一種低壓伺服源控超高壓液壓增壓系統(tǒng)的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種液壓增壓系統(tǒng)，具體涉及一種低壓伺服源控超高壓液壓增壓系統(tǒng)，屬于超高壓增壓設(shè)備技術(shù)領(lǐng)域。
【背景技術(shù)】
[0002]由于近年來超高壓技術(shù)在材料成型、石油化工、食品加工、地球科學(xué)研究、航空航天、船舶工業(yè)、橋梁及冶金等各領(lǐng)域內(nèi)都有新應(yīng)用，使得超高壓液壓技術(shù)得到了飛速發(fā)展。高溫高壓流變儀是一種用于研究地球深部巖石在高溫和超高壓條件下相變、流變特性的先進實驗儀器，而其超高壓力的產(chǎn)生和在加壓、保壓以及卸壓階段的精確控制是決定其實驗樣品成敗的關(guān)鍵性技術(shù)。其中高溫高壓流變儀的圍壓控制系統(tǒng)要求流量范圍大，其快進階段約250ml/min，加壓階段為O?0.3ml/min，通常為0.05ml/min，而保壓階段所需流量更小，壓力控制范圍為O?200MPa，要求控制精度高。因此高溫高壓流變儀圍壓控制系統(tǒng)要求超高壓液壓增壓裝置低壓大流量、超高壓小流量，且能精確控制。
[0003]目前超高壓壓力的獲得方法主要分為兩類:其一是利用中低壓液壓或氣壓元件產(chǎn)生中低壓，然后通過增壓器增壓而間接獲得超高壓壓力。但目前市場上增壓器大部分為氣驅(qū)或液驅(qū)式雙作用雙活塞桿增壓器，其持續(xù)輸出流量大，在行程終點換向時輸出流量為零、流量和壓力波動大，且結(jié)構(gòu)尺度大、價格昂貴、控制精度不高，又因其采用超高壓增壓器與單向閥構(gòu)成超高壓發(fā)生單元，因此不易實現(xiàn)減壓控制等；另一類是利用超高壓元件直接獲得超高壓，但其價格昂貴、輸出流量較大、內(nèi)泄漏量大、效率低、超高壓低流量控制精度差且也不易實現(xiàn)減壓控制。因此上述兩類超高壓產(chǎn)品都不能較好滿足高溫高壓流變儀的需求。
[0004]而用于高溫高壓流變儀圍壓控制系統(tǒng)的超高壓發(fā)生器，起初國外研制增壓系統(tǒng)的是在兩個串聯(lián)的超高壓開關(guān)閥中間接入超高壓增壓器，該增壓器為螺旋擠進式，兩個超高壓閥的開啟時序相反，通過啟閉不同的閥及增壓器的旋向以對圍壓進行逐級加減壓。該方法全程靠人工操作，自動化程度低，啟閉超高壓閥時壓力波動大，控制精度差?；诖?，部分公司研制了一種液壓驅(qū)動或氣壓驅(qū)動超高壓增壓器，提高了其自動化程度，但是超高壓閥的啟閉還是靠人工操作，仍然存在啟閉超高壓閥時壓力波動大等的缺點。后國內(nèi)研制了一種伺服超高壓增壓裝置(專利號:201020594559.9)，該方法采用伺服電機驅(qū)動大減速比減速器，推動液壓缸活塞桿和活塞運動產(chǎn)生超高壓，既機械式擠壓超高壓油缸，將超高壓油缸反用而獲得超高壓壓力。該增壓方式運行穩(wěn)定、控制精度高，可達0.0lMPa，有效解決了壓力流量波動大的問題，但其油缸容量較小，通常需要低壓輔助系統(tǒng)進行低壓加壓，其反向運行時由于機械間隙引起較大的誤差，該裝置整體幾何尺寸大且笨重，不易搬運。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本發(fā)明的目的在于針對目前市場上超高壓發(fā)生裝置價格昂貴、控制精度低、壓力流量波動大、高壓低流量輸出性能差、功能單一等的缺點及現(xiàn)有伺服超高壓增壓裝置油缸容量較小、幾何尺寸大等不足的問題，提供一種由伺服栗、伺服閥以及雙作用單活塞桿增壓油缸組建而成，可實現(xiàn)低壓大流量、超高壓低流量的精確控制，加壓、保壓及減壓伺服控制于一體的雙閉環(huán)控制方式的低壓伺服源控超高壓液壓增壓系統(tǒng)。
[0006]實現(xiàn)本發(fā)明目的所采用的技術(shù)方案為，一種低壓伺服源控超高壓液壓增壓系統(tǒng)，包括油箱、油栗、伺服電機、第一單向閥、超高壓液壓手動閥RB、超高壓液壓手動閥AB、超高壓增壓油缸、超高壓液壓手動閥AA、電控伺服閥和溢流閥RA;油箱、油栗和第一單向閥順序連通，油栗通過伺服電機驅(qū)動，第一單向閥的出油口同時連通預(yù)壓復(fù)位液路和增壓穩(wěn)壓卸荷液路，所述預(yù)壓復(fù)位液路包括預(yù)壓液路和復(fù)位液路，預(yù)壓液路由超高壓液壓手動閥RB和超高壓液壓手動閥AB順序連通構(gòu)成，超高壓液壓手動閥AB的出油口連通待增壓設(shè)備，超高壓液壓手動閥RB的出油口同時連通超高壓增壓油缸的出油口構(gòu)成復(fù)位液路，所述增壓穩(wěn)壓卸荷液路包括增壓穩(wěn)壓液路和減壓卸荷液路，超高壓液壓手動閥AA的出油口連通超高壓增壓油缸的進油口構(gòu)成增壓穩(wěn)壓液路，超高壓液壓手動閥AA的出油口同時連通并接的電控伺服閥與溢流閥RA構(gòu)成減壓卸荷液路，電控伺服閥和溢流閥RA的出油口均接入油箱。
[0007]所述超高壓增壓油缸為雙作用單活塞桿液壓缸，其主要由缸體、活塞、活塞桿以及缸蓋組成，由缸體內(nèi)壁、內(nèi)底面和活塞底面組成的無桿腔為初級壓力室，由缸體內(nèi)壁、活塞桿外壁、活塞和缸蓋組成的有桿腔為次級壓力室。
[0008]超高壓液壓手動閥RB的出油口通過第二單向閥同時連通超高壓液壓手動閥AB與超高壓增壓油缸的出油口。
[0009]超高壓增壓油缸的出油口與超高壓液壓手動閥AB之間的管路上安裝有壓力檢測元件。
[0010]油箱與油栗之間連通有過濾器。
[0011]所述油栗為低壓油栗，溢流閥RA為手動溢流閥，伺服電機通過減速器與低壓油栗的齒輪軸連接。
[0012]減速器與低壓油栗之間設(shè)有連接套筒，伺服電機的法蘭盤與減速器的輸入端法蘭盤通過螺栓固定連接，減速器的輸出端法蘭盤與連接套筒上端的法蘭盤通過螺栓固定連接并且安裝于油箱的頂面，連接套筒下端的法蘭盤與低壓油栗通過螺栓固定連接并置于油箱內(nèi)部，油箱通過底部螺栓安裝于帶滾輪的底板上。
[0013]所述的電控伺服閥安裝在液壓閥安裝板上，液壓閥安裝板與油箱的頂面通過螺栓固定連接。
[0014]所述超高壓增壓油缸缸體的底部安裝在底板上開設(shè)的凹槽中、上部通過卡箍固定于油箱的側(cè)壁上。
[0015]超高壓增壓油缸缸體的頂部安裝有防塵套，防塵套頂部安裝有位移檢測元件。
[0016]由上述技術(shù)方案可知，本發(fā)明提供的低壓伺服源控超高壓液壓增壓系統(tǒng)，低壓油栗將伺服電機的機械能轉(zhuǎn)化為液壓油的壓力能后，通過超高壓手動閥及低壓伺服元件的不同組合可分別實現(xiàn)低壓大流量預(yù)壓、超高壓增壓油缸復(fù)位、低流量超高壓增壓穩(wěn)壓和超高壓減壓卸荷四種功能，其中預(yù)壓液路由超高壓液壓手動閥RB和超高壓液壓手動閥AB順序連通構(gòu)成，超高壓液壓手動閥AB的出油口連通待增壓設(shè)備，低壓油栗輸出的壓力油經(jīng)超高壓液壓手動閥RB和超高壓液壓手動閥AB進入待增壓設(shè)備，實現(xiàn)第一級預(yù)壓;超高壓液壓手動閥RB的出油口同時連通超高壓增壓油缸的出油口，低壓油壓迫活塞退回初始位(行程起點)實現(xiàn)超高壓增壓油缸復(fù)位，為第二級超高壓增壓做準(zhǔn)備;超高壓液壓手動閥AA的出油口連通超高壓增壓油缸的進油口，低壓油進入超高壓增壓油缸的無桿腔即初級壓力室，通過活塞擠壓次級壓力室以產(chǎn)生超高壓壓力輸出至待增壓設(shè)備，通過伺服栗(伺服電機驅(qū)動油栗)、電控伺服閥形成的雙閉環(huán)控制方式共同作用于超高壓增壓油缸的低壓側(cè)，對待增壓設(shè)備進行第二級超高壓增壓，超高壓增壓油缸的活塞端面面積與活塞外徑-活塞桿形成的環(huán)面面積之比既為增壓比，增壓至加壓目標(biāo)值后進行超高壓低流量保壓;超高壓液壓手動閥AA的出油口同時連通并接的電控伺服閥與溢流閥RA，電控伺服閥與溢流閥RA并接，電控伺服閥用于增壓后的超高壓減壓，通過伺服電機及電控伺服閥形成的雙閉環(huán)對超高壓增壓油缸的低壓側(cè)(初級壓力室)進行控制，即控制伺服電機速度及電控伺服閥的開口度大小，使增壓油缸初級壓力室的液壓油通過電控伺服閥逐漸流回油箱，初級壓力室的壓力降低，次級壓力室的壓力也隨著降低，實現(xiàn)減壓作用，溢流閥RA用于過載保護和手動減壓卸荷。
[0017]為避免預(yù)壓復(fù)位液路中油液倒流，超高壓液壓手動閥RB的出油口連通第二單向閥，高壓油液從超高壓增壓油缸的次級壓力室中流出，經(jīng)超高壓液壓手動閥AB流入待增壓設(shè)備，該液路上安裝壓力檢測元件檢測液路油壓。
[0018]與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的有益效果為:
[0019]1、本發(fā)明提供的低壓伺服源控超高壓液壓增壓系統(tǒng)，由低壓伺服栗、伺服閥控制雙作用單活塞桿增壓油缸的低壓側(cè)以實現(xiàn)對超高壓壓力的控制目的，通過預(yù)壓-加壓兩級增壓實現(xiàn)超高壓增壓，并設(shè)置穩(wěn)壓和過載保護液路，可實現(xiàn)低壓大流量、高壓低流量的精確控制，其增壓壓力最高可達200MPa;本系統(tǒng)集加壓保壓及減壓伺服控制于一體，可滿足壓力時變系統(tǒng)的要求，壓力控制精度達±0.03%，時間-壓力函數(shù)跟隨效果好，可為材料成型、石油化工、食品加工、地球科學(xué)研究、航空航天、船舶和橋梁等領(lǐng)域以及實驗室需精確控制的超高壓壓力設(shè)備(如高溫高壓流變儀)提供超高壓壓力源。
[0020]2、通過帶滾輪的底板安裝固定油箱和超高壓增壓油缸，為保證超高壓增壓油缸的安裝穩(wěn)定，底板上開設(shè)的凹槽固定超高壓增壓油缸缸體的底部，剩余液壓元件通過油箱或超高壓增壓油缸固定安裝，整體集成度高，克服了目前市場上超高壓發(fā)生裝置價格昂貴、控制精度低、壓力流量波動大、高壓低流量輸出性能差、功能單一、幾何尺寸大等不足的問題，空間尺寸小、搬運方便，其液壓元件易采購、設(shè)備制造用材少及易加工等降低了裝置成本；
[0021]3、本發(fā)明提供的低壓伺服源控超高壓液壓增壓系統(tǒng)，低壓加壓無需增壓作用，由伺服栗直接供液可進行大流量增液，迅速壓縮液體以達到預(yù)壓的作用;超高壓低流量加壓和保壓由伺服栗與增壓油缸完成，輸出壓力穩(wěn)定，輸出流量小，控制精度高;超高壓低流量減壓時通過伺服栗、伺服閥共同作用控制超高壓增壓油缸的低壓側(cè)完成，控制精度高，可滿足壓力的時變性要求;本發(fā)明充分發(fā)揮了低壓伺服元件精確控制超高壓壓力的作用，解決了當(dāng)前液壓伺服元件高壓低流量無法精確控制的技術(shù)瓶頸。
【附圖