重型雙功能液壓機主缸驅動系統及其使用方法與流程
2023-10-04 19:42:29
本發明涉及重型液壓機柱塞缸控制技術領域，更具體地，涉及一種重型雙功能液壓機主缸驅動系統及其控制方法。
背景技術：
隨著我國科技的不斷進步，重型機械的需求量越來越大，大噸位液壓機的應用也越來越多，尤其是在模鍛和黑色金屬垂直擠壓機方面，噸位已經由以前的幾千噸上升到數萬噸。
在模鍛加工中，動梁的運動速度低，但是需要嚴格控制動梁的運動速度精度，因而需要對進入柱塞缸的高壓油液流量進行精確控制；而在垂直擠壓加工中，特別是在黑色金屬垂直擠壓中，由於黑色金屬導熱係數高，散熱快，為避免因坯料溫度降低過多而致使變形抗力急劇增加或造成悶車事故，需要快速完成擠壓加工，因而需要為柱塞缸提供高壓大流量油液。
然而，目前重型液壓機多為單一功能壓機，如單獨用於模鍛加工的模鍛液壓機和單獨用於黑色金屬垂直擠壓加工的黑色金屬垂直液壓機。模鍛液壓機多採用充液油箱、變量泵、比例閥組成的柱塞缸供油迴路，當柱塞缸需要快下時由充液油箱為柱塞缸補油，當柱塞缸工進時由變量泵經比例閥為柱塞缸供油，這種迴路無法滿足垂直擠壓時柱塞缸對高壓大流量油液的需求；黑色金屬垂直擠壓機多採用變量泵為柱塞缸供油的迴路，垂直擠壓時直接由變量泵根據速度要求為柱塞缸供油，這種供油迴路速度控制精度低，無法滿足模鍛加工過程中對柱塞缸速度精確控制的需求。
技術實現要素：
本發明提供一種重型雙功能液壓機主缸驅動系統及使用其控制柱塞缸速度的方法，以解決現有重型液壓機單一功能、僅能實現模鍛或垂直擠壓其種一種功能的技術問題。
根據本發明的一個方面，提供一種重型雙功能液壓機主缸驅動系統，其包括：油箱、與油箱連通的供油迴路、旁路排油迴路、卸荷迴路及柱塞缸；所述供油迴路包括三個並聯的大流量供油泵、小流量供油泵和變量供油泵，所述供油迴路的輸出端分別與所述旁路排油迴路和柱塞缸相連；所述大流量供油泵、小流量供油泵和變量供油泵分別通過單向控制閥與所述旁路排油迴路和柱塞缸相連，且所述單向閥的輸入端還連接有二位二通電液換向閥。
在上述方案基礎上優選，所述供油迴路的輸出端進一步還連接有供油壓力感應器和用於限定最大供油壓力的先導型溢流閥，且所述先導型溢流閥與所述油箱相連通。
在上述方案基礎上優選，所述供油迴路與所述柱塞缸之間設有兩個並聯的大通徑主油路控制支路和小通徑主油路控制支路。
在上述方案基礎上優選，所述大通徑主油路控制支路和小通徑主油路控制支路均包括插裝閥、三位四通比例閥，所述插裝閥的兩個主油口分別與所述供油迴路的輸出端和所述柱塞缸相連，並將所述插裝閥的控制口與所述三位四通比例閥相連接。
在上述方案基礎上優選，所述大通徑主油路控制支路和小通徑主油路控制支路的輸出端通過單向閥與所述柱塞缸相連接，並在所述單向閥輸出端接有用於測量進入所述柱塞缸內油壓的壓力傳感器。
在上述方案基礎上優選，所述大流量供油泵的最大供油量為Qb、小流量供油泵的最大供油量為Qs和變量供油泵的最大供油量Qv，Qb＞Qv＞Qs，且Qv＞Qb-Qs。
本發明還提供了一種使用如上所述重型雙功能液壓機主缸驅動系統控制柱塞缸速度的方法，其包括以下步驟：
S1.基於柱塞缸的最大速度，獲取柱塞缸的最大進油量Qm；
S2.基於柱塞缸的最大進油量Qm獲取供油迴路中的大流量供油泵、小流量供油泵和變量供油泵的開啟狀態；
S3.基於柱塞缸在不同加工階段的速度，獲取柱塞缸的進油量Q1，以調節供油迴路瞬時的供油量Q2，且Q2>Q1，以確定二位二通電液換向閥的導通狀態；
S4.基於柱塞缸速度設定值v確定調速迴路，並確定柱塞缸運動到位，停止供油迴路供油；
S5.基於供油迴路的油壓及卸荷時間，獲取卸荷迴路的開度。
在上述方案基礎上優選，所述步驟S2進一步包括:
當0＜Qm＜Qv時，僅啟動變量供油泵；
當Qv≤Qm<Qv+Qs時，關閉大流量供油泵，啟動小流量供油泵和變量供油泵；
當Qv+Qs≤Qm<Qv+Qb時，關閉小流量供油泵，啟動大流量供油泵和變量供油泵；
當Qv+Qb≤QmQ1，以確定二位二通電液換向閥8、26、24的導通狀態；
S4.基於柱塞缸400速度設定值v確定調速迴路，並確定柱塞缸400運動到位，停止供油迴路100供油；
S5.基於供油迴路100的油壓及卸荷時間，獲取卸荷迴路300的開度。
在上述方案基礎上優選，所述步驟S2進一步包括:
當0＜Qm＜Qv時，僅啟動變量供油泵28；
當Qv≤Qm<Qv+Qs時，關閉大流量供油泵5，啟動小流量供油泵4和變量供油泵28；
當Qv+Qs≤Qm<Qv+Qb時，關閉小流量供油泵4，啟動大流量供油泵5和變量供油泵28；
當Qv+Qb≤QmQm，以降低功率損耗。
第二步，根據柱塞缸400在不同加工階段的速度設定值v計算柱塞缸400進油量Q1，並據此確定二位二通換向閥8、26、24的導通狀態，使柱塞缸400供油迴路100瞬時的供油量Q2>Q1。
第三步，根據柱塞缸400速度設定值v確定調速迴路：當0＜v≤v0時，採用小通徑主油路控制支路600的插裝閥9與小通徑旁路排油控制插裝閥10的組合對柱塞缸400的速度進行調節；當v0＜v≤vmax時，採用大通徑主油路控制支路500的插裝閥14與小通徑旁路排油控制插裝閥10的組合對柱塞缸400速度進行調節。
第四步，根據柱塞缸400速度的實際測量值vT與設定值v的差值，以分別獲取大通徑主油路控制支路500的插裝閥14、小通徑主油路控制支路600的插裝閥9、小通徑旁路排油控制插裝閥10的工作狀態，以採用閉環控制的方式對柱塞缸400的速度進行調節。
當採用小通徑主油路控制支路600的插裝閥9與小通徑旁路排油控制插裝閥10的組合對柱塞缸400速度進行調節時：若|v-vT|>Δvx，則首先採用小通徑主油路控制支路600的插裝閥9對柱塞缸400速度進行粗調，當ΔvsxΔvy，則首先採用大通徑主油路控制支路500的插裝閥14對柱塞缸400速度進行粗調，當ΔvsyΔvx，則首先採用小通徑主油路控制支路600的插裝閥9對柱塞缸400速度進行粗調，當ΔvsxΔvy，則首先採用大通徑主油路控制支路500的插裝閥14對柱塞缸400速度進行粗調，當Δvsy<|v-vT|≤Δvy時，則大通徑主油路控制支路500的插裝閥14開口大小維持不變，採用小通徑旁路排油控制插裝閥10對柱塞缸400速度進行精調。檢查柱塞缸400是否運動到既定位置，若沒有到位則需要重複計算二位二通換向閥8、26、24的導通狀態等步驟；若柱塞缸400運動到既定位置，則進行下一步，即將大通徑主油路控制支路500的插裝閥14或小通徑主油路控制支路600的插裝閥9關閉。在黑色金屬垂直擠壓加工過程中，擠壓結束時柱塞缸400不需要保壓，此時，根據壓力傳感器17所測油缸中油液壓力值及卸荷時間計算插裝閥22開度大小，以使柱塞缸400卸荷。
上述Δvx、Δvy為由粗調轉為精調的速度差值閾值,Δvsx、Δvsy為速度誤差允許值。
最後，同時使電磁鐵1YA-3YA失電，從而使大流量供油泵5、小流量供油泵4和變流量供油泵28經二位二通換向閥8、26、24卸荷。使電磁鐵10YA得電，從而使二位四通換向閥13導通，先導油經二位四通換向閥13後將液控單向閥18打開，為柱塞缸400回程做準備。
最後，本申請的方法僅為較佳的實施方案，並非用於限定本發明的保護範圍。凡在本發明的精神和原則之內，所作的任何修改、等同替換、改進等，均應包含在本發明的保護範圍之內。