22MN快锻液压机快锻控制特性的研究.pdfVIP

第五届全国流体传动与控制学术会议暨2008 年中国航空学会液压与气动学术会议 22MN 快锻液压机快锻控制特性研究 孔祥东 李楠 姚静 窦雪川 赵悦 (燕山大学河北省重型机械流体动力传输与控制重点实验室 河北 秦皇岛 066004) 摘要：快锻液压机由于动梁速度高，主控阀组必须进行频繁、快速的动作切换，且压机运动部分的惯性又相当大， 所以往往引起剧烈的液压冲击和机械振动，严重影响压机的运行精度和使用寿命。本文在研究其快锻曲线的基础 上，针对现有的快锻液压机控制系统控制方式，指出其弊端并提出采用正弦输入的闭环控制。并进行了较全面的 建模研究，利用MATLAB/Simulink 工具箱进行仿真，仿真结果表明此种控制方式是可行的，效果明显优于开关控 制+局部闭环控制。 关键词：快锻液压机；快锻曲线；电液比例控制 中图分类号：TG315.4+6 的是三级插装阀系统。随着用于锻压机械上的大通 * 0 前言 径的电液比例插装阀问世，电液比例控制快锻压机 系统研制在国内掀起高潮。 随着现代化工业的迅速发展，人们对锻造液压 正弦泵控制系统动态响应速度高、效率高、控 机的锻造速度和压下精度提出了越来越高的要求， 制灵活、运动平稳，运动曲线见图 1。采用插装阀 因为这不仅可以提高生产率，还可以减小工件损耗， 液压系统，属于继电器控制模式，响应较慢，在不 节约原材料。锻造液压机具有高压、大流量、大运 同动作过渡时，压机系统会出现瞬时振动，而且液 动惯量等特点，这些特点往往造成锻造液压机快速 压机的快速性受到开关阀启闭响应时间的制约，从 性和稳定性差难以协调、卸压卸荷换向冲击大、控 图2 可以看出，在压机空程下降快接近工件时，液 制精度低和故障率高，为了克服这些负面影响，关 压机有“刹车”现象，卸压卸荷时间也很长，返程到 键是设计拟合锻压过程中的锻造曲线，使锻造曲线 上死点若不需要停滞则会产生较大超调，这些不仅 [1-2] 不因为锻造过程负载工况的不同而出现大的突变 影响压机工作效率而且会导致压机的振动 。 点。传统锻造液压机为插装阀控制系统，阀的开关 目前，国内现代化液压机快锻系统都采用大通 和启闭容易引起较大的冲击和振动，22MN 快锻液 径的比例插装阀，但其控制模式落后，属于开关控 压机组采用电液比例控制系统，其响应快、控制精 制和局部闭环控制相结合。即根据液压机位移信号 度高等特点非常适合于快锻液压机，更重要的是可 来判断哪个阀投入使用，然后再投入单闭环控制。 以通过调节电液比例插装阀得到理想的锻造工艺曲 图3 是引自文献[3]所研究的8MN 快锻液压机的位 线，锻造次数和锻造精度更容易实现。 移仿真曲线，它就是采用的这种控制方式，虽然位 置精度和快锻次数都能满足要求，但不是柔性控制， 1 锻造曲线 冲击大。 压 机 行 程 锻压机控制的关键是设计拟合锻压过程中的 工 作 周 期 锻造曲线，使锻造曲线不因为锻造过程负载工况的 不同而出现大的突变点，而且在上、下死点减速达 到平稳过渡。 理想的锻造曲线一般为正弦曲线。目前，技术 压 下 量 水平最高的是德国潘克公司制造的正弦泵传动系 时 间 统，但由于其