[发明专利]对重型装甲车辆的扭力轴进行滚压强化的控制系统

说明书

技术领域

本发明涉及一种滚压机床控制系统，具体涉及一种对重型装甲车辆的扭力轴进行滚压强化的控制系统。

背景技术

通常条件下重型装甲车辆的行驶条件恶劣，其传动用扭力轴需要经常性的工作在大负荷条件下。重型装甲车辆的扭力轴是车辆发动机将动力传送到轮毂的重要传动零件，工作过程中承受着较大的扭曲及滚动载荷，因此提高扭力轴的表面质密度及表面光洁度对提高扭力轴硬度，减少扭力轴在重复性、高强度下产生表面裂纹有着重要的作用。

通过对扭力轴的滚压光整及强化加工，特别是对扭力轴轴颈、轮座等处的表面加工，对提高车轴的表面质量和疲劳强度起到了很大的作用。尽管车轴的滚压光整及强化加工具有悠久的历史，铁道部已普遍应用于车轴的表面加工，但目前所使用的设备一般都是普通车床。这种加工方法存在着劳动强度大、加工效率低、工件交换周期长，另外由于在加工过程中需要人工手动进行油雾润滑，还存在着环保性差、油液利用率低、污染环境等问题。

发明内容

本发明的目的是提供一种对重型装甲车辆的扭力轴进行滚压强化的控制系统，该控制系统可实现机床加工的全自动控制。

实现本发明的技术方案如下：

一种对重型装甲车辆的扭力轴进行滚压强化的控制系统，该系统包括滚压运动控制子系统、滚压头液压控制子系统以及测量与数据采集处理子系统；其中滚压运动控制子系统与滚压头液压控制子系统分别与测量与数据采集处理子系统相连；

滚压运动控制子系统主要由两光电编码器、运动控制单元、Z轴伺服电机以及主轴伺服电机组成；上述各部件之间的连接关系为：两光电编码器各位于一伺服电机上且与伺服电机同步旋转；运动控制单元与光电编码器、Z轴伺服电机以及主轴伺服电机分别相连；所述Z轴伺服电机与机床工作台相连，所述主轴伺服电机与机床主轴相连；

光电编码器用于检测与其相连的伺服电机的角速度和旋转角度，并将所检测到的角度信息传输给运动控制单元；

运动控制单元根据与Z轴伺服电机相连的光电编码器传输过来的角度信息，控制Z轴伺服电机带动机床工作台沿Z轴运动，对与主轴伺服电机相连的光电编码器传输过来的角度信息和测量与数据采集处理子系统传输过来的齿根位置进行处理，生成控制信号控制主轴伺服电机带动主轴旋转；

液压控制子系统包括PID控制单元、液压泵站、电液流量伺服阀以及压力传感器；其中液压泵站输出管路与电液流量伺服阀进油口相连，压力传感器位于电液流量伺服阀出油管路，且电液流量伺服阀出油管路与机床上滚压头的液压缸相连，PID控制单元分别与压力传感器和电液流量伺服阀的控制端相连；

PID控制单元根据压力传感器采集的压力值，采用PID算法实现对电液流量伺服阀控制端的控制；

测量与数据采集子系统主要由激光位移传感器、光电编码以及数据处理模块组成；其中激光位移传感器安装于机床溜板箱上并随机床溜板箱移动，光电编码器位于机床主轴箱内且通过同步带轮与主轴尾部相连，数据处理模块分别与激光位移传感器以及光电编码相连；

激光位移传感器用于检测扭力轴的半径R，并将其传输给数据处理模块；

光电编码器用于检测主轴的旋转角度θ，并将其传输给数据处理模块。

数据处理装置对接收到的旋转角度θ和扭力轴的半径R进行计算，获取扭力轴的齿根位置，并传输给滚压运动控制子系统。

进一步地，本发明所述PID算法为：根据当前第K个采样时刻压力传感器采集的压力值V（K），控制电液流量伺服阀出油口的油压output（K）；其中

e（K）=C-V（K）;

其中，C为根据电液流量伺服阀出油口所需的油压设定的控制值，e（K）为第K个采样时刻伺服端输出值与设定值之间的误差值；

则输出增量△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）个采样时刻伺服端输入的误差值，e（K-2）为第（K-2）个采样时刻伺服端输入的误差值，output（K-1）为第（K-1）个采样时刻控制单元输出量；Kp=100为伺服端积分系数，Ki=50为伺服端比例系数，Kd=700为伺服端微分系数，则输出量output（K）为：

output（K）=output（K-1）+△output。