機(jī)械液壓混合伺服壓力機(jī)的方案設(shè)計(jì)與研究(二)

機(jī)械液壓混合伺服壓力機(jī)的方案設(shè)計(jì)與研究(二)

Feb 18, 2022

圖中: u 為參考電壓,V; τ 為電機(jī)扭矩,N·m; Jm 為伺服電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)慣量,N·m·s2 /rad; Bm 為伺服電機(jī)阻尼系數(shù),N·m·s/rad; ωp 為電機(jī)與液壓泵角速度,rad/s; ωm 為液壓馬達(dá)軸角速度,rad/s; ωq 為曲柄的角速度,rad/s; B 為減速裝置減速比。

此外,圖中 M 為伺服電機(jī),enc 為電機(jī)編碼器。給控制器。在曲軸上裝有 1 個(gè)旋轉(zhuǎn)編碼器,用于實(shí)時(shí)測(cè)量曲軸的位置、速度、加速度信息,并反饋給控制電機(jī)的傳遞函數(shù)方塊圖如圖 3 中所示。

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圖中: Gω( s) 為速度環(huán)控制器傳遞函數(shù),采用 PI 控制,Gω( s) = Kp + Ki ×1 ; S 為積分控制時(shí)間,s; Kp 為S電流環(huán) PI 控制器中的比例控制系數(shù); Ki 為電流環(huán) PI 控制器中的積分控制系數(shù); s 為時(shí)間變量,s; Gi( s) 為電流環(huán) PI 控制器傳遞函數(shù); i 為伺服電機(jī)電流,A; L 為電樞線圈的電感系數(shù),H; R 為電樞線圈的電阻,Ω; Kτ 為電機(jī)轉(zhuǎn)矩常數(shù)。

實(shí)驗(yàn)平臺(tái)設(shè)計(jì)、實(shí)驗(yàn)結(jié)果與分析

實(shí)驗(yàn)平臺(tái)中主要參數(shù)

機(jī)械液壓混合伺服壓力機(jī)實(shí)驗(yàn)平臺(tái)如圖 7 所示。

機(jī)械液壓混合伺服壓力機(jī)的實(shí)驗(yàn)器材及其參數(shù)見表 1。速度如圖中 A - B 所示,滑塊從上死點(diǎn)運(yùn)動(dòng)并加速下行。

第二段滑塊速度如圖中 B - C 所示,滑塊以較快速度等速下行。第三段滑塊速度如圖中 C - D 所示,滑塊下行到達(dá)設(shè)定位置進(jìn)行減速。

第四段滑塊速度如圖中 D - E 所示,滑塊進(jìn)入壓制階段以較慢速度等速下行。第五段滑塊速度如圖中 E - F -G 所示,滑塊速度減慢到零,此時(shí)曲柄到達(dá)下死點(diǎn) F,然后加速回程。

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第六段滑塊速度如圖中 G - H 所示,滑塊以較快速度等速實(shí)現(xiàn)上行回程。第七段滑塊速度如圖中 H - I 所示,滑塊速度減慢到零,曲柄回到上死點(diǎn)。

通過(guò)設(shè)定的滑塊的運(yùn)動(dòng)速度曲線和曲柄滑塊的數(shù)學(xué)模型計(jì)算得到曲柄軸的轉(zhuǎn)速 ωq0。在系統(tǒng)中對(duì) ωq0 進(jìn)行反饋控制后得到滑塊的運(yùn)動(dòng)曲線。

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實(shí)驗(yàn)結(jié)果分析

機(jī)械液壓混合驅(qū)動(dòng)伺服壓力機(jī)的控制系統(tǒng)采用固高控制平臺(tái) Otostudio 編程實(shí)現(xiàn)對(duì)系統(tǒng)的反饋控制。

針對(duì)控制系統(tǒng)的人機(jī)交互界面包括操作按鈕、滑塊運(yùn)動(dòng)狀態(tài)顯示和液壓系統(tǒng)流量狀態(tài)顯示 3 部分,其中操作按鈕部分如圖 10 所示。

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實(shí)測(cè)曲線的對(duì)比,實(shí)線為實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)擬合曲線,虛曲線為設(shè)定理想曲線。從圖中可以看出,滑塊經(jīng)過(guò)在滑塊運(yùn)動(dòng)過(guò)程中,液壓馬達(dá)進(jìn)油口和出油口的流量變化如圖 13 所示,實(shí)線為進(jìn)油路流量,虛線為回油路流量。

因?yàn)橐簤河吐分写嬖诘挠鸵盒孤┮约坝鸵和ㄟ^(guò)液壓油泵、液壓馬達(dá)等元器件的溢流等,導(dǎo)致液壓系統(tǒng)中流量、油壓出現(xiàn)損耗,所以回油路的流量相比于進(jìn)油路的流量存在差異。

加速啟動(dòng)之后,以較快的速度下行,在設(shè)定的公稱 反饋控制,但是由于液壓系統(tǒng)傳動(dòng)過(guò)程中存在泄力行程內(nèi)降為較低的速度,到達(dá)下死點(diǎn)后,又以較 漏、響應(yīng)速度慢等因素,實(shí)際曲線和設(shè)定曲線間存快的速度回到上死點(diǎn)。從圖中可看出,盡管采用了 在明顯的滯后。

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結(jié)束語(yǔ)

本文提出的機(jī)械和液壓混合傳動(dòng)方案,既有機(jī)械壓力機(jī)的簡(jiǎn)潔高效,也有液壓機(jī)工作承載壓力較大,噪聲、振動(dòng)較小等優(yōu)點(diǎn)。

液壓系統(tǒng)采用泵控馬達(dá)閉式回路,利用 2 組單向閥進(jìn)行補(bǔ)油,具有一定的創(chuàng)新性和實(shí)用性。

目前只是針對(duì)常用的伺服壓力機(jī)運(yùn)動(dòng)曲線,基于固高六軸控制器編制了相應(yīng)的控制程序,對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行了初步實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證,考慮到液壓回路泄漏和液壓泵以及液壓馬達(dá)溢流所導(dǎo)致壓力和流量損失等不可避免的因素影響,下一步需要研究泄漏補(bǔ)償模型,使得系統(tǒng)運(yùn)行具有更高的精度和響應(yīng)速度。

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參考文獻(xiàn):

[1] 金風(fēng)明,竇志平,韓新民,等. 伺服壓力機(jī)在我國(guó)的發(fā)展現(xiàn)狀

[J] . 機(jī)電產(chǎn)品開發(fā)與創(chuàng)新,2012( 1) : 19 -21.

[2] 夏敏,向華,莊新村,等. 基于伺服壓力機(jī)的板料成形研究現(xiàn)狀與發(fā)展趨勢(shì)[J]. 鍛壓技術(shù),2013,38 ( 2) : 1 -5.

[3] 閔建成,閆長(zhǎng)海,祁長(zhǎng)洲,等. 伺服壓力機(jī)的特點(diǎn)與應(yīng)用[J].金屬加工( 熱加工) ,2010( 23) : 6 -7.

[4] 王前進(jìn). 大噸位機(jī)械伺服壓力機(jī)的工藝庫(kù)研究[D]. 廣州: 廣東工業(yè)大學(xué),2011: 1 -3.

[5] OSAKADA K,MORI K,ALTAN T,et al. Mechanical servo press technology for metal forming[J].CIRP Annals- Manufacturing Technology,2011,60( 2) : 651 -672.

[6] 陳超,趙升噸. 伺服液壓機(jī)的研究現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢(shì)[J]. 鍛壓技術(shù),2015( 12) : 1 -3.

[7] 李鵬,孔德宇,吳瓊. 八連桿伺服壓力機(jī)傳動(dòng)機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)與分析[J] . 五邑大學(xué)學(xué)報(bào),2018( 4) : 50 -57.

[8] 丁求啟,陶敏. 模糊 + PID 控制在伺服壓力機(jī)位置控制系統(tǒng)中的應(yīng)用[J]. 科學(xué)技術(shù)與工程,2013( 5) : 216 -219.

[9] 付永忠,周玉榮,盧青,等. 面向電子壓力機(jī)模糊神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)PID 控制的研究[J]. 機(jī)床與液壓,2016( 21) : 151 -154.

[10] 李貴閃. 伺服驅(qū)動(dòng)液壓機(jī)淺析[J]. 鍛壓裝備與制造技術(shù),2011( 6) : 17 -18.

[11] 游有鵬. 液壓與氣壓傳動(dòng)[M]. 北京: 科學(xué)出版社,2008: 45 -48.

[12] 劉延俊. 液壓回路與系統(tǒng)[M].北京: 化學(xué)工業(yè)出版社,2009:87 -88.

[13] 孫正康. CPAC 的 PCB 數(shù)控鉆皇系統(tǒng)研究[D]. 常州: 河海大學(xué),2016: 8 -9.

[14] SONG Q Y,GUO B F,LI J.Drawing motion profile planning and optimizing for heavy servo press[J]. International Journal of Advanced Manufacturing Technology,2013,69 ( 9 /12 ) : 2819 -2824.

[15] 高翔宇,蘇東海. 比例變量泵控馬達(dá)系統(tǒng)的 PID 控制與仿真技術(shù)[J]. 裝備制造技術(shù),2009( 2) : 1 -3.

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