机械液压混合伺服压力机的方案设计与研究

圆园员怨 年 源 月摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 机械设计与制造工程摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 粤责则援 圆园员怨 第 源愿 卷 第 源 期摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 酝葬糟澡蚤灶藻 阅藻泽蚤早灶 葬灶凿 酝葬灶怎枣葬糟贼怎则蚤灶早 耘灶早蚤灶藻藻则蚤灶早摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 灾燥造援 源愿 晕燥援 源
摇 摇 压力机作为一种通用性机械袁常用于冲压和模 锻等生产工序咱员暂 遥 目前袁 具有优良工艺性的伺服 压力机是压力机发展的主流趋势遥 相比于传统压 力机袁伺服压力机 加 工 工 艺 轨 迹 可 控袁 能 够 满 足 较 为复杂的运动特性袁 加工精度和加工效率明显提 高咱圆暂 遥 伺服压力机可以分为机械伺服压力机尧液 压伺服压力机等遥 机械伺服压力机具有运行速度 快尧工作效率高尧体积较小等优点袁但也存在电机功 率需求大尧 公 称 力 行 程 较 小 且 调 节 相 对 困 难 等 缺 点咱猿 原 缘暂 遥 液压伺服压力机具有工作承载压力较大尧 运行平稳尧过载保护尧工作行程可以自由控制尧调节 范围大尧振动较小 等 优 点袁 其 主 要 缺 点 为 体 积 较 大 需要单独设置泵站尧存在油液泄漏尧维护工作量大尧 效率低尧噪声大咱远暂 遥
员摇 机械液压混合伺服压力机的方案设计
机械液压混合伺服压力机传动系统如图 员 所 示遥 系统主要由运动控制器尧伺服电机尧电机控制 器尧液压油泵尧液压元件尧双向液压马达尧带轮减速 装置尧制动器尧位置传感器尧曲柄滑块机构等组成遥
在机械液压混合伺服压力机的传动系统中袁运 动控制器通过伺服驱动器控制伺服电机袁伺服电机 带动液压油泵袁液压油泵和双向液压变量马达之间 组成闭式的液压回路遥 液压马达通过减速装置袁带 动曲柄滑块机构实现滑块的运动袁完成压力机的作 业任务遥
在液压油泵和液压马达之间的回路中设置三 位四通换向阀遥 控制器控制三位四通换向阀进行 换向袁实现液压马 达 的 正 反 转 和 急 停袁 从 而 改 变 了 曲柄滑块机构的转动方向遥 当换向阀处于中位时袁 液压马达处于停止状态咱员园 原员员暂 遥
液压回路中采用 圆 组流量传感器和压力传感 器袁用于监控回路 中 流 量 和 压 力袁 并 将 数 据 反 馈 给 控制器遥 在曲轴上装有 员 个旋转编码器袁用于实时 测量曲轴的位置尧速度尧加速度信息袁并反馈给控制
针对目前伺 服 压 力 机 机 构 复 杂尧 设 计 难 度 大尧 电机功率要求高等问题袁本文结合机械压力机和液 压机的特点袁提出机械液压混合伺服压力机的技术
方案袁即通过伺服 电 机 驱 动 液 压 油 泵袁 经 闭 式 液 压 回路带动液压马 达尧 减 速 机 构尧 曲 柄控制器 中 的积 分 控 制 系 数曰 泽 为 时 间 变 量袁 泽曰 郧蚤渊 泽冤 为电流环 孕陨 控制器传递函数曰 蚤 为伺服电机 电流袁粤曰 蕴 为电枢线圈的电感系数袁匀曰 砸 为电枢线 圈的电阻袁赘曰 运子 为电机转矩常数遥
圆摇 机械液压混合伺服压力机控制模型设计
机械液压混合伺服系统速度环的动力学模型 如图 圆 所示遥 在系统中综合考虑了伺服电机尧液压 油泵尧液压马达尧减速装置尧曲柄连杆机构等组成部 分遥 图中院 怎 为参考电压袁灾曰 子 为电机扭矩袁晕窑皂曰 允皂 为伺服电机转动惯量袁晕窑皂窑泽圆 辕 则葬凿曰 月皂 为伺 服电机阻尼系数袁晕窑皂窑泽 辕 则葬凿曰 棕责 为电机与液压 泵角速度袁则葬凿 辕 泽曰 棕皂 为液压马达轴角速度袁则葬凿 辕 泽曰 棕择 为曲柄的角速度袁则葬凿 辕 泽曰 月 为减速装置减速比遥 此外袁图中 酝 为伺服电机袁藻灶糟 为电机编码器遥
收稿日期院圆园员愿 原 员圆 原 猿员 基金项目院河海大学常州校区研究生创新项目 渊 三一重工校企合作项目冤渊 载圆载 辕 员远月园园缘 原 园圆冤 作者简介院陈成渊员怨怨猿要冤 袁男袁硕士研究生袁主要研究方向为伺服压力机控制技术袁苑源源猿远苑园圆圆岳 择择援 糟燥皂援
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许多学者在该领域内取得了大量的理论成果遥 大量研究者在机 械 伺 服 压 力 机 运 动 机 构 设 计 上 做 了深入研究袁对具备拉深阶段低速及空载急回特性 的多连杆机构尧肘 杆 机 构 等 进 行 了 优 化 和 创 新袁 如 文献咱苑暂 提出了一种八连杆伺服压力机传动机构遥 在压力机的控制方面袁文献咱愿暂 尧咱怨暂 提出将 孕陨阅 算 法尧神经网络算法等应用于伺服压力机控制模型遥
圆园员怨 年第 源 期摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 陈成院机械液压混合伺服压力机的方案设计与研究
图 员摇 机械液压混合伺服压力机系统
器袁形成闭环控制遥 在液压油泵和液压马达之间设有溢流阀袁保证
液压回路安全运转遥 针对运转过程中存在的油液泄漏和损耗等情
况袁可用专门设置的蓄能器对液压系统进行实时补 充咱员圆暂 遥
阅韵陨院员园援 猿怨远怨 辕 躁援 蚤泽泽灶援 圆园怨缘 原 缘园怨载援 圆园员怨援 园源援 园园缘
机械液压混合伺服压力机的方案设计与研究
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渊 河海大学机电工程学院袁江苏 常州摇 圆员猿园圆圆冤
摘要院为了满足钣金行业对压力机性能越来越高的需求袁结合机械压力机和液压机的优点提出了 一种机械液压混合伺服压力机的技术方案遥 首先设计传动方案袁即采用伺服电机驱动液压回路袁 液压回路带动曲柄滑块机构实现工件压制遥 然后对传动系统进行分析袁推导出传递函数袁并建立 了 孕陨阅 控制模型遥 最后通过实验台对滑块进行位移和速度数据的采集和验证遥 结果表明袁该传 动方案设计合理尧实验装 置 运 行 稳 定 可 靠袁 为 机 械 液 压 混 合 伺 服 压 力 机 的 进 一 步 研 发 提 供 了 参 考遥 关键词院机械液压混合传动曰伺服压力机曰闭式回路曰孕陨阅 控制 中图分类号院栽孕圆猿摇 摇 摇 文献标识码院粤摇 摇 摇 文章编号院圆园怨缘 原 缘园怨载渊圆园员怨冤园源 原 园园圆源 原 园远