本文選題：水壓機　切入點：水系統(tǒng)　出處：《燕山大學(xué)》2015年博士論文　論文類型：學(xué)位論文

【摘要】：大鍛件的質(zhì)量和生產(chǎn)能力是衡量一個國家工業(yè)發(fā)展水平的重要標(biāo)志之一,大型水壓機是大型鍛件成形裝備,提高大型水壓機動力傳輸系統(tǒng)的控制性能至關(guān)重要。針對大型水壓機動力傳輸系統(tǒng)進(jìn)行元件級和系統(tǒng)級研究以提高其性能,具有重大理論和實踐意義。目前大型水壓機普遍采用油控水的控制方式,水系統(tǒng)主控制閥采用八閥分配器的傳統(tǒng)形式,該動力傳輸系統(tǒng)主要存在兩方面的問題:一是水系統(tǒng)的八閥分配器應(yīng)用多年未作改進(jìn)存在控制流量線性度不好的問題,影響整體控制性能;二是液壓伺服系統(tǒng)和水系統(tǒng)沒有做到深入融合整體控制,制約了整機性能的提高。針對上述問題,本文主要展開以下研究工作:(1)從閥杯孔口排布形式入手,對進(jìn)水閥閥口通流面積進(jìn)行計算分析并優(yōu)化,得到閥杯孔口最佳重合度;建立進(jìn)、排水閥流場分析有限元模型,通過流場分析得到其流場分布情況、流量及閥芯受力情況;以60MN自由鍛造水壓機為試驗平臺,驗證優(yōu)化后閥杯孔口排布形式下進(jìn)水閥流量-位移特性的改進(jìn)情況。(2)采用機理建模的方法對油控水系統(tǒng)的關(guān)鍵元件進(jìn)行數(shù)學(xué)建模,包括水泵、蓄勢器、進(jìn)水閥、排水閥、主分配器、充液閥、管道、執(zhí)行機構(gòu)、負(fù)載、工作介質(zhì)及電液伺服系統(tǒng)。推導(dǎo)油控水系統(tǒng)完整的數(shù)學(xué)模型,為后續(xù)的研究奠定理論基礎(chǔ)。(3)在水壓機電液位置伺服控制系統(tǒng)數(shù)學(xué)模型的基礎(chǔ)上,為提高水壓機伺服系統(tǒng)的靜動態(tài)特性,對電液位置伺服控制系統(tǒng)的負(fù)載特性進(jìn)行分析。為提高鍛件的質(zhì)量,保證控制系統(tǒng)受外部干擾情況下的可控性,提高電液位置伺服控制系統(tǒng)的魯棒性,本文提出自抗擾的控制策略。借助MATLAB/Simulink軟件,搭建自抗擾控制仿真模型,進(jìn)行仿真分析,為實驗研究奠定基礎(chǔ)。(4)對60MN自由鍛造水壓機的控制特性進(jìn)行了仿真和實驗研究。介紹了60MN自由鍛造水壓機的實驗測試系統(tǒng)、數(shù)據(jù)采集方法和數(shù)據(jù)分析工具。并建立了油控水系統(tǒng)和水系統(tǒng)的聯(lián)合仿真模型,分別對系統(tǒng)在常鍛和快鍛兩種工況下的控制特性進(jìn)行仿真分析,通過實驗驗證了仿真模型的準(zhǔn)確性。針對液壓伺服系統(tǒng)魯棒性差、抗干擾能力弱的問題,引入自抗擾控制方法,分析水壓機空載和不同加載力下的控制性能。
[Abstract]:The quality and production capacity of large forgings is one of the important symbols to measure the level of industrial development in a country, and the large hydraulic press is the forming equipment of large forgings. It is very important to improve the control performance of power transmission system of large hydraulic press. It is of great theoretical and practical significance. At present, the control mode of oil and water is widely used in large hydraulic press, and the traditional form of eight valve distributor is adopted in the main control valve of water system. There are two main problems in this power transmission system: one is that the control flow linearity is not good when the eight valve distributor is used in water system for many years, which affects the overall control performance; Second, the hydraulic servo system and the water system have not been fully integrated with the overall control, which restricts the improvement of the performance of the whole machine. In view of the above problems, this paper mainly carries out the following research work: 1) starting with the arrangement form of the valve cup orifice. The flow area of inlet valve orifice is calculated and optimized, the optimum coincidence degree of valve cup orifice is obtained, the finite element model of flow field analysis of inlet and drain valve is established, and the distribution of flow field, flow rate and stress of valve core are obtained through flow field analysis. Taking the 60MN free forging hydraulic press as the test platform, the improvement of flow-displacement characteristics of the inlet valve under the optimized arrangement of the valve cup orifice is verified. The mechanism modeling method is used to model the key components of the oil-water control system, including the water pump. Accumulator, intake valve, drain valve, main distributor, filling valve, pipeline, actuator, load, working medium and electro-hydraulic servo system. In order to improve the static and dynamic characteristics of hydraulic press servo system, based on the mathematical model of hydraulic electro-hydraulic position servo control system, The load characteristics of electro-hydraulic position servo control system are analyzed. In order to improve the quality of forgings and ensure the controllability of the control system under external interference, the robustness of electro-hydraulic position servo control system is improved. In this paper, the control strategy of ADRC is put forward. With the help of MATLAB/Simulink software, the simulation model of ADRC is built, and the simulation analysis is carried out. The control characteristics of 60MN free forging hydraulic press are simulated and experimentally studied, and the experimental test system of 60MN free forging hydraulic press is introduced. Data acquisition method and data analysis tool. The simulation model of oil water control system and water system is established, and the control characteristics of the system under constant forging and fast forging conditions are simulated and analyzed, respectively. The accuracy of the simulation model is verified by experiments. Aiming at the problems of poor robustness and weak anti-interference ability of hydraulic servo system, the control performance of hydraulic press under no load and different loading forces is analyzed by introducing the method of automatic disturbance rejection control.
【學(xué)位授予單位】：燕山大學(xué)
【學(xué)位級別】：博士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類號】：TG315.4

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本文編號：1566761