Hydrauliksystemdesign und Analyse der dynamischen Eigenschaften von Biegemaschinen

Zusammenfassung: Die Biegemaschine ist eine weit verbreitete Maschine Biegemaschine und spielt in der Blechbearbeitung eine unersetzliche Rolle.Die Leistung des Hydrauliksystems der Biegemaschine wirkt sich direkt auf deren Betriebszustand aus.In diesem Auf Papier werden der Arbeitszustand und der Belastungszustand der Biegemaschine analysiert und auf dieser Grundlage das Hydrauliksystem der Biegemaschine ausgelegt.Durch die Auslegung der hydraulischen Systemparameter der Biegemaschine wird ein Es wird ein geeignetes Modell des hydraulischen Antriebsservosystems erstellt und ein mathematisches Modell erstellt.Basierend auf dem mathematischen Modell werden die dynamischen Eigenschaften des hydraulischen Servosystems analysiert.Die Ergebnisse zeigen, dass die Ein vernünftiges Design des hydraulischen Servosystems verbessert die Leistung der Biegemaschine und die Zuverlässigkeit des Drehens der Aluminiumspule, was eine theoretische Orientierung für das Design der Hydraulik mit großem Durchfluss bieten kann System.

1. Einleitung

Biegemaschine ist eine weit verbreitete Biegemaschine.Aufgrund seiner Vielseitigkeit, seines einfachen Prozesses und seines breiten Prozessspektrums wird die Blechbiegeumformung häufig in der Blechbearbeitung eingesetzt [1].Die hydraulische Biegemaschine hat einen sehr großen Breite, und die mechanische Übertragungsmethode weist eine relativ geringe Übertragungseffizienz auf.Daher wird im Allgemeinen die hydraulische Übertragung verwendet.Um die Verformung des Körpers während des Arbeitsprozesses zu verhindern und sicherzustellen Die Biegewirkung der Platte wird im Allgemeinen genutzt.An beiden Enden des Rumpfes sind zwei Hydraulikzylinder angeordnet, die die Bewegung des Rumpfes synchron antreiben.Der Aufbau des Rumpfes ist in Abbildung 1 dargestellt Das hydraulische Synchronisationssystem der Biegemaschine wird verwendet, um die beiden Hydraulikzylinder genau synchronisiert zu halten, oder einer der Hydraulikzylinder kann dadurch synchron der Bewegung des anderen Hydraulikzylinders folgen Sicherstellen, dass der Schieber und der Stempel abgesenkt werden, wenn die hydraulische Biegemaschine in Betrieb ist.Die Oberfläche ist parallel zur Oberseite des Tisches und der Matrize.

Abbildung 1 – Struktur des Biegemaschinenkörpers

2.Arbeitsprozess der Biegemaschine

Das hydraulische Synchronisationssystem der Biegemaschine ist das Kernsystem und die Kerntechnologie der Biegemaschine.Die Gewährleistung der Biegepräzision wird durch die präzise synchrone Bewegung der Hydraulikzylinder gewährleistet der Biegemaschine zum Antrieb der beiden Hydraulikzylinder.Um die Produktionseffizienz und Biegequalität zu verbessern, sollten der Balken der Biegemaschine und das an ihrer unteren Stirnseite montierte Oberwerkzeug unterschiedlich bewegt werden Geschwindigkeiten bei jedem Schlag.Die allgemeine Regel der Bewegungskurve ist in Abb. 2 dargestellt. Hauptbetriebsbedingungen des hydraulischen Synchronisationssystems der Biegemaschine: schneller Vorlauf, untere Presse, hydraulischer Systemdruck, hydraulisch Entladen des Systems und schnelle Rückkehr.

Abbildung 2 – Verschiebung des Hauptschlittens der Biegemaschine – Zeitkurve

Der Antrieb der Hydraulik der Biegemaschine erfolgt über zwei im Rumpf eingebaute Hydraulikzylinder.Um die Biegeverformung des Biegemaschinenkörpers zu verhindern und die Stabilität und Präzision während des Biegens zu gewährleisten Beim Biegeprozess des Werkstücks ist es notwendig, den hydraulischen Synchronkreislauf der Biegemaschine so zu gestalten, dass Unfälle vermieden werden.Während des Betriebs der Biegemaschine entsteht die Reaktionskraft des Balkens groß und die Trägheitskraft seiner eigenen Masse ist groß.Wenn die Arbeit plötzlich stoppt oder der Tisch ansteigt, hat dies große Auswirkungen auf das Hydrauliksystem.Um die Auswirkungen zu verringern oder zu beseitigen, gibt es einige Möglichkeiten Pufferung im Design des Hydrauliksystems.

In dem in diesem Artikel entwickelten hydraulischen Antriebsservosystem wird die synchrone Bewegung der beiden Hydraulikzylinder durch die Verfolgungsfunktion des Servoventils sowie des Wegsensors 3 und des Wegsensors 5 realisiert erfassen die Positionsbewegung der beiden Hydraulikzylinder und werden vom Servoverstärker ausgeführt.

Das Fehlersignal wird verglichen und das verglichene Fehlersignal wird an das elektrohydraulische Servoventil 1 zurückgeführt. Das elektrohydraulische Servoventil 1 steuert die Öffnung des Servoventilanschlusses entsprechend dem Feedback-Fehlersignal, so dass das Der ausgegebene Hydraulikölfluss ist derselbe wie der des Umkehrventils 2, wodurch die synchrone Bewegung zweier Hydraulikzylinder gesteuert wird.Die mittlere Funktion des Umschaltventils 2 und des Servoventils 1 ist O-förmig, was eine Rolle spielen kann bestimmte Sperrfunktion, und die Realisierung der Pufferfunktion des Hydrauliksystems wird durch das Drosselventil 7 realisiert. Zusammenfassend ist das hydraulische Antriebsservosystem in Abbildung 3 dargestellt:

1: Elektrohydraulisches Servoventil 2: Wegeventil 3,4: Wegsensor 5,6: Hydraulikzylinder 7: Drosselventil 8: Überdruckventil 9: Hydraulikpumpe 10: Servoverstärker

Abbildung 3 – Hydrauliksystem der Biegemaschine

3. Bestimmung hydraulischer Systemparameter

3.1 Anfangsdruck des Hydraulikzylinders

Entsprechend dem Bewegungszustand der Biegemaschine und den grundlegenden Anforderungen an die Konstruktion der Biegemaschine wird der Hydraulikdruck der Hydraulikpumpe des Hydrauliksystems zu Ps=30 MPa gewählt.

3.2 Parameter des Hydraulikzylinders

(1) Parameter des Hydraulikzylinders

Während des Arbeitsprozesses der Biegemaschine beträgt die maximale Belastungskraft des Hydraulikzylinders FL = 160KN.

Der Lastdruck P1 des Servoventils beträgt:

P1 = 2/3*Ps = 21 MPa

Die Belastungskraft auf das Servoventil beträgt:

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

Die wirksame Fläche des Hydraulikzylinders beträgt:

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

(2) Das schematische Strukturdiagramm des Hydraulikzylinders der Biegemaschine ist in Abbildung 4 dargestellt:

Abbildung 4 – Schematischer Aufbau des Hydraulikzylinders der Biegemaschine

Der Arbeitsbereich des Hydraulikzylinders entspricht A1=A2 und ist damit kleiner als der Arbeitsbereich des Doppelauslass-Hydraulikzylinders.Wenn die Bewegungsrichtung des Hydrauliksystems geändert wird, verringert sich die Differenz der Die Hin- und Herbewegung ist gering, die Geschwindigkeitscharakteristik ist symmetrisch und der symmetrische Hydraulikdruck wird erfüllt.Die sportlichen Eigenschaften des Zylinders.

3.3 Bestimmen Sie die Spezifikationen des Servoventils

Der Lastfluss des Servoventils wird durch die maximale Geschwindigkeit bestimmt:

qL = AP*Vmax = 26,7 l/min

AP – die effektive Fläche des Hydraulikzylinders;

Vmax – die maximale Geschwindigkeit des Hydraulikzylinders.

Zu diesem Zeitpunkt beträgt der Druckabfall des Servoventils:

Pv = Ps – Plmax = Ps – FL/AP =12 MPa

Unter Berücksichtigung der Leckage und anderer Faktoren wird der Lastdurchfluss qL um 20 % erhöht, wobei qL = 32 l/min beträgt.Gemäß qL und Pv kann das Servoventil mit qn =40L/min aus der Servoventil-Durchfluss-Beziehungskurve ermittelt werden.Der QDY6 Das elektrohydraulische Servoventil wird aus dem Produktkatalog ausgewählt.

4. Dynamische Analyse

4.1 Übertragungsfunktion und Systemblockdiagramm jeder Komponente

Bei der dynamischen Analyse muss zunächst die Übertragungsfunktion des Systems ermittelt werden.Es kann nicht nur die dynamischen Eigenschaften des Systems charakterisieren, sondern auch zur Untersuchung des Einflusses der Systemstruktur oder -parameter verwendet werden Änderungen an der Systemleistung.

(1) Die Verstärkungsgrade des Servoverstärkers und des Positionssensors sind Kd bzw. Kf.

(2) Die Übertragungsfunktion des hydraulischen Servoventils ist:

(3) Angesichts der Eigenschaften des symmetrischen Zylinders beträgt die Übertragungsfunktion des konstruierten Hydraulikzylinders:

Aus den Eigenschaften des symmetrischen Zylinders lässt sich das gesamte Steuervolumen des Hydraulikzylinders berechnen als:

Vt ≈AP*S = 7,12*10-3m3

S – effektiver Hub des Hydraulikzylinders

Nehmen Sie den effektiven Volumenelastizitätsmodul der Flüssigkeit βe=1000 MPa und dann die hydraulische Eigenfrequenz:

Nulldurchflussdruckkoeffizient des Servoventils:

Hydraulisches Dämpfungsverhältnis:

Das hydraulische Dämpfungsverhältnis wird als klein berechnet und kann mit 0,2 angenommen werden.

Dynamischer Compliance-Koeffizient:

Dann ist die Übertragungsfunktion des Hydraulikzylinders und der Last:

(4) Gemäß der obigen Teilübertragungsfunktion kann das Systemsystemblockdiagramm wie in Abbildung 5 dargestellt bestimmt werden:

Abbildung 5 – Blockdiagramm des hydraulischen Servosystems

Gemäß dem Systemblockdiagramm kann die Übertragungsfunktion des offenen Regelkreises wie folgt bestimmt werden:

Die Erfahrung zeigt, dass das System einen offenen Regelkreis gewinnt:

4.2 Analyse der Frequenzbereichsantwort

Damit das ausgelegte Hydrauliksystem der Biegemaschine stabil und zuverlässig arbeitet, muss ein Stabilitätsspielraum gelassen werden.Abbildung 6 ist die Frequenzgangkurve des Hydrauliksystems der Biegemaschine.Es ist aus dem zu sehen Frequenzgang des Hydrauliksystems der Biegemaschine: Phasenwinkelstabilitätsspielraum γ = 87 °, großer Stabilitätsspielraum, der die Stabilitätsanforderungen erfüllt;Ringkreuzungsfrequenz:

Für ein hydraulisches Servosystem vom Typ I mit geringer Dämpfung kann davon ausgegangen werden, dass die Bandbreite f-3dB des geschlossenen Regelkreises ungefähr gleich fc ist.Es ist ersichtlich, dass die Reaktionsgeschwindigkeit den Systemanforderungen entspricht.

Abbildung 6 – Frequenzbereichs-Antwortkurve des Hydrauliksystems der Biegemaschine

4.3 Analyse der Zeitbereichsantwort

Der Schrittsignaleingang stellt den schwierigsten Betriebszustand des Hydrauliksystems der Abkantpresse dar.Wenn das Hydrauliksystem der Biegemaschine die Arbeitsanforderungen unter der Wirkung des Schrittfunktionssignals erfüllen kann, wird es bedeutet, dass das entworfene Hydrauliksystem die Arbeitsanforderungen erfüllen kann.Abbildung 7 zeigt den Reaktionszustand des Hydrauliksystems der Biegemaschine auf die Schrittfunktion.Aus Abbildung 7 ist ersichtlich, dass es zwar eine leichte gibt Schwingungen während des Systemaufstiegs, der Gesamtbetrieb ist stabil.Die Übergangsprozesszeit tp <1s kann die Anforderungen der Synchronisationsverfolgung erfüllen.

Abbildung 7 – Die Reaktion des Hydrauliksystems der Biegemaschine auf die Schrittfunktion

4.4 Fehleranalyse

Durch die Simulationsanalyse des Fehlers essr des Hydrauliksystems der Biegemaschine, des stationären Fehlers essn und des Positionsfehlers ef, die durch die nichtlinearen Faktoren im Arbeitsprozess des hydraulischen Servoventils verursacht werden, Der systematische Fehler ist:

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

Der Fehler ist relativ gering und erfüllt die Genauigkeitsanforderungen des Steuerungssystems vollständig.

5. Schlussfolgerung

Durch die rationelle Gestaltung des Hydrauliksystems der Biegemaschine werden die Stoß- und Vibrationsphänomene während des Betriebs der Biegemaschine reduziert;die Biegemaschine läuft reibungslos und die Sicherheit und Zuverlässigkeit ist gewährleistet Das System wird verbessert.