[发明专利]大型模锻液压机混合同步平衡控制系统

说明书

技术领域

本发明涉及一种大型模锻液压机，特别是涉及一种大型模锻液压机混合同步平衡控制系统。

背景技术

大型模锻液压机是国防军工、航空航天用于生产大型整体锻件的关键装备。模锻液压机通过动梁对锻件施加载荷，锻件成型质量取决于动梁的运行姿态。液压机在工作时，由于锻件坯料各部位温度、厚度差别以及材料不均匀性，或因油缸的泄露、阻力、制造精度以及结构的弹性变形导致的多缸驱动运行不同步，模锻件的变形力的合力中心偏离液压机中心，导致动梁在偏心力矩作用下产生倾斜。一方面，动梁倾斜后若不及时纠偏，绝大部分力矩传递给液压机框架，导致液压机构件受力情况恶化，有可能使总应力超过允许值而发生事故；另一方面，动梁发生倾斜后，上、下模不能准确压合，无法满足模锻件尺寸精度的要求。同步平衡回路是模锻装备不可或缺的关键环节。

液压机同步主要采用流量补偿型液压系统，即被控对象因各种因素偏离设定位置时，根据检测器检测到的被控对象相对于设定位置的位移偏移量，液压同步系统通过补偿控制系统向需要增压的工作缸液压腔补油，使另一腔封闭或者泄油，工作缸两腔产生的压力差用于平衡外加载荷，阻止被控对象偏离设定位置。

流量补偿型液压同步系统按照工作方式的不同可以分为主动式和被动式同步两种。主动同步系统中起同步作用的是驱动动梁运动的主工作缸。当动梁倾斜时，主工作缸根据检测控制系统实时反馈的控制量主动调节各个驱动缸压力和流量，以保持动梁的水平度。被动同步系统则是在动梁下部四个角点设置平衡液压缸，平衡缸根据动梁倾斜产生的位移偏移量被动地施加与偏转力矩相反的平衡力矩，以阻止动梁倾斜。

中国发明专利公开号为CN1903476A和CN101537469A分别公开了一种模锻液压机同步平衡系统，是国内报道的较先进的同步系统。其运行静精度是0.04‰rad，动精度为0.6‰rad，系统响应时间0.3s。现有的同步控制精度仍无法满足制造具有更高整体形状精度锻件的要求,在系统响应速度、可靠性方面仍有较大提升空间。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种同步平衡系统控制精度高和响应速度快的大型模锻液压机混合同步平衡控制系统。

为了解决上述技术问题，本发明提供的大型模锻液压机混合同步平衡控制系统，包括多缸并行驱动的主动同步液压子回路和被动平衡液压子回路以及回程同步油缸，还包括信号检测子系统和电气控制子系统，所述的主动同步液压子回路包括五支主工作缸及其相应的泵站驱动进液阀组，所述的主工作缸安装于固定上横梁与活动横梁之间，由进液阀组独立控制，所述的被动平衡液压子回路包括四支同步液压缸，所述的同步液压缸设置于所述的活动横梁下方四角，按每一对角线上的两个为一组分为两组，每组中的一个缸的上腔与另一缸的下腔连通，所述的主动同步液压子回路采用并行独立驱动支路，每个所述的主工作缸由相应的进液阀组单独控制，所述的进液阀组的连接方式是：液压泵出口与三位四通电磁换向阀的进口相连，液压泵出口连接的比例压力阀、溢流阀与二位三通电磁阀，所述的三位四通电磁换向阀的出口与方向伺服阀相连接，所述的方向伺服阀阀口前后加装有压差补偿器，所述的方向伺服阀通往所述的主工作缸的油路上使用单向阀；所述的被动平衡液压子回路的连接方式是：液压泵的出口连接有方向伺服电磁阀，在所述的方向伺服电磁阀的进油口旁接一蓄能器，所述的方向伺服电磁阀连接二个插装阀和二个电磁换向阀控制四个同步缸进油、回油路的通断，所述的被动平衡液压子回路上设有压力继电器；所述的主缸进液阀组与所述的被动平衡液压子回路的控制端均与控制器输出端口通信相连。

所述的主动同步液压子回路采用溢流阀与二位四通电磁换向阀配合实现系统卸荷。

所述的信号检测子系统是指：所述的活动横梁的四角上各设有一个高精度磁致伸缩位移传感器，压力传感器和流量传感器安装于所述的主动同步液压子回路和所述的被动平衡液压子回路和液压回路上，信号经A/D转换器输入控制端。

所述的电气控制子系统采用Profibus拓扑网络结构，采用上位机与可编程控制器相结合的两级控制方案，上位机通过通讯卡和Profibus总线网络实现与PLC之间的数据通讯。PLC控制液压系统工作，对信号检测系统检测到的动梁四角位移信号和其它传感器检测到的有关信号信息进行处理，给出的控制信号经功率放大后驱动各液压执行元件正确工作；通过组态软件和人机交互界面显示采集的系统工艺参数和生产过程中的技术数据。