CN106827593A - 一种高动态补偿容积同步调平系统及其应用、控制方法 - Google Patents

Abstract

一种高动态补偿容积同步调平系统，包括调平分系统和容积同步分系统；所述调平分系统为四组，所述调平分系统之间并联，所述调平分系统安装在液压机底座四角上；所述调平分系统包括活塞式调平缸和与控制油路并联的等直径容积同步柱塞缸；所述活塞式调平缸的塞缸容量等于所述等直径容积同步柱塞缸容量；所述活塞式调平缸位于所述等直径容积同步柱塞缸上方，所述活塞式调平缸的塞腔和所述等直径容积同步柱塞缸的塞腔通过塞腔油路连通，所述活塞式调平缸的杆腔通过杆腔油路连通杆腔油源。通过将调平缸的塞腔的流量分流，实现了调节更加的精准，响应速度更快，同时成本更低。

Description

一种高动态补偿容积同步调平系统及其应用、控制方法

技术领域

本发明涉及液压调平领域，具体涉及一种高动态补偿容积同步调平系统及其应用、控制方法。

背景技术

复合材料液压机在压制大型薄壁复合材料件过程中，由于零件不对称导致偏载，压制过程为不平行压制，无法满足高精度零件要求，目前均采用四角调平系统进行调平处理。因复合材料压制速度范围已提高到60--80MM/S，复合材料压制时上模接触到压制材料时的压制行程很短，速度是由60--80MM/S曲线过渡到0--5MM/S，为适应压制过程压制速度的宽幅变化，此前的四角调平系统只能采用较大通径的比例伺服阀，较大通径的比例插装阀由于惯性较大，系统频响较低，影响四角调平系统的整体响应速度，在满足目前压制过程压制速度的宽幅变化工况下的四角调平稳定控制问题上，存在很大难度及带来很大的不随机性。同时大通径插装阀目前只能进口，系统成本非常高，无法在一些低成本制件生产单位应用。

发明内容

本发明针对现有技术的不足，提出一种调平精度高的，制造成本低的高动态补偿容积同步调平系统及其控制方法，同时将其应用到复合材料液压机，使得大型薄壁复合材料的压制质量得到提升。具体技术方案如下：

一种高动态补偿容积同步调平系统，包括调平分系统和容积同步分系统；

所述调平分系统包括活塞式调平缸、小通径比例伺服阀、位移传感器、恒压油源、低压油源；

所述活塞式调平缸的塞腔和所述小通径比例伺服阀通过差异流量油路连通，所述小通径比例伺服阀和所述恒压油源通过油源油路连通；

所述活塞式调平缸的杆腔通过杆腔油路连通低压油源；

所述位移传感器设置在所述塞式调平缸内；

所述容积同步分系统包括等直径容积同步柱塞缸、公共运动板、回位组件；

所述等直径容积同步柱塞缸垂直固定于所述公共运动板上；

所述回位组件和所述公共运动板垂直固定连接。

所述活塞式调平缸的活塞腔和所述等直径容积同步柱塞缸的柱塞腔通过塞腔油路连通，所述活塞式调平缸的调平控制用的小通径比例伺服阀与所述等直径容积同步柱塞缸并联。

调平缸的塞缸内活塞腔的流量被分为了等直径容积同步柱塞缸的塞腔的流量和小通径比例伺服阀的差异流量，提高了控制调节的精度，同时公共运动板和回位组件的配合，实现了等直径容积同步柱塞缸容积同步，高度同步的运动。

进一步限定，所述回位组件包括大柱塞缸、压力传感器、比例溢流阀、比例流量油源；

所述大柱塞缸上端垂直固定于所述公共运动板；

所述大柱塞缸通过油路连通比例流量油源；所述比例溢流阀设在所述大柱塞缸和所述比例流量油源的连通的油路上；

所述压力传感器设置在所述大柱塞缸上；

所述大柱塞缸的柱塞截面积与各组活塞式调平缸的活塞总截面积相等。

大柱塞缸相比弹簧或者其他的回位组件，结构更加的稳固可靠，承受压力的能力更强，精度更高。

所述大柱塞缸和所述比例流量油源的连通油路上设有比例溢流阀。方便控制大柱塞缸的压力。

所述大柱塞缸底部设有压力传感器，方便实时监控。

并列的一种技术方案，所述回位组件为多组并联的弹簧。

弹簧的成本低，结构简单。

进一步限定，所述活塞式调平缸的活塞直径等于所述等直径容积同步柱塞缸柱塞直径。

调平缸及直径容积同步柱塞缸的作用力相等，便于调平缸安全压力的控制。

进一步限定，各个所述活塞式调平缸的杆腔之间通过油路连通。

使得油路布局更简单，避免了油路复杂时安装和检修不方便的情况。

进一步限定，各个所述油源油路汇集成一条油路以后连通恒压油源。

使得油路精简。

进一步限定，所述调平分系统有四组，四组所述调平分系统并联。

能够实现四角调平，且调平的效果好。

一种高动态补偿容积同步调平系统的应用，应用于复合材料液压机的调平，所述活塞式调平缸安装于所述复合材料液压机的底座四角处。

适用于现有的压力机，现有的压力机均为四角的形状，同时安装在四角上不会影响工件的放入和取下。

一种高动态补偿容积同步调平系统的控制方法，

第一步，将至少两个相同的活塞式调平缸间隔并列设置；

第二步，将一个活塞式调平缸流量分流给一个直径容积同步柱塞缸和一个小通径比例伺服阀；

单个活塞式调平缸的塞腔流量为a，单个等直径容积同步柱塞缸的塞腔流量为b，单个小通径比例伺服阀的调节流量为c；

第三步，保证各个中的等直径容积同步柱塞缸的b实时相等；

第四步，单独调节每个c的大小来调节各个a的差异流量；

流量关系如下：a＝b+c，c≤0.1b。

提高调平的控制精度和响应速度。

流量c的调节控制是轴控制器依据活塞式调平缸内设的有位移传感器位移传感器间的动态偏差对小通径比例伺服阀进行动态闭环同步控制实现。

本发明专利是这样实现的：在压机动梁下行压制工件前，大柱塞缸的柱塞在比例流量油源的进油作用下上行，大柱塞缸的柱塞推动公共运动板上行，公共运动板上行带动四个等直径容积同步柱塞缸的柱塞上行，在等直径容积同步柱塞缸的油液被输送到相连通的四个活塞式调平缸的活塞腔，从而推动活塞式调平缸的活塞上行，压力传感器压力设定点发讯时，四个活塞式调平缸的活塞上行到上死点停止。压机动梁在下行压制工件的过程中，安装在压机动梁四角的四个平衡臂分别与安装在压机底座四角的活塞式调平缸的活塞相接触并推动活塞式调平缸的活塞被动下行，活塞式调平缸活塞被动下行时活塞腔油液由高压管路输送到容积同步柱塞缸中，容积同步柱塞缸的柱塞推动公共运动板及大柱塞缸的柱塞被动下行，大柱塞缸被动形成高压。此高压反作用于大柱塞缸的柱塞、公共运动板，最终在容积同步柱塞缸及四个活塞式调平缸的活塞腔中形成高压并反作用于安装在压机动梁四角的平衡臂形成四角调平力。由于中大型复合材料工件不对称载荷导致压机动梁不平行压制，四个活塞式调平缸活塞被动下行的各缸油液被等体积输送到容等直径积同步柱塞缸，与等直径容积同步柱塞缸机械联接的公共运动板同时被动退回，由于油液存在压缩及缸体和管路存在变形导致调平缸输送体积不完全相同，同步退回的公共基础油液及所需控制调平的各缸油液存在差异流量，差异流量油液占公共基础油液的10％及以下，四个活塞式调平缸各缸差异流量油液部分通过相连的四个小通径比例伺服阀配合四个活塞式调平缸每缸内置的位移传感器、轴控制器及上位PLC进行位置闭环动态调节，通过触摸屏进行实时显示，从而达到四角调平目的。

本发明的有益效果为：控制精度高、响应的速度快，能够有效的提高大型薄壁复合材料的压制质量，同时还有效的降低了买进口大通径插装阀的成本。

附图说明

图1为本发明的结构示意图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明的较佳实施例进行详细阐述，以使本发明的优点和特征能更易于被本领域技术人员理解，从而对本发明的保护范围做出更为清楚明确的界定。

如图1所示，一种高动态补偿容积同步调平系统，包括调平分系统1和容积同步分系统2；

调平分系统1有四组，布置在压机底座的四角处。

所述调平分系统1包括活塞式调平缸101、小通径比例伺服阀102、位移传感器103、恒压油源104、低压油源105；

图中活塞式调平缸101、小通径比例伺服阀102、位移传感器103各有四个，图中恒压油源104、低压油源105各有一个。

各个所述活塞式调平缸101的杆腔之间通过油路连通。

所述活塞式调平缸101的塞腔和所述小通径比例伺服阀102通过差异流量油路1d连通，所述小通径比例伺服阀102和所述恒压油源104通过油源油路1e连通；各个所述油源油路1e汇集成一条油路以后连通恒压油源104。

所述活塞式调平缸101的杆腔通过杆腔油路1b连通低压油源105；

所述位移传感器103设置在所述塞式调平缸101内；

所述容积同步分系统2包括等直径容积同步柱塞缸201、公共运动板202、回位组件；所述回位组件包括大柱塞缸203、压力传感器204、比例溢流阀205、比例流量油源206；

所述大柱塞缸上端垂直固定于所述公共运动板；

所述大柱塞缸203通过油路连通比例流量油源206；所述比例溢流阀205设在所述大柱塞缸203和所述比例流量油源206的连通的油路上；

所述压力传感器204设置在所述大柱塞缸上；

所述大柱塞缸203的柱塞截面积与各组活塞式调平缸101的活塞总截面积相等。

所述活塞式调平缸101的活塞直径等于所述等直径容积同步柱塞缸201柱塞直径。

图中公共运动板202有一块，大柱塞缸203、压力传感器204、比例溢流阀205、等直径容积同步柱塞缸201均有四个，比例流量油源206有一个。

所述等直径容积同步柱塞缸201垂直固定于所述公共运动板202上；

所述回位组件和所述公共运动板202垂直固定连接。

所述活塞式调平缸101的活塞腔和所述等直径容积同步柱塞缸201的柱塞腔通过塞腔油路1a连通，所述活塞式调平缸101的调平控制用的小通径比例伺服阀102与所述等直径容积同步柱塞缸201并联。

一种高动态补偿容积同步调平系统的应用，应用于复合材料液压机的调平，所述活塞式调平缸101安装于所述复合材料液压机的底座四角处。

一种高动态补偿容积同步调平系统的控制方法，第一步，将至少两个相同的活塞式调平缸101间隔并列设置；

第二步，将一个活塞式调平缸101流量分流给一个直径容积同步柱塞缸201和一个小通径比例伺服阀102；

单个活塞式调平缸101的塞腔流量为a，单个等直径容积同步柱塞缸201的塞腔流量为b，单个小通径比例伺服阀102的调节流量为c；

第三步，保证各个中的等直径容积同步柱塞缸201的b实时相等；

第四步，单独调节每个c的大小来调节各个a的差异流量；

流量关系如下：a＝b+c，c≤0.1b。

流量c的调节控制是轴控制器依据活塞式调平缸101内设的有位移传感器103位移传感器间的动态偏差对小通径比例伺服阀102进行动态闭环同步控制实现。

具体轴控器控制方法为现有技术，故此处不作详细阐释；

具体可参考，参考文献1：申请号：201110278650.9，多缸液压系统的应变速率控制和多点调平控制方法。

本发明通过采用容积同步柱塞缸辅助分油原理将四角调平系统单缸控制流量减小到12L/MIN以内，从而可以采用公称流量12L/MIN的小通径比例伺服阀实现四角调平，比例伺服阀的响应速度较常规四角调平系统所能选择的比例插装阀的响应速度提高1倍，从整个系统响应对比，提高3-5倍，四角调平精度±0.05MM的稳定性至少提高1倍，且四角调平系统整体成本下降20％。

Claims (9)

1.一种高动态补偿容积同步调平系统，其特征在于：包括调平分系统(1)和容积同步分系统(2)；

所述调平分系统(1)包括活塞式调平缸(101)、小通径比例伺服阀(102)、位移传感器(103)、恒压油源(104)、低压油源(105)；

所述活塞式调平缸(101)的塞腔和所述小通径比例伺服阀(102)通过差异流量油路(1d)连通，所述小通径比例伺服阀(102)和所述恒压油源(104)通过油源油路(1e)连通；

所述活塞式调平缸(101)的杆腔通过杆腔油路(1b)连通低压油源(105)；

所述位移传感器(103)设置在所述塞式调平缸(101)内；

所述容积同步分系统(2)包括等直径容积同步柱塞缸(201)、公共运动板(202)、回位组件；

所述等直径容积同步柱塞缸(201)垂直固定于所述公共运动板(202)上；

所述回位组件和所述公共运动板(202)垂直固定连接。

所述活塞式调平缸(101)的活塞腔和所述等直径容积同步柱塞缸(201)的柱塞腔通过塞腔油路(1a)连通，所述活塞式调平缸(101)的调平控制用的小通径比例伺服阀(102)与所述等直径容积同步柱塞缸(201)并联。

2.根据权利要求1所述的一种高动态补偿容积同步调平系统，其特征在于：所述回位组件包括大柱塞缸(203)、压力传感器(204)、比例溢流阀(205)、比例流量油源(206)；

所述大柱塞缸上端垂直固定于所述公共运动板；

所述大柱塞缸(203)通过油路连通比例流量油源(206)；所述比例溢流阀(205)设在所述大柱塞缸(203)和所述比例流量油源(206)的连通的油路上；

所述压力传感器(204)设置在所述大柱塞缸上；

所述大柱塞缸(203)的柱塞截面积与各组活塞式调平缸(101)的活塞总截面积相等。

3.根据权利要求1所述的一种高动态补偿容积同步调平系统，其特征在于：所述回位组件为多组并联的弹簧。

4.根据权利要求1所述的一种高动态补偿容积同步调平系统，其特征在于：所述活塞式调平缸(101)的活塞直径等于所述等直径容积同步柱塞缸(201)柱塞直径。

5.根据权利要求1所述的一种高动态补偿容积同步调平系统，其特征在于：各个所述活塞式调平缸(101)的杆腔之间通过油路连通。

6.根据权利要求1所述的一种高动态补偿容积同步调平系统，其特征在于：各个所述油源油路(1e)汇集成一条油路以后连通恒压油源(104)。

7.根据权利要求1-6任一所述的一种高动态补偿容积同步调平系统，其特征在于：所述调平分系统(1)有四组，四组所述调平分系统(1)并联。

8.一种高动态补偿容积同步调平系统的应用，其特征在于：应用于复合材料液压机的调平，所述活塞式调平缸(101)安装于所述复合材料液压机的底座四角处。

9.一种高动态补偿容积同步调平系统的控制方法，其特征在于：

第一步，将至少两个相同的活塞式调平缸(101)间隔并列设置；

第二步，将一个活塞式调平缸(101)流量分流给一个直径容积同步柱塞缸(201)和一个小通径比例伺服阀(102)；

单个活塞式调平缸(101)的塞腔流量为a，单个等直径容积同步柱塞缸(201)的塞腔流量为b，单个小通径比例伺服阀(102)的调节流量为c；

第三步，保证各个中的等直径容积同步柱塞缸(201)的b实时相等；

第四步，单独调节每个c的大小来调节各个a的差异流量；

流量关系如下：a＝b+c，c≤0.1b。