本發(fā)明涉及液壓控制技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及的一種實(shí)現(xiàn)了多參數(shù)比例控制、且能夠節(jié)能的比例閥。

背景技術(shù)：

《中國機(jī)械工程技術(shù)路線圖》提出了“綠色、智能、超常、融合、服務(wù)”的理念，囊括了機(jī)械工業(yè)今后二十年發(fā)展的方向。液壓作為機(jī)械工程關(guān)鍵技術(shù)體系，其發(fā)展方向即“緊湊、高效、智能(或數(shù)字)、可靠。

液壓比例控制系統(tǒng)是將機(jī)械、液壓、電子控制技術(shù)結(jié)合的一種系統(tǒng)。能夠?qū)σ簤合到y(tǒng)參數(shù)實(shí)現(xiàn)比例控制。系統(tǒng)的關(guān)鍵元件是比例閥，常規(guī)比例閥由控制器、比例電磁鐵、液壓閥組成，一般采用專用的比例電磁鐵和控制器，研發(fā)周期長，型號(hào)拓展困難，比例閥電磁鐵，結(jié)構(gòu)很復(fù)雜，可靠性低，阻礙了比例閥的開發(fā)和應(yīng)用。

在常規(guī)的定量泵進(jìn)口節(jié)流調(diào)速的液壓系統(tǒng)中，泵出口安裝溢流閥，泵出口壓力不變。做功的執(zhí)行元件的流量的控制一般可以選擇節(jié)流閥或調(diào)速閥控制，非做功流量通過溢流閥溢流，此時(shí)系統(tǒng)不可避免產(chǎn)生節(jié)流損失和溢流損失，特別是當(dāng)執(zhí)行元件載荷、速度變化流大時(shí)，會(huì)產(chǎn)生巨大的節(jié)流損失和溢流損失。

在傳統(tǒng)的進(jìn)油節(jié)流系統(tǒng)中，定量泵按液壓缸最大速度選定，并為系統(tǒng)提供固定不變的流量。該系統(tǒng)通過對(duì)節(jié)流閥開口度的控制調(diào)節(jié)進(jìn)入液壓缸流量從而控制液壓缸的速度，多余的流量通過溢流閥排出。由于溢流閥工作時(shí)壓力按最大工作壓力調(diào)定，系統(tǒng)最高輸出壓力固定不變，因此定量泵最大輸出功率不變。該系統(tǒng)正常工作時(shí)，溢流閥始終處于溢流狀態(tài)，當(dāng)液壓缸載荷小或速度低時(shí)，所需功率就會(huì)降低，泵多余的輸出功率就損失掉了，故這種系統(tǒng)效率低。此系統(tǒng)存在兩種能量損失，一種因節(jié)流閥壓降引起的節(jié)流損失，一種因溢流閥引起的溢流損失。

相對(duì)來講，節(jié)流閥的壓降越大，節(jié)流損失就越大，溢流閥的調(diào)定壓力越高，溢流損失就越大，因此，對(duì)于這種系統(tǒng)，如果降低功率損失，應(yīng)盡量降低節(jié)流閥的壓降或降低溢流閥溢流壓力。此系統(tǒng)雖然可以通過調(diào)節(jié)節(jié)流閥開口度控制進(jìn)入液壓缸流量從而控制液壓缸的速度。但是，由流量公式可知，流過節(jié)流閥的流量不僅受節(jié)流閥開口度的的控制，而且載荷變化時(shí)，作用在節(jié)流閥的上壓降會(huì)變化，流過節(jié)流閥的流量就會(huì)變化，使得液壓缸的速度發(fā)生變化，因此其速度剛度低。雖然也可以將節(jié)流閥換成調(diào)速閥提高速度剛度，但帶來的另一個(gè)問題就是由于調(diào)速閥由減壓閥和節(jié)流閥串聯(lián)構(gòu)成，工作時(shí)壓降大于節(jié)流閥的壓降，溢流閥調(diào)定壓力的因此有所增加，不僅節(jié)流和溢流損失不能避免，還加大了功率損失。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是提供了一種智能控制節(jié)能閥，用在液壓系統(tǒng)中，能夠根據(jù)負(fù)荷大小，通過對(duì)p或q雙參數(shù)聯(lián)合控制，可有效降低液壓系統(tǒng)的損失，提高速度剛度。隨著伺服電機(jī)的plc控制的更加開放和小型化，這種閥可以成為一種智慧型液壓閥用于工業(yè)系統(tǒng)，在工業(yè)信息控制系統(tǒng)、網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)中的找到廣闊應(yīng)用空間。

為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明采用的技術(shù)方案是：

一種智能控制節(jié)能閥，包括比例溢流閥、比例方向節(jié)流閥；所述比例溢流閥為直驅(qū)式或者先導(dǎo)式，其主要由依次相連的第一伺服電機(jī)，第一溢流閥和第一絲桿螺母組成；所述比例方向節(jié)流閥為直驅(qū)式或者先導(dǎo)式，其主要由依次相連的第二伺服電機(jī)、第二絲桿螺母和液壓閥組成；所述比例溢流閥并聯(lián)安裝在油泵出口與比例方向節(jié)流閥之間的油路上，所述比例方向節(jié)流閥出口的兩個(gè)工作油口之間設(shè)置有梭閥，在所述梭閥上設(shè)置有壓力傳感器；所述比例方向節(jié)流閥出口的兩個(gè)工作油口與液壓缸缸相連。

進(jìn)一步的，當(dāng)所述比例方向節(jié)流閥采用先導(dǎo)式時(shí)，增設(shè)主閥，則液壓閥稱為先導(dǎo)閥，所述主閥采用液控閥；先導(dǎo)閥控制的兩個(gè)出油口之間通過固定節(jié)流孔連接，主閥采用壓力控制，且控制壓力取自于先導(dǎo)閥油口與固定節(jié)流孔之間的壓力。

與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的有益效果是：通過采用伺服電機(jī)驅(qū)動(dòng)，使得比例閥具有了智能化、型號(hào)易拓展、更可靠等特點(diǎn)；用于油缸進(jìn)油調(diào)速系統(tǒng)中，通過采用比例方向閥節(jié)流閥和比例溢流閥的聯(lián)合比例控制，不僅實(shí)現(xiàn)調(diào)速閥的功能，提高的速度剛度，而且降低了系統(tǒng)能量損失，系統(tǒng)效率得到了提高，泵的輸出功率隨載荷自動(dòng)變化。由于伺服電機(jī)采用成熟的plc控制，使得該閥的智能化成為可能。

附圖說明

圖1是常規(guī)進(jìn)油節(jié)流液壓系統(tǒng)示意圖。

圖2是本發(fā)明節(jié)能閥構(gòu)成及節(jié)能原理圖。

圖3是本發(fā)明中先導(dǎo)式比例方向節(jié)流閥的結(jié)構(gòu)示意圖。

圖中：1-電機(jī)；2-油泵；3-油箱；4-溢流閥；5-節(jié)流閥；6-方向閥；7-液壓缸(或馬達(dá))；8-智能節(jié)能閥；9-比例溢流閥；10-第一伺服電機(jī)；11-第一溢流閥；12-第一絲桿螺母(或其他傳動(dòng)機(jī)構(gòu))；13-比例方向節(jié)流閥；14-第二伺服電機(jī)；15-第二絲桿螺母；16-液壓閥；17-梭閥；18-壓力傳感器；19-先導(dǎo)式比例方向節(jié)流閥；20-主閥；21-固定節(jié)流孔；22-先導(dǎo)閥；23-第三伺服電機(jī)；24-第三絲桿螺母。

具體實(shí)施方式

下面結(jié)合附圖和具體實(shí)施方式對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步詳細(xì)的說明。

本發(fā)明作為一種“超常、智能”的新型液壓元件、將成熟的伺服電機(jī)與液壓閥結(jié)合，無需開發(fā)專用比例電磁鐵和控制器。本節(jié)能閥由第一伺服電機(jī)10驅(qū)動(dòng)的比例溢流閥9和第二伺服電機(jī)14驅(qū)動(dòng)的比例方向節(jié)流閥13、梭閥17、和壓力傳感器18等組成；其中，比例方向節(jié)流閥13由第一伺服電機(jī)10、傳動(dòng)機(jī)構(gòu)(如第一絲桿螺母12)、第一溢流閥11組成，由第一伺服電機(jī)10取代常規(guī)比例電磁鐵，控制第一溢流閥11的閥芯壓力，可為直驅(qū)或先導(dǎo)式。比例方向節(jié)流閥13由第二伺服電機(jī)14、傳動(dòng)機(jī)構(gòu)(如第二絲桿螺母15)、液壓閥16構(gòu)成，由第二伺服電機(jī)14取代常規(guī)比例電磁鐵驅(qū)動(dòng)閥芯動(dòng)作，可為直驅(qū)或先導(dǎo)式。當(dāng)流量小時(shí)采用直驅(qū)，當(dāng)流量大時(shí)采用先導(dǎo)式。比例溢流閥9并聯(lián)安裝在油泵2出口與比例方向節(jié)流閥13之間的油路上，比例方向節(jié)流閥13出口的兩個(gè)工作油口之間安裝了梭閥17，在梭閥17上安裝了壓力傳感器18，比例方向節(jié)流閥13出口的兩個(gè)工作油口與液壓缸7連接。

以上結(jié)構(gòu)的控制機(jī)理為：通過比例方向節(jié)流閥13調(diào)節(jié)油缸的速度，通過壓力傳感器18時(shí)刻感知液壓缸7負(fù)載的大小，由此調(diào)節(jié)比例溢流閥9的溢流壓力，使得不論外載荷怎么變，第一溢流閥11的壓力僅比比例方向節(jié)流閥13出口壓力大一個(gè)比較小固定值(如1mpa)。這樣，由于節(jié)流閥工作時(shí)的壓降基本固定且較低，比例節(jié)流閥就實(shí)現(xiàn)了調(diào)速閥的功能，不僅大大提高了速度剛度，降低了節(jié)流損失，與普通的調(diào)速閥比不會(huì)產(chǎn)生由于減壓閥存在而產(chǎn)生的多余能量損失，特別是系統(tǒng)溢流壓力不需按系統(tǒng)最大載荷調(diào)定，而只需按載荷大小調(diào)節(jié)比例溢流閥的壓力，溢流損失會(huì)也大為降低，定量泵的輸出功率也隨載荷的變化得到自動(dòng)調(diào)節(jié)，降低了泵的輸出功率，工作效率得到提高。

另外，當(dāng)液壓系統(tǒng)短暫不工作時(shí)，通常為了不使原動(dòng)機(jī)和泵頻繁的起停，泵一直處于供油狀態(tài)，此時(shí)可以將比例溢流閥的溢流壓力調(diào)到最小，此時(shí)，雖然定量泵的流量依然最大，但是功率損失幾乎為零。

當(dāng)比例方向節(jié)流閥采用先導(dǎo)式時(shí)，如圖3所示，主閥20采用液控閥，先導(dǎo)閥22采用第三伺服電機(jī)23驅(qū)動(dòng)的比例方向節(jié)流閥13。先導(dǎo)閥22控制兩個(gè)出油口之間通過固定節(jié)流口連接，主閥20動(dòng)作采用壓力控制，且控制壓力取自于先導(dǎo)閥22油口與固定節(jié)流孔之間的壓力。其油口形式不論左位還是右位都為進(jìn)油節(jié)流、回流沒有節(jié)流，先導(dǎo)閥22的兩個(gè)出油口安裝了一個(gè)固定節(jié)流孔21；主閥20的閥芯的動(dòng)作采用壓力控制，控制壓力取自于的先導(dǎo)閥22的出口與固定節(jié)流孔21之間的壓力，由先導(dǎo)比例節(jié)流控制閥控制固定節(jié)流孔前壓力的大小，從而控制主閥20的流量，主閥20控制油液的回油和先導(dǎo)閥22的回油都經(jīng)過先導(dǎo)閥22回油(由于回流沒有節(jié)流，此時(shí)回油無液阻)由此節(jié)流孔的流量公式可知，通過第三伺服電機(jī)23控制先導(dǎo)閥芯的位移控制先導(dǎo)閥的流量、就可以控制固定節(jié)流孔前端壓力，從而得到主閥的控制壓力，壓力與主閥彈簧平衡，從而控制了主閥芯的位移，從而控制了主閥20的流量。采用一個(gè)伺服電機(jī)實(shí)現(xiàn)的雙向控制，油路左右對(duì)稱。