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1、 伺服电机控制高压大流量双泵液压动力系统分析 摘要：伺服电机与定量泵组成的液压动力源具有良好的节能效果，该系统由于使用伺服电机，所以具有响应速度快、压力与流量控制精度高等特点。伺服电机转速随系统的流量需求而变化，无节流损失。在压制保压、冷却时间长的产品时，该系统具有非常显著的节能效果。目前，大型高端液压机对节能和精度的要求越来越高，但传统的伺服电机泵控系统受电机容量和泵排量的限制，难以实现高压大流量的设计要求。关键词：伺服电机控制高压大流量；双泵液压动力系统；为了解决液压机对动力源高压大流量输出的需求，由伺服电机与液压泵组成的泵控系统已经广泛应用于液压设备中。并取得了良好的效果。一、原理伺服液
2、压机的基本由两组交流伺服电机驱动的内啮合泵直接连接到主缸上下腔，在泵与油缸之间连接有安全模块。泵出口、安全模块以及主缸上下腔分别连接有压力传感器检测系统各点压力，输入控制系统对交流伺服电机的转速进行伺服控制。安全模块用于保护系统安全，防止系统超压和支撑运动件自重。液压系统超压时，安全模块的插装阀阀芯开启，向油箱中释压。泵的出口也设有安全装置，超压情况下也向油箱释压。滑块位置由高精度的MTS 磁致伸缩尺检测，其精度达0.005mm。充液阀采用独立的油泵电机组和恒压控制阀块系统压力、滑块位置采用高精度传感器，通过电气系统的运动控制技术进行闭环控制，可在行程范围内根据工艺需要输出不同工作压力及流量，
3、实现精密定压工艺和精密定程工艺，定压精度0.02MPa，定程精度0.01mm。主缸上下腔分别由两台交流伺服电机驱动内啮合齿轮泵单独控制，可实现主缸上腔进油，同时下腔向油箱抽油，极大减小了主缸下腔回油阻力，提高滑块快下速度。充液阀比例伺服恒压控制技术，提高了充液阀工作可靠性和反应速度。主缸上下腔配安全模块，在无压力情况下可以实现滑块在任意位置停留，整个系统安全冗余设计，安全级别远高于传统控制方式液压机，设有多种安全保护装置。算需要，伺服液压机的控制系统采用高级微处理器。可预存模具参数，供换模时快速调用模具参数库，节省时间，提高生产效率。可通过数字面板显示输入压力、快进和回程速度、压制速度及保压/
4、停机时间参数，极大减轻劳动强度。伺服液压机运行平稳，机身振动小，机架采用高刚度设计，模具使用寿命可提高3 倍以上。伺服液压机外部管路连接较常规液压机少得多，结构简单，配置较多的压力传感器和压力表接口，方便判断故障点。2. 伺服电机控制高压大流量双泵液压动力系统1.目前，在传统中低端压机行业还在普遍使用阀控液压系统，其动力源为普通定频电机和定量泵。其主要缺点为加工精度的可控性差，难以进行准确的变压力变速压制工作，对于有特殊工艺要求的加工难以胜任。此外，该系统在保压与待机等工序中因卸荷或溢流将造成极大的能量消耗，能量效率低使得其使用成本大。为解决上述问题，将伺服电机控制技术与液压技术有机结合，利用
5、伺服电机控制诸多优点可大大优化传统液压系统。通过伺服电机泵控系统，可提高液压系统控制精度，使液压油路简化，降低液压系统的能耗，减小噪声污染，提升系统效率等。目前，伺服电机泵控技术已开始应用于注塑机、制砖机等大功率液压设备中，并取得了良好的节能效果旧。但在某些液压设备上应用时，由于液压系统对动力源有大流量、高压力的要求，现行的伺服电机驱动单台液压泵的模式难以达到其技术要求。如大型液压机在快速下降行程中需要液压动力源提供大流量输出，对流量的要求达到了300Lmin；同时，在液压机工进时又对动力源的压力输出提出了要求，通常要达到25MPa左右。在高压大流量液压机上应用伺服电机控制技术，将具有非常明显
6、的节能效果。因此，研发伺服电机控制的高压大流量动力源有非常现实的需求。但高压大流量泵的加工制造成本大，难以实现产业化推广。为此，本研究提出了利用串联双泵组成高压大流量液压动力系统的方案。2.伺服液压机速度高、精度高，在小行程范围可达到伺服压力机工作频次。更重要的是伺服液压机可在滑块全行程输出公称力或小于公称力的任意压力，滑块可在全行程任意位置设定任意保压时间，滑块可在全行程范围任意位置精确定位，这是伺服压力机或机械压力机无法实现的。从大型液压机工作的实际情况来看，在快进环节系统阻力不大，但由于大型液压机主油缸直径大，虽有补油箱辅助进油，其对动力源的流量需求仍很大，因此快进时对液压动力源需求一般
7、为大流量小压力；而在工进时，系统阻力很大但运动速度缓慢，此时对液压动力源的需求为小流量大压力，同时为保证加工产品的品质，高端液压机对位置精度和压力精度都有很高要求，因此要引入压力和流量的反馈进行闭环控制。伺服电机控制的高压大流量双泵液压动力系统主要由控制器、伺服电机、主泵PH、副泵合流阀块及其他电气附件组成。其中控制器主要接受主机的压力流量指令。控制变频电机的转矩和转速，从而实现对泵出口压力。和流量的控制。泵出口处的压力传感器将压力信号反馈回控制器。同时，电机的转速通过编码器也反馈回控制器，通过泵的排量y与电机实时转速即可计算出实时流量。通过此系统，泵的出口压力和流量可由主机根据系统需求实时设
8、定，并能根据压力流量反馈自动调整。主泵与副泵的合流分流状态也由主机给出信号，经由控制器控制合流阀块中的电磁阀进行切换。系统电源为三相交流电，需分别为控制器和伺服电机风扇供电。制动单元与制动电阻为消耗伺服电机再生制动时产生的逆向能量所设置。3.双泵合流与分流实现高压大流量控制的方法为实现高压、大流量的输出要求，系统采用高压主泵和低压副泵组合的方式，在快进等环节，将由主泵与副泵一起输出液压油，实现大流量输出的目的。在工进等环节，副泵将卸荷，只由主泵输出。在主机工进需要高压输出时，主泵单独接人回路，电磁换向阀中通电，换向阀处于右位，主泵PH的高压油通过阀口与液控单向阀的控制油口连通，液控单向阀反向导
9、通，此时副泵通过液控单向阀卸荷，不参与到主机液压系统中，即为分流状态。当主机快进需要大流量输出时，控制器接收主机合流信号并控制断电，使合流阀块中电磁换向阀换向至中位，由于中位机能为0形，阀口断开，液控单向阀反向关闭，此时副泵通过普通单向阀与主泵合流，主泵与副都输出到主机液压系统，即为合流状态。为了验证伺服电机泵控系统可以满足大流量和高压的性能需求，某大型高端液压机安装了伺服电机泵控系统。液压机双泵控制系统中电磁阀和插装阀相互配合。实现了设备在加压环节下为设备主油缸送油。系统电磁阀同另一个插装阀相互配合。主油缸卸荷圈。其中，系统电磁阀可以控制油缸的上升和下降，当该电磁阀作为接人了活塞杆以后电磁阀
10、上升，液压机补油箱液控单向阀反向导通，油缸中的液压油再次回到箱中。总而言之，为了提高传统液压机的操作性能，使其满足高压与大流量的需求。本文通过对伺服电机泵控系统的研究将伺服电机控制技术与泵控技术相结合，伺服电机控制高压大流量双泵液压系统的设计与分析，有效提高了设备的工作效率，实现了液压机节能环保等方面具有传统液压机无可比拟的优势。参考文献：1李贵闪，严建文，翟华.伺服液压机研究现状及关键技术J.液压与气动，2017，（5）：39-41.2李贵闪.伺服驱动液压机浅析J.锻压装备与制造技术，2018，46（6）：17-19.3夏卫明，骆桂林，王义平，等.一种无级可调恒压控制液压系统及其应用J.锻压装备与制造技术，2019，45（5）：39-40.-全文完-
