專利名稱：一種扭力軸表面滾壓強化機床液壓供油系統(tǒng)的制作方法
技術領域：
本發(fā)明屬于液壓技術領域，具體涉及一種扭力軸表面滾壓強化機床液壓供油系統(tǒng)。
背景技術：
目前，現有滾壓強化機床的液壓系統(tǒng)是采用三級變壓液壓系統(tǒng)，滾壓力呈現階梯型變化，實現自動定位，強化滾壓和光整滾壓以實現滾壓質量的提高和液壓校直的作用。另夕卜，還有的滾壓強化機床的液壓系統(tǒng)采用的是給加壓油缸沖油，保持壓力開度，以大流量重開液壓鉗的后端，到達加緊位置完成加緊軸頸后，進行滾壓。但是，第一種情況下的液壓系統(tǒng)較為復雜，需要較多數量的閥類和液壓缸，并且對于外界干擾沒有有效的措施消除。第二種情況下的液壓系統(tǒng)在滾壓加工過程中會出現滾壓壓力周期性的波動，并且幅值較大的情況。

發(fā)明內容
為了克服現有的滾壓液壓系統(tǒng)的復雜和可能產生較大超調的不足，本發(fā)明提供一種扭力軸表面滾壓強化機床液壓供油系統(tǒng)，該系統(tǒng)不僅能提供恒定壓力的油液，而且能保證壓力無超調，不受外界干擾。實現本發(fā)明的技術方案如下一種扭力軸表面滾壓強化機床液壓供油系統(tǒng)，包括電機、比例恒壓變量泵、粗過濾器、蓄能器1、電磁溢流閥、高壓球閥、精過濾器1、精過濾器II，蓄能器I1、壓力傳感器1、電液流量伺服閥、截止閥、風冷卻器、回油過濾器、壓力傳感器II以及控制單元；上述各部件之間的連接關系為電機和比例恒壓變量泵相連，比例恒壓變量泵的入口處連接粗過濾器，比例恒壓變量泵的出口依次連接高壓球閥、精過濾器1、精過濾器I1、壓力傳感器I后與電液流量伺服閥的進油口相連，其中蓄能器I設于比例恒壓變量泵與高壓球閥之間的管路上，蓄能器II設于精過濾器II與壓力傳感器I之間的管路上；在蓄能器I與高壓球閥之間連接有一回油管路，所述電磁溢流閥、風冷卻器、回油過濾器依次設于回油管路上；所述截止閥并聯(lián)于所述風冷卻器的兩端；所述電液流量伺服閥的回油口與電磁溢流閥和風冷卻器之間的回油管路相連；所述電液流量伺服閥的出油口通過壓力傳感器II與滾壓油缸相連；所述控制單元與壓力傳感器1、壓力傳感器I1、電磁溢流閥以及電液流量伺服閥的控制端分別相連，其根據壓力傳感器I采集的壓力值對電磁溢流閥進行控制，根據當前第K個采樣時刻壓力傳感器II采集的壓力值V (K)，控制電液流量伺服閥出油口的油壓output (K);其中e (K)=C-V (K);其中，C為根據電液流量伺服閥出油口所需的油壓設定的控制值，e (K)為第K個采樣時刻伺服端輸出值與設定值之間的誤差值；則輸出增量Λ output為:Λ Output=KpX (e (K)-e (κ-l))+Ki Xe (K)+Kd(e (Κ-2) Xe (K-1)+e (Κ-2);其中，e (K-1)為第(K-1)個采樣時刻伺服端輸入的誤差值，e (K_2)為第(K_2)個采樣時刻伺服端輸入的誤差值，output (K-1)為第(K-1)個采樣時刻控制單元輸出量；Kp=IOO為伺服端積分系數，Ki=50為伺服端比例系數，Kd=700為伺服端微分系數，則輸出量output (K)為:output (K) =output (K-1) +Λ output。進一步地，本發(fā)明還包括與油箱相連的測溫偶、空氣過濾器以及溫度液位計。進一步地，本發(fā)明所述精過濾器I的過濾精度為10微米，所述精過濾器II的過濾精度為5微米。有益效果:首先，本發(fā)明為了保證電液流量伺服閥出油口的油壓進行精確控制，本發(fā)明利用預設的控制值與壓力傳感器II返回信號產生差值，控制電液流量伺服閥閥芯運動，從而達到對出油口油壓的精確控制；同時本發(fā)明為保證電液流量伺服閥魯棒性，經過多次試驗，將伺服閥比例系數，積分系數，微分系數分別設為Ki=50，Kp=IOO, Kd=700。其次，補充本發(fā)明設置兩個精過濾器的好處。


下面結合附圖和實施例對本發(fā)明進一步說明。圖1是本滾壓強化機床液壓系統(tǒng)原理圖。其中1.電機，2.比例恒壓變量泵，3.粗過濾器，4.測溫偶，5.空氣過濾器，6.溫度液位計，7.蓄能器I，8.壓力表，9.電磁溢流閥，10.高壓球閥，11.精過濾器I (10微米)，12.精過濾器11(5微米)，13.蓄能器II，14.壓力傳感器I，15.電液流量伺服閥，16.截止閥，17.風冷卻器，18.回油過濾器，19.壓力傳感器II，20.控制單元。
具體實施例方式如圖1所示，本發(fā)明扭力軸表面滾壓強化機床液壓供油系統(tǒng)，包括電機1、比例恒壓變量泵2、粗過濾器3、測溫偶4、空氣過濾器5、溫度液位計6、蓄能器17、壓力表8、電磁溢流閥9、高壓球閥10、精過濾器111、精過濾器1112，蓄能器1113、壓力傳感器114、電液流量伺服閥15、截止閥16、風冷卻器17、回油過濾器18、壓力傳感器1119以及控制單元20 ;上述各部件之間的連接關系為:電機I和比例恒壓變量泵2相連，比例恒壓變量泵2的入口處連接粗過濾器3，比例恒壓變量泵2的出口依次連接高壓球閥10、精過濾器111、精過濾器1112、壓力傳感器114后與電液流量伺服閥15的進油口相連，其中蓄能器17和壓力表8設于比例恒壓變量泵2與高壓球閥10之間的管路上，蓄能器1113設于精過濾器1112與壓力傳感器114之間的管路上。測溫偶4、空氣過濾器5以及溫度液位計6與供油系統(tǒng)的油箱相連。在蓄能器17與高壓球閥10之間連接有一回油管路，所述電磁溢流閥9、風冷卻器17、回油過濾器18依次位于回油管路上；所述截止閥16并聯(lián)于所述風冷卻器17的兩端；所述電液流量伺服閥15的回油口與電磁溢流閥9和風冷卻器17之間的回油管路相連；所述電液流量伺服閥15的出油口通過壓力傳感器1119與滾壓油缸相連。控制單元20與壓力傳感器114、壓力傳感器1119、電磁溢流閥9以及電液流量伺服閥15的控制端分別相連圖中未完全給出連接線，其根據壓力傳感器114采集的壓力值對電磁溢流閥9進行控制，從而實現對油路上油壓的控制；根據當前第K個采樣時刻壓力傳感器1119采集的壓力值V (K)，控制電液流量伺服閥15出油口的油壓output (K);e (K)=C-V (K);其中，C為根據電液流量伺服閥出油口所需的油壓設定的控制值，e (K)為第K個采樣時刻伺服端輸出值與設定值之間的誤差值；則輸出增量Λ output為:Δ output=KpX (e (K)-e (K-1))+Ki Xe (K)+Kd(e (Κ-2) Xe (K-1)+e (Κ-2));其中，e(K-l)為第(K-1)個采樣時刻伺服端輸入的誤差值，e (K_2)為第(K_2)個采樣時刻伺服端輸入的誤差值，output (K-1)為第(K-1)個采樣時刻控制單元輸出量；Kp=IOO為伺服端積分系數，Ki=50為伺服端比例系數，Kd=700為伺服端微分系數，則輸出量output (K)為:output (K) =output (K-1) +Λ output。本算法算式中不需要累加，控制增量Aoutput的確定僅與最近3次的采樣值有關，并且控制器每次只輸出控制增量，因此發(fā)生故障時，影響范圍小。在此算法中，Kp、K1、Kd的確定是通過建立此系統(tǒng)的數學模型，并且考慮了對系統(tǒng)階躍輸入具有最佳的ITAE (即誤差絕對值與時間之積的積分)性能，且調節(jié)時間較小等因素，由此得到其值。本發(fā)明啟動電機I后，油液經過電機I帶動比例恒壓變量泵2輸出，其壓力值為恒定的，并且可以通過改變輸入比例恒壓變量泵2比例閥的電信號，以達到改變輸出油液的壓力值。在系統(tǒng)中，設置有電磁溢流閥9，保證系統(tǒng)壓力不超過最高壓力，當控制單元20接收到壓力傳感器114米集的壓力值大于閾值時,則生成一電信號并傳輸給電磁溢流閥9,電磁溢流閥9接收到電信號輸入時開始卸壓。恒定壓力值的液壓油經過10微米和5微米的兩個精過濾器進入電液流量伺服閥。當給定的控制值與壓力傳感器II返回信號產生差值，根據差值信號控制電液流量伺服閥15閥芯運動，調整進入滾壓油缸的流量，從而控制滾壓油缸的滾壓壓力。本發(fā)明在回油路上設置有風冷器裝置，當測溫偶4檢測到油箱油液的溫度高于設定溫度值的時候，自動啟動風冷卻器17對流經回油管路上的油液進行降溫。同時本發(fā)明在回油路上設置有截止閥，當油液不需要冷卻時，可以打開此截止閥，油液不經過風冷卻器17而直接回油箱。綜上所述，以上僅為本發(fā)明的較佳實施例而已，并非用于限定本發(fā)明的保護范圍。凡在本發(fā)明的精神和原則之內，所作的任何修改、等同替換、改進等，均應包含在本發(fā)明的保護范圍之內。
權利要求
1.一種扭力軸表面滾壓強化機床液壓供油系統(tǒng)，其特征在于，包括電機(I)、比例恒壓變量泵(2)、粗過濾器(3)、蓄能器I (7)、電磁溢流閥(9)、高壓球閥(10)、精過濾器I (11)、精過濾器II (12)，蓄能器II (13)、壓力傳感器I (14)、電液流量伺服閥(15)、截止閥(16)、風冷卻器(17)、回油過濾器(18)、壓力傳感器II (19)以及控制單元(20);其中所述電液流量伺服閥(15)采用單線圈連接的方式；上述各部件之間的連接關系為: 電機(I)和比例恒壓變量泵(2 )相連，比例恒壓變量泵(2 )的入口處連接粗過濾器(3 )，比例恒壓變量泵(2)的出口依次連接高壓球閥(10)、精過濾器I (11)、精過濾器II (12)、壓力傳感器I (14)后與電液流量伺服閥(15)的進油口相連，其中蓄能器I (7)設于比例恒壓變量泵(2)與高壓球閥(10)之間的管路上，蓄能器II (13)設于精過濾器II (12)與壓力傳感器I (14)之間的管路上； 在蓄能器I (7)與高壓球閥(10)之間連接有一回油管路，所述電磁溢流閥(9)、風冷卻器(17)、回油過濾器(18)依次設于回油管路上；所述截止閥(16)并聯(lián)于所述風冷卻器(17)的兩端；所述電液流量伺服閥(15 )的回油口與電磁溢流閥(9 )和風冷卻器(17 )之間的回油管路相連；所述電液流量伺服閥 (15)的出油口通過壓力傳感器II (19)與滾壓油缸相連；所述控制單元(20)與壓力傳感器I (14)、壓力傳感器II (19)、電磁溢流閥(9)以及電液流量伺服閥(15)的控制端分別相連，其根據壓力傳感器I (14)采集的壓力值對電磁溢流閥(9)進行控制，根據當前第K個采樣時刻壓力傳感器II (19)采集的壓力值V (K)，控制電液流量伺服閥(15)出油口的油壓output (K);其中e (K) =C-V (K); 其中，C為根據電液流量伺服閥出油口所需的油壓設定的控制值，e (K)為第K個采樣時刻伺服端輸出值與設定值之間的誤差值； 則輸出增量Λ output為:Λ Output=KpX (e (K)-e (K-1))+Ki Xe (K)+Kd(e (K_2) Xe (K-1)+e (Κ-2)); 其中，Kp=IOO為伺服端積分系數，Ki=50為伺服端比例系數，Kd=700為伺服端微分系數，則輸出量output (K)為:output (K) =output (K-1) +Λ output。
2.根據權利要求1所述扭力軸表面滾壓強化機床液壓供油系統(tǒng)，其特征在于，所述系統(tǒng)還包括與油箱相連的測溫偶(4)、空氣過濾器(5)以及溫度液位計(6)。
3.根據權利要求1所述扭力軸表面滾壓強化機床液壓供油系統(tǒng)，其特征在于，所述精過濾器I的過濾精度為10微米，精過濾器II的過濾精度為5微米。
全文摘要
本發(fā)明提供一種扭力軸表面滾壓強化機床液壓供油系統(tǒng)，包括電機、比例恒壓變量泵、粗過濾器、蓄能器I、電磁溢流閥、高壓球閥、精過濾器I、精過濾器II，蓄能器II、壓力傳感器I、電液流量伺服閥、截止閥、風冷卻器、回油過濾器、壓力傳感器II以及控制單元；為了保證電液流量伺服閥出油口的油壓進行精確控制，本發(fā)明利用預設的控制值與壓力傳感器II返回信號產生差值，控制電液流量伺服閥閥芯運動，從而達到對出油口油壓的精確控制。
文檔編號F15B21/08GK103075389SQ20131002445
公開日2013年5月1日 申請日期2013年1月23日 優(yōu)先權日2013年1月23日
發(fā)明者王西彬, 李忠新, 李運華, 張鵬, 劉學斌 申請人:北京理工大學