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Diseño del sistema hidráulico y análisis de características dinámicas de la máquina dobladora
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Diseño del sistema hidráulico y análisis de características dinámicas de la máquina dobladora

Vistas:181     Autor:Editor del sitio     Hora de publicación: 2023-07-25      Origen:Sitio

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Resumen: La máquina dobladora es muy utilizada máquina de doblado y juega un papel insustituible en el procesamiento de chapa.El rendimiento del sistema hidráulico de la máquina dobladora afecta directamente su condición de trabajo.En esto Se analiza el papel, el estado de trabajo y la condición de carga de la máquina dobladora, y el sistema hidráulico de la máquina dobladora se diseña sobre esta base.Al diseñar los parámetros del sistema hidráulico de la máquina dobladora, un Se establece el modelo de servosistema de accionamiento hidráulico apropiado y se establece un modelo matemático.Con base en el modelo matemático, se analizan las características dinámicas del servosistema hidráulico.Los resultados muestran que la El diseño razonable del servosistema hidráulico mejora el rendimiento de la máquina dobladora y mejora la confiabilidad del torneado de la bobina de aluminio, lo que puede proporcionar una guía teórica para el diseño del sistema hidráulico de gran flujo. sistema.


1. Introducción

La máquina dobladora es una máquina dobladora ampliamente utilizada.Debido a su versatilidad, proceso simple y amplio rango de procesos, el conformado por doblado de láminas se ha utilizado ampliamente en el procesamiento de láminas de metal [1].La máquina dobladora hidráulica tiene un gran ancho, y el método de transmisión mecánica tiene una eficiencia de transmisión relativamente baja.Por lo tanto, generalmente se utiliza la transmisión hidráulica.Para evitar la deformación del cuerpo durante el proceso de trabajo y garantizar el efecto de flexión de la placa, se utiliza generalmente.Dos cilindros hidráulicos están dispuestos en ambos extremos del fuselaje para impulsar sincrónicamente el movimiento del fuselaje.La estructura del fuselaje se muestra en la Figura 1. El El sistema de sincronización hidráulica de la máquina dobladora se utiliza para mantener los dos cilindros hidráulicos sincronizados con precisión o uno de los cilindros hidráulicos puede seguir sincrónicamente el movimiento del otro cilindro hidráulico, por lo tanto asegurando el descenso de la corredera y del punzón cuando la máquina dobladora hidráulica está en funcionamiento.La superficie es paralela a la superficie superior de la mesa y la matriz.

Diseño del sistema hidráulico

Figura 1——Estructura del cuerpo de la máquina dobladora

2. Proceso de trabajo de la máquina dobladora

El sistema de sincronización hidráulica de la máquina dobladora es el sistema central y la tecnología central de la máquina dobladora.La garantía de la precisión de plegado está asegurada por el preciso movimiento síncrono de los cilindros hidráulicos de la dobladora para accionar los dos cilindros hidráulicos.Para mejorar la eficiencia de la producción y la calidad del plegado, la viga de la máquina plegadora y el troquel superior montado en su cara del extremo inferior deben moverse a diferentes velocidades en cada golpe.La regla general de la curva de movimiento se muestra en la Fig. 2. Principales condiciones de funcionamiento del sistema de sincronización hidráulica de la máquina dobladora: avance rápido, presión inferior, presión del sistema hidráulico, presión hidráulica Sistema de descarga y retorno rápido.

diseño hidráulico

Figura 2——Desplazamiento del deslizador principal de la dobladora - curva de tiempo

El sistema hidráulico de la máquina dobladora es accionado por dos cilindros hidráulicos instalados y el fuselaje.Para evitar la deformación por flexión de la viga del cuerpo de la máquina dobladora y garantizar la estabilidad y precisión durante el proceso de doblado de la pieza de trabajo, es necesario diseñar el circuito síncrono hidráulico de la máquina dobladora y evitar el dispositivo de bloqueo por accidentes.Durante el funcionamiento de la máquina dobladora, la fuerza de reacción de la viga es grande y la fuerza de inercia de su propia masa es grande.Si el trabajo se detiene repentinamente o la mesa se eleva, tendrá un gran impacto en el sistema hidráulico.Para reducir o eliminar el impacto, hay algunas maneras de lograr amortiguamiento en el diseño del sistema hidráulico.


En el servosistema de accionamiento hidráulico diseñado en este documento, el movimiento síncrono de los dos cilindros hidráulicos se realiza mediante la función de seguimiento de la servoválvula y el sensor de desplazamiento 3 y el sensor de desplazamiento 5. detectan el movimiento posicional de los dos cilindros hidráulicos, y son realizados por el servoamplificador.


La señal de error se compara y la señal de error comparada se retroalimenta a la servoválvula electrohidráulica 1. La servoválvula electrohidráulica 1 controla la apertura del puerto de la servoválvula de acuerdo con la señal de error de retroalimentación, de modo que el El flujo de aceite hidráulico de salida es el mismo que el de la válvula de inversión 2, por lo que controla el movimiento sincrónico de dos cilindros hidráulicos.La función mediana de la válvula de inversión 2 y la servoválvula 1 tiene forma de O, que puede jugar un Cierta función de bloqueo, y la realización de la función de amortiguación del sistema hidráulico se realiza mediante la válvula de mariposa 7. En resumen, el servosistema de accionamiento hidráulico se muestra en la Figura 3:

máquina de doblado

1: Servoválvula electrohidráulica 2: Válvula direccional 3,4: Sensor de desplazamiento 5,6: Cilindro hidráulico 7: Válvula de mariposa 8: Válvula de alivio 9: Bomba hidráulica 10: Servoamplificador

Figura 3——Sistema hidráulico de la máquina dobladora

3. Determinación de los parámetros del sistema hidráulico

3.1 Presión inicial del cilindro hidráulico

De acuerdo con el estado de movimiento de la máquina dobladora y los requisitos básicos del diseño de la máquina dobladora, la presión hidráulica de la bomba hidráulica del sistema hidráulico se selecciona como Ps=30Mpa.

3.2 Parámetros del cilindro hidráulico

(1) Parámetros del cilindro hidráulico

Durante el proceso de trabajo de la máquina dobladora, la fuerza de carga máxima del cilindro hidráulico es FL = 160KN.

La presión de carga P1 de la servoválvula es:

P1 = 2/3*Ps = 21Mpa

La fuerza de carga en la servoválvula es:

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

El área efectiva del cilindro hidráulico es:

Ap = 2/3* FL/ Ps = 0.0089m2

(2) El diagrama esquemático estructural del cilindro hidráulico de la máquina dobladora se muestra en la Figura 4:

máquina de doblado

Figura 4——Esquema de la estructura del cilindro hidráulico de la máquina dobladora

El área de trabajo del cilindro hidráulico es la misma que A1=A2, que es más pequeña que el espacio de trabajo del cilindro hidráulico de doble salida.Cuando se cambia el sistema hidráulico en la dirección de movimiento, la diferencia de el movimiento alternativo es pequeño, la característica de velocidad es simétrica y se cumple la presión hidráulica simétrica.Las características deportivas del cilindro.

3.3 Determinar las especificaciones de la servoválvula

El flujo de carga de la servoválvula está determinado por la velocidad máxima:

qL = AP*Vmáx = 26,7 l/min

AP——el área efectiva del cilindro hidráulico;

Vmax: la velocidad máxima del cilindro hidráulico.

En este punto, la caída de presión de la servoválvula es:

Pv = Ps – Plmax = Ps - FL/ AP =12Mpa

Considerando la fuga y otros factores, el caudal de carga qL se amplifica en un 20%, tomando qL =32L/min.Según qL y Pv, la servoválvula con qn =40L/min se puede encontrar en la curva de relación servoválvula-caudal.El QDY6 La servoválvula electrohidráulica se selecciona del catálogo de productos.


4. Análisis dinámico

4.1 Función de transferencia y diagrama de bloques del sistema de cada componente

En el análisis dinámico, primero se debe establecer la función de transferencia del sistema.No solo puede caracterizar las características dinámicas del sistema, sino que también puede usarse para estudiar la influencia de la estructura o el parámetro del sistema. cambios en el rendimiento del sistema.

(1) El arte de ganancia del servoamplificador y el sensor de posición son Kd y Kf, respectivamente.

(2) La función de transferencia de la servoválvula hidráulica es:

máquina de doblado

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(3) En vista de las características del cilindro simétrico, la función de transferencia del cilindro hidráulico diseñado es:

máquina de doblado

A partir de las características del cilindro simétrico, el volumen de control total del cilindro hidráulico se puede calcular como:

Vt≈AP*S = 7,12*10-3m3

S——carrera efectiva del cilindro hidráulico

Tome el módulo de elasticidad volumétrica efectiva del líquido βe=1000MPa, luego la frecuencia natural hidráulica:

máquina de doblado

Coeficiente de presión de caudal cero de la servoválvula:

máquina de doblado

Relación de amortiguamiento hidráulico:

máquina de doblado

Se calcula que la relación de amortiguamiento hidráulico es pequeña y puede tomarse como 0,2.

Coeficiente de cumplimiento dinámico:

máquina de doblado

Entonces la función de transferencia del cilindro hidráulico y la carga es:

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(4) De acuerdo con la función de transferencia parcial anterior, el diagrama de bloques del sistema del sistema se puede determinar como se muestra en la Figura 5:

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Figura 5——Diagrama de bloques del sistema del servosistema hidráulico

De acuerdo con el diagrama de bloques del sistema, la función de transferencia de bucle abierto del sistema se puede determinar como:

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Se puede ver la experiencia, la ganancia de bucle abierto del sistema:

máquina de doblado

4.2 Análisis de respuesta en el dominio de la frecuencia

Para que el sistema hidráulico de la máquina dobladora diseñada funcione de manera estable y confiable, se debe dejar un margen de estabilidad.La figura 6 es la curva de respuesta de frecuencia del sistema hidráulico de la máquina dobladora.Se puede ver desde el respuesta característica de frecuencia del sistema hidráulico de la máquina dobladora: el margen de estabilidad del ángulo de fase γ = 87 °, un gran margen de estabilidad, que cumple con los requisitos de estabilidad;Frecuencia de cruce de anillo:

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Para un servosistema hidráulico de tipo I con una pequeña amortiguación, se puede considerar que el ancho de banda de bucle cerrado f-3dB es aproximadamente igual a fc.Se puede ver que la velocidad de respuesta cumple con los requisitos del sistema.

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Figura 6——Curva de respuesta en el dominio de la frecuencia del sistema hidráulico de la máquina dobladora

4.3 Análisis de respuesta en el dominio del tiempo

La entrada de señal de paso representa la condición de operación más severa del sistema hidráulico de la prensa plegadora.Si el sistema hidráulico de la máquina dobladora puede cumplir con los requisitos de trabajo bajo la acción de la señal de función de paso, significa que el sistema hidráulico diseñado puede cumplir con los requisitos de trabajo.La figura 7 es el estado de respuesta del sistema hidráulico de la máquina dobladora a la función de paso.Se puede ver en la Figura 7 que aunque hay una ligera oscilación durante el ascenso del sistema, el funcionamiento general es estable.El tiempo del proceso de transición tp<1s puede cumplir con los requisitos de seguimiento de sincronización.

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Figura 7——La respuesta del sistema hidráulico de la máquina dobladora a la función de paso

4.4 Análisis de errores

A través del análisis de simulación del error essr del sistema hidráulico de la máquina dobladora, el error de estado estable essn y el error de posición ef causado por los factores no lineales en el proceso de trabajo de la servoválvula hidráulica, el error sistemático es:

e = essr + essn + ef = 0.002m

El error es relativamente pequeño y cumple completamente con los requisitos de precisión del sistema de control.


5. Conclusión

Al diseñar racionalmente el sistema hidráulico de la máquina dobladora, se reduce el fenómeno de impacto y vibración durante la operación de la máquina dobladora;la máquina dobladora funciona sin problemas, y la seguridad y confiabilidad de se mejora el sistema.

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