[發明專利]大型模鍛液壓機混合同步平衡控制系統

有效

• 申請號: 201410015025.9
• 申請日: 2014-01-14
• 公開（公告）號: CN103920839A
• 公開（公告）日: 2014-07-16
• 發明（設計）人: 潘晴;李毅波;黃明輝;湛利華;陸新江
• 申請（專利權）人: 中南大學
• 主分類號: B21J9/20
• 分類號: B21J9/20;B21J9/14
• 代理公司: 長沙市融智專利事務所 43114
• 代理人: 鄧建輝

技術領域

本發明涉及一種大型模鍛液壓機，特別是涉及一種大型模鍛液壓機混合同步平衡控制系統。

背景技術

大型模鍛液壓機是國防軍工、航空航天用于生產大型整體鍛件的關鍵裝備。模鍛液壓機通過動梁對鍛件施加載荷，鍛件成型質量取決于動梁的運行姿態。液壓機在工作時，由于鍛件坯料各部位溫度、厚度差別以及材料不均勻性，或因油缸的泄露、阻力、制造精度以及結構的彈性變形導致的多缸驅動運行不同步，模鍛件的變形力的合力中心偏離液壓機中心，導致動梁在偏心力矩作用下產生傾斜。一方面，動梁傾斜后若不及時糾偏，絕大部分力矩傳遞給液壓機框架，導致液壓機構件受力情況惡化，有可能使總應力超過允許值而發生事故；另一方面，動梁發生傾斜后，上、下模不能準確壓合，無法滿足模鍛件尺寸精度的要求。同步平衡回路是模鍛裝備不可或缺的關鍵環節。

液壓機同步主要采用流量補償型液壓系統，即被控對象因各種因素偏離設定位置時，根據檢測器檢測到的被控對象相對于設定位置的位移偏移量，液壓同步系統通過補償控制系統向需要增壓的工作缸液壓腔補油，使另一腔封閉或者泄油，工作缸兩腔產生的壓力差用于平衡外加載荷，阻止被控對象偏離設定位置。

流量補償型液壓同步系統按照工作方式的不同可以分為主動式和被動式同步兩種。主動同步系統中起同步作用的是驅動動梁運動的主工作缸。當動梁傾斜時，主工作缸根據檢測控制系統實時反饋的控制量主動調節各個驅動缸壓力和流量，以保持動梁的水平度。被動同步系統則是在動梁下部四個角點設置平衡液壓缸，平衡缸根據動梁傾斜產生的位移偏移量被動地施加與偏轉力矩相反的平衡力矩，以阻止動梁傾斜。

中國發明專利公開號為CN1903476A和CN101537469A分別公開了一種模鍛液壓機同步平衡系統，是國內報道的較先進的同步系統。其運行靜精度是0.04‰rad，動精度為0.6‰rad，系統響應時間0.3s?，F有的同步控制精度仍無法滿足制造具有更高整體形狀精度鍛件的要求,在系統響應速度、可靠性方面仍有較大提升空間。

發明內容

本發明所要解決的技術問題是提供一種同步平衡系統控制精度高和響應速度快的大型模鍛液壓機混合同步平衡控制系統。

為了解決上述技術問題，本發明提供的大型模鍛液壓機混合同步平衡控制系統，包括多缸并行驅動的主動同步液壓子回路和被動平衡液壓子回路以及回程同步油缸，還包括信號檢測子系統和電氣控制子系統，所述的主動同步液壓子回路包括五支主工作缸及其相應的泵站驅動進液閥組，所述的主工作缸安裝于固定上橫梁與活動橫梁之間，由進液閥組獨立控制，所述的被動平衡液壓子回路包括四支同步液壓缸，所述的同步液壓缸設置于所述的活動橫梁下方四角，按每一對角線上的兩個為一組分為兩組，每組中的一個缸的上腔與另一缸的下腔連通，所述的主動同步液壓子回路采用并行獨立驅動支路，每個所述的主工作缸由相應的進液閥組單獨控制，所述的進液閥組的連接方式是：液壓泵出口與三位四通電磁換向閥的進口相連，液壓泵出口連接的比例壓力閥、溢流閥與二位三通電磁閥，所述的三位四通電磁換向閥的出口與方向伺服閥相連接，所述的方向伺服閥閥口前后加裝有壓差補償器，所述的方向伺服閥通往所述的主工作缸的油路上使用單向閥；所述的被動平衡液壓子回路的連接方式是：液壓泵的出口連接有方向伺服電磁閥，在所述的方向伺服電磁閥的進油口旁接一蓄能器，所述的方向伺服電磁閥連接二個插裝閥和二個電磁換向閥控制四個同步缸進油、回油路的通斷，所述的被動平衡液壓子回路上設有壓力繼電器；所述的主缸進液閥組與所述的被動平衡液壓子回路的控制端均與控制器輸出端口通信相連。

所述的主動同步液壓子回路采用溢流閥與二位四通電磁換向閥配合實現系統卸荷。

所述的信號檢測子系統是指：所述的活動橫梁的四角上各設有一個高精度磁致伸縮位移傳感器，壓力傳感器和流量傳感器安裝于所述的主動同步液壓子回路和所述的被動平衡液壓子回路和液壓回路上，信號經A/D轉換器輸入控制端。

所述的電氣控制子系統采用Profibus拓撲網絡結構，采用上位機與可編程控制器相結合的兩級控制方案，上位機通過通訊卡和Profibus總線網絡實現與PLC之間的數據通訊。PLC控制液壓系統工作，對信號檢測系統檢測到的動梁四角位移信號和其它傳感器檢測到的有關信號信息進行處理，給出的控制信號經功率放大后驅動各液壓執行元件正確工作；通過組態軟件和人機交互界面顯示采集的系統工藝參數和生產過程中的技術數據。