CN102825075B - 一种液压控制系统及卧式穿孔机的轧辊侧压进机构 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种液压控制系统及具有该液压控制系统的卧式穿孔机轧辊侧压进机构，该液压系统包括一第一液压马达、一第二液压马达、一位移编码器、一位置控制回路及一力控制回路；所述位移编码器安装在所述第一液压马达的减速器输出轴上；所述位置控制回路包括第一减压阀、溢流阀、第一液控单向阀、第二液控单向阀、第三液控单向阀、比例阀及第一方向阀；所述力控制回路包括第二减压阀、单向节流阀、第四液控单向阀及第二方向阀。本发明中第一液压马达通过位置控制回路进行控制，第二液压马达通过力控制回路进行控制，使得两液压马达通过减速器输出的力矩与位移可同时达到要求，从而实现两液压马达的同步控制。

Description

一种液压控制系统及卧式穿孔机的轧辊侧压进机构

技术领域

本发明涉及穿孔机的轧辊侧压进机构，尤其与卧式穿孔机的轧辊侧压进机构的液压控制系统有关。

背景技术

卧式穿孔机轧辊侧压进机构的主要功能为调整卧式穿孔机的轧辊位置，达到改变轧制孔型的目的，以便轧制出符合满足工艺要求的钢管。轧辊侧压进机构1的结构如图1与图2所示，包括一基座12、一轧辊箱11、两传动机构及一液压缸19。基座12为支撑机构，固定设置。轧辊箱11通过两传动机构及一液压缸19安装在基座上，轧辊箱11内装配有轧辊。两传动机构结构相同，对称设置在基座12上。其中一传动机构包括第一蜗轮蜗杆装置及第一丝杠丝母装置；另一传动机构包括第二蜗轮蜗杆装置及第二丝杠丝母装置。为驱动该传动机构，还设置有第一液压马达101与第二液压马达102，（第一、第二）液压马达101、102传动连接（第一、第二蜗轮蜗杆装置中的）蜗杆131、132，（第一、第二蜗轮蜗杆装置中的）蜗轮141、142与（第一、第二丝杠丝母装置中的）丝杠151、152传动连接，（第一、第二丝杠丝母装置中的）丝母161、162球铰连接轧辊箱11，第一蜗轮蜗杆装置中的蜗杆131与第二蜗轮蜗杆装置中的蜗杆132通过连接轴171、172与联轴器18的连接进行，并可进行同步转动。液压缸19的缸体固定安装在基座12上，液压缸19的活塞杆枢转连接轧辊箱11，液压缸19始终向轧辊箱11提供朝向基座12的拉力。两液压马达101、102分别通过两蜗轮蜗杆装置及两丝杠丝母装置推拉轧辊箱11，并在液压缸19的配合下，实现轧辊箱11位置的调整。在实现轧辊箱11位置调整的过程中，要求两个液压马达101、102同步运动，以通过两传动机构驱动轧辊箱移动，进行轧辊位置调整。

现有的卧式穿孔机轧辊侧压进机构的液压控制系统2如图3所示：第一液压马达101与第二液压马达102液压控制系统原理相同，均为比例控制系统。两个液压控制回路组成均由一方向阀200、一减压阀212（222）、一溢流阀213（223）、三个液控单向阀215、216、217（225、226、227）、一比例阀214（224）和7个测压接头201、202、203、204、205、206和207组成。减压阀212（222）入口与压力油路连通，出口与液控单向阀215（225）出口连通，液控单向阀215（225）入口连通比例阀214（224）的P口，比例阀214（224）的a口与b口分别连通液控单向阀216（226）与液控单向阀217（227）的入口，比例阀214（224）通讯连接一编码器，该编码器安装在任一蜗轮蜗杆装置的蜗轮中心转轴上，液控单向阀216（226）与液控单向阀217（227）的出口通过溢流阀213（223）分别连通液压马达101（102）的两油口，比例阀214（224）的T口连通回油油路，方向阀200的B口分别连通液控单向阀215、216、217（225、226、227）的控制油口，方向阀200的回油口（T口）连通回油油路，液控单向阀215、216、217（225、226、227）的泄油口均连通泄油油路。其中，减压阀212（222）为控制系统提供稳定的压力源，方向阀200的作用是控制液控单向阀215、216、217（225、226、227）的开启与关闭，溢流阀213（223）的作用为限制液压马达101（102）两腔的由于紧急制动产生的高压峰值保护液压马达101（102）。比例阀214（224）的作用是控制液压马达101（102）的转过的角位移与旋转方向，测压接头201、202、203、204、205、206和207的作用是测量压力值或排除回路中的气体。

控制过程为：方向阀200的电磁铁得电，液控单向阀215、216、217（225、226、227）开启，给定控制信号于比例阀214（比例阀224跟随比例阀214动作），液压马达101（102）运动，通过编码器反馈位移信号构成闭环控制。液压方向阀200的电磁铁失电，液控单向阀215、216、217（225、226、227）关闭，液压马达101（102）均处于停止状态。

现有技术中的液压控制系统为主从控制的比例液压控制，由于液压系统普遍具有的响应时间滞后性，容易造成第一液压马达101与第二液压马达102输出转矩和转速不同，甚至有时会产生互拧现象（由两液压马达101、102输出转速不同造成），同步控制效果不理想，严重时只有一个液压马达工作而另一个液压马达却变成了负载（即一液压马达输出正向转矩，另一液压马达输出反向转矩）。

发明内容

针对现有技术中存在的问题，本发明的目的为提供一种同步控制效果好且结构简单、造价低、控制可靠稳定的用于控制卧式穿孔机轧辊侧压进机构的液压控制系统。

为实现上述目的，本发明的技术方案如下：

一种用于卧式穿孔机轧辊侧压进机构的液压控制系统，包括一第一液压马达、一第二液压马达、一位置控制回路及一力控制回路；所述位置控制回路包括第一减压阀、溢流阀、第一液控单向阀、第二液控单向阀、第三液控单向阀、比例阀及第一方向阀，所述第一减压阀入口与压力油路连通，出口与所述第三液控单向阀出口连通，所述第三液控单向阀入口连通所述比例阀的P口，所述比例阀的a口与b口分别连通所述第二液控单向阀与第一液控单向阀的入口，所述第二液控单向阀与第一液控单向阀的出口通过所述溢流阀分别连通所述第一液压马达的两油口，所述比例阀的T口连通回油油路，所述第一方向阀的B口分别连通所述第一液控单向阀、第二液控单向阀及第三液控单向阀的控制油口，所述第一方向阀的回油口连通所述回油油路，所述第一液控单向阀、第二液控单向阀及第三液控单向阀的泄油口均连通泄油油路；所述力控制回路包括第二减压阀、两单向节流阀、两第四液控单向阀及第二方向阀，所述第二减压阀入口连通所述压力油路，出口连通所述第二方向阀的P口，所述第二方向阀的a口与b口分别连通所述两第四液控单向阀的不同入口，所述第四液控单向阀的两出口均经所述两单向节流阀连通所述第二液压马达的两油口，所述第二方向阀T口连通所述回油油路，所述第二方向阀的泄油口连通所述泄油油路。

进一步，所述位置控制回路还包括第一测压接头、第二测压接头、第三测压接头与第四测压接头，所述第一测压接头与第二测压接头分别连通所述第一液压马达的两油口，所述第三测压接头连通所述第一方向阀的B口，所述第四测压接头连通所述第一减压阀的出口。

进一步，所述第一液控单向阀、第二液控单向阀及第三液控单向阀均为板式阀。

进一步，所述力控制回路还包括第五测压接头、第六测压接头与第七测压接头，所述第五测压接头与第六测压接头分别连通所述第二液压马达的两油口，所述第七测压接头连通所述第二减压阀的出口。

进一步，所述第四液控单向阀为叠加阀。

本发明还提供了一种卧式穿孔机轧辊侧压进机构，包括一基座、一轧辊箱、两传动机构及一液压缸，所述两传动机构均包括一蜗轮蜗杆减速机及一丝杠丝母传动副，所述丝杠丝母传动副的丝母球铰连接所述轧辊箱，所述两蜗轮蜗杆减速机的两所述蜗杆通过连接轴和联轴器的连接进行同步转动，所述液压缸缸体固定在所述基座上，活塞杆连接所述轧辊箱，还包括任一如上所述的用于卧式穿孔机轧辊侧压进机构的液压控制系统，所述第一液压马达与第二液压马达分别传动连接对应的两所述蜗杆，所述蜗轮与所述丝杠传动连接，一位移编码器安装在与所述第一液压马达传动相连的蜗轮蜗杆减速机的蜗轮的转轴上，所述比例阀通讯连接所述位移编码器。

本发明的有益效果在于，本发明与现有技术相比，本发明中液压控制系统采用一位置控制回路及一力控制回路，第一液压马达通过位置控制回路进行控制，而第二液压马达通过力控制回路进行控制，使得两液压马达通过减速器输出的力矩与位移可同时达到要求，从而实现两液压马达的同步控制，避免出现互拧等问题，另外本发明结构简单、成本低廉、控制可靠稳定，宜于推广使用。

附图说明

下面结合附图对本发明作进一步详细说明：

图1为卧式穿孔机轧辊侧压进机构的主视结构示意图；

图2为卧式穿孔机轧辊侧压进机构的俯视结构示意图；

图3为现有的卧式穿孔机轧辊侧压进机构的液压控制系统原理示意图；

图4为本发明的用于卧式穿孔机轧辊侧压进机构的液压控制系统原理示意图。

具体实施方式

体现本发明特征与优点的典型实施例将在以下的说明中详细叙述。应理解的是本发明能够在不同的实施例上具有各种的变化，其皆不脱离本发明的范围，且其中的说明及附图在本质上是当作说明之用，而非用以限制本发明。

本发明的用于卧式穿孔机轧辊侧压进机构的液压控制系统3如图4所示，包括一第一液压马达101、一第二液压马达102、一位移编码器（图中未示出）、一位置控制回路31及一力控制回路32。位移编码器安装在传动连接第一液压马达101的蜗轮141的转轴上，采集该蜗轮141的转过的角位移信息，并通讯连接位置控制回路31上的比例阀314。本实施例中的油路包括压力油路、回油油路及泄油油路。

第一液压马达101通过位置控制回路31连通油路，位置控制回路31包括第一减压阀312、溢流阀313、第一液控单向阀315、第二液控单向阀316、第三液控单向阀317、比例阀314、第一方向阀311、第一测压接头301、第二测压接头302、第三测压接头303与第四测压接头304。

其中，第一减压阀312入口与压力油路连通，出口与第三液控单向阀317出口连通，第三液控单向阀317入口连通比例阀314的P 口；比例阀314的a口与b口分别连通第二液控单向阀316与第一液控单向阀315的入口，比例阀314通讯连接位移编码器，第二液控单向阀316与第一液控单向阀315的出口通过溢流阀313分别连通第一液压马达101的两油口；比例阀314的T口连通回油油路，第一方向阀311的B口分别连通第一液控单向阀315、第二液控单向阀316及第三液控单向阀317的控制油口，第一方向阀311的回油口连通回油油路，第一液控单向阀315、第二液控单向阀316及第三液控单向阀317的泄油口均连通泄油油路；第一测压接头301与第二测压接头302分别连通第一液压马达101的两油口，第三测压接头303连通第一方向阀300的B口，第四测压接头304连通第一减压阀312的出口。

第一减压阀312起稳定比例阀314的P口压力的作用。第一液控单向阀315、第二液控单向阀316及第三液控单向阀317均为板式阀，用于控制比例阀314的进油与出油。第一方向阀311的主要作用是控制第一液控单向阀315、第二液控单向阀316和第三液控单向阀317的开启与关闭，当第一方向阀311得电换向后，第一方向阀311的B口与P口导通，压力油控制第一液控单向阀315、第二液控单向阀316及第三液控单向阀317同时打开，油液可以非单向流通；当第一方向阀311失电复位后，第一方向阀311的B口与P口断开，第一液控单向阀315、第二液控单向阀316及第三液控单向阀317同时关闭，油液只能单向流通。

第二液压马达102通过力控制回路32连通油路，力控制回路32包括第二减压阀322、单向节流阀323、第四液控单向阀325、第二方向阀324、第五测压接头305、第六测压接头306与第七测压接头307。

其中，第二减压阀322入口连通压力油路，出口连通第二方向阀324的P口；第二方向阀324的a口与b口分别连通第四液控单向阀325的不同入口，第四液控单向阀325的两出口均经单向节流阀323连通第二液压马达102的两油口，第二方向阀324的T口连通回油油路，第二方向阀324的泄油口连通泄油油路；第五测压接头305与第六测压接头306分别连通第二液压马达102的两油口，第七测压接头307连通第二减压阀322的出口。

第二减压阀322用于调节第二方向阀324的P口的压力，该压力通常人工设定。第二方向阀324的作用是控制力控制回路32的油流方向。第四液控单向阀325为叠加阀，主要作用是第二方向阀324处于中位时锁定第二液压马达102。当第二方向阀324的a口有压力油时，油液可以通过对应第二方向阀324的a口的第四液控单向阀325的油路（称为a路）到达第二液压马达102的一腔，同时a口的压力油液推开对应第二方向阀324的b口的第四液控单向阀325的油路，使该油路（称为b路）通畅，第二液压马达102另一腔的油液通过b路的第四液控单向阀325后经第二方向阀324的T口回油。单向节流阀323的作用是控制力控制回路32的流量。第二减压阀322的作用是通过第二液压马达102向力控制回路32提供可调的稳定的平衡压力。

使用本发明调整轧辊位置时，通过比例阀314控制第一液压马达101的输出位移来实现，由于力控制回路32已平衡了轧辊侧压进的大部分阻力，因而位置控制回路31可以方便的完成对轧辊位置调整的控制。

本发明的工作包括推入轧辊箱11时的控制与拉回轧辊箱11时的控制，过程分别如下所述：

1）、推入轧辊箱11时的控制：轧辊箱11推入的动力主要是依靠两个液压马达101、102来提供，第一液压马达101保证输出位移，第二液压马达102保证输出转矩，以通过传动机构保证推动轧辊箱11的力矩，用于平衡的液压缸19只提供低压拉力克服丝杠151（152）与丝母161（162）的间隙，并保证轧辊箱11与两丝母161、162球铰的紧密贴合，故第二方向阀324的电磁铁通电，人工调节第二减压阀322的压力值，给力控制回路32提供合适的平衡力（该平衡力不能单独推动轧辊箱11运动）。第一方向阀311的电磁铁通电，比例阀314才能工作。向比例阀314给定位移控制信号，比例阀314动作，通过传动连接的第一液压马达101及相应传动机构推动轧辊箱11向前运动，位移编码器测定位移信号，该信号与给定信号比较，当轧辊箱11到达给定位置时，比例阀314输入信号为零，第一液压马达101停止运动。此时第一方向阀311的电磁铁断电，同时第二方向阀324断电，轧辊箱11可靠地停止在该位置，也就使得轧辊箱11内的轧辊到位。

2）、拉回轧辊箱11时的控制：由于拉回轧辊箱11的动力主要是依靠液压缸19提供，所以该过程中需降低第二减压阀322的压力值，第二方向阀324的电磁铁通电，给力控制回路32提供较小的反向力。第一方向阀311的电磁铁通电，比例阀314才能工作。向比例阀314给定反向位移控制信号，比例阀314动作，通过传动连接的第一液压马达101及相应传动机构拉动轧辊箱11回退运动，位移编码器测定位移信号，该信号与给定信号比较，当轧辊箱11到达给定位置时，比例阀314输入信号为零，第一液压马达101停止运动。此时第一方向阀311的电磁铁断电，同时第二方向阀324断电，同时液压缸19停止动作，轧辊箱11及其轧辊可靠地停止在设定位置。

本发明的有益效果在于，本发明与现有技术相比，本发明中液压控制系统采用一位置控制回路31及一力控制回路32，第一液压马达101通过位置控制回路31进行控制，而第二液压马达102通过力控制回路32进行控制，使得两液压马达101、102通过两传动机构输出的力矩与位移可同时达到要求，从而实现两液压马达101、102的同步控制，避免出现互拧等问题，另外本发明结构简单、成本低廉、控制可靠稳定，宜于推广使用。

本发明的技术方案已由优选实施例揭示如上。本领域技术人员应当意识到在不脱离本发明所附的权利要求所揭示的本发明的范围和精神的情况下所作的更动与润饰，均属本发明的权利要求的保护范围之内。

Claims (6)

1.一种用于卧式穿孔机轧辊侧压进机构的液压控制系统，其特征在于，包括一第一液压马达、一第二液压马达、一位置控制回路及一力控制回路；所述位置控制回路包括第一减压阀、溢流阀、第一液控单向阀、第二液控单向阀、第三液控单向阀、比例阀及第一方向阀，所述第一减压阀入口与压力油路连通，出口与所述第三液控单向阀出口连通，所述第三液控单向阀入口连通所述比例阀的P口，所述比例阀的a口与b口分别连通所述第二液控单向阀与第一液控单向阀的入口，所述第二液控单向阀与第一液控单向阀的出口通过所述溢流阀分别连通所述第一液压马达的两油口，所述比例阀的T口连通回油油路，所述第一方向阀的B口分别连通所述第一液控单向阀、第二液控单向阀及第三液控单向阀的控制油口，所述第一方向阀的回油口连通所述回油油路，所述第一液控单向阀、第二液控单向阀及第三液控单向阀的泄油口均连通泄油油路；所述力控制回路包括第二减压阀、两单向节流阀、两第四液控单向阀及第二方向阀，所述第二减压阀入口连通所述压力油路，出口连通所述第二方向阀的P口，所述第二方向阀的a口与b口分别连通所述两第四液控单向阀的不同入口，所述第四液控单向阀的两出口均经所述两单向节流阀连通所述第二液压马达的两油口，所述第二方向阀T口连通所述回油油路，所述第二方向阀的泄油口连通所述泄油油路。

2.如权利要求1所述的用于卧式穿孔机轧辊侧压进机构的液压控制系统，其特征在于，所述位置控制回路还包括第一测压接头、第二测压接头、第三测压接头与第四测压接头，所述第一测压接头与第二测压接头分别连通所述第一液压马达的两油口，所述第三测压接头连通所述第一方向阀的B口，所述第四测压接头连通所述第一减压阀的出口。

3.如权利要求1所述的用于卧式穿孔机轧辊侧压进机构的液压控制系统，其特征在于，所述第一液控单向阀、第二液控单向阀及第三液控单向阀均为板式阀。

4.如权利要求1所述的用于卧式穿孔机轧辊侧压进机构的液压控制系统，其特征在于，所述力控制回路还包括第五测压接头、第六测压接头与第七测压接头，所述第五测压接头与第六测压接头分别连通所述第二液压马达的两油口，所述第七测压接头连通所述第二减压阀的出口。

5.如权利要求1所述的用于卧式穿孔机轧辊侧压进机构的液压控制系统，其特征在于，所述第四液控单向阀为叠加阀。

6.一种卧式穿孔机轧辊侧压进机构，包括一基座、一轧辊箱、两传动机构及一液压缸，所述两传动机构均包括一蜗轮蜗杆减速机及一丝杠丝母传动副，所述丝杠丝母传动副的丝母球铰连接所述轧辊箱，所述两蜗轮蜗杆减速机的两所述蜗杆通过连接轴和联轴器的连接进行同步转动，所述液压缸缸体固定在所述基座上，活塞杆连接所述轧辊箱，其特征在于，还包括权利要求1至5任一所述的用于卧式穿孔机轧辊侧压进机构的液压控制系统，所述第一液压马达与第二液压马达分别传动连接对应的两所述蜗杆，所述蜗轮与所述丝杠传动连接，一位移编码器安装在与所述第一液压马达传动相连的蜗轮蜗杆减速机的蜗轮的转轴上，所述比例阀通讯连接所述位移编码器。