CN103075389A - 一种扭力轴表面滚压强化机床液压供油系统 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种扭力轴表面滚压强化机床液压供油系统，包括电机、比例恒压变量泵、粗过滤器、蓄能器I、电磁溢流阀、高压球阀、精过滤器I、精过滤器II，蓄能器II、压力传感器I、电液流量伺服阀、截止阀、风冷却器、回油过滤器、压力传感器II以及控制单元；为了保证电液流量伺服阀出油口的油压进行精确控制，本发明利用预设的控制值与压力传感器II返回信号产生差值，控制电液流量伺服阀阀芯运动，从而达到对出油口油压的精确控制。

Description

一种扭力轴表面滚压强化机床液压供油系统

技术领域

本发明属于液压技术领域，具体涉及一种扭力轴表面滚压强化机床液压供油系统。 

背景技术

目前，现有滚压强化机床的液压系统是采用三级变压液压系统，滚压力呈现阶梯型变化，实现自动定位，强化滚压和光整滚压以实现滚压质量的提高和液压校直的作用。另外，还有的滚压强化机床的液压系统采用的是给加压油缸冲油，保持压力开度，以大流量重开液压钳的后端，到达加紧位置完成加紧轴颈后，进行滚压。但是，第一种情况下的液压系统较为复杂，需要较多数量的阀类和液压缸，并且对于外界干扰没有有效的措施消除。第二种情况下的液压系统在滚压加工过程中会出现滚压压力周期性的波动，并且幅值较大的情况。 

发明内容

为了克服现有的滚压液压系统的复杂和可能产生较大超调的不足,本发明提供一种扭力轴表面滚压强化机床液压供油系统，该系统不仅能提供恒定压力的油液，而且能保证压力无超调，不受外界干扰。 

实现本发明的技术方案如下： 

一种扭力轴表面滚压强化机床液压供油系统，包括电机、比例恒压变量泵、粗过滤器、蓄能器I、电磁溢流阀、高压球阀、精过滤器I、精过滤器II，蓄能器II、压力传感器I、电液流量伺服阀、截止阀、风冷却器、回油过滤器、压力传感器II以及控制单元；上述各部件之间的连接关系为： 

电机和比例恒压变量泵相连，比例恒压变量泵的入口处连接粗过滤器，比例恒压变量泵的出口依次连接高压球阀、精过滤器I、精过滤器II、压力传感器I后与电液流量伺服阀的进油口相连，其中蓄能器I设于比例恒压变量泵与高压球阀之间的管路上，蓄能器II设于精过滤器II与压力传感器I之间的管路上； 

在蓄能器I与高压球阀之间连接有一回油管路，所述电磁溢流阀、风冷却器、回油过滤器依次设于回油管路上；所述截止阀并联于所述风冷却器的两端；所述电液流量伺服阀的回油口与电磁溢流阀和风冷却器之间的回油管路相连；所述电液流量伺服阀的出油口通过压力传感器II与滚压油缸相连； 

所述控制单元与压力传感器I、压力传感器II、电磁溢流阀以及电液流量伺服阀的控制端分别相连，其根据压力传感器I采集的压力值对电磁溢流阀进行控制，根据当前第K个采样时刻压力传感器II采集的压力值V（K），控制电液流量伺服阀出油口的油压output（K）；其中 

e（K）=C-V（K）; 

其中，C为根据电液流量伺服阀出油口所需的油压设定的控制值，e（K）为第K个采样时刻伺服端输出值与设定值之间的误差值； 

则输出增量△output为： 

△output=Kp×(e(K)-e(K-1))+Ki×e(K)+Kd(e（K-2）×e(K-1)+e(K-2); 

其中，e(K-1)为第（K-1）个采样时刻伺服端输入的误差值，e（K-2）为第（K-2）个采样时刻伺服端输入的误差值，output（K-1）为第（K-1）个采样时刻控制单元输出量；Kp=100为伺服端积分系数，Ki=50为伺服端比例系数，Kd=700为伺服端微分系数，则输出量output（K）为： 

output（K）=output（K-1）+△output。 

进一步地，本发明还包括与油箱相连的测温偶、空气过滤器以及温度液位计。 

进一步地，本发明所述精过滤器I的过滤精度为10微米，所述精过滤器II的过滤精度为5微米。 

有益效果： 

首先，本发明为了保证电液流量伺服阀出油口的油压进行精确控制，本发明利用预设的控制值与压力传感器II返回信号产生差值，控制电液流量伺服阀阀芯运动，从而达到对出油口油压的精确控制；同时本发明为保证电液流量伺服阀鲁棒性，经过多次试验，将伺服阀比例系数，积分系数，微分系数分别设为Ki=50，Kp=100，Kd=700。 

其次，补充本发明设置两个精过滤器的好处。 

附图说明

下面结合附图和实施例对本发明进一步说明。 

图1是本滚压强化机床液压系统原理图。 

其中1.电机，2.比例恒压变量泵，3.粗过滤器，4.测温偶，5.空气过滤器，6.温度液位计，7.蓄能器I，8.压力表，9.电磁溢流阀，10.高压球阀，11.精过滤器I（10微米），12.精过滤器II（5微米），13.蓄能器II，14.压力传感器I，15.电液流量伺服阀，16.截止阀，17.风冷却器，18.回油过滤器，19.压力传感器II，20.控制单元。 

具体实施方式

如图1所示，本发明扭力轴表面滚压强化机床液压供油系统，包括电机1、 比例恒压变量泵2、粗过滤器3、测温偶4、空气过滤器5、温度液位计6、蓄能器I7、压力表8、电磁溢流阀9、高压球阀10、精过滤器I11、精过滤器II12，蓄能器II13、压力传感器I14、电液流量伺服阀15、截止阀16、风冷却器17、回油过滤器18、压力传感器II19以及控制单元20；上述各部件之间的连接关系为： 

电机1和比例恒压变量泵2相连，比例恒压变量泵2的入口处连接粗过滤器3，比例恒压变量泵2的出口依次连接高压球阀10、精过滤器I11、精过滤器II12、压力传感器I14后与电液流量伺服阀15的进油口相连，其中蓄能器I7和压力表8设于比例恒压变量泵2与高压球阀10之间的管路上，蓄能器II13设于精过滤器II12与压力传感器I14之间的管路上。测温偶4、空气过滤器5以及温度液位计6与供油系统的油箱相连。 

在蓄能器I7与高压球阀10之间连接有一回油管路，所述电磁溢流阀9、风冷却器17、回油过滤器18依次位于回油管路上；所述截止阀16并联于所述风冷却器17的两端；所述电液流量伺服阀15的回油口与电磁溢流阀9和风冷却器17之间的回油管路相连；所述电液流量伺服阀15的出油口通过压力传感器II19与滚压油缸相连。 

控制单元20与压力传感器I14、压力传感器II19、电磁溢流阀9以及电液流量伺服阀15的控制端分别相连图中未完全给出连接线，其根据压力传感器I14采集的压力值对电磁溢流阀9进行控制，从而实现对油路上油压的控制；根据当前第K个采样时刻压力传感器II19采集的压力值V（K），控制电液流量伺服阀15出油口的油压output（K）； 

e（K）=C-V（K）; 

其中，C为根据电液流量伺服阀出油口所需的油压设定的控制值，e（K）为第K 个采样时刻伺服端输出值与设定值之间的误差值； 

则输出增量△output为： 

△output=Kp×(e(K)-e(K-1))+Ki×e(K)+Kd(e（K-2）×e(K-1)+e(K-2)); 

其中，e(K-1)为第（K-1）个采样时刻伺服端输入的误差值，e（K-2）为第（K-2）个采样时刻伺服端输入的误差值，output（K-1）为第（K-1）个采样时刻控制单元输出量；Kp=100为伺服端积分系数，Ki=50为伺服端比例系数，Kd=700为伺服端微分系数，则输出量output（K）为： 

output（K）=output（K-1）+△output。 

本算法算式中不需要累加，控制增量Δoutput的确定仅与最近3次的采样值有关，并且控制器每次只输出控制增量，因此发生故障时，影响范围小。 

在此算法中，Kp、Ki、Kd的确定是通过建立此系统的数学模型，并且考虑了对系统阶跃输入具有最佳的ITAE（即误差绝对值与时间之积的积分）性能，且调节时间较小等因素，由此得到其值。 

本发明启动电机1后，油液经过电机1带动比例恒压变量泵2输出，其压力值为恒定的，并且可以通过改变输入比例恒压变量泵2比例阀的电信号，以达到改变输出油液的压力值。在系统中，设置有电磁溢流阀9，保证系统压力不超过最高压力，当控制单元20接收到压力传感器I14采集的压力值大于阈值时，则生成一电信号并传输给电磁溢流阀9，电磁溢流阀9接收到电信号输入时开始卸压。恒定压力值的液压油经过10微米和5微米的两个精过滤器进入电液流量伺服阀。 

当给定的控制值与压力传感器II返回信号产生差值，根据差值信号控制电液流量伺服阀15阀芯运动，调整进入滚压油缸的流量，从而控制滚压油缸的滚压压力。 

本发明在回油路上设置有风冷器装置，当测温偶4检测到油箱油液的温度高于设定温度值的时候，自动启动风冷却器17对流经回油管路上的油液进行降温。同时本发明在回油路上设置有截止阀，当油液不需要冷却时，可以打开此截止阀，油液不经过风冷却器17而直接回油箱。 

综上所述，以上仅为本发明的较佳实施例而已，并非用于限定本发明的保护范围。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。 

Claims (3)

1.一种扭力轴表面滚压强化机床液压供油系统，其特征在于，包括电机（1）、比例恒压变量泵（2）、粗过滤器（3）、蓄能器I（7）、电磁溢流阀（9）、高压球阀（10）、精过滤器I（11）、精过滤器II（12），蓄能器II（13）、压力传感器I（14）、电液流量伺服阀（15）、截止阀（16）、风冷却器（17）、回油过滤器（18）、压力传感器II（19）以及控制单元（20）；其中所述电液流量伺服阀（15）采用单线圈连接的方式；上述各部件之间的连接关系为：

电机（1）和比例恒压变量泵（2）相连，比例恒压变量泵（2）的入口处连接粗过滤器（3），比例恒压变量泵（2）的出口依次连接高压球阀（10）、精过滤器I（11）、精过滤器II（12）、压力传感器I（14）后与电液流量伺服阀（15）的进油口相连，其中蓄能器I（7）设于比例恒压变量泵（2）与高压球阀（10）之间的管路上，蓄能器II（13）设于精过滤器II（12）与压力传感器I（14）之间的管路上；

在蓄能器I（7）与高压球阀（10）之间连接有一回油管路，所述电磁溢流阀（9）、风冷却器（17）、回油过滤器（18）依次设于回油管路上；所述截止阀（16）并联于所述风冷却器（17）的两端；所述电液流量伺服阀（15）的回油口与电磁溢流阀（9）和风冷却器（17）之间的回油管路相连；所述电液流量伺服阀（15）的出油口通过压力传感器II（19）与滚压油缸相连；

所述控制单元（20）与压力传感器I（14）、压力传感器II（19）、电磁溢流阀（9）以及电液流量伺服阀（15）的控制端分别相连，其根据压力传感器I（14）采集的压力值对电磁溢流阀（9）进行控制，根据当前第K个采样时刻压力传感器II（19）采集的压力值V（K），控制电液流量伺服阀（15）出油口的油压output（K）；其中

e（K）=C-V（K）;

其中，C为根据电液流量伺服阀出油口所需的油压设定的控制值，e（K）为第K个采样时刻伺服端输出值与设定值之间的误差值；

则输出增量△output为：

△output=Kp×(e(K)-e(K-1))+Ki×e(K)+Kd(e（K-2）×e(K-1)+e(K-2));

其中，Kp=100为伺服端积分系数，Ki=50为伺服端比例系数，Kd=700为伺服端微分系数，则输出量output（K）为：

output（K）=output（K-1）+△output。

2.根据权利要求1所述扭力轴表面滚压强化机床液压供油系统，其特征在于，所述系统还包括与油箱相连的测温偶（4）、空气过滤器（5）以及温度液位计（6）。

3.根据权利要求1所述扭力轴表面滚压强化机床液压供油系统，其特征在于，所述精过滤器I的过滤精度为10微米，精过滤器II的过滤精度为5微米。

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