超精密液压控制方法
阅读说明：本技术 超精密液压控制方法 (Ultra-precise hydraulic control method ) 是由 王朝林 张正宁 屈鹏飞 于 2021-02-10 设计创作，主要内容包括：本发明涉及一种油压精确控制的系统。尤其涉及超精密液压控制方法,控制方法为：依次经过三级压力控制的进行压力调节,第一级稳压采用伺服电机驱动所述螺杆泵的油电伺服控制系统,伺服电机由控制中心连接控制的伺服驱动器驱动工作,设置压力传感器进行反馈,对系统压力进行伺服控制PID调节；第二级稳压通过高精度的第一减压阀对系统进行减压稳压,对系统压力进消波处理；第三级稳压同二级稳压相同,通过高精度的第二减压阀对系统压力进行进一步消波处理；第二、三级分别设置稳压器以减小流量脉动对压力的影响,本发明采用三级压力控制提高了控制精度,稳定性好,干扰因素低,洁净度及温度控制减少压力干扰,测压检测及温度检测控制精准。(The invention relates to a system for accurately controlling oil pressure. In particular to an ultra-precise hydraulic control method, which comprises the following steps: the pressure regulation is sequentially carried out through three-stage pressure control, a servo motor is adopted for driving an oil-electricity servo control system of the screw pump in the first-stage pressure stabilization mode, the servo motor is driven to work by a servo driver which is connected and controlled by a control center, a pressure sensor is arranged for feedback, and servo control PID regulation is carried out on the system pressure; the second-stage pressure stabilization is used for carrying out pressure reduction and pressure stabilization on the system through a high-precision first pressure reducing valve, and the pressure of the system is subjected to wave elimination treatment; the third-stage pressure stabilization is the same as the second-stage pressure stabilization, and the system pressure is subjected to further wave elimination treatment through a high-precision second pressure reducing valve; the invention adopts three-level pressure control to improve the control precision, has good stability and low interference factor, reduces the pressure interference by cleanliness and temperature control, and has accurate pressure measurement and temperature detection control.)
技术领域
本发明属于液压精密控制技术领域，具体是一种超精密液压控制方法。
背景技术
精确控制的液压静压输出广泛应用于高精度加工过程中，例如用于静压轴承、静压导轨等，目前精密液压油源控制技术的压力恒定控制精度一般大于1‰，小于1‰的更高精度很难实现，或者很难稳定的保持，现有油源控制回路技术较多采用高精度的比例伺服阀和\或较精确控制的泵进行控制输出油压，但普遍存在稳定性较差，干扰因素多，输出精度不够高的问题，不适应现阶段工业化精密制造生产需求。
发明内容
本发明为了实现稳定输出高精度油压，发明一种精密液压油源控制回路。
本发明采取以下技术方案：
精密液压油源控制回路，包括第一伺服电机驱动的液压泵输出连接控制阀、蓄能器、传感器、溢流阀组成的供油回路，其特征在于：还包括回油回路和冷却回路、控制中心，液压泵为螺杆泵，控制阀包括第一减压阀、第二减压阀，蓄能器包括：第一蓄能器、第二蓄能器，传感器包括：第一压力传感器、第一温度传感器、液位继电器，液压泵吸油口连接有油箱，第一温度传感器、液位继电器设置于油箱，液压泵压力口依次连接第一压力传感器、第一减压阀、第二减压阀，第二减压阀出口连接负载，第一压力传感器、第一减压阀之间连接设置第一蓄能器，第一减压阀、第二减压阀之间连接设置第二蓄能器，回油回路为连接负载和油箱的回油泵，回油泵由第二伺服电机驱动连接，冷却回路为外置连接油箱的油冷机，第一伺服电机、第二伺服电机分别设置连接有伺服驱动器，伺服驱动器分别连接控制中心，第一压力传感器、第一温度传感器输入连接控制中心，控制中心连接设置输入\输出的触摸屏。
第二减压阀出口与负载之间还连接设置有第二压力传感器、第二温度传感器，第二压力传感器、第二温度传感器输入连接控制中心；回油泵和油箱之间连接设置回油过滤器；液压泵与第一压力传感器之间连接设置高压滤油器，液压泵优选螺杆泵，高压滤油器设置压差发讯器，油冷机优选变频油冷机；第一减压阀、第二减压阀的进口和出口分别设置测压点；油箱内底部设置磁铁。
超精密液压控制方法：
步骤一：螺杆泵从油箱吸取油液，螺杆泵出口连接供油回路以及溢流阀，供油回路设置稳压器以减小流量脉动对压力的影响；
步骤二：对油液进行第一级稳压：采用第一伺服电机驱动螺杆泵的油电伺服控制系统，第一伺服电机由控制中心连接控制的伺服驱动器驱动工作，螺杆泵出口设置第一压力传感器进行反馈，对系统压力进行伺服控制PID调节保证泵源输出压力和维持压力稳定性，同时根据系统所需流量精确控制油泵输出流量，减小多于油量的溢流发热；
步骤三：对油液进行第二级稳压：通过高精度的第一减压阀对系统进行减压稳压，对系统压力进消波处理；
步骤四：对油液进行第三级稳压：第三级稳压同二级稳压相同，通过高精度的第二减压阀对系统压力进行进一步消波处理。
稳压器数量为两个，分别设置在第二级稳压的第一减压阀前与第三级稳压的第二减压阀前，稳压器是蓄能器或具有弹性补偿的恒定压力源，两稳压器在步骤三，步骤四稳压过程中进一步提高压力变化中的补偿响应速度，第一减压阀、第二减压阀为设置补偿管的减压阀，具有在步骤三，步骤四的流动条件下对下游压力下降进行补偿的功能。
油箱连接的变频油冷机通过第一温度传感器传递信号至控制中心，控制中心控制变频油冷机工作进行温度控制，系统输出油温控制在±0.5℃范围内，第一温度传感器精度为≤0.2%，第一温度传感器温度测量范围不超过0℃~30℃。
步骤五：经过负载的油液进入回油回路，回油回路由第二伺服电机驱动回油泵平衡负载和油箱的油液量实现匹配以及进一步促进温度稳定，第二个目的为：第一伺服电机、第二伺服电机由控制中心连接协同控制，主动稳定负载内部油压。
步骤二：对油液进行第一级稳压：采用第一伺服电机驱动所述螺杆泵的油电伺服控制系统，第一伺服电机由控制中心连接控制的伺服驱动器驱动工作，螺杆泵出口设置第一压力传感器进行反馈，对系统压力进行伺服控制PID调节保证泵源输出压力和维持压力稳定性，同时根据系统所需流量精确控制油泵输出流量，减小多于油量的溢流发热，螺杆泵出口设置过滤精度为5μm的高压滤油器，高压滤油器设置压差发讯器保证系统输出油液的清洁度避免影响压力精度。
步骤四：第二减压阀出口设置有第二压力传感器、第二温度传感器，对油液进行第三级稳压：第三级稳压同二级稳压相同，通过高精度的第二减压阀对系统压力进行进一步消波处理；
第二压力传感器、第二温度传感器反馈数据至控制系统及触摸屏。
步骤五：经过负载的油液进入回油回路，回油回路由第二伺服电机驱动回油泵平衡负载和油箱的油液量实现匹配以及进一步促进温度稳定，回油泵和油箱之间设置回油过滤器，回油过滤器和油箱中磁铁在油液经过供油回路、回油回路进行循环时，从负载输入的金属磁性物质进行吸附过滤。
与现有技术相比，本发明可以获得以下技术效果：精密液压油源控制回路的压力控制精度高，稳定性好，干扰因素低，三级压力控制稳压效果好，外置温度控制节省空间并减少压力干扰，测压检测及温度检测控制精准。
本发明的精密液压油源控制回路功能齐全，精度高。
附图说明
图1是本发明的原理图；
图2是本发明的控制框图；
图3是本发明的流程图；
图4是本发明的单位时间内的压力控制变化图。
其中，1-油箱、2-磁铁、3-液位计、4-过滤器、5-回油过滤器、6-回油泵、7-第二伺服电机、8-第一温度传感器、9-液位继电器、10-第一伺服电机、11-液压泵、12-冷却器、13-高压滤油器、14-溢流阀、15-第一压力传感器、16-第一蓄能器、17-第一减压阀、18-第二蓄能器、19-第二减压阀、20-第二压力传感器、21-第二温度传感器。
具体实施方式
超精密液压控制的回路，包括分别连接油箱1的供油回路、回油回路、冷却回路；
如图1，包括分别连接油箱1的供油回路、回油回路、冷却回路；
其中，供油回路包括：第一伺服电机10驱动的液压泵11、减压阀、蓄能器、溢流阀14、高压滤油器，液压泵11吸油口连接油箱1，液压泵11出口连接高压滤油器13，高压滤油器13出口连接溢流阀14，溢流阀14回油连接油箱1，蓄能器包括第一蓄能器16、第二蓄能器18，减压阀包括：第一减压阀17、第二减压阀19，高压滤油器13出口连接第一蓄能器16和第一减压阀17，第一减压阀17出口连接第二蓄能器18和第二减压阀19，第二减压阀19出口连接负载供油的A口，高压滤油器13出口连接设置第一压力传感器15；液压泵11优选螺杆泵。
优选的，高压滤油器13设置有压差发讯器LF。
进一步的，第二减压阀19出口还连接设置第二压力传感器20、第二温度传感器21。
油箱1内底部设置磁铁2用于吸收磁性金属粉末杂质。
回油回路包括：第二伺服电机7驱动的回油泵6、回油过滤器5，其中，B口为回油口并连接负载，B口连接回油泵6，回油泵6输出连接回油过滤器5，回油过滤器5输出连接油箱1。
冷却回路为进出口分别连接油箱1的冷却器12，冷却器12优选变频油冷机，油箱1还设置有第一温度传感器8、液位继电器9、液位计3。
如图2所示，液位继电器9、第一温度传感器8、第一压力传感器15、第二压力传感器20、第二温度传感器21连接控制中心反馈信号，控制中心分别输出信号至连接第一伺服电机10、第二伺服电机7的驱动器，控制中心连接触摸屏、冷却器，触摸屏输入输出信号至控制中心，压差发讯器LF连接控制中心反馈信号。
工作方式为：
如图1-3所示，本发明输出压力要求波动小，采用三级稳压、减压的总体方案，达到了压力波动小于0.5‰的超精密压力控制。
第一伺服电机10驱动液压泵11从油箱1内抽取液压油泵出，压力油依次经过高压滤油器13、第一蓄能器16、第一减压阀17、第二蓄能器18、第二减压阀19输出至A口，第一压力传感器15反馈压力至油电伺服控制系统，第二压力传感器20、第二温度传感器21反馈数据至控制系统及触摸屏。
第一级稳压采用第一伺服电机10驱动液压泵11的油电伺服控制系统，对系统压力进行伺服控制保证泵源输出压力和压力的稳定性，同时可根据系统所需流量精确控制油泵输出流量，减小多于油量的溢流发热，系统更稳定。液压泵11采用螺杆泵减小油泵引起的压力波动，同时降低系统的噪音。一级输出压力最高为：4Mpa，最大流量≥12L/min，A口的出口压力范围0.5~2.0Mpa，连续可调。
第二级稳压通过高精度的第一减压阀17对系统进行减压稳压，对系统压力进消波处理，设置了稳压器第一蓄能器16减小流量脉动对压力的影响，稳压输出压力，减压范围：0.6-0.9 Mpa。
第三级稳压同二级稳压相同通过高精度的第二减压阀19对系统压力进行进一步消波处理，设置了稳压器第二蓄能器18减小流量脉动对压力的影响，进一步提高输出压力的稳定性，最终达到系统要求，减压范围：0.6-0.9MPa。
高压油出口设置精度小于0.04的第一压力传感器15，对输出压力进行检测。高压油出口压力低于或高于设定值时，系统蜂鸣报警并在触摸屏上显示。
系统输出油温控制在±0.5℃范围内，采用精度为≤0.2%的第一温度传感器8和变频油冷机对油箱内的油液进行温度控制，第一温度传感器8温度测量范围不小于0℃~30℃，通过油温度传感器检测油液温度控制油冷机的制冷量达到了油温的精确控制，再加上供油系统各阀件的稳定工作状态发热相同，从而输出温度得到了精确控制。当油箱温度超过设定值时，蜂鸣报警并在触摸屏上显示。
高压滤油器13过滤精度5μm，保证系统输出油液的清洁度。
系统配置了伺服电机7驱动的回油泵6、液位继电器9，系统可根据实际使用情况精确调整抽油流量，保证系统回油和输出油量的匹配性，保证系统正常工作，同时通过液位传感器实时检测油位，及时故障报警，第一伺服电机10、第二伺服电机7由控制中心连接协同控制，主动稳定负载内部油压。
精密液压系统调节：
液压泵11P口压力值调节,将溢流阀14的调节到4MPa，在连接控制中心的触摸屏中输入压力设定值，观察显示屏上的P口压力值，通过触摸屏调节控制中心系统中的PID参数值，使其压力稳定在设定值的±0.02MPa。要求多次重复设定压力值，均达到要求即可。
A口压力值调节，待液压泵11P口压力精度达到要求之后，A口接入负载，分别调节第一减压阀17以及第二减压阀19，观察显示屏上A口压力值，通过调节控制中心系统中的PID参数值，如图4，使其达到工作时所需的压力值，并且压力波动值不大于±0.001MPa，超调量不大于0.1MPa。第二伺服电机7驱动回油泵6从连接B口的负载吸取回油至回油过滤器5进入油箱1。