發(fā)布時(shí)間：2021-08-02 08:44

　　對(duì)直驅(qū)式電液伺服系統(tǒng)在模鍛錘上的應(yīng)用進(jìn)行了研究,提出一種新型直驅(qū)式電液伺服控制模鍛錘。設(shè)計(jì)了模鍛錘直驅(qū)式液壓控制系統(tǒng)原理圖,分析了其工作原理和優(yōu)勢(shì),通過(guò)研究新型模鍛錘能量控制原理,提出了蓄能間接轉(zhuǎn)換控制方法及轉(zhuǎn)換原理,通過(guò)理論分析證明可以提高系統(tǒng)能效及打擊能量的可控性。分別對(duì)交流伺服電機(jī)調(diào)速系統(tǒng)與泵控缸系統(tǒng)進(jìn)行了數(shù)學(xué)建模,在此基礎(chǔ)上建立了模鍛錘控制系統(tǒng)的數(shù)學(xué)模型,并在Simulink平臺(tái)上搭建系統(tǒng)的仿真模型,仿真分析了該系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)特性,通過(guò)Bode圖中的幅值裕量和相位裕量證明了系統(tǒng)的相對(duì)穩(wěn)定性。時(shí)域仿真曲線表明,泵控系統(tǒng)動(dòng)態(tài)響應(yīng)時(shí)間可以滿足模鍛錘工況要求。仿真結(jié)果有效驗(yàn)證了直驅(qū)式電液伺服模鍛錘控制系統(tǒng)的可行性。 

【文章來(lái)源】：鍛壓技術(shù). 2019,44(05)北大核心CSCD

【文章頁(yè)數(shù)】：7 頁(yè)

【部分圖文】：

直驅(qū)式電液伺服模鍛錘液壓系統(tǒng)原理圖1.伺服電機(jī)2.定量泵3.安全閥4.截止閥5.壓力表6.液壓馬達(dá)7.發(fā)電機(jī)8-1～8-4.二通插裝閥9-1～9-4.二位三通換向閥10.液壓缸11.補(bǔ)油油箱Fig.1Principlediagramofhydraulicsystemfordirectdriveelectro-hydraulicservodieforginghammer

最小行程;A為無(wú)桿腔面積;P為液壓系統(tǒng)工作壓力;g為重力加速度。根據(jù)打擊次數(shù)計(jì)算，選擇100mL·r－1的CBG型齒輪泵，額定壓力為12.5MPa，最高壓力為16MPa，額定轉(zhuǎn)速為2000r·min－1。根據(jù)定量泵總的流量和壓力計(jì)算，得出電機(jī)功率為34kW。所以，選擇西門子伺服電機(jī)1FT7108，額定轉(zhuǎn)速為2000r·min－1，額定功率為34.2kW，額定轉(zhuǎn)矩為109N·m。2直驅(qū)式電液伺服模鍛錘打擊能量控制及能量轉(zhuǎn)換原理2.1直驅(qū)式電液伺服模鍛錘系統(tǒng)能量控制直驅(qū)式電液伺服系統(tǒng)控制原理如圖2所示。系統(tǒng)主要包括控制系統(tǒng)、交流永磁同步伺服電動(dòng)機(jī)的伺服調(diào)速系統(tǒng)和泵控缸動(dòng)力執(zhí)行機(jī)構(gòu)3部分［5－6］�？刂葡到y(tǒng)會(huì)對(duì)液壓缸上安裝的傳感器采集的信號(hào)進(jìn)行處理，控制系統(tǒng)中的主控制器將采用一定的控制方法，與處理后的信號(hào)比較后，經(jīng)過(guò)D/A數(shù)模轉(zhuǎn)換，輸出電信號(hào)到伺服驅(qū)動(dòng)器，然后控制伺服電機(jī)的轉(zhuǎn)速，繼而驅(qū)動(dòng)液壓泵產(chǎn)生一定的流量［7］，通過(guò)系統(tǒng)油路最終驅(qū)動(dòng)液壓缸得到最終錘頭的打擊速度，從而實(shí)現(xiàn)鍛錘打擊能量的控制。圖2直驅(qū)式電液伺服模鍛錘系統(tǒng)控制原理圖Fig.2Principlediagramofsystemcontrolfordirectdriveelectro-hydraulicservodieforginghammer2.2蓄能間接轉(zhuǎn)換器原理在直驅(qū)式電液伺服模鍛錘控制系統(tǒng)中，蓄能間接轉(zhuǎn)換過(guò)程為:提錘或打擊過(guò)程中，從液壓缸流出的液壓油驅(qū)動(dòng)液壓馬達(dá)轉(zhuǎn)動(dòng)，馬達(dá)利用發(fā)電機(jī)的電磁感應(yīng)原理產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)，交流發(fā)電機(jī)定子的三相繞組中感應(yīng)產(chǎn)生的是交流電。由于馬達(dá)的變轉(zhuǎn)速運(yùn)動(dòng)，發(fā)電機(jī)的發(fā)電頻率是變化的，所以，使用調(diào)頻設(shè)備獲取頻率一定的電能，然后利用整流器將其變?yōu)橹绷麟�，利用濾波器盡可能地將直流電中的脈

校?钅薌?接轉(zhuǎn)換過(guò)程為:提錘或打擊過(guò)程中，從液壓缸流出的液壓油驅(qū)動(dòng)液壓馬達(dá)轉(zhuǎn)動(dòng)，馬達(dá)利用發(fā)電機(jī)的電磁感應(yīng)原理產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)，交流發(fā)電機(jī)定子的三相繞組中感應(yīng)產(chǎn)生的是交流電。由于馬達(dá)的變轉(zhuǎn)速運(yùn)動(dòng)，發(fā)電機(jī)的發(fā)電頻率是變化的，所以，使用調(diào)頻設(shè)備獲取頻率一定的電能，然后利用整流器將其變?yōu)橹绷麟�，利用濾波器盡可能地將直流電中的脈動(dòng)成分濾掉，使輸出電壓平滑，此時(shí)的直流電再經(jīng)穩(wěn)壓電路進(jìn)入儲(chǔ)能元件超級(jí)電容器中被儲(chǔ)存，以用于驅(qū)動(dòng)交流伺服電機(jī)作為動(dòng)力源或者為控制單元供電。蓄能間接轉(zhuǎn)換流程如圖3所示。圖3蓄能間接轉(zhuǎn)換流程圖Fig.3Flowchartofindirectconversionforenergystorage2.3直驅(qū)式電液伺服模鍛錘系統(tǒng)優(yōu)點(diǎn)直驅(qū)式電液伺服模鍛錘系統(tǒng)優(yōu)點(diǎn)如下:(1)直驅(qū)式電液伺服驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)既具有電機(jī)易于控制的特點(diǎn)，又結(jié)合了液壓出力大的特點(diǎn)，通過(guò)控制伺服電機(jī)的轉(zhuǎn)速來(lái)改變定量泵輸出的流量，實(shí)現(xiàn)錘頭速度的控制;(2)鍛錘停止運(yùn)動(dòng)，伺服電機(jī)和泵也停止，沒(méi)有電機(jī)運(yùn)行效率損失和空運(yùn)轉(zhuǎn)損失;(3)蓄能間接轉(zhuǎn)換器使得能量得以循環(huán)利用，提高了能源利用率;(4)取消了傳統(tǒng)電液錘中必不可少的液壓蓄能器部分，節(jié)省了安裝空間，使結(jié)構(gòu)更加緊湊，安全性能提高;(5)系統(tǒng)集成度高，可以實(shí)現(xiàn)模塊化設(shè)計(jì)，大大減少了管路連接，故減少了流量損失，減少了管道動(dòng)態(tài)對(duì)液壓系統(tǒng)的影響。3直驅(qū)式電液伺服模鍛錘控制系統(tǒng)數(shù)學(xué)模型3.1交流永磁同步伺服電機(jī)數(shù)學(xué)模型在d/q坐標(biāo)系下建立交流永磁同步伺服電機(jī)的數(shù)學(xué)模型［8－9］，建模時(shí):(1)忽略磁滯帶來(lái)的損耗以及鐵芯硅鋼片中的渦流，不考慮鐵芯中的飽和效應(yīng);(2)永磁體中的電導(dǎo)率基本為零;(3)轉(zhuǎn)子和永磁體沒(méi)有阻尼繞組的存在

【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
[1]精密鍛造技術(shù)的現(xiàn)狀與發(fā)展趨勢(shì)[J]. 趙震,白雪嬌,胡成亮.  鍛壓技術(shù). 2018(07)
[2]智能鍛壓設(shè)備及其實(shí)施途徑的探討[J]. 趙升噸,張鵬,范淑琴,李靖祥,董朋,王永飛,張海霞.  鍛壓技術(shù). 2018(07)
[3]直驅(qū)式系統(tǒng)中交流調(diào)速系統(tǒng)的設(shè)計(jì)[J]. 饒?jiān)?劉楊,齊彪,李楊,渾陸,王巖.  自動(dòng)化技術(shù)與應(yīng)用. 2017(07)
[4]直驅(qū)式單出桿對(duì)稱液壓促動(dòng)器電液伺服系統(tǒng)研究[J]. 于安才,李陽(yáng),王超光,姜繼海,楊晨.  液壓與氣動(dòng). 2017(02)
[5]液壓機(jī)直驅(qū)式電液伺服系統(tǒng)研究及仿真[J]. 王亮,張敏,李潔.  機(jī)械設(shè)計(jì)與制造工程. 2016(08)
[6]直驅(qū)式電液執(zhí)行器驅(qū)動(dòng)雙缸系統(tǒng)動(dòng)態(tài)特性[J]. 郭冰菁,申歡歡,李閣強(qiáng).  液壓與氣動(dòng). 2016(01)
[7]直驅(qū)式容積控制電液伺服系統(tǒng)研究[J]. 趙春華,寧春玉,龐春穎.  液壓與氣動(dòng). 2014(11)
[8]一種直驅(qū)式容積控制電-液伺服系統(tǒng)動(dòng)態(tài)特性分析[J]. 曹明垚,孫強(qiáng),郭慧,岳繼光.  液壓與氣動(dòng). 2013(05)
[9]直驅(qū)泵控缸系統(tǒng)建模及自適應(yīng)反推滑�？刂芠J]. 王洪斌,張永順,馮少嬋,高殿榮.  電機(jī)與控制學(xué)報(bào). 2011(09)
[10]直驅(qū)式液壓傳動(dòng)[J]. 劉慶和.  液壓氣動(dòng)與密封. 2011(07)

博士論文
[1]伺服直驅(qū)泵控液壓系統(tǒng)及其節(jié)能機(jī)理研究[D]. 鄭洪波.廣東工業(yè)大學(xué) 2012

碩士論文
[1]壓力機(jī)用直驅(qū)式電液伺服系統(tǒng)[D]. 王漢杰.河南科技大學(xué) 2011



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