7.3 单泵控单出杆液压缸系统

泵控液压缸技术泵控液压缸技术单泵控单出杆液压缸系统77.3.1基于液压变压器的流量匹配单泵控单出杆液压缸系统流量匹配方法第3节将多余的流量经液压变压器流入油箱。液压变压器的各油口的配比需要根据液压缸的有杆腔和无杆腔的有效面积比设计。为在有杆腔与液压泵之间增设液压变压器在无杆腔与液压泵链接出增设液压变压器图7-21不同补油压力回路原理7.3.2基于不同补油压力的流量匹配单泵控单出杆液压缸系统流量匹配方法第3节选择有杆腔面积与无杆腔面积比为0.75的液压缸，液压缸无杆腔补油压力1.16MPa，液压缸有杆腔补油压力1.54MPa。经仿真可知，在执行器缩回过程中，两个回路中液压泵处于马达工况和泵工况切换过程中，液压缸速度都会经历振荡。较传统液控单向阀补油，采用双级压力补油回路，液压缸速度振荡幅度降低35%，而且振荡持续的时间更短。将液压缸每一个回路均通过液控单向阀连接到一个单独的补油系统，采用不同补油压力的补油系统实现流量匹配。图7-22不同补油压力回路原理7.3.3基于平衡阀的流量匹配单泵控单出杆液压缸系统流量匹配方法第3节平衡阀是一种节流阀，保证液压缸在整个工作范围内的安全性，已经在一些泵控回路中得到应用，但泵控系统超越负载工况下的能量不能再生。其中，平衡阀仅在低负载工况通过节流方式提升系统性能，在高负载工况，液压缸内油液可自由流动，实现能量再生功能。平衡阀进行了特殊设计，由两路压力信号控制，一个是不同回路的液压泵交叉压力，另一个是负载感应压力。两路压力控制信号可显示系统的负载工况，从而调整平衡阀工作模式。为了获得高的控制性能，需要仔细选择平衡阀额定流量、先导比和开启压力图7-23平衡阀节流辅助单出杆液压缸流量匹配方案7.3.4基于工况信号处理回路的流量匹配单泵控单出杆液压缸系统流量匹配方法第3节

通过增设的信号处理模块确定系统工作象限，将流量补偿与压力信号处理分离，解决单泵直驱单出杆液压缸系统中的振荡等问题。信号处理模块采用一个增压缸、一个二位四通液控换向阀、两个二位三通开关阀，当液压缸两腔压力大于某个值时，主液压回路通过两位三通开关阀与两位四通换向阀连通。两位三通开关阀的开启压力必须小于补油系统的压力，以便在触发压力信号作用下，开关阀可立即全部开启。图7-24具有信号处理回路的单泵直驱单出杆液压缸回路原理7.3.5基于电磁换向阀主动控制的流量匹配单泵控单出杆液压缸系统流量匹配方法第3节通过电磁换向阀主动控制补油系统实现泵直驱单出杆液压缸的流量匹配，图7-26为系统原理图，电磁换向阀直接与低压补油系统连接，采用交流伺服电动机驱动双向泵，当液压缸控制腔因负载力方向突变而转换时，采用变转速控制，使得液压泵输出流量能与控制腔有效作用面积相匹配，保证运行过程中不会出现速度突变。同时采用电气方式代替液压先导方式控制阀芯位置，以抑制两腔压力相近时，压力波动对流量平衡的影响，提高系统稳定性和可操作性。图7-26电磁换向阀流量平衡泵控单出杆液压缸系统7.3.6基于液压缸容腔设计的流量匹配单泵控单出杆液压缸系统流量匹配方法第3节为实现泵直驱单出杆液压缸的流量平衡，将液压缸进行重新设计为含有四个腔室的单出杆液压缸，系统工作原理如图所示。四腔液压缸的其中不同截面积比的三个腔室分别通过组合的方式与液压泵进出油口相连，实现泵直驱单出杆液压缸系统流量平衡，第四个腔室则与蓄能器相连用于直接回收系统可回收动势能，其次在系统中增设三个电磁开关阀，进而构成一种具有三个工作模式的开关系统，以实现不同的力输