弯曲机液压系统设计及动态特性分析

  摘要：折弯机是一种应用广泛的折弯机，在钣金加工中发挥着不可替代的作用。弯曲机液压系统的性能直接影响其工作状态。在这分析了折弯机的工作状态和负载情况，并在此基础上设计了折弯机的液压系统。通过设计弯曲机的液压系统参数，a建立合适的液压驱动伺服系统模型，建立数学模型。基于该数学模型，分析了液压伺服系统的动态特性。结果表明了合理的液压伺服系统设计提高了弯曲机的性能，提高了铝卷转向的可靠性，为大流量液压系统的设计提供了理论指导。系统。

  一，简介

  弯曲机是一种广泛使用的弯曲机。由于其多功能性，简单工艺和宽工艺范围，板材弯曲成形已广泛应用于钣金加工[1]。液压弯曲机非常大宽度和机械传动方法具有相对低的传动效率。因此，通常使用液压传动装置。为了防止在工作过程中身体变形而确保通常使用板的弯曲效果。两个液压缸布置在机身的两端，以同步地驱动机身的运动。机身结构如图1所示弯曲机的液压同步系统用于保持两个液压缸精确同步，或者其中一个液压缸可以同步跟随另一个液压缸的运动，从而确保在液压弯曲机运行时滑块和冲头下降。表面平行于桌子的上表面和模具。

图1 - 弯曲机身结构

  2.弯机工作流程

  弯曲机液压同步系统是弯曲机的核心系统和核心技术。通过液压缸的精确同步运动确保弯曲精度的保证用于驱动两个液压缸的弯曲机。为了提高生产效率和弯曲质量，弯曲机的梁和安装在其下端面上的上模应在不同的位置移动每次击球的速度。运动曲线的一般规律如图2所示。弯曲机液压同步系统的主要运行条件：快进，低压，液压系统压力，液压系统卸载和快速返回。

图2 - 弯曲机主滑块的位移 - 时间曲线

  弯曲机的液压系统由安装的两个液压缸和机身驱动。为了防止弯曲机体梁的弯曲变形，保证了弯曲机的稳定性和精度在工件弯曲过程中，有必要设计弯曲机的液压同步电路，避免发生事故锁定装置。在弯曲机的操作过程中，梁的反作用力是它自身质量大且惯性力大。如果工作突然停止或工作台上升，将对液压系统产生很大影响。为了减少或消除影响，有一些方法可以实现缓冲液压系统的设计。

  在本文设计的液压驱动伺服系统中，通过伺服阀的跟踪功能，位移传感器3和位移传感器5实现两个液压缸的同步运动。检测两个液压缸的位置运动，并由伺服放大器执行。

  比较误差信号，并将比较的误差信号反馈给电液伺服阀1.电液伺服阀1根据反馈误差信号控制伺服阀端口开度，以便输出液压油流量与换向阀2的流量相同，从而控制两个液压缸的同步运动。换向阀2和伺服阀1的中值函数是O形的，可以起作用通过节流阀7实现一定的锁定功能，并实现液压系统的缓冲功能。综上所述，液压驱动伺服系统如图3所示：

 1：电液伺服阀2：换向阀3,4：排量传感器5,6：液压缸7：节流阀8：安全阀9：液压泵10：伺服放大器

图3 - 弯曲机液压系统

  3.确定液压系统参数

3.1液压缸的初始压力

  根据弯曲机的运动状态和弯曲机设计的基本要求，选择液压系统液压泵的液压为Ps = 30Mpa。

  3.2液压缸参数

  （1）液压缸参数

  在弯曲机的加工过程中，液压缸的最大载荷力为FL = 160KN。

  伺服阀的负载压力P1为：

  P1 = 2/3 * Ps = 21Mpa

  伺服阀上的负载力为：

  FL = P1 * Ap = 2/3 * Ps * Ap

  液压缸的有效面积为：

  Ap = 2/3 * FL / Ps = 0.0089m2

  （2）弯曲机液压缸结构示意图如图4所示：

图4 - 弯曲机液压缸结构示意图

  液压缸的工作区域与A1 = A2相同，小于双出口液压缸的工作空间。当液压系统在移动方向上改变时，差异就是往复运动小，速度特性对称，满足对称液压。气缸的运动特性。

  3.3确定伺服阀规格

  伺服阀的负载流量由最大速度决定：

  qL = AP * Vmax = 26.7l / min

  AP--液压缸的有效面积;

  Vmax - 液压缸的最大速度。

  此时伺服阀压降为：

  Pv = Ps -Plmax = Ps-FL / AP = 12Mpa

  考虑到泄漏和其他因素，负载流量qL放大20％，取qL = 32L / min。根据qL和Pv，可以从伺服阀 - 流量关系曲线中找到qn = 40L / min的伺服阀。 QDY6电液伺服阀选自产品目录。

  4.动态分析

  4.1各组件的传递函数和系统框图

  在动态分析中，需要首先建立系统的传递函数。它不仅可以表征系统的动态特性，还可以用来研究系统结构或参数的影响系统性能的变化。

  （1）伺服放大器和位置传感器的增益技术分别为Kd和Kf。

  （2）液压伺服阀的传递功能为：

  （3）鉴于对称气缸的特性，设计液压缸的传递函数为：

  根据对称气缸的特性，液压缸的总控制量可以计算如下：

  Vt≈AP* S = 7.12 * 10-3m3

  S--液压缸的有效行程

  取液体的有效体积弹性模量βe= 1000MPa，然后水力固有频率：

伺服阀零流量压力系数：

  液压阻尼比：

  液压阻尼比计算得很小，可以取为0.2。

  动态合规系数：

  然后液压缸和负载的传递函数是：

  （4）根据上述部分传递函数，系统系统框图可以确定如图5所示：

图5 - 液压伺服系统系统框图

  根据系统框图，系统开环传递函数可以确定为：

  经验可以看出，系统开环增益：

  4.2频域响应分析

  为了使设计的弯曲机液压系统稳定可靠地工作，必须留有稳定裕度。图6是弯曲机的液压系统的频率响应曲线。从中可以看出弯曲机液压系统的频率特性响应：相角稳定裕度γ= 87°，稳定裕度大，满足稳定性要求;环交叉频率：

  对于具有小阻尼的I型液压伺服系统，可以认为闭环带宽f-3dB近似等于fc。可以看出，响应速度符合其系统要求。

图6 - 弯曲机液压系统频域响应曲线

  4.3时域响应分析

  步进信号输入表示压弯机液压系统的最严苛的运行状态。如果弯曲机的液压系统能够在步进功能信号的作用下满足工作要求，那么意味着所设计的液压系统可以满足工作要求。图7是弯曲机的液压系统对阶梯功能的响应状态。从图7中可以看出，虽然有轻微的系统上升期间振荡，整体运行稳定。转换处理时间tp <1s可以满足同步跟踪要求。

图7-弯曲机的液压系统对阶跃函数的响应

  4.4错误分析

  通过对弯曲机液压系统误差essr的仿真分析，得出液压伺服阀工作过程中非线性因素引起的稳态误差efn和位置误差ef，系统错误是：

  e = essr + essn + ef = 0.002m

  误差相对较小，完全满足控制系统的精度要求。

  5.结论

  通过合理设计弯曲机的液压系统，减少了弯曲机运行过程中的冲击和振动现象;折弯机运行平稳，安全可靠系统得到改善。