专利名称：一种实现大惯性负载快速启停与平稳换向的液压传动系统的制作方法
技术领域：
本发明属于液压技术领域，涉及一种重型锻造操作机夹钳旋转液压系统。
背景技术：
大惯性负载加减速过程的快速启停与平稳换向问题由来已久，尤其是在冶金机械领域， 由于冶金机械的某些苛刻工作要求，要求大惯性负载的系统能快速地完成加速启动和减速制 动。有时一个工作周期本身就是很短暂，如大型压力机的配套设备重型锻造操作机，由于锻 造加工时锻造工艺的要求，操作机要求每分钟完成几十次加速启动、减速制动的工作，而且 每个工作周期要转过规定的角度，对于这种大惯性的负载，要求每分钟完成几十次这样的工 作对旋转驱动液压系统提出了很高的要求，系统必须能完成快速启动和平稳换向的功能。从 液压马达输出的力矩经减速器传递到小齿轮，进而驱动大齿轮(大惯性负载)转动。齿轮传 动系统中由于齿轮加工误差、安装误差和齿轮啮合时齿廓的磨损导致齿轮间隙的存在，对于 频繁正反转的大惯性系统，齿轮间隙的存在势必会导致齿轮正反转时产生很大的冲击。其次 对于要求频繁正反转而且要求快速启停的系统，系统的快速响应性要求系统中起换向作用的 元件响应时间必须短。为了克服齿轮之间齿隙对系统传动平稳性的影响、平缓液压系统本身 的启动冲击和达到快速启停的目的，设计出来一种实现大惯性负载快速启停与平稳换向的液 压传动系统。
发明内容
为了克服大惯性的负载的快速启动和减速制动以及平稳的换向要求，本发明提供了一种 由加速回路和减速制动两部分组成的液压传动系统，通过电液比例溢流阀的压力调节来完成 换向的目的。
本发明解决其技术问题所采用的技术方案包括油箱，大齿轮，两个变量泵，两个过滤
器，两个溢流阀，两个电液换向阀，两个马达，两个减速器，两个小齿轮，四个电液比例溢
流阀，六个单向阔。由于系统中加速回路和减速制动回路功能能够互换，参考图1以系统中
液压马达驱动大齿轮顺时钟方向旋转进行说明。加速回路中的过滤器2的入油口 Al通油箱，
过滤器2的出油口 Bl通变量泵3的入油口 A2，变量泵3的出油口 B2分别与溢流阀4的入
油口P1、单向阀5的入油口 A3相通，溢流阀4的出油口T1通油箱，单向阀5的出油口B3
通电液换向阀6的入油口 P2，电液换向阀6的出油口 A4分别与单向阀7的出油口B5、电液
比例溢流阀9的入油口 P3、液压马达11的入油口 A7相通，单向阀7的入油口 A5与油箱相
通，电液比例溢流阀9的出油口 T3通油箱，液压马达11的出油口 B7分别与电液比例溢流阀10的入油口P4、单向阀8的出油口B6、电液换向阀6的出油口 B4相通，电液比例溢流 阀10的出油口 T4通油箱，单向阀8的入油口 A6通油箱，电液换向阀6的回油口 T2通油箱； 减速制动回路中的过滤器15的入油口 A8通油箱，过滤器15的出油口 B8通变量泵16的入 油口A9，变量泵16的出油口 B9分别与溢流阀17的入油口 P5、单向阀18的入油口 A10相 通，溢流阀17的出油口 T5通油箱，单向阀20的出油口B10通电液换向阀19的入油口P6， 电液换向阀19的出油口 All分别与单向阀20的出油口 B12、电液比例溢流阀22的入油口 P7、液压马达24的入油口 A14相通，单向阀20的入油口 A12与油箱相通，电液比例溢流阀 22的出油口 T7通油箱，液压马达24的出油口 B14分别与电液比例溢流阀23的入油口 P8、 单向阀21的出油口 B13、电液换向阀19的出油口 Bll相通，电液比例溢流阀23的出油口 T8通油箱，单向阀21的入油口 A13通油箱，电液换向阀19的回油口 T6通油箱。
本发明与技术背景相比.具有的有益的效果是
1) 采用了液压马达进出口油侧的压力反馈及电液比例溢流阀的压力控制技术，实现了各 种不同的负载不同压力的实时调节，系统的工作范围广
2) 采用由加速启动和减速制动回路组合的方案，在加速和减速阶段，各回路都同时供油， 使加速和减速回路上的马达驱动各自的小齿轮与大齿轮反向相啮合，消除了由于齿轮之间的 间隙存在使系统在减速制动时产生的冲击，达到了平稳换向的目的。
3) 由于系统的换向是通过调节加速启动和减速制动回路上的电液比例溢流阔，而电液比 例溢流阀的压力值可以实时的调节，从而能达到精确定位的功能。而本系统换向是通过调节 加速启动和减速制动回路上的电液比例溢流阀的压力值来完成的，在系统压力相同的情况下 电液比例溢流阀的响应时间比电液换向阀的响应时间要快，从而达到了快速制动的效果。
4) 在系统即将制动时同时同值地调高加速启动和减速制动回路上的电液比例溢流阀，使 系统在马达制动下来后能形成高的残余压力，而高的残余压力一方面縮短了系统启动时启动 回路所需高压形成的时间，达到了快速启动的目的，另一方面加速启动和减速制动回路上高 的残余压力减小了加速启动和减速制动回路的压差，平缓了启动时的液压冲击。 本系统不仅适用于两个液压马达驱动的系统，同时也适用于多个液压马达驱动的系统。
下面结合附图和具体实施的方式对本发明作进一步的说明。
附图1是本发明的结构原理示意图。图2a是系统顺时钟方向旋转时电液比例溢流阀9的 压力设定曲线。图2b是系统顺时钟方向旋转时电液比例溢流阀23的压力设定曲线。图2c是 系统顺时钟方向旋转时电液比例溢流阀10、 22的压力设定曲线。图3a是系统逆时钟方向旋 转时电液比例溢流阔9的压力设定曲线。图3b是系统逆时钟方向旋转时电液比例溢流阀23的压力设定曲线。图3c是系统逆时钟方向旋转时电液比例溢流阀10、 22的压力设定曲线。 在图2a、图2b、图2c、图3a、图3b、图3c中纵坐标表示压力，横坐标表示时间。
具体实施例方式
如图所示，本发明包括了一个油箱l，大齿轮14,两个变量泵3、 16，过滤器2、 15，溢 流阀4、 17,电液换向阀6、 19、马达ll、 24，减速器12、 25，小齿轮13、 26，四个电液比 例溢流阀9、 10、 22、 23，六个单向阀5、 7、 8、 18、 20、 21。由于系统中加速回路和减速制 动回路功能能够互换，参考图1以系统中液压马达驱动大齿轮顺时钟方向旋转进行说明。加 速回路中的过滤器2的入油口通油箱，第一个过滤器2的出油口 Bl通变量泵3的入油口 A2，， 第一个变量泵3的出油口 B2分别与第一个溢流阀4的入油口 Pl、第一个单向阀5的入油口 A3相通，第一个溢流阀4的出油口 Tl通油箱，第一个单向阀5的出油口 B3通第一个电液 换向阀6的入油口P2，第一个电液换向阀6的出油口 A4分别与第二个单向阀7的出油口B5、 第一个电液比例溢流阀9的入油口 P3、第一个液压马达11的入油口 A7相通，第二个单向阀 7的入油口 A5与油箱相通，第一个电液比例溢流阀9的出油口 T3通油箱，第一个液压马达 11的出油口 B7分别与第二个电液比例溢流阀10的入油口 P4、第三个单向阀8的出油口 B6、 第一个电液换向阀6的出油口 B4相通，第二个电液比例溢流阀10的出油口 T4通油箱，第 三个单向阀8的入油口 A6通油箱，第一个电液换向阀6的回油口 T2通油箱；第二个过滤器 15的入油口A8通油箱，第二个过滤器15的出油口B8通第二个变量泵16的入油口 A9，第 二个变量泵16的出油口 B9分别与第二个溢流阀17的入油口 P5、第四个单向阀18的入油口 A10相通，第二个溢流阀17的出油口 T5通油箱，第四个单向阀18的出油口 B10通第二个 电液换向阀19的入油口 P6，第二个电液换向阀19的出油口 All分别与第五个单向阀20的 出油口 B12、第三个电液比例溢流阀22的入油口 P7、第二个液压马达24的入油口 A14相通， 第五个单向阀20的入油口 A12与油箱相通，第三个电液比例溢流阀22的出油口 T7通油箱， 第二个液压马达24的出油口 B14分别与第四个电液比例溢流阀23的入油口 P8、第六个单向 阀21的出油口 B13、第二个电液换向阀19的出油口 Bll相通，第四个电液比例溢流阀23 的出油口T8通油箱，第六个单向阀21的入油口A13通油箱，第二个电液换向阀19的回油 口T6通油箱。电液比例溢流阀9控制信号通过设定的压力信号(见图2a)输入电液比例溢 流阀23控制信号是通过另外的一个设定压力信号(见图2b)输入,电液比例溢流阀10、 22控 制信号再通过另外的一个设定压力信号(见图2c)输入。当系统按逆时钟方向旋转时，加速 启动回路和减速制动回路功能互换，此时电液比例溢流阀9控制信号通过设定的压力信号(见 图3a)输入,电液比例溢流阀23控制信号是通过另外的一个设定压力信号(见图3b)输入,电 液比例溢流阀IO、 22控制信号再通过另外的一个设定压力信号(见图3c)输入。本发明的工作过程如下
参考图l，在系统驱动大齿轮顺时钟方向运动时，系统在加速阶段，第一个液压回路(左
侧回路)作为加速启动回路，第二个液压回路(右侧回路)作为减速制动回路。在系统开始
启动时第一个液压回路中的电液换向阀6接通左位，第二个液压回路中的电液换向阀19接通
右位。第一个液压回路中的电液比例溢流阀9的压力值调到系统驱动大惯性负载所需要的最
大压力值，第二个液压回路中的电液比例溢流阀的压力值调定到能使小齿轮35紧贴大齿轮
18即可，加速启动回路上的压力油经过过滤器2的出油口 Bl通第一个变量泵3的入油口 A2，
第一个变量泵3的出油口 B2分别与第一个溢流阀4的入油口 Pl、第一个单向阀5的入油口
A3相通，第一个溢流阀4的出油口T1通油箱，第一个单向阔5的出油口B3通第一个电液
换向阀6的入油口P2，第一个电液换向阀6的出油口 A4分别与第二个单向阀7的出油口B5、
第一个电液比例溢流阀9的入油口 P3、第一个液压马达11的入油口 A7相通，第二个单向阀
7的入油口 A5与油箱相通，第一个电液比例溢流阀9的出油口T3通油箱，第一个液压马达
11的出油口 B7分别与第二个电液比例溢流阀IO的入油口 P4、第三个单向阀8的出油口 B6、
第一个电液换向阀6的出油口B4相通，第二个电液比例溢流阀10的出油口T4通油箱，第
三个单向阀8的入油口 A6通油箱，第一个电液换向阀6的回油口T2通油箱；第二个过滤器
15的入油口A8通油箱，第二个过滤器15的出油口B8通第二个变量泵16的入油口 A9，第
二个变量泵16的出油口 B9分别与第二个溢流阀17的入油口 P5、第四个单向阀18的入油口
A10相通，第二个溢流阀17的出油口T5通油箱，第四个单向阀18的出油口 B10通第二个
电液换向阀19的入油口 P6，第二个电液换向阀19的出油口 All分别与第五个单向阀20的
出油口 B12、第三个电液比例溢流阀22的入油口 P7、第二个液压马达24的入油口 A14相通，
第五个单向阀20的入油口 A12与油箱相通，第三个电液比例溢流阀22的出油口 T7通油箱，
第二个液压马达24的出油口 B14分别与第四个电液比例溢流阀23的入油口 P8、第六个单向
阀21的出油口 B13、第二个电液换向阈19的出油口 Bll相通，第四个电液比例溢流阀23
的出油口T8通油箱，第六个单向阀21的入油口A13通油箱，第二个电液换向阔19的回油
口 T6通油箱。达到了需要减速制动的时刻后液压系统要完成减速制动的动作，此时原来作为
加速启动减速制动的液压回路的供油方向仍然一样，换向阔6和19也不进行换向，只是作为
加速启动用的第一个液压回路上的电液比例溢流阀9的压力值要降低，电液比例溢流阀9只
要能保证马达能驱动小齿轮紧贴在大齿轮上面即可，而减速制动回路上的电液比例溢流阀23
的压力值侧需要上升，使减速制动系统中能有足够大的压力值使负载能在规定的时间内达制
动。在马达即将制动下的时刻，加速启动液压回路电液比例溢流阀9和减速制动回路上的电
液比例溢流阀23压力值都同时同值的调高， 一方面能防止由于两上液压回路上的压力差造成马达发生反向转动，另一方面又能使两液压回路中形成一定的残余油压，从而縮短了系统启 动时启动回路所需高压形成的时间，达到了快速启动的目的，再者加速启动和减速制动回路 上高的残余压力减小了加速启动和减速制动回路的压差，平缓了启动时的液压冲击，当系统 要进行逆时钟方面旋转时，只需要将原来系统中的加速启动和减速制动回路的功能互换即可。
权利要求
1、一种实现大惯性负载快速启停与平稳换向的液压传动系统，其特征在于系统由加速启动回路和减速制动回路两部分组成。其包括一个油箱(1)，大齿轮(14)，两个变量泵(3、16)，过滤器(2、15)，溢流阀(4、17)，电液换向阀(6、19)、马达(11、24)，减速器(12、25)，小齿轮(13、26)，四个电液比例溢流阀(9、10、22、23)，六个单向阀(5、7、8、18、20、21)。第一个过滤器(2)的入油口A1通油箱，第一个过滤器(2)的出油口B1通第一个变量泵(3)的入油口A2，第一个变量泵(3)的出油口B2分别与第一个溢流阀(4)的入油口P1、第一个单向阀(5)的入油口A3相通，第一个溢流阀(4)的出油口T1通油箱，第一个单向阀(5)的出油口B3通第一个电液换向阀(6)的入油口P2，第一个电液换向阀(6)的出油口A4分别与第二个单向阀(7)的出油口B5、第一个电液比例溢流阀(9)的入油口P3、第一个液压马达(11)的入油口A7相通，第二个单向阀(7)的入油口A5与油箱相通，第一个电液比例溢流阀(9)的出油口T3通油箱，第一个液压马达(11)的出油口B7分别与第二个电液比例溢流阀(10)的入油口P4、第三个单向阀(8)的出油口B6、第一个电液换向阀(6)的出油口B4相通，第二个电液比例溢流阀(10)的出油口T4通油箱，第三个单向阀(8)的入油口A6通油箱，第一个电液换向阀(6)的回油口T2通油箱；第二个过滤器(15)的入油口A8通油箱，第二个过滤器(15)的出油口B8通第二个变量泵(16)的入油口A9，第二个变量泵(16)的出油口B9分别与第二个溢流阀(17)的入油口P5、第四个单向阀(18)的入油口A10相通，第二个溢流阀(17)的出油口T5通油箱，第四个单向阀(20)的出油口B10通第二个电液换向阀(19)的入油口P6，第二个电液换向阀(19)的出油口A11分别与第五个单向阀(20)的出油口B12、第三个电液比例溢流阀(22)的入油口P7、第二个液压马达(24)的入油口A14相通，第五个单向阀(20)的入油口A12与油箱相通，第三个电液比例溢流阀(22)的出油口T7通油箱，第二个液压马达(24)的出油口B14分别与第四个电液比例溢流阀(23)的入油口P8、第六个单向阀(21)的出油口B13、第二个电液换向阀(19)的出油口B11相通，第四个电液比例溢流阀(23)的出油口T8通油箱，第六个单向阀(21)的入油口A13通油箱，第二个电液换向阀(19)的回油口T6通油箱。电液比例溢流阀(9)控制信号通过设定的压力信号输入。电液比例溢流阀(23)控制信号通过另外的一个设定压力信号输入。电液比例溢流阀(10、22)控制信号再通过另外的一个设定压力信号输入。
全文摘要
本发明公开了一种大惯性负载快速启停与消除齿隙的平稳换向液压传动系统。包括油箱、变量泵、过滤器、顺序阀、单向阀、三位四通电液换向阀、电液比例溢流阀、液压马达，减速器，大小齿轮对。本发明中的液压系统由加速回路和减速回路两部分组成。在系统的加速启动和减速制动阶段，加速回路和减速回路反向供油，通过四个电液比例溢流阀来调定各回路上的压力值，使加速回路上有足够的压力驱动马达，而减速制动回路上的压力只需调到使其回路上马达驱动的小齿轮紧贴在大齿轮上即可，这样便消除了齿轮啮合时齿隙对传动的影响，达到平稳换向的目的。
文档编号F15B11/00GK101451548SQ20071019248
公开日2009年6月10日 申请日期2007年12月4日 优先权日2007年12月4日
发明者何竞飞, 夏毅敏, 李群明, 华 邓 申请人:中南大学