留言板

尊敬的读者、作者、审稿人, 关于本刊的投稿、审稿、编辑和出版的任何问题, 您可以本页添加留言。我们将尽快给您答复。谢谢您的支持!

姓名
邮箱
手机号码
标题
留言内容
验证码

大型液压机负载口独立调平控制系统研究

刘凯磊 李兴成 陈菊芳 殷正瑞 周宇

刘凯磊, 李兴成, 陈菊芳, 殷正瑞, 周宇. 大型液压机负载口独立调平控制系统研究[J]. 机械科学与技术, 2019, 38(4): 522-529. doi: 10.13433/j.cnki.1003-8728.20180198
引用本文: 刘凯磊, 李兴成, 陈菊芳, 殷正瑞, 周宇. 大型液压机负载口独立调平控制系统研究[J]. 机械科学与技术, 2019, 38(4): 522-529. doi: 10.13433/j.cnki.1003-8728.20180198
Liu Kailei, Li Xingcheng, Chen Jufang, Yin Zhengrui, Zhou Yu. Research on Independent Metering Leveling Control System of Large Hydraulic Press[J]. Mechanical Science and Technology for Aerospace Engineering, 2019, 38(4): 522-529. doi: 10.13433/j.cnki.1003-8728.20180198
Citation: Liu Kailei, Li Xingcheng, Chen Jufang, Yin Zhengrui, Zhou Yu. Research on Independent Metering Leveling Control System of Large Hydraulic Press[J]. Mechanical Science and Technology for Aerospace Engineering, 2019, 38(4): 522-529. doi: 10.13433/j.cnki.1003-8728.20180198

大型液压机负载口独立调平控制系统研究

doi: 10.13433/j.cnki.1003-8728.20180198
基金项目: 

国家自然科学基金青年基金项目 51805228

江苏省高校自然科学基金面上项目 18KJB460010

江苏省科技厅产学研前瞻项目 BY2016030-03

详细信息
    作者简介:

    刘凯磊(1988-), 讲师, 博士, 研究方向为电液控制技术, liukailei@163.com

    通讯作者:

    李兴成, 教授, 硕士生导师, 博士, sgylxc@163.com

  • 中图分类号: TH137

Research on Independent Metering Leveling Control System of Large Hydraulic Press

  • 摘要: 针对传统大型液压机的调平控制系统在四角调平的过程中,无法实现两对角液压缸输出力的独立控制,结合负载口独立控制技术,设计了基于负载口独立控制的大型液压机调平控制系统,并对其控制特性、液压缸的输出力特性进行了理论分析,利用AMESim建立了大型液压机负载口独立调平控制系统仿真模型,在优化PID调节参数后,进行了系统仿真。仿真结果表明:通过闭环调节四个二位二通比例阀的开口度大小,以及进、出口阀口开口度的比例关系,不仅可以实现活动横梁的自动调平控制,而且能够实现两对角液压缸输出力的独立控制,从而提高了控制系统的准确性和稳定性。
  • 图  1  传统大型模锻液压机调平控制系统原理图

    图  2  反向负载力偏载示意图

    图  3  大型液压机负载口独立调平控制系统原理图

    图  4  大型液压机负载口独立调平控制系统简化图

    图  5  液压系统AMESim仿真模型

    图  6  调平缸一和调平缸四的调平控制原理方框图

    图  7  调平缸一和调平缸四调平控制系统AMESim仿真模型

    图  8  调平缸一下腔压力和调平缸四上腔压力变化

    图  9  调平缸一上腔压力和调平缸四下腔压力变化

    图  10  调平缸一和调平缸四的输出力变化

    图  11  调平缸一和调平缸四位移差值变化

    图  12  活动横梁偏转角度变化

    表  1  主要元件的设定参数

    名称 主要设定参数
    电机 转速:1 000 r/min
    排量:230 mL/r, 机械效率:95%
    二位二通比例阀 最大流量120L/min, 固有频率25Hz, 阻尼比0.707
    三位四通换向阀 最大流量250L/min, 固有频率20Hz, 阻尼比0.707
    调平缸 活塞直径876mm, 活塞杆直径613mm, 行程1500mm
    溢流阀 最大流量:300 L/min
    下载: 导出CSV
  • [1] 赵长财, 杨盛福, 刘培培, 等.大型模锻液压机平衡系统原理及其理论研究[J].机械工程学报, 2012, 48(10):82-89 http://d.old.wanfangdata.com.cn/Periodical/jxgcxb201210013

    Zhao C C, Yang S F, Liu P P, et al. Principle and theoretical analysis of the balancing system for large die forging hydraulic press[J]. Journal of Mechanical Engineering, 2012, 48(10):82-89(in Chinese) http://d.old.wanfangdata.com.cn/Periodical/jxgcxb201210013
    [2] 俞滨, 孔祥东, 姚静, 等.自由锻造油压机同步平衡控制系统联合仿真研究[J].机床与液压, 2010, 38(13):130-133 doi: 10.3969/j.issn.1001-3881.2010.13.039

    Yu B, Kong X D, Yao J, et al. Co-simulation research of the synchronism-balancing hydraulic system of free forging oil press[J]. Machine Tool & Hydraulics, 2010, 38(13):130-133(in Chinese) doi: 10.3969/j.issn.1001-3881.2010.13.039
    [3] 刘忠伟, 刘少军, 黄明辉.巨型模锻液压机同步控制系统控制性能影响因素研究[J].锻压技术, 2010, 35(5):64-68 doi: 10.3969/j.issn.1000-3940.2010.05.015

    Liu Z W, Liu S J, Huang M H. Influence factors research on control performance of synchronous control system for giant forging hydraulic press[J]. Forging & Stamping Technology, 2010, 35(5):64-68(in Chinese) doi: 10.3969/j.issn.1000-3940.2010.05.015
    [4] 张珍, 宋继顺, 张建, 等.复合材料液压机四角调平缸支撑结构的优化[J].重型机械, 2015(2):48-52 doi: 10.3969/j.issn.1001-196X.2015.02.012

    Zhang Z, Song J S, Zhang J, et al. Simulation and improvement of four corners leveling cylinders support structure for composite hydraulic press[J]. Heavy Machinery, 2015(2):48-52(in Chinese) doi: 10.3969/j.issn.1001-196X.2015.02.012
    [5] 郑文达, 权晓惠, 李俊辉.锻造液压机的现状及其展望[J].重型机械, 2012(3):2-10 doi: 10.3969/j.issn.1001-196X.2012.03.002

    Zheng W D, Quan X H, Li J H. Development history and trend of forging hydraulic press[J]. Heavy Machinery, 2012(3):2-10(in Chinese) doi: 10.3969/j.issn.1001-196X.2012.03.002
    [6] 卜匀, 龚清华, 王晓东.四柱液压机横梁结构设计与有限元特性分析[J].装备制造技术, 2017(5):7-11 doi: 10.3969/j.issn.1672-545X.2017.05.003

    Bu Y, Gong Q H, Wang X D. Four-column hydraulic press beams structure design and finite element analysis[J]. Equipment Manufacturing Technology, 2017(5):7-11(in Chinese) doi: 10.3969/j.issn.1672-545X.2017.05.003
    [7] 姚静, 任旭辉, 曹晓明, 等.开式变量泵控快锻油压机系统能耗特性实验研究[J].中国机械工程, 2017, 28(4):462-470 doi: 10.3969/j.issn.1004-132X.2017.04.015

    Yao J, Ren X H, Cao X M, et al. Experimental study on energy consumption characteristics of fast hydraulic forging press with open variable pump-controlled system[J]. China Mechanical Engineering, 2017, 28(4):462-470(in Chinese) doi: 10.3969/j.issn.1004-132X.2017.04.015
    [8] 朱兴龙, 陈健, 周骥平.国内液压控制技术现状及发展策略[J].机械科学与技术, 1997, 26(3):10-12 http://www.cnki.com.cn/Article/CJFDTotal-JXZZ199703002.htm

    Zhu X L, Chen J, Zhou J P. Development of strategy and current situation of the domestic hydraulic control technology[J]. Mechanical Science and Technology for Aerospace Engineering, 1997, 26(3):10-12(in Chinese) http://www.cnki.com.cn/Article/CJFDTotal-JXZZ199703002.htm
    [9] Choi K, Seo J, Nam Y, et al. Energy-saving in excavators with application of independent metering valve[J]. Journal of Mechanical Science and Technology, 2015, 29(1):387-395 doi: 10.1007/s12206-014-1245-5
    [10] Liu B, Quan L, Ge L. Research on the performance of hydraulic excavator boom based pressure and flow accordance control with independent metering circuit[J]. Proceedings of the Institution of Mechanical Engineers, Part E:Journal of Process Mechanical Engineering, 2017, 231(5):901-913 doi: 10.1177/0954408916673117
    [11] Eriksson B, Palmberg J O. Individual metering fluid power systems:challenges and opportunities[J]. Proceedings of the Institution of Mechanical Engineers, Part Ⅰ:Journal of Systems and Control Engineering, 2011, 225(2):196-211 http://cn.bing.com/academic/profile?id=12cbc4aedc27f016ae4baae1cac4111a&encoded=0&v=paper_preview&mkt=zh-cn
    [12] 刘英杰, 徐兵, 杨华勇, 等.电液比例负载口独立控制系统压力流量控制策略[J].农业机械学报, 2010, 41(5):182-187 doi: 10.3969/j.issn.1000-1298.2010.05.037

    Liu Y J, Xu B, Yang H Y, et al. Strategy for flow and pressure control of electro hydraulic proportional separate meter in and separate meter out control system[J]. Transactions of the Chinese Society for Agricultural Machinery, 2010, 41(5):182-187(in Chinese) doi: 10.3969/j.issn.1000-1298.2010.05.037
    [13] Liu K L, Gao Y J, Tu Z H, et al. Energy-saving analysis of the independent metering system with pressure compensation for excavator's manipulator[J]. Proceedings of the Institution of Mechanical Engineers, Part Ⅰ:Journal of Systems and Control Engineering, 2016, 230(9):905-920 http://cn.bing.com/academic/profile?id=e675b528de82731247b7d15ded53dcee&encoded=0&v=paper_preview&mkt=zh-cn
    [14] 徐兵, 曾定荣, 葛耀峥, 等.负载口独立控制负载敏感系统模式切换特性[J].浙江大学学报:工学版, 2011, 45(5):858-863 http://cdmd.cnki.com.cn/Article/CDMD-10335-1011069025.htm

    Xu B, Zeng D R, Ge Y Z, et al. Research on characteristic of mode switch of separate meter in and meter out load sensing control system[J]. Journal of Zhejiang University:Engineering Science, 2011, 45(5):858-863(in Chinese) http://cdmd.cnki.com.cn/Article/CDMD-10335-1011069025.htm
    [15] Ding R Q, Xu B, Zhang J H, et al. Bumpless mode switch of independent metering fluid power system for mobile machinery[J]. Automation in Construction, 2016, 68:52-64 doi: 10.1016/j.autcon.2016.04.006
  • 加载中
图(12) / 表(1)
计量
  • 文章访问数:  500
  • HTML全文浏览量:  68
  • PDF下载量:  194
  • 被引次数: 0
出版历程
  • 收稿日期:  2018-08-04
  • 刊出日期:  2019-04-05

目录

    /

    返回文章
    返回