CN100457320C - 模锻水压机比例型油控水操纵*** - Google Patents
模锻水压机比例型油控水操纵*** Download PDFInfo
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Abstract
本发明公开了一种模锻水压机比例型油控水操纵***,包括油压驱动回路、接力器油缸、顶杆、凸轮、转角检测装置及控制器;所述的油压驱动回路由泵站、一个电液比例节流阀和两个二位三通电磁阀及四个插装锥阀构成主油路及控制油路;所述的控制器的输入接所述的转角检测装置,控制器的输出接所述的电液比例节油阀以根据输入信号的大小按比例的调节油压驱动回路的流量,和连接两个二位三通电磁阀,通过控制二位三通电磁阀中电磁铁的通断,实现油缸大流量的方向控制。这种模锻水压机比例型油控水操纵***,具有精度高、稳定性好的优点。
Description
技术领域
本发明涉及一种巨型水压机操纵***,特别是巨型模锻水压机比例型油控水操纵***。
背景技术
巨型模锻水压机是一个国家国防和基础产业的关键设备,在国防和基础建设中作用重大。水压机操纵***是完成水压机及其辅助机构各种行程和动作的控制机构,是水压机的重要组成部分。
目前,国内外巨型模锻水压机操纵***多为“水控水”方式,即采用机械式的大扳把形式,由操作工人扳动扳把通过一系列杠杆机构使分配器阀芯控制机构处于相应的位置,从而完成各分配器的分配任务。由于机械杠杆的力不足以使阀芯动作,故需要从水压***本身引入高压水通过中间机构来使阀芯完成动作,实现“水控水”的控制。这种操纵***方式已明显老化、落后,水压机的运行的可靠性得不到保证,且控制精度差。
水压机操纵***方面经历了较大的发展。现有的液压操纵***趋向于油压驱动方式,采用油泵直接传动或“油控水”的方式对水压机进行控制。即通过油压驱动***控制接力器油缸动作,从而使得分配器的凸轮轴转动,凸轮轴上不同位置和角度的凸轮通过顶杆驱动分配器相应阀芯动作实现相应的水阀的开启和关闭。凸轮轴转角检测装置跟踪和检测其转角,将其作为控制器的输入信号,控制器的输出接电磁阀实现对油压驱动***的控制。然而目前的油压驱动***中多采用开关型电磁阀,多为开关控制,致使驱动过程中振荡超调严重,***精度容易失稳;控制精度低,严重影响产品的精度以及水压机的可靠性。
发明内容
针对现有的巨型模锻水压机的操纵***存在的精度低和可靠性差的问题,本发明的目的在于提供一种新型的巨型模锻水压机的操纵***,以克服现有技术中的上述缺陷。
本发明采用如下技术方案:一种模锻水压机比例型油控水操纵***,包括油压驱动回路、接力器油缸、顶杆、凸轮、转角检测装置及控制器;其特征在于:所述的油压驱动回路由泵站、一个电液比例节流阀和两个二位三通电磁阀及四个插装锥阀构成主油路及控制油路;所述的电液比例节流阀入口与所述泵站的出油口联通,其出口中的一路作为控制油路与作为先导阀的两个二位三通电磁阀的进油口相联通,两个二位三通电磁阀中的第一二位三通电磁阀的出油口与四个插装锥阀中的第二插装锥阀和第四插装锥阀的控制油入口相通,第二二位三通电磁阀的出油口则与第一插装锥阀和第三插装锥阀的控制油入口相通;所述的电液比例节流阀的出口中另一路作为主油路与所述的第二插装锥阀和第三插装锥阀的主油路入口相联通,所述的第二插装锥阀的主油路出口与所述的接力器油缸的左油腔相通,所述第三插装锥阀的主油路出口与所述的接力器油缸的右油腔相通,所述第一插装锥阀的主油路入口与所述接力器油缸的左油腔相通,其主油路出口与所述泵站的油箱相通,所述第四插装锥阀的主油路入口与所述接力器油缸的右油腔相通,其主油路出口与所述泵站的油箱相通;所述的控制器的输入接所述的转角检测装置,控制器的输出接所述的电液比例节油阀以根据输入信号的大小按比例的调节油压驱动回路的流量,控制器的输出还连接两个二位三通电磁阀,通过控制二位三通电磁阀中电磁铁的通断,实现油缸大流量的方向控制。
本发明的这种模锻水压机比例型油控水操纵***,将电液比例节油阀与两个二位三通电磁阀和四个插装锥阀有机结合构成油压驱动回路,在控制器的控制下可以根据输入信号的大小按比例调节油压驱动回路的流量,能够避免超调产生的***振荡,整个***工作稳定,提高了水压机操纵***可靠性,降低了设备故障率。控制精度高,凸轮轴转角控制精度为±1.5°,响应快,响应速度为0.5-1.5秒,具有防止超调能力,操作方便、省力、快捷。***布置紧凑合理,便于维护。
附图说明
图1为本发明分配器驱动机构示意图;
图2为接力器油缸内部结构示意图;
图3为油压驱动回路结构示意图;
图4为操纵***原理框图。
图中:1、接力器,2、凸轮,3、凸轮轴,4、顶杆,5、螺母,6、柔性联轴器,7、数字编码器,8、分配器阀体,9、活塞杆,10、齿条,11、齿轮,12、左油腔,13、右油腔,14、泵站,15、电液比例节流阀,16、第一二位三通电磁阀,17、第二二位三通电磁阀,18、第一插装锥阀,19、第二插装锥阀,20、第三插装锥阀,21、第四插装锥阀。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施例对本发明的模锻水压机比例型油控水操纵***作进一步说明,以助于理解本发明的内容。
如图1所示,为分配器驱动机构示意图。包括接力器1、凸轮轴3、凸轮2、顶杆4、调节螺母5、柔性联轴器6、转角检测装置7,分配器阀体8。如图2所示,接力器油缸中活塞杆9中段做成齿条10形式,该齿条10与齿轮11组成齿轮齿条传动装置,齿轮11安装在凸轮轴3上。
如图3所示为油压驱动回路原理简图,油压驱动回路主要由泵站14,电液比例节流阀15,二位三通电磁阀16、17,插装锥阀18、19、20、21等组成,泵站14提供驱动接力器油缸动作所需的高压油液。电液比例节流阀15的油入口与泵站14的出油管路联通以控制其流量,其出口中一路作为控制油路与作为先导阀的两个二位三通电磁阀16、17的进油口相联通,两个二位三通电磁阀中的第一二位三通电磁阀16的出油口与四个插装锥阀中的第二插装锥阀19和第四插装锥阀21的控制油入口相通,第二二位三通电磁阀17的出油口则与四个插装锥阀中的第一插装锥阀18和第三插装锥阀20的控制油入口相通,以控制四个插装锥阀动作,实现主油路的换向控制。电液比例节流阀15的出口中另一路作为主油路与第二插装锥阀19和第三插装锥阀20的主油路入口相联通,第二插装锥阀19的主油路出口与接力器油缸的左油腔12相通,第三插装锥阀20的主油路出口与接力器油缸的右油腔13相通,第一插装锥阀18的主油路入口与接力器油缸的左油腔12相通,其主油路出口与泵站14的油箱相通形成回油油路,第四插装锥阀21的主油路入口与接力器油缸的右油腔13相通,其主油路出口与泵站14的油箱相通形成回油油路。控制器(图中省略)的输入接图1中作为转角检测装置的数字编码器7,控制器的输出接图3中的电液比例节油阀15以根据输入的信号的大小按比例的调节油压驱动回路的流量,控制接力器油缸1的运动速度,以实现凸轮轴2角度的精确控制;和连接两个二位三通电磁阀16、17,控制二位三通电磁阀中电磁铁的通断,控制相应的插装锥阀实现油缸大流量的方向控制。
本发明的技术基本原理是:参照图1至图4所示,根据水压机的操纵指令,由控制器22发出控制信号,控制油压驱动回路中的电液比例节流阀15,实现接力器油缸1的速度控制。控制油压驱动回路中电磁阀16、17,通过四个插装锥阀18、19、20、21控制油液的流向及通断,实现接力器油缸1的方向控制。第一二位三通电磁阀16中电磁铁得电,第二二位三通电磁阀17不动,插装锥阀19、21导通,通过这两个阀门使接力器油缸1左腔12进油,右腔13回油,齿条10向右运动,凸轮轴2正转;第一二位三通电磁阀16断电,第二二位三通电磁阀17中电磁铁得电,则插装锥阀18、20导通,接力器油缸1右腔13进油,左腔12回油,齿条10向左运动,凸轮轴2反转。分配器中凸轮轴2的转动,推动相应的顶杆装置4升降,控制分配器阀体8中不同水阀阀芯的通流面积,控制水压机使水路***高压工作液体流量和流向。通过分配器中柔性联轴器6与凸轮轴2末端连接的数字编码器7,实时检测凸轮轴3的转角,反馈给控制器22,实现闭环控制。当凸轮轴转角目标值SP与凸轮轴实时值PV之间的误差较大时,控制电液比例节流阀15以大流量开启,使接力器油缸1快速接近目标位置;当误差达到一个给定的小范围内时,采用PI比例控制,根据误差的大小,计算电液比例节流阀15的设定流量,连续地、按比例地控制油压***的流量,克服驱动过程中由于补偿流量过大而超调产生的***振荡现象,避免了***失稳,使***的动态性能达到最优状态,实现凸轮轴2转角的精确定位。
控制器可以采用PLC控制器或工控机进行控制,容易通过控制程序改变控制参数。
如图1所示,顶杆14与分配器阀体的阀杆可以通过螺母连接,通过调整连接顶杆4和阀杆的调节螺母5可以调节顶杆和阀杆之间的间隙,当凸轮、顶杆磨损后可调整顶杆和阀杆之间的间隙,以保证阀芯开启度。
图1中凸轮与顶杆装置之间采用滚轮从动件接触方式,即在顶杆4下端安装滚轮(图中省略),以减少凸轮和顶杆之间的摩擦。
本实施例中采用数字编码器7作为转角检测装置,并通过柔性联轴器6连接在凸轮轴3的轴端,相对于模拟信号转角检测装置来说,能够提高检测精度,与PLC控制器或工控机配合,采用数字接口,还可以简化***结构。
Claims (5)
1、一种模锻水压机比例型油控水操纵***,包括油压驱动回路、接力器油缸、顶杆、凸轮、转角检测装置及控制器;其特征在于:所述的油压驱动回路由泵站、一个电液比例节流阀和两个二位三通电磁阀及四个插装锥阀构成主油路及控制油路;所述的电液比例节流阀入口与所述泵站的出油口联通,其出口中的一路作为控制油路与作为先导阀的两个二位三通电磁阀的进油口相联通,两个二位三通电磁阀中的第一二位三通电磁阀的出油口与四个插装锥阀中的第二插装锥阀和第四插装锥阀的控制油入口相通,第二二位三通电磁阀的出油口则与第一插装锥阀和第三插装锥阀的控制油入口相通;所述的电液比例节流阀的出口中另一路作为主油路与所述的第二插装锥阀和第三插装锥阀的主油路入口相联通,所述的第二插装锥阀的主油路出口与所述的接力器油缸的左油腔相通,所述第三插装锥阀的主油路出口与所述的接力器油缸的右油腔相通,所述第一插装锥阀的主油路入口与所述接力器油缸的左油腔相通,其主油路出口与所述泵站的油箱相通,所述第四插装锥阀的主油路入口与所述接力器油缸的右油腔相通,其主油路出口与所述泵站的油箱相通;所述的控制器的输入接所述的转角检测装置,控制器的输出接所述的电液比例节油阀以根据输入信号的大小按比例的调节油压驱动回路的流量,控制器的输出还连接两个二位三通电磁阀,通过控制二位三通电磁阀中电磁铁的通断,实现油缸大流量的方向控制。
2、如权利要求1所述的模锻水压机比例型油控水操纵***,其特征在于:还包括与顶杆对应的分配器阀杆,所述的顶杆与对应的分配器阀杆通过螺母连接。
3、如权利要求1或2所述的模锻水压机比例型油控水操纵***,其特征在于:在所述的顶杆下端安装滚轮与所述的凸轮接触。
4、如权利要求1或2所述的模锻水压机比例型油控水操纵***,其特征在于:所述的转角检测装置为数字编码器。
5、如权利要求4所述的模锻水压机比例型油控水操纵***,其特征在于:所述的控制器为PLC控制器或工控机。
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