于直线 运动的液压驱动，如小型重载机器人等特殊设备。

背景技术

传统技术中，当执行机构为油缸时，由于油缸进出流量不相等（除非油缸成对使 用，或者采用的是双出活塞杆式油缸），普通闭式液压回路不适用，故油缸的换向和调速采 用开式液压回路。如图1所示是一种典型的油缸换向调速回路。电机2a驱动液压泵3a旋转， 液压泵3a从油箱A1a吸油。泵出口安装有电磁卸荷溢流阀4a，用于工作状态保压和待机状态 卸荷。换向阀5a的出口与油缸8a之间，设置有单向节流阀A6a和单向节流阀B7a。

当换向阀5a两端电磁铁均不得电，油缸不工作；当换向阀5a下端电磁铁得电，同时 电磁卸荷溢流阀4a得电，换向阀5a工作于下位，油缸伸出，伸出速度通过调节单向节流阀 A6a的开口大小来调节；当换向阀5a上端电磁铁得电，同时电磁卸荷溢流阀4a得电，换向阀 5a工作于上位，油缸缩回，缩回速度通过通过调节单向节流阀B7a的开口大小来调节。

现有技术的油缸换向及调速系统，较适用于执行机构较多，要求多个负载共用一 个油源的液压系统。但在执行机构较少，对系统传动效率要求较高，对设备外形和重量控制 较严格的特殊应用场合，采用现有技术存在以下缺陷：

1)控制复杂化。

现有技术中，油源泵的输出流量、油缸的换向需要分别控制，采用节流调速时，节 流开口还需要单独控制。如图1所示的系统，原动机2a的启停、电磁卸荷溢流阀4a的开关、换 向阀5a的换向、节流阀6a和7a的节流开口需要分别施加控制信号。这就使控制复杂化，同时 因辅助元器件增多，使可靠性和易维护性下降。

2)传动效率低。

现有技术中，系统输入功率与输出功率不能实现很好的匹配，无效功耗较大，综合 工况下的传动效率低。如图1所示的系统中，工作状态下无论输出功率多大，其输入功率为 恒定值，综合工况下存在很大的功率损失。如果将图1所示的系统进行优化，比如采用恒压 泵取代定量泵，或者改为负载敏感系统等，虽然可有效提高传动效率，但综合工况下的系统 输入功率仍然比输出功率高出较多，无效功耗仍然较大。

3)应用于微型液压系统整体外形和重量大。

当现有技术应用于微型液压系统时，由于需要在系统上布局方向控制元件和速度 控制元件（特别是带电控的液压元件），会导致液压系统整体外形和重量偏大。

对于常规应用的中型或大型设备而言，方向和流量控制元件所占空间和重量可以 忽略不计。但对于微型、小型设备（如小型重载机器人）来说，这些控制元件的自身重量和布 局所需空间对整个系统外形和重量影响很大，会导致系统外形和重量的明显增加。

发明内容

本发明的目的在于提供一种油缸换向及容积调速液压系统，解决小型/重载机器 人等特殊用途的技术难题，简化控制，提高传动效率，减小液压系统整体外形和重量。

本发明的目的及其解决主要技术问题是采用以下技术方案来实现的：一种油缸换 向及容积调速液压系统，采用半开半闭式液压回路，包括可双向旋转且可调速的原动机2b 和双向旋转液压泵3b，双向旋转液压泵3b从油箱B1b吸油,双向旋转液压泵3b的进出油口分 别设置有单向阀A4b和单向阀B5b；双向旋转液压泵3b的其中一侧油口连接到双作用油缸8b 的有杆腔，另一侧油口经单向阀6b连接到双作用油缸8b的无杆腔，在油缸的进出油路之间， 设置有液控比例节流阀7b。

上述的一种油缸换向及容积调速液压系统，所述双作用油缸8b替换成单作用油缸 9b，油缸的缩回依赖外部负载（外部负载为向下的作用力F），双向旋转液压泵3b的A侧出油 口不连接到单作用油缸9b。需油缸缩回时，电机逆向旋转，液压泵A侧油口供油，泵只需低速 运转以维持打开液控比例节流阀7b所需的压力，油缸即可在外部负载F的作用下缩回。

上述的一种油缸换向及容积调速液压系统，所述双作用油缸8b替换成单作用油缸 9b，当执行油缸为单作用油缸，需要对油缸的缩回速度进行微动控制时，增加液压阻尼10b， 通过调节液压泵的输入转速，可以调节液控比例节流7b的控制腔压力，从而比例调节该阀 的开口，实现对油缸缩回速度的有效控制。

上述的一种油缸换向及容积调速液压系统，所述液控比例节流阀7b用液控换向阀 来代替。