电液比例磨床液压系统设计及换向平稳性研究

对于高速大惯量往复加工机床来说,换向平稳性一直是一个热门话题。而换向过程是由机床控制系统控制的,且在换向过程中决定换向平稳性的是换向制动过程,于是就引出了机床控制系统的设计与换向制动过程的研究。 与机械传动系统相比较,液压传动系统具有结构简单、组成方便、易于控制和柔性较好等优点,在制造业中应用广泛。本论文在查阅了大量国内外相关文献的基础上,分析了现行使用的各种液压系统在实现换向过程中的优缺点,最后以高速平面磨床为研究对象设计了一套基于电液比例控制技术的液压系统。 电液比例控制技术不但可靠、价廉,而且其控制精度及响应特性均能满足工程技术的实际需要。它填补了传统开关式液压控制技术与伺服控制技术之间的空白,已成为流体传动与控制技术中最富生命力的一个分支,具有广阔的工业应用前景。 这套基于电液比例控制技术的平面磨床液压系统主要是采用了电液比例换向阀作为换向控制元件,这充分利用了电液比例控制技术的优点。本论文建立了液压系统的数学模型,并运用控制理论的原理详细分析了该系统的动态特性。换向制动过程的时间非常短,仅仅利用了响应的过渡过程,因此文章关心的是系统的响应快速性问题。所以文中应用了相位超前校正和PD校正手段来提高系统的响应快速性,即在原有系统中有目的地加入一些装置和元件,人为地改变系统的结构和性能,达到所需要的结果。系统校正可以有效地解决系统性能不足的问题。 影响系统换向平稳性问题的关键是换向制动过程,因此本论文对该过程作了详细的论述。首先通过对换向冲击机理的分析建立了换向制动过程的评价体系,提出了三个评价指标;然后根据系统的性质选择了控制参数;接着在认真分析了几种常用的制动过程控制曲线的基础上,求取了一条最优控制曲线,该曲线能够使高速平面磨床实现平稳无冲击的换向制动过程;最后论文利用MATLAB的SIMULINK工具箱对换向制动过程进行了仿真研究,并采用了在线调节参数的方法。