CN100551619C - 钢坯修磨机砂轮压下恒压恒功率复合控制系统 - Google Patents

钢坯修磨机砂轮压下恒压恒功率复合控制系统 Download PDF

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Abstract

本发明涉及钢坯修磨机砂轮压下恒压恒功率复合控制系统，它是由加载装置、液压装置及控制装置组成，加载装置中主电机(1)带动砂轮(8)转动对钢坯进行磨削，其中主电机(1)的输出功率由控制装置保持恒定，液压装置控制砂轮(8)的压下，装置中电机(11)由变频(12)控制转速，磨削时采用三通比例减压阀(16)控制砂轮(8)的压下力，三通比例减压阀(16)有3个油口，油口P通过管路与三位四通换向阀(20)的油口A连通，油口C通过管路与液压缸(5)的容腔pA连通，油口T与油箱(21)连通，它能够保证负载流量较小甚至负载流量为零时的压力控制性能，同时具有价格低廉、工作可靠、维护简单，可以进一步提高钢坯的成材率和修磨效率。

Description

钢坯修磨机砂轮压下恒压恒功率复合控制系统
一、技术领域
本发明属于钢坯修磨机，具体涉及一种钢坯修磨机砂轮压下恒压恒功率复合控制系统。
二、背景技术
目前，国内外生产的钢坯修磨机压下力控制系统多采用伺服阀加载的压力控制系统，也有采用电液比例溢流阀加载的压力控制系统，但这两种加载系统都存在一些不足。实际使用表明比例溢流阀加载，受本身阀的特性及负载容腔影响，系统动态特性相对较差，不能满足跟随性要求，而使用伺服阀加载，系统组成复杂，成本比较高，对使用环境要求苛刻，维护比较困难。此外，目前所使用的系统中惯性力对压下力的影响都比较大，而且都没有补偿。
三、发明内容：
1、本发明所要解决的问题是：提供一种钢坯修磨机砂轮压下恒压恒功率复合控制系统，更好地控制钢坯修磨机砂轮的压下力，提高钢坯的成材率及提高修磨效率。
2、本发明采用的技术方案是：一种钢坯修磨机砂轮压下恒压恒功率复合控制系统，它包括加载装置、液压装置及控制装置，加载装置由主电机1、砂轮架2、机座3、转轴4、液压缸5、皮带轮6、皮带7和砂轮8组成，主电机1和砂轮8均安装在砂轮架2上，主电机1通过皮带轮6及皮带7与砂轮8连接，砂轮架2通过转轴4固定在机座3上，液压缸5一端固定在机座3上，另一端与砂轮架2相连，功率传感器9与主电机1连接；液压装置由所述液压缸5、液压泵10、电机11、变频器12、电磁溢流阀13、第一传感器14、蓄能器15、三通比例减压阀16、第二传感器17、第三传感器18、单向节流阀19、三位四通换向阀20和油箱21组成，液压泵10与电机11连接，电机11与变频器12连接，液压泵10出口Pp通过管路分别与蓄能器15、电磁溢流阀13及三位四通换向阀20的压力油口P1连接，三位四通换向阀20的油口A、B分别与三通比例减压阀16及单向节流阀19的一端连接，单向节流阀19的另一端通过管路与所述液压缸5的容腔pB连接，三通比例减压阀16有3个油口，油口P通过管路与三位四通换向阀20的油口A连通，油口C通过管路与所述液压缸5的容腔pA连通，油口T与油箱21连通，电磁溢流阀13的出口、三位四通换向阀20的回油口T1和液压泵10的吸油口通过管路与油箱21连接；第一压力传感器14与液压泵10出口Pp相连，第二传感器17与所述液压缸5的容腔pA相连，第三传感器18与所述液压缸5的容腔pB相连；控制装置包括：功率控制器22、压力控制器23、比例放大器24、压力反馈调节器25、功率反馈调节器26、所述功率传感器9、所述三通比例减压阀16和所述第二传感器17；功率传感器9通过功率反馈调节器26与功率控制器22连接，功率控制器22与压力控制器23连接，所述第二传感器17通过压力反馈调节器25与压力控制器23连接，压力控制器23与比例放大器24连接，比例放大器24与所述三通比例减压阀16连接。
液压装置的另一种形式由液压泵10、电机11、变频器12、电磁溢流阀13、第一传感器14、蓄能器15、三通比例减压阀16、第二传感器17、第三传感器18、单向节流阀19、油箱21、双活塞杆液压缸27和二位二通换向阀28组成，液压泵10与电机11连接，电机11与变频器12连接，液压泵10出口Pp通过管路分别与蓄能器15、电磁溢流阀13、二位二通换向阀28的油口A及三通比例减压阀16连接，三通比例减压阀16有3个油口，油口P通过管路与液压泵10出口Pp连通，油口C通过管路与双活塞杆液压缸27的容腔pA连接，油口T与油箱21连接，单向节流阀(19)的一端通过管路与双活塞杆液压缸(27)的容腔pB连接，另一端通过管路与二位二通换向阀(28)的油口B连接，电磁溢流阀13的出口及液压泵10的吸油口与油箱21连接，第一传感器14与液压泵10出口Pp相连，第二传感器17与双活塞杆液压缸27的容腔pA相连，第三传感器18与双活塞杆液压缸27的容腔pB相连。
3、本发明与现有技术相比具有以下的有益效果：
①本发明采用三通比例减压阀控制砂轮压下力，能够克服溢流阀控制加载力时出现的缺点，用三通比例减压阀控制加载力时，压力上升时间和下降时间基本相同，它能够保证负载流量较小甚至负载流量为零时的压力控制性能，具备双向通流的能力，而且可以在两个方向上对液流压力进行控制，具有过载保护功能。同时，与伺服阀加载方式相比，在保证一定控制性能的同时，价格低廉、工作可靠、维护更简单，因此，运用三通比例减压阀是较为理想的。
②本发明在压力控制的基础上，增加了主电机的功率控制，从而减小了惯性力的影响。
③另外在液压系统中，驱动泵工作的电机采用了变频器控制转速，从而可以控制泵的流量，提高了系统效率，减小了系统发热。
四、附图说明：
图1是钢坯修磨机砂轮压下恒压恒功率复合控制系统结构示意图；
图2是钢坯修磨机砂轮压下恒压恒功率复合控制系统液压装置原理图；
图3是钢坯修磨机砂轮压下恒压恒功率复合控制系统控制装置方块图；
图4是钢坯修磨机砂轮压下恒压恒功率复合控制系统另一种液压装置原理图；
五、具体实施方式：
实施例1：
一种钢坯修磨机砂轮压下恒压恒功率复合控制系统，它包括加载装置、液压装置及控制装置。加载装置如附图1所示，由主电机1、砂轮架2、机座3，转轴4，液压缸5、皮带轮6及皮带7、砂轮8等部分组成。主电机1和砂轮8均安装在砂轮架2上，主电机1也可固定在机座3上；主电机1通过皮带轮6及皮带7带动砂轮8转动，砂轮架2通过转轴4固定在机座3上，液压缸5一端固定在机座3上，另一端与砂轮架2相连；功率传感器9用来检测主电机1的功率。在修磨过程中，砂轮架2在加载液压缸5作用下可绕转轴4摆动，以便上下坯料、翻转坯料和更换砂轮，同时适应修磨不同规格的坯料和适应钢坯表面起伏不平的变化。而坯料由小车带动沿坯料长度方向前后往复运动，实现纵向进给。此外，整个加载机构还可以沿机床横梁左右运动实现横向进给，使工件在整个宽度上均能得到修磨。
液压装置如附图2所示由所述液压缸5、液压泵10、电机11、变频器12、电磁溢流阀13、第一传感器14、蓄能器15、三通比例减压阀16、第二传感器17、第三传感器18、单向节流阀19、三位四通换向阀20和油箱21组成，液压泵10与电机11连接，电机11与变频器12连接，液压泵10出口Pp通过管路分别接蓄能器15、电磁溢流阀13及三位四通换向阀20的压力油口P1，三位四通换向阀20的油口A、B分别接三通比例减压阀16及单向节流阀19的一端，单向节流阀19的另一端通过管路与所述液压缸5的容腔pB连接，三通比例减压阀16有3个油口，油口P通过管路与三位四通换向阀20的油口A连通，油口C通过管路与所述液压缸5的容腔pA连通，油口T与油箱21连通，电磁溢流阀13的出口、三位四通换向阀20的回油口T1和液压泵10的吸油口通过管路与油箱21连接；第一传感器14与液压泵10出口Pp相连，第二传感器17与所述液压缸5的容腔pA相连，第三传感器18与所述液压缸5的容腔pB相连；砂轮8由所述液压缸5控制抬起及压下，而所述液压缸5的动作又由液压装置控制，修磨时的砂轮的压下力由三通比例减压阀16控制，电磁溢流阀13控制泵10出口的最高压力，蓄能器15做辅助能源用，单向节流阀19用来调节所述液压缸5的运动速度；液压系统中主要元件型号如下：
①液压泵10的型号：1PF2G2-4X/014RR20B1BK(REXROTH)
②三通比例减压阀16的型号：DR6/-1X100MG24K4M(REXROTH)
③三位四通换向阀20的型号：4WE6Y50/AG24ND(北京华德液压工业集团)
④单向节流阀19的型号：Z2FS6(北京华德液压工业集团)
⑤电磁溢流阀13的型号：DBW10A-1-30/315G24Z4(北京华德液压工业集团)
控制装置如附图3所示，包括：功率控制器22、压力控制器23、比例放大器24、压力反馈调节器25、功率反馈调节器26、所述功率传感器9、所述三通比例减压阀16、和所述第二传感器17；所述功率传感器9通过功率反馈调节器26与功率控制器22连接，功率控制器22与压力控制器23连接，所述第二传感器17通过压力反馈调节器25与压力控制器23连接，压力控制器23与比例放大器24连接，比例放大器24与所述三通比例减压阀16连接；其中主电机1输出功率通过液压缸的加载力进行控制，使输出功率保持恒定；控制过程是：输入设定功率N，经功率控制器22控制；所述液压缸5上腔压力pA经所述第二传感器17检测并经压力反馈增益25调整后与功率控制器22输出值比较，经压力控制器23控制后，输入比例放大器24，比例放大器24输出电流I再控制所述三通比例减压阀16；主电机1的实际功率Nu通过所述功率传感器9检测，经功率反馈增益26调整后与输入的设定功率N比较，产生的偏差作为功率控制器22的输入；控制装置中主要元件型号如下：
①功率控制器22：    GLKZQ011   (太原恒山机电有限公司)
②压力控制器23：    YLKZQ011   (太原恒山机电有限公司)
③比例放大器24：    BLFDQ011   (太原恒山机电有限公司)
④压力反馈调节器25：YLFTJQ011  (太原恒山机电有限公司)
⑤功率反馈调节器26：GLFTJQ011  (太原恒山机电有限公司)
⑥三通比例减压阀16的型号：DR6/-1X100MG24K4M(REXROTH)
实施例2：
另一种加载装置由主电机1、砂轮架2、机座3、转轴4、双活塞杆液压缸27、皮带轮6、皮带7和砂轮8组成，主电机1与砂轮架2分离，固定在机座3上，砂轮8安装在砂轮架2上，主电机1通过皮带轮6及皮带7与砂轮8连接，砂轮架2通过转轴4固定在机座3上，双活塞杆液压缸27一端固定在机座3上，另一端与砂轮架2相连，功率传感器9与主电机1连接；液压装置如附图4所示由液压泵10、电机11、变频器12、电磁溢流阀13、第一传感器14、蓄能器15、三通比例减压阀16、第二传感器17、第三传感器18、单向节流阀19、油箱21、双活塞杆液压缸27和二位二通换向阀28组成，液压泵10与电机11连接，电机11与变频器12连接，液压泵10出口Pp通过管路分别接蓄能器15、电磁溢流阀13、二位二通换向阀28的油口A及三通比例减压阀16，三通比例减压阀16有3个油口，油口P通过管路与液压泵10出口Pp连通，油口C通过管路与双活塞杆液压缸27的容腔pA连通，油口T与油箱21连通，单向节流阀(19)的一端通过管路与双活塞杆液压缸(27)的容腔pB连接，另一端通过管路与二位二通换向阀(28)的油口B连接，电磁溢流阀13的出口及液压泵10的吸油口与油箱21连接，第一传感器14与液压泵10出口Pp相连，第二传感器17与双活塞杆液压缸27的容腔pA相连，第三传感器18与双活塞杆液压缸27的容腔pB相连；砂轮8由双活塞杆液压缸27控制抬起及压下，而双活塞杆液压缸27的动作又由液压装置控制，修磨时的砂轮的压下力由三通比例减压阀16控制；电磁溢流阀13控制泵10出口的最高压力，蓄能器15做辅助能源用；液压系统中主要元件型号如下：
①液压泵10的型号：1PF2G2-4X/014RR20B1BK(REXROTH)
②三通比例减压阀16的型号：DR6/-1X100MG24K4M(REXROTH)
③单向节流阀19的型号：Z2FS6(北京华德液压工业集团)
④电磁溢流阀13的型号：DBW10A-1-30/315G24Z4(北京华德液压工业集团)
⑤二位二通换向阀28的型号：3WE6A-61/CG24Z4(北京华德液压工业集团)

Claims (1)

1、一种钢坯修磨机砂轮压下恒压恒功率复合控制系统，它包括加载装置、液压装置及控制装置，加载装置由主电机(1)、砂轮架(2)、机座(3)、转轴(4)、液压缸(5)、皮带轮(6)、皮带(7)和砂轮(8)组成，主电机(1)和砂轮(8)均安装在砂轮架(2)上，主电机(1)通过皮带轮(6)及皮带(7)与砂轮(8)连接，砂轮架(2)通过转轴(4)固定在机座(3)上，液压缸(5)一端固定在机座(3)上，另一端与砂轮架(2)相连，功率传感器(9)与主电机(1)连接；其特征是液压装置由所述液压缸(5)、液压泵(10)、电机(11)、变频器(12)、电磁溢流阀(13)、第一传感器(14)、蓄能器(15)、三通比例减压阀(16)、第二传感器(17)、第三传感器(18)、单向节流阀(19)、三位四通换向阀(20)和油箱(21)组成，液压泵(10)与电机(11)连接，电机(11)与变频器(12)连接，液压泵(10)出口Pp通过管路分别与蓄能器(15)、电磁溢流阀(13)及三位四通换向阀(20)的压力油口P1连接，三位四通换向阀(20)的油口A、B分别与三通比例减压阀(16)及单向节流阀(19)的一端连接，单向节流阀(19)的另一端通过管路与所述液压缸(5)的容腔pB连接，三通比例减压阀(16)有3个油口，油口P通过管路与三位四通换向阀(20)的油口A连通，油口C通过管路与所述液压缸(5)的容腔pA连通，油口T与油箱(21)连通，电磁溢流阀(13)的出口、三位四通换向阀(20)的回油口T1和液压泵(10)的吸油口通过管路与油箱(21)连接；第一传感器(14)与液压泵(10)出口Pp相连，第二传感器(17)与所述液压缸(5)的容腔pA相连，第三传感器(18)与所述液压缸(5)的容腔pB相连；控制装置包括：功率控制器(22)、压力控制器(23)、比例放大器(24)、压力反馈调节器(25)、功率反馈调节器(26)、所述功率传感器(9)、所述三通比例减压阀(16)和所述第二传感器(17)；所述功率传感器(9)通过功率反馈调节器(26)与功率控制器(22)连接，功率控制器(22)与压力控制器(23)连接，所述第二传感器(17)通过压力反馈调节器(25)与压力控制器(23)连接，压力控制器(23)与比例放大器(24)连接，比例放大器(24)与所述三通比例减压阀(16)连接。
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