一种闭式液压回路双液压缸作动器系统
技术领域
本发明涉及自动控制领域，特别是一种闭式液压回路双液压缸作动器系统。
背景技术
液压系统发展到目前，按控制形式分类主要存在三大类成熟的液压系统：普通控制系统，比例控制系统，伺服控制系统。比例控制系统和伺服控制系统，是一种稳定性好，动态响应快，准确度高的自动化液压控制系统，主要应用于各类中高档液压机械和装置中，自然其造价高，而且维护困难，对使用环境要求严格。工业生产中，很多生产设备的液压系统从产品制造的工艺性并不太最求其响应时间，速度等性能，但需要对液压系统的运行位置进行闭环的自动化控制；而普通的液压控制系统又难以满足其这样的控制特性要求，现有的液压控制系统并不能很好的兼顾到此类生产设备的液压系统的特性要求。
一种闭式液压回路双液压缸作动器系统其实质是一个无伺服阀的泵控液压马达或泵控液压缸系统,应用数字控制器对电机实施脉宽调制,从而驱动液压泵。其工作原理为控制器根据控制指令和传感器反馈发出控制信号,控制电动机的转速,从而带动定量泵以改变转速，旋转方向,或者通过改变变量泵的输出流量来控制液压缸的输出位移和力矩。
1.现有液压执行器需要使用阀控，存在溢流损失等能量浪费，不能对能量进行回收，无法实现速度和液压力的按需切换。
2.单泵系统对伺服电机性能要求高，自适应性不足，维护成本高。
发明内容
本发明的目的正是针对上述现有技术中所存在的不足之处，而提供一种用于闭环位置控制的液压系统，根据伺服控制系统的控制原理，能满足生产设备的液压系统在产品制造时的响应时间、速度等性能工艺要求。
本发明具体采用如下技术方案实现：
一种闭式液压回路双液压缸作动器系统，包括作用于负载的第一液压缸和第二液压缸，2个液压缸连接到双向定量泵/马达，双向定量泵/马达通过离合器连接有变速电机，其特征在于，所述系统还包括补油单元，所述补油单元包括液压桥式整流回路，液压桥式整流回路连接有蓄能器、溢流阀和小排量双向定量泵；小排量双向定量泵与双向定量泵/马达通过离合器连接；
2个液压缸的有杆腔均连接到双向定量泵/马达；
所述补油单元设有四条支路，第一支路经过第一单向阀连接到两个液压缸的有杆腔；第二支路经过二位二通电磁阀连接到两个液压缸的有杆腔；
补油单元的第三支路经过二位三通电磁阀连接到第一液压缸的活塞腔；第二液压缸的活塞腔也连接到二位三通电磁阀，第二液压缸还与双向定量泵/马达连接；补油单元的第四支路经过第二单向阀连接到第二液压缸的活塞腔；
变速电机、离合器和各个电磁阀都由主机控制器进行信号控制。
进一步的，所述第一单向阀和第二单向阀均并联有溢流阀。
进一步的，系统包括负载上行、快速小力模式：2个液压缸有杆腔的油液通过双向定量泵/马达送到第二液压缸活塞腔；液压油从补油单元经过二位三通电磁阀补充到第一液压缸活塞腔。
进一步的，系统包括负载上行，慢速大力模式：2个液压缸有杆腔的油液和补油单元第一支路输出的油液汇合后，经双向定量泵/马达输送到2个液压缸活塞腔。
进一步的，系统包括负载下行，慢速大力模式：离合器断开7双向定量泵/马达与9小排量双向定量泵的动力连接，2个液压缸活塞腔的油液通过双向定量泵/马达经过二位二通电磁阀分别送到2个液压缸有杆腔和补油单元的；进入补油单元的油液经溢流阀回到11蓄能器，使双向定量泵/马达运行于马达工况实现势能和制动能的回收。
进一步的，系统包括负载下行，快速小力模式：离合器断开双向定量泵/马达与小排量双向定量泵的动力连接；第二液压缸活塞腔的油液通过主泵送到两液压缸有杆腔；第一液压缸活塞腔的油液通过二位二通电磁阀经过补油单元的溢流阀回到蓄能器，使双向定量泵/马达运行于马达工况实现势能和制动能的回收。
与现有技术相比，本发明具有如下优点：
1.无需液控单向阀等措施进行非对称缸的流量平衡，避免潜在液控单向阀在四象限临界工况下振荡问题。
2.无节流能量损失且可进行能量回收系统效率高,实现双差动的流量平衡。
3.具有快速小力和慢速大力两种模式。
4.减少油箱的体积，主泵安装排量减少。液压执行器工作性能大大提高。
附图说明
图1闭式液压回路双液压缸作动器系统示意图。
图2模式一示意图;
图3模式二示意图;
图4模式三示意图；
图5 模式四示意图。
具体实施方案
本发明的技术方案液压原理图如图1所示：
1、负载；2、16、液压缸；2、单向阀；3、溢流阀；4、二位二通电磁阀；5、变速电机；6、8、离合器；7、双向定量泵/马达；9、小排量双向定量泵；10、液压桥式整流回路；11、蓄能器；12、溢流阀；13、溢流阀；14、单向阀；15、二位三通电磁阀；
如图1所示，液压系统包括两液压缸，由小排量双向定量泵9、液压桥式整流回路10、蓄能器11、溢流阀12组成补油单元。补油单元中由四个液压单向阀组成的10液压桥式整流回路中两个单向阀出油口连接一起后与11蓄能器连接；10液压桥式整流回路中一个单向阀的出油口与另一个单向阀的进油口连接一起后与9小排量双向定量泵一端油口连接，同理另外一个单向阀的出油口与另外一个单向阀的进油口连接一起后与9小排量双向定量泵另一端油口连接；离合器6、8将变速电机5和双向定量泵/马达7以及小排量双向定量泵9进行机械动力连接；两液压缸2、16的有杆腔并联与单向阀2和溢流阀3组成的单元后再和二位二通电磁阀4以及双向定量泵/马达7相串联；两液压缸2、16的有杆腔并联口与双向定量泵/马达7之间连接二位二通电磁阀4；二位二通电磁阀4另一端连接补油单元；在液压缸16的活塞腔与双向定量泵/马达7串联；在液压缸16的活塞腔与补油单元之间串联一个由溢流阀13单向阀14组成的安全阀组；液压缸2的活塞腔与二位三通电磁阀15一端单独油路口串联；二位三通电磁阀15另一端双油路口分别连接与液压缸2的活塞腔端和溢流阀12等组成的补油单元一端；电机、离合器和电磁阀都由主机控制器进行信号控制。
其工作原理如下：
两个液压缸为差动油缸，液压缸活塞腔的面积是有杆腔面积的2倍，用于闭式系统中的流量平衡。闭式回路在工作时必须向回路中补油及向回路外排油。
工作过程如下：电脑控制器的设定液压缸所需要运动行程的一个设定值，控制器根据设定设定值和检测到的液压杆的当前伸缩值进行比较，判断出液压缸是需要推出或收缩，控制器指令变频器以一定频率运行控制变速电机的转速，变速电机带动双向液压泵按照当前转速向系统供油，控制器指令相对应的电磁换向阀打开或者关闭相应油路使液压杆推出或收缩。系统连续的检测当前值，并传给控制器，控制器不断把设定值与测得的当前值进行比较，并且根据比较结果，控制器不断的指令变频器改变运行频率，随着变频器的运行频率的改变，变速电机的转速相应的也在改变，液压泵供油量也按转速不断的在改变。液压缸的以较快的速度接近设定停止位置时，控制器指令变频器停止运行，变速电机停止运行，系统控制液压杆停止锁定设定位置。单向阀和溢流阀以及溢流阀和单向阀分别组合成模块设定负载最高压力，对系统起过载保护作用。
模式一：
当负载上行时，且快速小力模式时，两液压缸2、16有杆腔的油液通过双向定量泵/马达7输送到左侧液压缸活塞腔16；液压油从补油单元经过二位三通电磁阀15补充到右侧液压缸活塞腔2。
模式二：
当负载上行时，且慢速大力模式时，两液压缸2、16有杆腔的油液和补油单元输出的油液经过右侧补油单向阀汇合后，经双向定量泵/马达7输送到两个液压缸活塞腔2、16。
模式三：
当负载下行时，且慢速大力模式时，两液压缸2、16活塞腔的油液通过主泵双向定量泵/马达7分别送到两液压缸2、16有杆腔和经过二位二通电磁阀4到补油单元的溢流阀12回到蓄能器11，离合器8断开双向定量泵/马达7与小排量双向定量泵9的机械连接，进而实现断开小排量双向定量泵与变速电机5的动力连接。同时双向定量泵/马达7运行于马达工况实现势能和制动能的回收。
模式四：
当负载下行时，且快速小力模式时，右侧液压缸2活塞腔的油液通过二位三通电磁阀15（下位机能）经过补油单元的溢流阀12溢流回蓄能器11。
左侧液压缸活塞腔16的油液通过主泵送到两液压缸有杆腔；离合器8断开双向定量泵/马达7与小排量双向定量泵9的机械连接，进而实现断开小排量双向定量泵9与变速电机的动力连接5。同时双向定量泵/马达运行于马达工况实现势能和制动能的回收产生电能。
