專利名稱：一種隨荷載變化全吻合輸出動力的智能液壓動力源的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種智能液壓動力源，特別是一種隨荷載變化全吻合輸出動力的智能液壓動力源。
背景技術(shù)：
目前，廣泛應(yīng)用的液壓動力源是恒定輸出動力，克服工作機構(gòu)荷載，推動工作機構(gòu)完成其預(yù)定動作。液壓動力源工作狀態(tài)是開機后油泵長期運轉(zhuǎn)，工作荷載變化時采用節(jié)流閥等手段調(diào)整液壓系統(tǒng)工作壓力和工作所需流量；或者，采用變量泵調(diào)節(jié)流量、節(jié)流閥調(diào)節(jié)壓力；或者采用司服閥調(diào)節(jié)流量和壓力，滿足工作荷載的變化要求。近年雖然也有采用自動控制技術(shù)來實現(xiàn)工作機構(gòu)復(fù)雜動作的需求，都主要是采用控制液壓系統(tǒng)中閥的關(guān)閉、司服調(diào)節(jié)等手段實現(xiàn)自動化、精確動作。液壓技術(shù)飛速發(fā)展，延伸豐富了執(zhí)行機構(gòu)的多樣化，傳統(tǒng)液壓動力源在執(zhí)行任務(wù)過程中，能源的浪費十分普遍，能效比很低是不爭的事實。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供一種高效、安全的隨荷載變化全吻合輸出動力的智能液壓動力源。本發(fā)明解決其技術(shù)問題所采用的技術(shù)方案是它包括液壓系統(tǒng)、液壓動力裝置和可編程控制器4，液壓系統(tǒng)的柱塞油泵1與液壓動力裝置的電動機2相連接，可編程控制器4分別與液壓系統(tǒng)的三工位自動閥5、電磁超高壓單向閥7、壓力傳感器8和液壓動力裝置的變頻器3的控制電路相接；所述液壓系統(tǒng)包括由柱塞油泵1、三工位自動閥5、保壓單向閥6、電磁超高壓單向閥7、壓力傳感器8、安全溢流閥9、油箱10和手動卸荷單向閥17構(gòu)成的封閉運行液壓系統(tǒng)，系統(tǒng)正常工作時油泵輸出的壓力油全部供給執(zhí)行機構(gòu)做功，無任何多余壓力油溢流回油箱10，所述液壓動力裝置包括電動機2和變頻器3，可編程控制器4根據(jù)執(zhí)行機構(gòu)所需的流量、壓力參數(shù)，控制變頻器3調(diào)整電動機2的轉(zhuǎn)速改變輸出流量，并且在變頻器3控制下使電動機2輸出的轉(zhuǎn)距保持恒定，也即電動機2傳輸給柱塞油泵1恒定轉(zhuǎn)矩，在額定壓力范圍內(nèi)柱塞油泵輸出的油壓隨系統(tǒng)工作荷載的變化而成正相關(guān)變化；隨著工作機構(gòu)荷載變化，液壓動力裝置輸出的動力完全吻合地隨工作機構(gòu)荷載正相關(guān)變化，避免大馬拉小車，同時還消除了因空轉(zhuǎn)產(chǎn)生的無功消耗。所述安全溢流閥9在液壓系統(tǒng)工作過程中無液壓油溢出，僅當(dāng)系統(tǒng)意外超壓運行時，達到設(shè)定的安全泄壓參數(shù)時才開始泄壓溢油以保護系統(tǒng)安全。所述三工位自動閥5包括三工位閥11、傳動機構(gòu)12、直流微型電動機13、左位傳感器14、中位傳感器15和右位傳感器16 ；三工位閥11接口分別與工作千斤頂?shù)墓ぷ髑弧⒒爻糖?、柱塞泵出油口、油?0相通，傳動機構(gòu)12置于三工位閥11上方，左位傳感器14、中位傳感器15和右位傳感器16安裝在手柄下方的左、中、右位置；可編程控制器4與直流微型電動機13相接，可編程控制器4通過指令控制直流微型電動機13轉(zhuǎn)動，到達指定位置后停止轉(zhuǎn)動，實現(xiàn)自動控制三工位閥11換位，完成工作機構(gòu)的預(yù)設(shè)動作。所述三工位閥11設(shè)計成旋轉(zhuǎn)式三位四通閥，園周徑向設(shè)有一手柄，所述手柄在自動控制操控時當(dāng)作定位桿使用，當(dāng)進行手動操控時當(dāng)作轉(zhuǎn)動臂使用。所述左位傳感器14、中位傳感器15、右位傳感器16均采用感應(yīng)式傳感器，當(dāng)三工位閥11的手柄轉(zhuǎn)至傳感器位置，傳感器發(fā)出定位信號，直流微型電動機13停止轉(zhuǎn)動，實現(xiàn)精確定位。本發(fā)明也可在可編程控制器4中設(shè)置系統(tǒng)最高工作壓力；系統(tǒng)超此壓力電動油泵將自動停止運轉(zhuǎn)；同時，在系統(tǒng)中設(shè)安全溢流閥9，它的卸荷壓力高于可編程控制器4中設(shè)置的最高工作壓力0. 5 IMPa ；當(dāng)可編程控制器4發(fā)生故障，確保系統(tǒng)不會超壓運行損壞系統(tǒng)元器件。本發(fā)明的有益效果是它能主動完全吻合滿足工作荷載的需要，系統(tǒng)設(shè)置多重安全措施，確保系統(tǒng)壓力不會超壓運行，是一種安全型的液壓動力源。因為本發(fā)明所述液壓系統(tǒng)中因省去傳統(tǒng)液壓系統(tǒng)的工作溢流閥，系統(tǒng)正常工作時變?yōu)榉忾]系統(tǒng)，油泵輸出的壓力油全部供給執(zhí)行機構(gòu)做功，無任何多余壓力油溢流回油箱。它是根據(jù)工作荷載需要提供等壓等量的壓力和流量，動力源輸出的能量完全與工作荷載消耗的能量吻合，無用功消耗能源極少，較傳統(tǒng)液壓動力源大幅提高了能效比，實現(xiàn)了高效節(jié)能的目標。它特別適合用于公路、鐵路橋梁預(yù)應(yīng)力施工的智能張拉系統(tǒng)做液壓動力源。


圖1是本發(fā)明的結(jié)構(gòu)示意圖。圖2是圖1的俯視結(jié)構(gòu)示意圖。圖3是本發(fā)明的液壓系統(tǒng)工作原理圖。圖4是本發(fā)明的三工位自動閥側(cè)視結(jié)構(gòu)示意圖。圖5是圖4的俯視結(jié)構(gòu)示意圖。圖中；1-柱塞油泵；2-電動機；3-變頻器；4-可編程控制器；5-三工位自動閥；6-保壓單向閥；7-電磁超高壓單向閥；8-壓力傳感器；9-安全溢流閥；10-油箱；11-三工位閥；12-傳動機構(gòu)；13-直流微型電動機；14-左位傳感器；15-中位傳感器；16-右位傳感器；17-手動卸荷單向閥。
具體實施例方式下面結(jié)合實施例對本發(fā)明作進一步說明如下實施例1，由柱塞油泵1、電動機2、變頻器3、可編程控制器4、三工位自動閥5、保壓單向閥6、電磁超高壓單向閥7、壓力傳感器8、安全溢流閥9、油箱10、手動卸荷單向閥17等部件組成。可編程控制器4根據(jù)執(zhí)行機構(gòu)所需荷載(流量、壓力)控制變頻器3調(diào)整電動機轉(zhuǎn)速，所需荷載主要包括油路中的流量、壓力參數(shù)確定，在變頻器3控制下，電動機2輸出的轉(zhuǎn)距是恒定的，電動機傳輸給柱塞油泵1的轉(zhuǎn)矩也是恒定的，在額定壓力范圍內(nèi)柱塞油泵特性決定了輸出的油壓是隨系統(tǒng)工作荷載的變化而成正相關(guān)變化的。當(dāng)工作機構(gòu)已設(shè)定壓力、流量要求并由可編程控制器4發(fā)出指令后，可編程控制器4調(diào)控變頻器3使電動機2和柱塞油泵1按設(shè)定流量向工作機構(gòu)供壓力油，隨著工作機構(gòu)荷載變化，液壓動力源系統(tǒng)輸出的動力隨之完全吻合地正相關(guān)變化，實現(xiàn)液壓動力源隨工作機構(gòu)荷載要求的流量、壓力完全吻合地輸出相應(yīng)的流量、壓力。液壓動力源無任何多余的壓力油從溢流閥處溢出，消除了因空轉(zhuǎn)產(chǎn)生的無功消耗。為實現(xiàn)上述功能，本發(fā)明設(shè)計了封閉運行液壓系統(tǒng)(如圖3)，它由一臺雙路輸出的柱塞泵、一組三工位自動閥、一個保壓單向閥、一個電磁超高壓單向閥、電磁閥前設(shè)置了一個120目的過濾器，以保護超高壓單向閥不因系統(tǒng)中不潔混入的雜質(zhì)影響其工作，設(shè)置一個安全溢流閥、三個壓力傳感器、一個手動卸荷單向閥和泵前過濾器及油箱等元器件組成。液壓系統(tǒng)因無“工作溢流閥”，在系統(tǒng)工作時無任何壓力油從“安全溢流閥9”處溢流回油箱，安全溢流閥9僅在系統(tǒng)意外超壓運行時泄壓保護系統(tǒng)安全。參閱圖1至5。本發(fā)明所述三工位自動閥5，由三工位閥11、傳動機構(gòu)12、直流微型電動機13、左位傳感器14、中位傳感器15、右位傳感器16組成。三工位閥11接口分別與工作千斤頂?shù)墓ぷ髑?、回程腔、柱塞泵出油口、油?0相通，傳動機構(gòu)12置于三工位閥11上方，位置傳感器安裝在手柄下方的左、中、右位置。可編程控制器4通過指令控制直流微型電動機13轉(zhuǎn)動，到達指定位置后停止轉(zhuǎn)動，自動控制三工位閥11換位，完成工作機構(gòu)的預(yù)設(shè)動作。本發(fā)明所述三工位自動閥5工作程序是“左位”工作行程位、“中位”空載回油箱位、“右位”:工作回程位。當(dāng)可編程控制器4根據(jù)“執(zhí)行機構(gòu)”工作行程需要，指令三工位閥11自動轉(zhuǎn)至左位(見圖3)，壓力油從柱塞泵1出油口經(jīng)三工位閥11輸送至執(zhí)行機構(gòu)工作腔(此時，手動卸荷單向閥17關(guān)閉狀態(tài))，開始工作行程，執(zhí)行機構(gòu)回程腔液壓油經(jīng)三工位閥11回流入油箱10。完成工作行程，可編程控制器4發(fā)出回程指令，三工位閥11自動轉(zhuǎn)至右位，壓力油從柱塞泵1出油口經(jīng)三工位閥11輸送至“執(zhí)行機構(gòu)”回程腔，“執(zhí)行機構(gòu)”開始回程，此時，常閉“電磁超高壓單向閥7”同時開啟，“執(zhí)行機構(gòu)”工作腔液壓油經(jīng)“電磁超高壓單向閥7”回流入油箱10。當(dāng)三工位閥11回到中位，“電磁超高壓單向閥7”關(guān)閉，保壓單向閥6切斷工作腔壓力油回流泄壓通道，保持“執(zhí)行機構(gòu)”工作腔液壓油當(dāng)時壓力值。實現(xiàn)在柱塞泵1停止運轉(zhuǎn)，“執(zhí)行機構(gòu)”工作腔仍保持其壓力值。本發(fā)明所述三工位閥11設(shè)計成旋轉(zhuǎn)式三位四通閥，園周徑向設(shè)有一手柄，自動時作定位桿，手動時作轉(zhuǎn)動臂。本發(fā)明所述左位傳感器14、中位傳感器15、右位傳感器16均采用感應(yīng)式傳感器，當(dāng)三工位閥11的手柄轉(zhuǎn)至傳感器位置，傳感器發(fā)出定位信號，直流微型電動機13停止轉(zhuǎn)動，實現(xiàn)精確定位。本發(fā)明所述智能液壓系統(tǒng)在工作中發(fā)生意外故障，致使自控系統(tǒng)無法工作時，可打開手動卸荷單向閥17，系統(tǒng)壓力回到“0”，防止事故進一步擴大。在系統(tǒng)正常工作時，手動卸荷單向閥17事先由人工關(guān)閉，處于關(guān)閉狀態(tài)。本發(fā)明所述液壓系統(tǒng)安全保障措施包括在可編程控制器4中設(shè)置系統(tǒng)最高工作壓力；系統(tǒng)超此壓力電動油泵將自動停止運轉(zhuǎn)。同時，在系統(tǒng)中設(shè)機械溢流安全閥，它的卸荷壓力高于可編程控制器4中設(shè)置的最高工作壓力0. 5 IMPa ；當(dāng)可編程控制器4發(fā)生故障，確保系統(tǒng)不會超壓運行損壞系統(tǒng)元器件。參閱圖1至5。因為本發(fā)明所述液壓系統(tǒng)中因未設(shè)置工作溢流閥，系統(tǒng)正常工作時變?yōu)榉忾]系統(tǒng)，油泵輸出的壓力油全部供給執(zhí)行機構(gòu)做功，無任何多余壓力油溢流回油箱。它是根據(jù)工作荷載需要提供等壓等量的壓力和流量，動力源輸出的能量完全與工作荷載消耗的能量吻合，無用功消耗能源極少，較傳統(tǒng)液壓動力源大幅提高了能效比，實現(xiàn)了高效節(jié)能的目標。它特別適合用于公路、鐵路橋梁預(yù)應(yīng)力施工的智能張拉系統(tǒng)做液壓動力源。
實施例2，由圖1可知，本實施例由柱塞油泵1、電動機2、變頻器3、可編程控制器4、三工位自動閥5、保壓單向閥6、電磁超高壓單向閥7、壓力傳感器8、安全溢流閥9、油箱10、手動卸荷單向閥17等部件組成。柱塞油泵1采用六組直經(jīng)10毫米柱塞耦件超高壓泵，流量12升/分；最高輸出壓力60MPa ；電動機2采用3kw四級普通電機；變頻器3采用型變頻器；三工位自動閥5采用在傳統(tǒng)閥旋轉(zhuǎn)式三工位閥之上設(shè)置帶大速比的減速機構(gòu)和直流微型電動機；三工位閥手柄下方左、中、右位分別設(shè)置型接近式位置傳感器；電磁超高壓單向閥7采用M伏安全電壓的超高壓單向；壓力傳感器8采用高穩(wěn)定性的型傳感器；保壓單向閥6、手動卸荷單向閥17、油箱10與傳統(tǒng)的結(jié)構(gòu)相似?？删幊炭刂破?根據(jù)執(zhí)行機構(gòu)所需荷載(流量、壓力)控制變頻器3調(diào)整電動機轉(zhuǎn)速，在變頻器3控制下，電動機2輸出的轉(zhuǎn)距是恒定的，電動機傳輸給柱塞油泵1的轉(zhuǎn)矩也是恒定的，在額定壓力范圍內(nèi)柱塞油泵特性決定了輸出的油壓是隨系統(tǒng)工作荷載的變化而成正相關(guān)變化的。當(dāng)工作機構(gòu)已設(shè)定壓力、流量要求并由可編程控制器4發(fā)出指令后，可編程控制器4發(fā)出指令調(diào)控變頻器3，使電動機2帶動柱塞油泵1按設(shè)定流量向工作機構(gòu)供壓力油。隨著工作機構(gòu)荷載變化，液壓動力源系統(tǒng)輸出壓力隨之完全吻合的正相關(guān)變化，實現(xiàn)液壓動力源隨工作機構(gòu)荷載要求的流量、壓力完全吻合地輸出相應(yīng)的流量、壓力。液壓動力源無任何多余的壓力油從溢流閥處溢出，此時，沒有因空轉(zhuǎn)和大馬拉小車產(chǎn)生的無功消耗，能耗比得到大幅度提升。參閱圖1至5，其余同實施例1。
權(quán)利要求
1.一種隨荷載變化全吻合輸出動力的智能液壓動力源，其特征是它包括液壓系統(tǒng)、液壓動力裝置和可編程控制器G)，液壓系統(tǒng)的柱塞油泵(1)與液壓動力裝置的電動機(2)相連接，可編程控制器(4)分別與液壓系統(tǒng)的三工位自動閥(5)、電磁超高壓單向閥(7)、壓力傳感器(8)和液壓動力裝置的變頻器(3)的控制電路相接；所述液壓系統(tǒng)包括柱塞油泵(1)、三工位自動閥(5)、保壓單向閥(6)、電磁超高壓單向閥(7)、壓力傳感器(8)、安全溢流閥(9)、油箱(10)和手動卸荷單向閥(17)構(gòu)成的封閉運行液壓系統(tǒng)，系統(tǒng)正常工作時油泵輸出的壓力油全部供給執(zhí)行機構(gòu)做功，無任何多余壓力油溢流回油箱(10)，所述液壓動力裝置包括電動機( 和變頻器(3)，可編程控制器(4)根據(jù)執(zhí)行機構(gòu)所需的流量、壓力參數(shù)，控制變頻器⑶調(diào)整電動機⑵的轉(zhuǎn)速改變輸出流量，并且在變頻器⑶控制下使電動機( 輸出的轉(zhuǎn)距保持恒定，也即電動機( 傳輸給柱塞油泵(1)恒定轉(zhuǎn)矩，在額定壓力范圍內(nèi)柱塞油泵輸出的油壓隨系統(tǒng)工作荷載的變化而成正相關(guān)變化；隨著工作機構(gòu)荷載變化，液壓動力裝置輸出的動力完全吻合地隨工作機構(gòu)荷載正相關(guān)變化，避免大馬拉小車，同時還消除了因空轉(zhuǎn)產(chǎn)生的無功消耗。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述隨荷載變化全吻合輸出動力的智能液壓動力源，其特征是所述安全溢流閥(9)在液壓系統(tǒng)工作過程中無液壓油溢出，僅當(dāng)系統(tǒng)意外超壓運行時，達到設(shè)定的安全泄壓參數(shù)時才開始泄壓溢油以保護系統(tǒng)安全。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述隨荷載變化全吻合輸出動力的智能液壓動力源，其特征是所述三工位自動閥( 包括三工位閥(11)、傳動機構(gòu)(12)、直流微型電動機(13)、左位傳感器(14)、中位傳感器(1 和右位傳感器(16)；三工位閥(11)接口分別與工作千斤頂?shù)墓ぷ髑弧⒒爻糖?、柱塞泵出油口、油?10)相通，傳動機構(gòu)(12)置于三工位閥(11)上方，左位傳感器(14)、中位傳感器(1 和右位傳感器(16)安裝在手柄下方的左、中、右位置；可編程控制器⑷與直流微型電動機(13)相接，可編程控制器⑷通過指令控制直流微型電動機(1 轉(zhuǎn)動，到達指定位置后停止轉(zhuǎn)動，實現(xiàn)自動控制三工位閥(11)換位，完成工作機構(gòu)的預(yù)設(shè)動作。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述隨荷載變化全吻合輸出動力的智能液壓動力源，其特征是所述三工位閥(11)設(shè)計成旋轉(zhuǎn)式三位四通閥，園周徑向設(shè)有一手柄，所述手柄在自動控制操控時當(dāng)作定位桿使用，當(dāng)進行手動操控時當(dāng)作轉(zhuǎn)動臂使用。
5.根據(jù)權(quán)利要求3所述隨荷載變化全吻合輸出動力的智能液壓動力源，其特征是所述左位傳感器(14)、中位傳感器(15)、右位傳感器(16)均采用感應(yīng)式傳感器，當(dāng)三工位閥(11)的手柄轉(zhuǎn)至傳感器位置，傳感器發(fā)出定位信號，直流微型電動機(1 停止轉(zhuǎn)動，實現(xiàn)精確定位。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述隨荷載變化全吻合輸出動力的智能液壓動力源，其特征是在可編程控制器中設(shè)置系統(tǒng)最高工作壓力；系統(tǒng)超此壓力電動油泵將自動停止運轉(zhuǎn)；同時，在系統(tǒng)中設(shè)安全溢流閥(9)，它的卸荷壓力高于可編程控制器中設(shè)置的最高工作壓力0. 5 IMPa ；當(dāng)可編程控制器(4)發(fā)生故障，確保系統(tǒng)不會超壓運行損壞系統(tǒng)元器件。
全文摘要
一種隨荷載變化全吻合輸出動力的智能液壓動力源。它主要解決傳統(tǒng)液壓動力源在執(zhí)行任務(wù)過程中因能效比低，易造成能源浪費等技術(shù)問題。其技術(shù)方案要點是其液壓系統(tǒng)的柱塞油泵與液壓動力裝置的電動機相連接，可編程控制器分別與液壓系統(tǒng)的三工位自動閥、電磁超高壓單向閥、壓力傳感器和液壓動力裝置的變頻器的控制電路相接；可編程控制器控制變頻器調(diào)整電動機的轉(zhuǎn)速改變輸出流量，并且在變頻器控制下使電動機輸出的轉(zhuǎn)距保持恒定，在額定壓力范圍內(nèi)柱塞油泵輸出的油壓隨系統(tǒng)工作荷載的變化而成正相關(guān)變化。它能使動力源輸出的能量完全與工作荷載消耗的能量吻合，它特別適用于公路、鐵路橋梁預(yù)應(yīng)力施工中的智能張拉系統(tǒng)做液壓動力源。
文檔編號F15B21/08GK102562720SQ20111045591
公開日2012年7月11日 申請日期2011年12月30日 優(yōu)先權(quán)日2011年12月30日
發(fā)明者萬國強, 何躍新, 婁志林 申請人:萬國強, 何躍新, 婁志林