CN108757649B - 一种扭力轴表面滚压强化机床液压供油系统 - Google Patents

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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，包括电机泵组件、风冷却器、温度变送器、加热器、单向阀、压力传感器、空气滤清器、精过滤器、截止阀、蓄能器、电液比例减压溢流阀、压力表、压力继电器、三位四通电磁换向阀、数显表、液位继电器和油箱等；本发明采用电液比例减压溢流阀精确控制液压站输出油液压力大小，并且能在较大范围适应其变化，同时具备溢流功能，从而保证液压站工作安全，采用电液比例减压溢流阀，较之伺服压力调节精度并不逊色，并且成本低廉，降低了对油液清洁度的要求，此外，采用蓄能器保压，在很大程度上减少泵运转所产生的大量的热，实现能源的节约。

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
扭力轴作为车辆悬挂系统重要组成部件，在使用前需要对其表面和齿根部位进行强化，滚压机床是对其加工强化的设备，而控制其滚压压力的液压系统是其重要的组成部分。目前主要的液压系统主要有以下几种：
(1)采用三级液压系统，滚压压力呈现阶梯形式变化，自动定位，强化滚压和光整滚压以实现滚压质量的提高和校直的作用。
(2)采用电液伺服控制调整滚压压力，并且实现滚压压力的精确调整。通过压力传感器采集的液压站工作压力信号送入控制单元，与调定的压力信号进行比较，得到两者之间的差值，从而用此差值调整伺服阀电流，从而调整液压系统压力。但是此系统对于小压力的精确调整效果不好，并且存在对液压油清洁度要求高等问题。
发明内容
本发明的目的正是为了克服电液伺服系统复杂和维护性较为繁琐问题和满足大范围压力调节的需求，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，保证压力无超调，不受外界干扰，并且可以实现压力的大范围调整，通过蓄能器保压，实现能量的有效利用，降低了整个液压系统的发热。
本发明的目的可通过下述技术原理和结构来实现：
一种扭力轴表面滚压机床液压供油系统，包括控制单元、电机泵组件、风冷却器、温度变送器、加热器、单向阀、压力传感器、空气滤清器、粗过滤器、精过滤器、截止阀、蓄能器、电液比例减压溢流阀、压力表、压力继电器、三位四通电磁换向阀、数显表、液位继电器和油箱等，上述各元件之间的连接关系为：
电机泵组件泵的进口连接粗过滤器，泵的出口依次连接单向阀、精过滤器、电液比例减压溢流阀、三位四通电磁换向阀和滚压缸。蓄能器连接在电液比例减压溢流阀和精过滤器之间的管路上。
蓄能器管路上安装有压力继电器和压力表，蓄能器与油箱之间装有截止阀，用于蓄能器的释压。滚压缸前的油路装有压力数字显示表和压力传感器。加热器安装在油箱侧面，电机泵组件泵进油口的部位，风冷却器安装在泵泄油口连接到油箱的油路上。
三位四通电磁换向阀的回油口和油箱连接，同时电液比例减压溢流阀回油口也连接在回油管路上，油箱上安装有温度变送器，用于检测油箱油液温度。同时，液位继电器安装在油箱上，用于监测油箱油液液位高度。
所述控制单元与压力传感器和电液比例减压溢流阀的控制端分别相连，根据压力传感器采集的压力信号对电液比例减压溢流阀进行控制。采用步进增量式的PID控制方法，其原理为：
根据当前的第K个采样时刻压力传感器采集的压力值v(K)，控制电液比例减压溢流阀出油口的油压，其中：
e(K)＝c-v(K)
其中，c为滚压压力设定值，e(K)为第K个采样时刻电液比例减压溢流阀输出值与设定值之间的误差值。
则输出的增量△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)个采样时刻压力值与指令压力值的误差值，e(K-2)为第(K-2)个采样时刻压力值与指令压力值的误差值，output(K-1)为第(K-1)采样时刻控制单元的输出量。Kp、Ki和Kd分别为PID控制器比例单元P、积分单元I和微分单元D的系数。
有益效果：
首先，本发明为了保证电液比例减压溢流阀出油口的油压进行精确控制，利用预设的压力控制值与压力传感器返回信号产生差值，通过控制单元的控制算法产生控制控制电压信号，控制电液比例减压溢流阀阀芯运动，从而达到精确控制压力的目的。
其次，现有技术中的电液伺服阀在油液清洁度较差的情况下可能发生阀芯动作的卡顿，造成压力不能准确调节的结果，而电液比例减压溢流阀不存在这个问题，因此，由于采用了电液比例减压溢流阀，可以对油液清洁度不做太高的要求。
再者，电液比例减压溢流阀自带溢流功能，能够在系统压力突然升高的情况下实现溢流，从而保护滚压装置不受损害。
最后，在现有技术中的电液流量伺服阀控制压力系统中，蓄能器只起到保压和吸收压力脉冲的作用，而在本发明中，泵启动后，压力油液进入蓄能器，当达到蓄能器压力设定值后，泵停止工作，由蓄能器供给滚压所需要的压力，因此本发明能够在很大程度上减少泵运转所产生的大量的热，实现能源的节约。
附图说明
图1是本发明中扭力轴表面滚压强化机床液压供油系统原理图
具体实施方式
如图1所示，所述扭力轴表面滚压强化机床液压供油系统包括控制单元(图中未示出)、粗过滤器(1)、电机泵组件(2)、风冷却器(3)、温度变送器(4)、加热器(5)、单向阀(6)、压力传感器(7)、空气滤清器(8)、精过滤器(9)、截止阀(10)、蓄能器(11)、电液比例减压溢流阀(12)、压力表(13)、压力继电器(14)、三位四通电磁换向阀(15)、压力数字显示表(16)、液位继电器(17)和油箱(18)，上述各元件之间的连接关系为：
电机泵组件(2)泵的进口连接粗过滤器(1)，泵的出口依次连接单向阀(6)、精过滤器(9)、电液比例减压溢流阀(12)、三位四通电磁换向阀(15)和滚压缸。蓄能器(11)连接在电液比例减压溢流阀(12)和精过滤器(9)之间的管路上。
蓄能器(11)管路上安装有压力继电器(14)和压力表(13)，蓄能器(11)与油箱(18)之间装有截止阀(10)，其打开可以使蓄能器(11)直接和油箱(18)连接，释放蓄能器压力。滚压缸前的油路装有压力数字显示表(16)和压力传感器(7)。加热器(5)安装在油箱(18)侧面、电机泵组件(2)泵进油口的部位，风冷却器(3)安装在泵泄油口连接到油箱的油路上。
三位四通电磁换向阀(15)的回油口和油箱连接，同时电液比例减压溢流阀(12)回油口也连接在回油管路上，油箱上安装有温度变送器(4)，用于检测油箱油液温度。同时，液位继电器(17)安装在油箱上，用于监测油箱油液液位高度。
所述控制单元与压力传感器(7)和电液比例减压溢流阀(12)的控制端分别相连，根据压力传感器(7)采集的压力信号对电液比例减压溢流阀(12)进行控制。采用步进增量式的PID控制方法，其原理为：
根据当前的第K个采样时刻压力传感器采集的压力值v(K)，控制电液比例减压溢流阀出油口的油压，其中：
e(K)＝c-v(K)
其中，c为滚压压力设定值，e(K)为第K个采样时刻电液比例减压溢流阀输出值与设定值之间的误差值；
则输出的增量△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)个采样时刻压力值与指令压力值的误差值，e(K-2)为第(K-2)个采样时刻压力值与指令压力值的误差值，output(K-1)为第(K-1)采样时刻控制单元的输出量。Kp、Ki和Kd分别为PID控制器比例单元P、积分单元I和微分单元D的系数。
本发明启动电机泵组件的电机，液压油液经过电机泵组件输出，一部分进入蓄能器(11)，一部分到达电液比例减压溢流阀(12)。当压力到达压力继电器(14)设定值，系统控制电机泵组件(2)停止工作，系统工作压力由蓄能器(11)保持。压力传感器测量得到的压力信号与控制单元设定压力比较得到误差信号，调节电液比例减压溢流阀(12)，精确调整滚压压力，并且由于其溢流作用限制了系统最高压力，从而保护了液压系统。
本发明在泵泄油口连接到油箱的油路上设置有风冷却器装置，当温度变送器(4)检测到油液温度高于设定值时，自动启动风冷却器(3)对泵泄油口连接到油箱的油路上的油液进行降温。同时在电机泵组件(2)泵的吸油口附近设置加热器，以防止在较低温度的情况下此系统不能启动的情况。
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，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之中。

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，包括控制单元、粗过滤器(1)、电机泵组件(2)、单向阀(6)、精过滤器(9)、蓄能器(11)、电液比例减压溢流阀(12)、三位四通电磁换向阀(15)和油箱(18)，电机泵组件(2)泵的进口连接粗过滤器(1)，泵的出口依次连接单向阀(6)、精过滤器(9)、电液比例减压溢流阀(12)、三位四通电磁换向阀(15)和滚压缸，蓄能器(11)连接在电液比例减压溢流阀(12)和精过滤器(9)之间的管路上，启动电机泵组件的电机，液压油液经过电机泵组件输出，一部分进入蓄能器(11)，一部分到达电液比例减压溢流阀(12)；蓄能器(11)管路上安装有压力继电器(14)和压力表(13)，当压力到达压力继电器(14)设定值，系统控制电机泵组件(2)停止工作，系统工作压力由蓄能器(11)保持，蓄能器(11)与油箱(18)之间装有截止阀(10)，其打开可以使蓄能器(11)直接和油箱(18)连接，释放蓄能器压力；滚压缸前的油路装有压力数字显示表(16)和压力传感器(7)，所述控制单元与压力传感器(7)和电液比例减压溢流阀(12)的控制端分别相连，根据压力传感器测量得到的压力信号与控制单元设定压力比较得到误差信号，调节电液比例减压溢流阀(12)，精确调整滚压压力，并且由于其溢流作用限制了系统最高压力，从而保护了液压系统；三位四通电磁换向阀(15)的回油口和油箱连接，电液比例减压溢流阀(12)回油口也连接在回油管路上，油箱上安装有温度变送器(4)和液位继电器(17)，分别用于检测油箱油液温度和液位高度；
所述调节电液比例减压溢流阀(12)采用步进增量式的PID控制方法，其原理为：根据当前的第K个采样时刻压力传感器采集的压力值v(K)，控制电液比例减压溢流阀出油口的油压，其中：
e(K)＝c-v(K)
其中，c为滚压压力设定值，e(K)为第K个采样时刻电液比例减压溢流阀输出值与设定值之间的误差值；则输出的增量△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)个采样时刻压力值与指令压力值的误差值，e(K-2)为第(K-2)个采样时刻压力值与指令压力值的误差值，output(K-1)为第(K-1)采样时刻控制单元的输出量，Kp、Ki和Kd分别为PID控制器比例单元P、积分单元I和微分单元D的系数。
2.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，还包括加热器(5)，加热器(5)安装在油箱(18)侧面、电机泵组件(2)泵进油口的部位。
3.根据权利要求1或2所述的系统，其特征在于，在泵泄油口连接到油箱的油路上设置有风冷却器(3)，当温度变送器(4)检测到油液温度高于设定值时，自动启动风冷却器(3)对泵泄油口连接到油箱的油路上的油液进行降温。
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