Projeto de Sistema Hidráulico e Análise de Características Dinâmicas de Máquina de Curvar

Resumo: A dobradeira é um equipamento amplamente utilizado máquina de dobra e desempenha um papel insubstituível no processamento de chapas metálicas.O desempenho do sistema hidráulico da dobradeira afeta diretamente sua condição de trabalho.Nisso papel, o estado de trabalho e a condição de carga da dobradeira são analisados, e o sistema hidráulico da dobradeira é projetado com base nisso.Ao projetar os parâmetros do sistema hidráulico da máquina de dobra, um o modelo de sistema servo de acionamento hidráulico apropriado é estabelecido e um modelo matemático é estabelecido.Com base no modelo matemático, são analisadas as características dinâmicas do servosistema hidráulico.Os resultados mostram que design razoável do sistema servo hidráulico melhora o desempenho da máquina de dobra e melhora a confiabilidade do torneamento da bobina de alumínio, o que pode fornecer orientação teórica para o projeto do grande fluxo hidráulico sistema.

1. Introdução

A máquina de dobra é uma máquina de dobra amplamente utilizada.Devido à sua versatilidade, processo simples e ampla gama de processos, a conformação por dobramento de chapas tem sido amplamente utilizada no processamento de chapas metálicas [1].A máquina de dobra hidráulica tem um grande largura, e o método de transmissão mecânica tem uma eficiência de transmissão relativamente baixa.Portanto, a transmissão hidráulica é geralmente usada.A fim de evitar a deformação do corpo durante o processo de trabalho e garantir o efeito de flexão da placa, é geralmente usado.Dois cilindros hidráulicos estão dispostos em ambas as extremidades da fuselagem para conduzir de forma síncrona o movimento da fuselagem.A estrutura da fuselagem é mostrada na Figura 1. O sistema de sincronização hidráulica da máquina de dobra é usado para manter os dois cilindros hidráulicos sincronizados com precisão ou um dos cilindros hidráulicos pode seguir de forma síncrona o movimento do outro cilindro hidráulico, desse modo garantindo o abaixamento da corrediça e do punção quando a dobradeira hidráulica estiver em operação.A superfície é paralela à superfície superior da mesa e da matriz.

Figura 1——Estrutura do corpo da máquina de dobra

2.Processo de trabalho da máquina de dobra

O sistema de sincronização hidráulica da máquina de dobra é o sistema central e a tecnologia principal da máquina de dobra.A garantia da precisão da dobra é assegurada pelo movimento preciso e síncrono dos cilindros hidráulicos da dobradeira para acionar os dois cilindros hidráulicos.A fim de melhorar a eficiência da produção e a qualidade da dobra, a viga da dobradeira e a matriz superior montada em sua face inferior devem ser movidas em diferentes velocidades em cada curso.A regra geral da curva de movimento é mostrada na Fig. 2. Principais condições de operação do sistema de sincronização hidráulica da dobradeira: avanço rápido, pressão inferior, pressão do sistema hidráulico, pressão hidráulica sistema de descarga e retorno rápido.

Figura 2——Deslocamento do cursor principal da dobradeira - curva de tempo

O sistema hidráulico da dobradeira é acionado por dois cilindros hidráulicos instalados e pela fuselagem.A fim de evitar a deformação de dobra da viga do corpo da máquina de dobra e garantir a estabilidade e precisão durante o processo de dobra da peça de trabalho, é necessário projetar o circuito síncrono hidráulico da máquina de dobra e evitar dispositivos de travamento para acidentes.Durante a operação da dobradeira, a força de reação da viga é grande e a força de inércia de sua própria massa é grande.Se o trabalho parar repentinamente ou a mesa subir, haverá um grande impacto no sistema hidráulico.Para reduzir ou eliminar o impacto, existem algumas maneiras de conseguir tamponamento no projeto do sistema hidráulico.

No sistema servo de acionamento hidráulico projetado neste artigo, o movimento síncrono dos dois cilindros hidráulicos é realizado pela função de rastreamento da válvula servo e do sensor de deslocamento 3 e do sensor de deslocamento 5 detectam o movimento posicional dos dois cilindros hidráulicos e são executados pelo servo amplificador.

O sinal de erro é comparado e o sinal de erro comparado é realimentado para a válvula servo eletro-hidráulica 1. A válvula servo eletro-hidráulica 1 controla a abertura da porta da válvula servo de acordo com o sinal de erro de feedback, de modo que o o fluxo de óleo hidráulico de saída é o mesmo da válvula de reversão 2, controlando assim o movimento síncrono de dois cilindros hidráulicos.A função mediana da válvula de reversão 2 e da servoválvula 1 é em forma de O, que pode desempenhar um determinada função de travamento, e a realização da função de amortecimento do sistema hidráulico é realizada pela válvula borboleta 7. Em resumo, o sistema servo de acionamento hidráulico é mostrado na Figura 3:

1: Válvula servo eletro-hidráulica 2: Válvula direcional 3,4: Sensor de deslocamento 5,6: Cilindro hidráulico 7: Válvula reguladora 8: Válvula de alívio 9: Bomba hidráulica 10: Servo amplificador

Figura 3——Sistema hidráulico da máquina de dobra

3. Determinação dos Parâmetros do Sistema Hidráulico

3.1 Pressão inicial do cilindro hidráulico

De acordo com o estado do movimento da dobradeira e os requisitos básicos do projeto da dobradeira, a pressão hidráulica da bomba hidráulica do sistema hidráulico é selecionada como Ps=30Mpa.

3.2 Parâmetros do cilindro hidráulico

(1) Parâmetros do cilindro hidráulico

Durante o processo de trabalho da dobradeira, a força de carga máxima do cilindro hidráulico é FL = 160KN.

A pressão de carga P1 da válvula servo é:

P1 = 2/3*Ps = 21Mpa

A força de carga na válvula servo é:

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

A área efetiva do cilindro hidráulico é:

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

(2) O diagrama esquemático estrutural do cilindro hidráulico da dobradeira é mostrado na Figura 4:

Figura 4——Esquema da estrutura do cilindro hidráulico da máquina de dobra

A área de trabalho do cilindro hidráulico é a mesma que A1=A2, que é menor que a área de trabalho do cilindro hidráulico de saída dupla.Quando o sistema hidráulico é alterado na direção do movimento, a diferença do o movimento alternativo é pequeno, a característica de velocidade é simétrica e a pressão hidráulica simétrica é atendida.As características esportivas do cilindro.

3.3 Determinar as especificações da válvula servo

O fluxo de carga da válvula servo é determinado pela velocidade máxima:

qL = AP*Vmáx = 26,7l/min

AP——a área efetiva do cilindro hidráulico;

Vmax——a velocidade máxima do cilindro hidráulico.

Neste ponto, a queda de pressão da servoválvula é:

Pv = Ps – Plmax = Ps - FL/AP =12Mpa

Considerando o vazamento e outros fatores, a vazão de carga qL é amplificada em 20%, tomando qL =32L/min.De acordo com qL e Pv, a servoválvula com qn =40L/min pode ser encontrada na curva de relação servoválvula-vazão.o QDY6 válvula servo eletro-hidráulica é selecionada no catálogo de produtos.

4. Análise Dinâmica

4.1 Função de transferência e diagrama de blocos do sistema de cada componente

Na análise dinâmica, a função de transferência do sistema precisa ser estabelecida primeiro.Ele pode não apenas caracterizar as características dinâmicas do sistema, mas também pode ser usado para estudar a influência da estrutura ou parâmetro do sistema mudanças no desempenho do sistema.

(1) O ganho art do servo amplificador e sensor de posição são Kd e Kf, respectivamente.

(2) A função de transferência da servoválvula hidráulica é:

(3) Tendo em vista as características do cilindro simétrico, a função de transferência do cilindro hidráulico projetado é:

A partir das características do cilindro simétrico, o volume total de controle do cilindro hidráulico pode ser calculado como:

Vt ≈AP*S = 7,12*10-3m3

S——curso efetivo do cilindro hidráulico

Pegue o módulo de elasticidade do volume efetivo do líquido βe = 1000MPa, então a frequência natural hidráulica:

Coeficiente de pressão de fluxo zero da válvula servo:

Taxa de amortecimento hidráulico:

A taxa de amortecimento hidráulico é calculada para ser pequena e pode ser tomada como 0,2.

Coeficiente de conformidade dinâmica:

Então a função de transferência do cilindro hidráulico e da carga é:

(4) De acordo com a função de transferência parcial acima, o diagrama de blocos do sistema do sistema pode ser determinado conforme mostrado na Figura 5:

Figura 5——Diagrama de blocos do sistema servo hidráulico

De acordo com o diagrama de blocos do sistema, a função de transferência de malha aberta do sistema pode ser determinada como:

A experiência pode ser vista, o ganho de malha aberta do sistema:

4.2 Análise de resposta no domínio da frequência

Para que o sistema hidráulico da máquina de dobra projetada funcione de forma estável e confiável, uma margem de estabilidade deve ser deixada.A Figura 6 é a curva de resposta de frequência do sistema hidráulico da máquina de dobrar.Ele pode ser visto a partir do resposta característica de frequência do sistema hidráulico da dobradeira: a margem de estabilidade do ângulo de fase γ=87°, uma grande margem de estabilidade, atendendo aos requisitos de estabilidade;Frequência de passagem do anel:

Para um servosistema hidráulico tipo I com um pequeno amortecimento, pode-se considerar que a largura de banda em malha fechada f-3dB é aproximadamente igual a fc.Pode-se ver que a velocidade de resposta atende aos requisitos do sistema.

Figura 6——Curva de resposta de domínio de frequência do sistema hidráulico da máquina de dobra

4.3 Análise de resposta no domínio do tempo

A entrada do sinal de passo representa a condição operacional mais severa do sistema hidráulico da prensa dobradeira.Se o sistema hidráulico da máquina de dobra pode atender aos requisitos de trabalho sob a ação do sinal de função de passo, ele significa que o sistema hidráulico projetado pode atender aos requisitos de trabalho.A Figura 7 é o estado de resposta do sistema hidráulico da máquina de dobra para a função degrau.Pode-se ver na Figura 7 que, embora haja um leve oscilação durante a subida do sistema, a operação geral é estável.O tempo de processo de transição tp<1s pode atender aos requisitos de rastreamento de sincronização.

Figura 7——A resposta do sistema hidráulico da dobradeira à função degrau

4.4 Análise de Erros

Através da análise de simulação do erro essr do sistema hidráulico da máquina de dobra, o erro de estado estacionário essn e o erro de posição ef causado pelos fatores não lineares no processo de trabalho da servoválvula hidráulica, o erro sistemático é:

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

O erro é relativamente pequeno e atende totalmente aos requisitos de precisão do sistema de controle.

5. Conclusão

Ao projetar racionalmente o sistema hidráulico da dobradeira, o impacto e o fenômeno de vibração durante a operação da dobradeira são reduzidos;a máquina de dobra é operada sem problemas, e a segurança e confiabilidade de o sistema é melhorado.