以组对形式实现势能相互利用的液压机组

摘要

本发明公开了以组对形式实现势能相互利用的液压机组，液压机组至少包括两组液压机，分别是第一液压机和第二液压机；并在两组液压机之间设置势能平衡系统和液压驱动系统；设置在第一液压机处于快降动作的同时实现第二液压机的快回动作，以及在第二液压机处于快降动作的同时实现第一液压机的快回动作；并利用势能平衡系统的储存和补充功能使处在快回动作下的液压机获得相匹配的液压油油量。本发明通过对液压机势能的实时相互利用，减少能量转换的环节，提高液压系统的工作效率。

权利要求

1.以组对形式实现势能相互利用的液压机组，其特征是所述液压机组至少包括两组液压机，分别是第一液压机(1)和第二液压机(2)；并在两组液压机之间设置势能平衡系统和液压驱动系统；

所述第一液压机(1)的液压缸由第一活塞缸(11)和第一柱塞缸(12)组成，所述第一活塞缸(11)的活塞杆和第一柱塞缸(12)的柱塞杆共同与第一液压机滑块(13)相联接；第一活塞缸下腔通过油路分别与所述势能平衡系统及液压驱动系统相连通；第一活塞缸上腔一路是通过第一充液阀(14)与第一油箱(15)相通，另一路是通过第一单向阀(16)与所述液压驱动系统相连通；所述第一充液阀(14)的液控口与所述液压驱动系统相连通；所述第一单向阀(16)的导通方向是由所述液压驱动系统到所述第一液压机(1)；所述第一柱塞缸(12)与所述液压驱动系统相连通；

所述第二液压机(2)的液压缸由第二活塞缸(21)和第二柱塞缸(22)组成，所述第二活塞缸(21)的活塞杆和第二柱塞缸(22)的柱塞杆共同与第二液压机滑块(23)相联接；第二活塞缸下腔通过油路分别与所述势能平衡系统及液压驱动系统相连通；第二活塞缸上腔一路是通过第二充液阀(24)与第二油箱(25)相通，另一路是通过第二单向阀(26)与所述液压驱动系统连通；所述第二充液阀(24)的液控口与所述液压驱动系统相连通；所述第二单向阀(26)的导通方向是由所述液压驱动系统到所述第二液压机(2)；所述第二柱塞缸(22)与所述液压驱动系统相连通；

设置所述以组对形式实现势能相互利用的液压机组的驱动方法为：当所述第一液压机(1)与所述第二液压机(2)完成快降和快回动作后，关闭所述势能平衡系统；所述第一液压机(1)和第二液压机(2)在液压驱动系统的驱动下，相互独立完成工艺要求中的压制、卸荷、保压和慢回各动作。

说明书

以组对形式实现势能相互利用的液压机组

[0001] 本申请是申请号为2015104002829，申请日为20150708，发明名称为以组对形式实现势能相互利用的液压机组及其驱动方法，申请人为合肥工业大学的发明专利申请的分案申请。

技术领域

[0002] 本发明涉及一种液压机的驱动方法，特别涉及一种以组对形式实现势能相互利用的液压机组及其驱动方式，用于在多台液压机之间实现势能的相互利用，节能降耗。

背景技术

[0003] 随着全球范围内工业的迅速发展，能源短缺和环境污染问题日趋严重，以低能耗、低污染为基础的“低碳经济”已经成为全球关注的焦点。其中液压成形装备由于其用量大、能耗高、效率低，效率一般为6％到40％，已逐渐成为人们普遍关注的主要对象之一。

[0004] 液压机工作时，滑块的质量重、惯性大，滑块依靠其自身的重力作用以及出油口节流阀调节，快速下降。在下放过程中，重力势能和动能绝大部分在阀的节流口转化为热能耗散到大气中。而液压机工作频繁，不仅造成了大量的能量浪费，而且增加了系统的碳排放，与发展低碳经济相悖。针对这种情况，国内外学者提出了各种液压机势能回收利用的方法。回收就是将液压机下降势能转换成易于存储的能量储存到储能元件中，而后根据实际的需要释放出来再利用。根据储能方式的不同，一般分为电能式、机械能式和液压能式。主要集中于电力式能量回收系统的开发和液压二次元件的利用，在电力式能量回收技术中，由于能量转化经历了发动机、电动/发动机、储能元件(电池或超级电容)和液压泵等多个环节，能量转换的效率较低。

[0005] 以上这些方法虽然能达到能量回收和再利用的效果，但是增加了系统的负担和控制的复杂性，同时增加了回收和再利用的环节，降低了能量利用的效率。

发明内容

[0006] 本发明是为避免上述现有技术所存在的不足之处，提供一种以组对形式实现势能相互利用的液压机组，通过对液压机势能的实时相互利用，减少能量转换的环节，提高液压系统的工作效率。

[0007] 本发明为解决技术问题采用如下技术方案：

[0008] 本发明以组对形式实现势能相互利用的液压机组的结构特点是：所述液压机组至少包括两组液压机，分别是第一液压机和第二液压机；并在两组液压机之间设置势能平衡系统和液压驱动系统；

[0009] 所述第一液压机的液压缸由第一活塞缸和第一柱塞缸组成，所述第一活塞缸的活塞杆和第一柱塞缸的柱塞杆共同与第一液压机滑块相联接；第一活塞缸下腔通过油路分别与所述势能平衡系统及液压驱动系统相连通；第一活塞缸上腔一路是通过第一充液阀与第一油箱相通，另一路是通过第一单向阀与所述液压驱动系统相连通；所述第一充液阀的液控口与所述液压驱动系统相连通；所述第一单向阀的导通方向是由所述液压驱动系统到所述第一液压机；所述第一柱塞缸与所述液压驱动系统相连通；

[0010] 所述第二液压机的液压缸由第二活塞缸和第二柱塞缸组成，所述第二活塞缸的活塞杆和第二柱塞缸的柱塞杆共同与第二液压机滑块相联接；第二活塞缸下腔通过油路分别与所述势能平衡系统及液压驱动系统相连通；第二活塞缸上腔一路是通过第二充液阀与第二油箱相通，另一路是通过第二单向阀与所述液压驱动系统连通；所述第二充液阀的液控口与所述液压驱动系统相连通；所述第二单向阀的导通方向是由所述液压驱动系统到所述第二液压机；所述第二柱塞缸与所述液压驱动系统相连通。

[0011] 本发明以组对形式实现势能相互利用的液压机组的驱动方式的特点是：

[0012] 在第一液压机处于快降动作时，由所述液压驱动系统驱动所述第一柱塞缸的柱塞杆快速下降，带动所述第一液压机滑块和第一活塞缸的活塞杆快速下降，以第一活塞缸下腔排出的液压油经所述势能平衡系统导入第二活塞缸下腔，以此推动所述第二液压机实现快回动作；

[0013] 在第二液压机处于快降动作时，由所述液压驱动系统驱动所述第二柱塞缸的柱塞杆快速下降，带动所述第二液压机滑块和第二活塞缸的活塞杆快速下降，以第二活塞缸下腔排出的液压油经所述势能平衡系统导入第一活塞缸下腔，以此推动所述第一液压机实现快回动作；

[0014] 利用所述势能平衡系统的储存和补充功能使处在快降动作下的液压机获得相匹配的液压油油量。

[0015] 本发明以组对形式实现势能相互利用的液压机组的驱动方式的特点也在于：当所述第一液压机与所述第二液压机完成快降和快回动作后，关闭所述势能平衡系统；所述第一液压机和第二液压机在液压驱动系统的驱动下，相互独立完成工艺要求中的压制、卸荷、保压和慢回各动作。

[0016] 与已有技术相比，本发明有益效果体现在：

[0017] 1、本发明将液压机进行组对，使其中液压机快降的势能用于另外液压机的快速上升，实现势能的直接相互利用，较少了势能的转换环节，减少了能量损失，提高了液压系统的效率。

[0018] 2、本发明通过为液压机设置柱塞缸，通过柱塞缸的流量输入带动液压机滑块的快速下降。在不依靠滑块重力时，较小的流量输入即可实现液压机的快速下降，降低了驱动系统的装机功率，减少了因使用节流阀产生的能量损耗，降低了系统的碳排放。

[0019] 3、本发明在组对的液压机在压制动作时，将势能平衡系统关闭，单台液压机独立完成动作，减小了液压驱动系统总的装机功率，降低了液压系统驱动部分因卸荷产生的能量消耗。

附图说明

[0020] 图1为本发明液压机组结构示意图；

[0021] 图中标号：1第一液压机，2第二液压机，11第一活塞缸，12第一柱塞缸，13第一液压机滑块，14第一充液阀，15第一油箱，16第一单向阀，21第二活塞缸，22第二柱塞缸，23第二液压机滑块，24第二充液阀，25第二油箱，26第二单向阀。

具体实施方式

[0022] 参见图1，本实施例以组对形式实现势能相互利用的液压机组中，液压机组至少包括两组液压机，分别是第一液压机1和第二液压机2；并在两组液压机之间设置势能平衡系统和液压驱动系统。

[0023] 如图1所示，第一液压机1的液压缸由第一活塞缸11和第一柱塞缸12组成，所述第一活塞缸11的活塞杆和第一柱塞缸12的柱塞杆共同与第一液压机滑块13相联接；第一活塞缸下腔通过油路分别与所述势能平衡系统及液压驱动系统相连通；第一活塞缸上腔一路是通过第一充液阀14与第一油箱15相通，另一路是通过第一单向阀16与所述液压驱动系统相连通；所述第一充液阀14的液控口与所述液压驱动系统相连通；所述第一单向阀16的导通方向是由所述液压驱动系统到所述第一液压机1；所述第一柱塞缸12与所述液压驱动系统相连通；

[0024] 如图1所示，第二液压机2的液压缸由第二活塞缸21和第二柱塞缸22组成，所述第二活塞缸21的活塞杆和第二柱塞缸22的柱塞杆共同与第二液压机滑块23相联接；第二活塞缸下腔通过油路分别与所述势能平衡系统及液压驱动系统相连通；第二活塞缸上腔一路是通过第二充液阀24与第二油箱25相通，另一路是通过第二单向阀26与所述液压驱动系统相连通；所述第二充液阀24的液控口与所述液压驱动系统相连通；所述第二单向阀26的导通方向是由所述液压驱动系统到所述第二液压机2；所述第二柱塞缸22与所述液压驱动系统相连通。

[0025] 本实施例中以组对形式实现势能相互利用的液压机组的驱动方式是：

[0026] 在第一液压机1处于快降动作时，由所述液压驱动系统驱动所述第一柱塞缸12的柱塞杆快速下降，带动所述第一液压机滑块13和第一活塞缸12的活塞杆快速下降，此时，利用在第一活塞缸上腔中形成的负压开启第一充液阀14，使第一油箱15中的油液注入第一活塞缸上腔，以第一活塞缸下腔排出的液压油经所述势能平衡系统导入第二活塞缸下腔，带动所述第二活塞缸的活塞杆快速上升，并推动第二压机滑块23快速上升，以此推动第二液压机实现快回动作。与此同时，第二充液阀24的液控口压力升高，第二充液阀24开启，第二活塞缸上腔的液压油经充液阀24流回至第二油箱25。

[0027] 在第二液压机2处于快降动作时，由所述液压驱动系统驱动所述第二柱塞缸22的柱塞杆快速下降，带动所述第二液压机滑块23和第二活塞缸21的活塞杆快速下降，此时，利用在第二活塞缸上腔中形成的负压开启第二充液阀24，液压油经所述第二油箱25流入所述第二活塞缸上腔；以第二活塞缸下腔排出的液压油经所述势能平衡系统导入第一活塞缸下腔，带动第一活塞缸的活塞杆快速上升，并推动所述第一压机滑块13快速上升，以此推动所述第一液压机实现快回动作。与此同时，第一充液阀14的液控口压力升高，第一充液阀14开启，第一活塞缸上腔的液压油经第一充液阀14流回至第一油箱15。

[0028] 第一充液阀14和第二充液阀24为液控单向阀，在其液控口的压力大于开启压力时，即呈双向导通状态。

[0029] 本实施例中，液压机组是以两只液压机进行组对，在液压驱动系统的驱动下，对于第一液压机1中的处在中间位置上的一只第一活塞缸11和分处在第一活塞缸左右两侧的第一柱塞缸12的总横截面面积应满足液压机最大成形力的需求。在液压驱动系统的流量驱动下，两只第一柱塞缸12的总的横截面积的设置是以满足液压机快速下降的速度需求为准；对于第二液压机2中的一只第二活塞缸21以及两只第二柱塞缸22也为同样的要求。

[0030] 利用势能平衡系统的储存和补充功能使处在快回动作下的液压机获得与动作相匹配的液压油油量。也就是：当处在快降动作中的液压机的流量大于处在快回动作中的液压机需求的流量时，势能平衡系统为储存功能，反之是由所述液压驱动系统为快回动作中的液压机提供补充能量。

[0031] 当所述第一液压机1与所述第二液压机2完成快降和快回动作后，关闭所述势能平衡系统；所述第一液压机1和第二液压机2在液压驱动系统的驱动下，相互独立完成工艺要求中的压制、卸荷、保压和慢回各动作。

[0032] 本发明以组对形式实现势能相互利用的液压机组，其液压机组至少包括两组液压机，对于动作节拍相适应的多台液压机可以按同样的方法实现相互之间的势能利用。