Projektowanie układu hydraulicznego i analiza właściwości dynamicznych giętarki

Streszczenie: Giętarka jest szeroko stosowana Giętarka i odgrywa niezastąpioną rolę w obróbce blach.Wydajność układu hydraulicznego giętarki wpływa bezpośrednio na jej stan pracy.W tym papieru, analizowany jest stan pracy i stan obciążenia giętarki i na tej podstawie projektowany jest układ hydrauliczny giętarki.Projektując parametry układu hydraulicznego giętarki, an ustalony jest odpowiedni model serwomechanizmu napędu hydraulicznego oraz model matematyczny.Na podstawie modelu matematycznego przeanalizowano charakterystyki dynamiczne hydraulicznego układu serwo.Wyniki pokazują, że rozsądna konstrukcja hydraulicznego układu serwo poprawia wydajność giętarki i poprawia niezawodność obracania cewki aluminiowej, co może zapewnić teoretyczne wskazówki dotyczące projektowania hydrauliki o dużym przepływie system.

1. Wstęp

Giętarka jest szeroko stosowaną maszyną do gięcia.Ze względu na swoją wszechstronność, prostotę procesu i szeroki zakres procesów, formowanie blach przez zginanie jest szeroko stosowane w obróbce blach [1].Hydrauliczna giętarka ma bardzo dużą szerokość, a metoda mechanicznej transmisji ma stosunkowo niską wydajność transmisji.Dlatego powszechnie stosuje się przekładnię hydrauliczną.Aby zapobiec deformacji ciała podczas procesu roboczego i zapewnić efekt zginania płyty, jest powszechnie używany.Dwa cylindry hydrauliczne są umieszczone na obu końcach kadłuba, aby synchronicznie napędzać ruch kadłuba.Budowę kadłuba pokazano na rysunku 1 hydrauliczny system synchronizacji giętarki służy do dokładnej synchronizacji dwóch cylindrów hydraulicznych lub jeden z cylindrów hydraulicznych może synchronicznie podążać za ruchem drugiego cylindra hydraulicznego, tym samym zapewnienie opuszczenia suwaka i stempla podczas pracy giętarki hydraulicznej.Powierzchnia jest równoległa do górnej powierzchni stołu i matrycy.

Rysunek 1 —— Struktura korpusu maszyny do gięcia

2. Proces pracy maszyny do gięcia

Hydrauliczny system synchronizacji giętarki to system rdzenia i podstawowa technologia giętarki.Gwarancję precyzji gięcia zapewnia precyzyjny synchroniczny ruch cylindrów hydraulicznych giętarki do napędzania dwóch cylindrów hydraulicznych.W celu poprawy wydajności produkcji i jakości gięcia, belka giętarki oraz górna matryca zamontowana na jej dolnej powierzchni czołowej powinny być przesuwane w różnych prędkości w każdym skoku.Ogólną zasadę przebiegu krzywej ruchu przedstawiono na rys. 2. Główne warunki pracy hydraulicznego układu synchronizacji giętarki: szybka jazda do przodu, dolna prasa, ciśnienie w układzie hydraulicznym, odciążenie systemu i szybki powrót.

Rysunek 2 —— Przemieszczenie suwaka głównego giętarki — krzywa czasowa

Układ hydrauliczny giętarki napędzany jest przez dwa zamontowane siłowniki hydrauliczne oraz kadłub.Aby zapobiec deformacji zginania belki korpusu giętarki i zapewnić stabilność i precyzję podczas proces gięcia przedmiotu obrabianego, konieczne jest zaprojektowanie hydraulicznego obwodu synchronicznego giętarki i unikanie urządzenia blokującego w przypadku wypadków.Podczas pracy giętarki siła reakcji belki wynosi duża, a siła bezwładności własnej masy jest duża.Jeśli praca nagle się zatrzyma lub stół się podniesie, będzie to miało ogromny wpływ na układ hydrauliczny.Aby zmniejszyć lub wyeliminować wpływ, istnieje kilka sposobów osiągnięcia buforowanie w projekcie układu hydraulicznego.

W opracowanym w niniejszej pracy układzie serwo napędu hydraulicznego synchroniczny ruch dwóch cylindrów hydraulicznych jest realizowany przez funkcję śledzenia serwozaworu oraz czujnik przemieszczenia 3 i czujnik przemieszczenia 5 wykrywają ruch pozycyjny dwóch cylindrów hydraulicznych i są wykonywane przez serwowzmacniacz.

Sygnał błędu jest porównywany, a porównany sygnał błędu jest przesyłany z powrotem do serwozaworu elektrohydraulicznego 1. Serwozawór elektrohydrauliczny 1 steruje otwieraniem portu serwozaworu zgodnie z sygnałem błędu sprzężenia zwrotnego, tak że wyjściowy przepływ oleju hydraulicznego jest taki sam, jak w przypadku zaworu zmiany kierunku obrotów 2, kontrolując w ten sposób synchroniczny ruch dwóch cylindrów hydraulicznych.Mediana funkcji zaworu zwrotnego 2 i serwozaworu 1 ma kształt litery O, która może odgrywać rolę pewna funkcja blokowania, a realizacja funkcji buforowej układu hydraulicznego jest realizowana przez zawór dławiący 7. Podsumowując, układ serwo napędu hydraulicznego pokazano na rysunku 3:

1: Serwozawór elektrohydrauliczny 2: Zawór kierunkowy 3,4: Czujnik przemieszczenia 5,6: Siłownik hydrauliczny 7: Zawór dławiący 8: Zawór nadmiarowy 9: Pompa hydrauliczna 10: Wzmacniacz serwa

Rysunek 3——Układ hydrauliczny giętarki

3. Wyznaczanie parametrów układu hydraulicznego

3.1 Ciśnienie początkowe cylindra hydraulicznego

Zgodnie ze stanem ruchu giętarki i podstawowymi wymaganiami konstrukcji giętarki, ciśnienie hydrauliczne pompy hydraulicznej układu hydraulicznego dobiera się jako Ps = 30Mpa.

3.2 Parametry siłownika hydraulicznego

(1) Parametry siłownika hydraulicznego

Podczas procesu roboczego giętarki maksymalna siła obciążenia siłownika hydraulicznego wynosi FL = 160KN.

Ciśnienie obciążenia P1 serwozaworu wynosi:

P1 = 2/3*Ps = 21 MPa

Siła obciążenia serwozaworu wynosi:

FL = P1*Ap = 2/3*Ps*Ap

Efektywna powierzchnia cylindra hydraulicznego to:

Ap = 2/3* FL/ Ps = 0,0089 m2

(2) Schematyczny schemat strukturalny cylindra hydraulicznego giętarki pokazano na rysunku 4:

Rysunek 4——Schemat struktury cylindra hydraulicznego giętarki

Obszar roboczy cylindra hydraulicznego jest taki sam jak A1 = A2, który jest mniejszy niż przestrzeń robocza cylindra hydraulicznego z podwójnym wylotem.Gdy układ hydrauliczny jest zmieniany w kierunku ruchu, różnica ruch posuwisto-zwrotny jest mały, charakterystyka prędkości jest symetryczna, a symetryczne ciśnienie hydrauliczne jest spełnione.Sportowe właściwości butli.

3.3 Określ specyfikację serwozaworu

Przepływ obciążenia serwozaworu jest określony przez maksymalną prędkość:

qL = AP*Vmaks. = 26,7 l/min

AP —— efektywna powierzchnia cylindra hydraulicznego;

Vmax——maksymalna prędkość siłownika hydraulicznego.

W tym momencie spadek ciśnienia serwozaworu wynosi:

Pv = Ps – Plmax = Ps - FL/AP =12Mpa

Biorąc pod uwagę wyciek i inne czynniki, natężenie przepływu obciążenia qL zwiększa się o 20%, przyjmując qL = 32 l/min.Zgodnie z qL i Pv, serwozawór z qn = 40 l/min można znaleźć na podstawie krzywej zależności serwozawór-przepływ.QDY6 serwozawór elektrohydrauliczny jest wybierany z katalogu produktów.

4. Analiza dynamiczna

4.1 Funkcja przenoszenia i schemat blokowy systemu każdego komponentu

W analizie dynamicznej najpierw należy ustalić funkcję przenoszenia systemu.Może nie tylko scharakteryzować charakterystykę dynamiczną systemu, ale także może być wykorzystany do badania wpływu struktury lub parametrów systemu zmiany w wydajności systemu.

(1) Wartość wzmocnienia serwowzmacniacza i czujnika położenia to odpowiednio Kd i Kf.

(2) Funkcja przenoszenia serwozaworu hydraulicznego to:

(3) Ze względu na charakterystykę cylindra symetrycznego funkcja przenoszenia zaprojektowanego cylindra hydraulicznego jest następująca:

Z charakterystyki cylindra symetrycznego całkowitą objętość kontrolną cylindra hydraulicznego można obliczyć jako:

Vt ≈AP*S = 7,12*10-3m3

S——skuteczny skok siłownika hydraulicznego

Przyjmij efektywny objętościowy moduł sprężystości cieczy βe=1000MPa, a następnie hydrauliczną częstotliwość drgań własnych:

Zerowy współczynnik ciśnienia przepływu serwozaworu:

Współczynnik tłumienia hydraulicznego:

Obliczony współczynnik tłumienia hydraulicznego jest mały i można go przyjąć jako 0,2.

Dynamiczny współczynnik zgodności:

Wtedy funkcja przenoszenia cylindra hydraulicznego i obciążenia wynosi:

(4) Zgodnie z powyższą funkcją częściowego przenoszenia, schemat blokowy systemu systemu można określić, jak pokazano na rysunku 5:

Rysunek 5——Schemat blokowy układu hydraulicznego układu serwo

Zgodnie ze schematem blokowym systemu funkcję przenoszenia otwartej pętli systemu można określić jako:

Widać doświadczenie, zysk w otwartej pętli systemu:

4.2 Analiza odpowiedzi w dziedzinie częstotliwości

Aby projektowany układ hydrauliczny giętarki działał stabilnie i niezawodnie należy pozostawić margines stabilności.Figura 6 przedstawia krzywą odpowiedzi częstotliwościowej układu hydraulicznego giętarki.Widać to z charakterystyczna charakterystyka częstotliwościowa układu hydraulicznego giętarki: margines stabilności kąta fazowego γ=87°, duży margines stabilności, spełniający wymagania stabilności;Częstotliwość przekraczania pierścienia:

Dla serwomechanizmu hydraulicznego typu I z małym tłumieniem można przyjąć, że szerokość pasma w pętli zamkniętej f-3dB jest w przybliżeniu równa fc.Widać, że szybkość reakcji spełnia wymagania systemowe.

Rysunek 6 —— Krzywa odpowiedzi układu hydraulicznego maszyny do gięcia w dziedzinie częstotliwości

4.3 Analiza odpowiedzi w dziedzinie czasu

Wejście sygnału krokowego reprezentuje najcięższe warunki pracy układu hydraulicznego prasy krawędziowej.Jeśli układ hydrauliczny giętarki może spełnić wymagania robocze pod działaniem sygnału funkcji skokowej, to oznacza, że ​​zaprojektowany układ hydrauliczny może spełnić wymagania robocze.Figura 7 przedstawia stan odpowiedzi układu hydraulicznego giętarki na funkcję skokową.Z rysunku 7 widać, że chociaż jest nieznaczny oscylacje podczas wynurzania systemu, ogólna praca jest stabilna.Czas procesu przejścia tp<1s może spełnić wymagania śledzenia synchronizacji.

Rysunek 7 —— Odpowiedź układu hydraulicznego giętarki na funkcję skokową

4.4 Analiza błędów

Poprzez analizę symulacyjną błędu essr układu hydraulicznego giętarki, błędu stanu ustalonego essn oraz błędu położenia ef spowodowanego czynnikami nieliniowymi w procesie pracy serwozaworu hydraulicznego, błąd systematyczny to:

e = esr + essn + ef = 0,002m

Błąd jest stosunkowo niewielki iw pełni spełnia wymagania dokładności układu sterowania.

5. Wniosek

Dzięki racjonalnemu zaprojektowaniu układu hydraulicznego giętarki zmniejsza się zjawisko uderzeń i wibracji podczas pracy giętarki;giętarka pracuje płynnie, a bezpieczeństwo i niezawodność system jest ulepszany.