液压机电液比例速度控制系统设计及仿真分析

　　0　前言

　　液压机是一种利用液体压力来传递能量,以实现各种压力加工工艺的机床。随着新工艺及新技术的应用,液压机在金属加工及非金属成形方面的应用越来越广,在机床行业中占有份额也正大幅度攀升。

　　液压机的一个重要参数是压制速度。压制速度的控制方式和精度是衡量液压机,尤其是轻金属(铝、镁等金属及其合金)液压机的重要性能指标,是直接影响产品质量、生产效率和所需泵功率的重要因素。为了对液压机的压制速度进行精确控制,设计了一种采用电液比例速度控制的液压机控制系统,能使响应速度迅速和控制精度提高。与此同时,运用液压机械仿真软件AMESim对所设计的电液比例速度控制系统进行仿真分析,相关分析结果可对新液压机的设计及老液压机的改造和维护提供理论参考。

　　1　液压机电液比例速度控制系统设计

　　根据系统主要设计技术参数及液压机压制动作顺序,设计出如图1所示的液压机电液比例速度控制系统原理图。它主要通过伺服比例阀的主阀芯开度大小来控制液压缸位移的变化,从而控制液压机压制速度的大小。液压缸内安装了一个内置式位移传感器,用来实时检测位移信号,转换成速度信号后,与设定的信号值进行比较,经过计算机处理后通过模拟量输出通道来驱动伺服比例阀的放大器,从而改变进入液压缸两腔的流量大小,使得液压机能精确按照设定的速度进行压制。

　　在系统整个工作循环过程中,为了满足系统对流量、压力及工作行程的要求,设计时系统主驱动泵选取某公司的恒功率变量柱塞泵。

　　在液压机的众多性能中,其中以产生较大吨位的压力来满足产品的工艺要求为最突出的性能。所以系统工作压力选择25MPa。液压机工作循环中的保压过程与制品质量密切相关,为了能实现比较精确的系统压力,以免系统产生较大的振动和液压冲击,影响液压缸执行过程的稳定性和精确性,难以保证产品质量,为此,本系统设计了由液控单向阀控制的保压回路及顺序阀和液控单向阀联合控制的卸压回路,并采用计算机采集各动作顺序的信号,组成一个闭环控制系统,较好地实现了液压机执行动作顺序的换接平稳,从而有效地保证了产品的质量。

　　液压机压制时主要动作顺序:

　　(1)初始化　打开电源,使系统的动力装置-恒功率变量柱塞泵启动,分别调整二位二通电磁换向阀1DT和5DT,可以得到pA和pB两种不同工作压力,满足系统对压力的不同要求,为实现多种工艺需求提供方便。

　　(2)快进　给伺服比例阀的电磁铁2DT端通电,调整电压使阀芯开口保持在一定的状态,此时,压力油经伺服阀进入液压缸的无杆腔,推动活塞杆快进,速度保持在80mm/s。