125MN挤压机动梁速度控制系统分析研究.pdf

摘要 125MN挤压机是我国目前最大的卧式挤压机之一，是国防工业和 基础建设的重要设备。其速度控制技术是它的关键技术之一。动梁驱 动系统采用泵一蓄势站传动，工作介质是水，系统流量大，动梁速度 控制系统载荷瞬变、惯性巨大，是一个复杂的机电液耦合系统；125MN 挤压机速度控制主要采用节流阀调节进入工作缸的水的流量，由于原 有节流系统采用自整角机随动及传动链过长，阀的稳定性差，阀杆位 移存在漂移，而且整个系统是一个开环系统，控制精度不高；因此， 本文以动梁速度控制系统为研究对象，围绕其控制机理、动态响应特 性以及试验等进行了研究，为同类速度控制提供技术基础。 论文的主要研究内容和结论如下： (1)分析国内外挤压机动梁速度控制技术及液压系统特性研究 的现状和发展趋势，分析了动梁速度控制工作原理，控制目标，提出 了“油缸+齿轮齿条机构+凸轮机构+转角位移检测装置”驱动形式 控制分配阀芯的开启度；针对系统调速范围大的特点，采用大、小节 流阀分段调速，提出了以电液比例阀为先导阀的水节流阀阀芯位置控 制策略。 (2)采用状态空间法分别对先导比例流量阀、节流阀的数学模 型进行分析，并建立了上述主要元件的数学模型。进而建立了仿真模 型，得出了节流阀阀芯位移的阶跃响应特性曲线。由响应曲线图可看 出系统对阶跃信号的响应的时间在O．8s左右，超调量为3．6％左右。 (3)采用解析法，建立挤压时的水路系统动力学方程和动梁动 力学方程，并建立动梁的驱动系统动态模型。建立了动梁速度控制系 统的仿真模型，得出了相同负载不同开度下的动梁速度阶跃响应特性 仿真曲线和同一开度不同负载下的动梁速度响应特性仿真曲线。并分 析了动梁速度动态响应特性和影响因素。在开启度为40n．】In时，挤压 速度响应时间约为O．8s；对125MN挤压机动梁速度控制策略进行了 研究，为了得到稳定的挤压速度，将PID闭环控制技术应用于系统速 度控制上。 (4)对节流阀阀芯位移动态特性进行了实验研究，得出了节流 阀阀芯位移动态响应特性曲线，可知节流阀阀芯位移对阶跃信号的响 应时间在1．Os左右，几乎无超调。对挤压机动梁速度动态特性进行 了实验研究，得出了挤压速度实际动态响应特性曲线，动梁挤压速度 响应时间大约在2．5s左右，由于负载变化使挤压速度在挤压初期围 绕设定速度有一定的波动，但是振幅在0．8mm／s以内，超调量在6．4％ 以内，指出了影响挤压速度不稳定的主要因素，并提出了今后的研究 工作方向。 关键词挤压机，节流系统，流量，速度控制，动态响应特性，试验 研究 ABSRTACT oneofthe horizontal extrudersin Being largest equilibrium currently 125MNextruderis innationaldefense domestic，the importantequipment andinfrastructure ofwhichlies industry construction，onekeytechnology in contr01．Thebeam medium being speed movingdrivingsystem，whose a flowand transmissionof water,has adopts pump—accumulator． large beama Whilstthe control ofthe iS speed system moving complicated