油壓機的應用及發(fā)展_第1頁
油壓機的應用及發(fā)展_第2頁
油壓機的應用及發(fā)展_第3頁
油壓機的應用及發(fā)展_第4頁
全文預覽已結束

下載本文檔

版權說明:本文檔由用戶提供并上傳,收益歸屬內(nèi)容提供方,若內(nèi)容存在侵權,請進行舉報或認領

文檔簡介

油壓機的應用及發(fā)展

1油壓機生產(chǎn)線的應用油壓機是一種重要的形狀加工設備。它以抗研磨油作為工作介質傳遞能量,并執(zhí)行各種加工技術。廣泛應用于汽車、家電、航空、造船、原子能等領域。逐年,整個行業(yè)的市場份額有所增加。與機械壓力機相比,油壓機具有如下優(yōu)點:(1)滑塊行程在一定范圍內(nèi)任意可調(diào);(2)在任意行程位置均可產(chǎn)生額定的最大壓力;(3)滑塊下限位可方便地根據(jù)工藝要求進行調(diào)整控制;(4)滑塊可在下限位長時間保壓。然而,油壓機同時也存在工作行程速度較慢,每分鐘工作循環(huán)次數(shù)不易提高等缺點。特別是在自動化生產(chǎn)線上,很多客戶在選擇機床設備時為提高生產(chǎn)效率情愿增加投資成本采購機械壓力機或多工位壓力機也不愿意采購油壓機。針對上述油壓機生產(chǎn)線存在的問題,本公司近年來通過與武漢理工大學產(chǎn)學研合作,對電液伺服系統(tǒng)進行了深入研究,開發(fā)了高效穩(wěn)定的伺服油壓機生產(chǎn)線技術,并成功應用于湖北某專業(yè)生產(chǎn)壓縮機罩殼的企業(yè)。該公司以前自動化生產(chǎn)線是采用四臺四柱式油壓機配合橫桿式機械臂實現(xiàn)自動化生產(chǎn),效率為5~6spm。近年來面對市場的競爭,該客戶尋求提高生產(chǎn)效率,擬把生產(chǎn)效率提升到8spm以上。根據(jù)此信息,有兩種方案可選:方案一采用多工位機械壓力機進行生產(chǎn),生產(chǎn)效率可達到10~12spm,但機床、自動化成本在500萬人民幣左右;方案二采用四臺伺服泵控整體框架油壓機組成高效生產(chǎn)線,液壓系統(tǒng)采用經(jīng)武漢理工大學分析、研究、優(yōu)化后的插裝閥系統(tǒng),經(jīng)模擬仿真測算生產(chǎn)效率可達到10spm,這也是開關量插裝閥系統(tǒng)油壓機高效生產(chǎn)的極限挑戰(zhàn)。當時預算機床、自動化成本在300萬人民幣左右,客戶經(jīng)綜合考慮后選用了公司提出的方案二。本論文重點介紹了伺服控制系統(tǒng)、液壓系統(tǒng)、電控系統(tǒng)以及關鍵液壓元件的設計,對于高效、節(jié)能油壓機生產(chǎn)線的設計具有實際指導意義。2生產(chǎn)線的數(shù)字化此條生產(chǎn)線由4臺伺服泵控框架式油壓機、橫桿式自動化線、圓盤式自動上料機構以及模具組成。第一臺是200t油壓機進行初拉伸工藝,拉伸深度125mm,后面緊跟一臺160t油壓機作為臺階拉伸及擴口工藝,第三臺為250t油壓機進行旋切加工,最后一臺160t油壓機進行側沖、整形工藝,通過圓盤式自動上料機構與橫桿式自動化線配合實現(xiàn)壓縮機罩殼的自動化生產(chǎn),整條生產(chǎn)線的布局如圖1所示,總噸位為770t。2.1系統(tǒng)的理論分析此條生產(chǎn)線的生產(chǎn)效率高,自動化線選用的是橫桿式機械臂,因此四臺油壓機的運行速度、沖壓效率要基本同步,這就要求各臺油壓機的工作速度可調(diào)。伺服泵控技術具有高響應、無極調(diào)速等特點,當系統(tǒng)需要的流量發(fā)生變化時,伺服電機的轉速可跟隨流量指令的大小而實時快速改變,從而使得油泵的輸出流量發(fā)生變化,進而實現(xiàn)整條生產(chǎn)線同步控制,不會出現(xiàn)等待現(xiàn)象。為滿足上述要求,通常做法是通過加大電機功率驅動更大排量的泵作為動力源,但這在提高效率的同時會導致用電量的劇增。于是,我們通過理論計算與伺服電機兩倍過載能力檢測,最終確定了伺服電機扭矩以及驅動的齒輪泵排量。在機床調(diào)試過程中,通過ESVIEW軟件實時讀取并分析伺服驅動器上傳的數(shù)據(jù),采樣圖形如圖2所示。通過對電流、轉矩、壓力檢測曲線不斷比對分析,找到了最佳的速度環(huán)、壓力環(huán)參數(shù)設置。同時充分運用兩倍過載率特點,確保伺服泵在運行中不過載的同時又降低電機功率,做到了最優(yōu)的節(jié)能配置。2.2速度仿真結果本文中高效機床是在普通機床的基礎上進行性能提升。液壓系統(tǒng)也是采用開關量插裝閥系統(tǒng),通過控制電磁閥的開關動作實現(xiàn)油壓機滑塊的上下動作。本項目首先根據(jù)沖壓頻次針對250t的油壓機設計了滑塊行程和滑塊速度運行曲線,如圖3所示。原有液壓系統(tǒng)快下與工進轉換電磁閥采用的是三位四通電磁閥,通過仿真模擬后發(fā)現(xiàn)存在轉換中間位停頓沖擊現(xiàn)象,因此換用3個二位四通電磁閥。在上腔卸壓時增加了單獨卸壓閥塊,先通過卸壓閥進行卸壓,待上腔壓力低于一定數(shù)值后打開充液閥,減小了卸壓沖擊。對新設計的液壓系統(tǒng)采用專業(yè)的液壓系統(tǒng)仿真軟件進行了仿真分析。仿真得到的滑塊位移-速度變化曲線,主缸無桿腔-有桿腔壓力及負載力變化曲線,電機轉速及雙泵輸出流量與壓力曲線分別如圖4、圖5、圖6所示。從仿真結果看出滑塊快速下降階段總時間為0.55s,滑塊速度呈逐漸上升趨勢,在0.2s左右到達穩(wěn)定,滑塊速度最快可達近700mm/s。在0.4s左右,滑塊進入減速階段,此時速度約為600mm/s?;瑝K下降階段,電機轉速維持在2000r/min,雙泵的輸出流量為350l/min,輸出壓力較小為2~3bar。主缸無桿腔壓力較小,而有桿腔背壓較大為15bar??傮w可以看出快下階段滑塊速度比預設計要快,整個過程較平穩(wěn)。由快下階段轉入工進階段時,滑塊速度在0mm/s附近波動,導致滑塊上下抖動。但由于電機的轉速高達3000r/min,無桿腔壓力上升較快,因此其卡頓現(xiàn)象要比原有系統(tǒng)要小。外輸入負載力呈上升趨勢,達到設定的最大700kN,此時無桿腔壓力為70bar左右。此階段雙泵輸出流量約為510l/min,壓力也隨著時間逐漸增大,工進階段總行程是95mm,平均速度為87mm/s,總時長在1.2s,比預期要快近0.5s。進入泄壓階段,卸荷閥打開,無桿腔壓力急劇下降,由70bar降到5bar,雙泵出口的壓力也急劇下降,仿真結果顯示在0.3s內(nèi)泄壓可以完成。滑塊返程階段速度波動較大,造成滑塊返程階段速度波動較大的主要原因是,由于滑塊上升階段整個系統(tǒng)阻尼較小,且無桿腔出油無背壓,同時由于齒輪泵在輸出油壓時,本身就存在壓力及流量脈動,多種因素耦合下,造成滑塊返程階段壓力波動加大。通過系統(tǒng)調(diào)試改變改變溢流插裝閥先導閥彈簧預緊力,使不同壓力溢流插裝閥的共振頻率錯開,從而降低系統(tǒng)壓力波動,可以較好的解決此速度波動較大問題。返程總行程為400mm,用時約為1s,平均速度為400mm/s。從上述分析可以看出,整個液壓系統(tǒng)響應快,沖擊小,能夠較好的滿足沖壓頻次和系統(tǒng)性能要求。3頂出動作的控制整條生產(chǎn)線要滿足8spm的生產(chǎn)效率,也就意味著一個件需控制在7.5s內(nèi),其中自動化線占用2s,那么機床動作時間必須小于5.5s。然而機床動作包含快下、工進、泄壓、回程、底缸頂出等動作,所以根據(jù)現(xiàn)場實際加工工藝制定了底缸頂出動作時間與機械臂動作時間重合的方案。也就是滑塊回程到上減速區(qū)后提供信號給自動化線,當自動化線開始運行時底缸同時執(zhí)行頂出動作。在此過程中需控制好四臺油壓機滑塊回程到頂?shù)耐?。本項目剛開始調(diào)試時是以四臺油壓機滑塊都停止于上限位時,才發(fā)信號給自動化線。而實際情況是旋切工序的時間要比其它三序的時間長一點,每次都是其最后回程到上限位,而此工序位機床無底缸動作。針對這種情況,本項目便在第三序旋切工步增加了回程起動點位置。這樣待其它工序機床滑塊回程到上限位后,旋切工序只需要回程到達回程起動點后,便發(fā)信號給自動化線,這樣調(diào)整電氣控制后整條生產(chǎn)線每生產(chǎn)一件罩殼可節(jié)約0.2s左右時間。4整體缸筒設計方案從圖1所示的生產(chǎn)線布局圖可以看出,該生產(chǎn)線是按前后進出料擺放。橫桿式機械臂位于機床的右側,機床左側開有側窗口用于模具的更換,上橫梁頂部油箱按L形進行布置。為提升自動化線的運行效率,機床之間的位置非常緊湊,這就要求在機械設計時需考慮后期的維護,特別是油缸密封圈老化后的更換。整條生產(chǎn)線機床滑塊行程是710mm,開口高度只有1000mm。按此尺寸油缸一旦裝進上橫梁后,活塞桿便無法完全落到工作臺上,活塞頭也就無法從缸筒中露出來,因此也就無法更換活塞頭上的密封圈。針對此情況,本項目在設計時采用整體缸筒設計方案。在新方案中,油缸缸體采用厚壁無縫鋼管經(jīng)埋弧焊機堆焊進行制作,而油缸缸底則采用單獨螺塞結構并增加防松裝置,這樣在后期維護時,只需將缸底的螺塞部分取下,就能將活塞桿從機床頂部抽出更換活塞頭密封圈,油缸結構如圖7所示。5實際檢測結果通過設計研發(fā)、生產(chǎn)制造、安裝調(diào)試等工作后,本項目專門進行了單機各步序動作時間的檢測,并與當初設計時間進行對比。如表1所示為生產(chǎn)線中最大噸位250t油壓機的檢測數(shù)據(jù)。經(jīng)對比可以發(fā)現(xiàn)其中卸壓因采用普通充液閥打開控制方式,原先設計時間為0.3s,實際運行中為減小充液閥打開的沖擊,卸壓時間已加長到1.5s,同時根據(jù)實際模具回程力的要求將油缸活塞桿直徑進行了加大提高滑塊回程速度,在此階段節(jié)約了0.3s,實際運行時還存在轉換延時及響應等問題,所以總體效率未能達到理論設計要求。目前機床配自動化線已在客戶現(xiàn)場正常運行,通過日生產(chǎn)數(shù)量除以機床運行時間計算,整條生產(chǎn)線目前的生產(chǎn)效率為8.2spm,完全滿足當初的設計方案和技術協(xié)議要求。6控制系統(tǒng)優(yōu)化設計(1)在公司成熟的伺服泵控技術基礎上,通過應用ESVIEW軟件對伺服參數(shù)進行采集與分析,優(yōu)化相關參數(shù),充分利用伺服電機兩倍過載能力,做到了既滿足機床高效運行所需的流量要求,同時又有效控制了電機功率。(2)通過液壓系統(tǒng)性能優(yōu)化設計,將開關量型的插裝閥系統(tǒng)性能發(fā)揮到極致,在保證高效

溫馨提示

  • 1. 本站所有資源如無特殊說明,都需要本地電腦安裝OFFICE2007和PDF閱讀器。圖紙軟件為CAD,CAXA,PROE,UG,SolidWorks等.壓縮文件請下載最新的WinRAR軟件解壓。
  • 2. 本站的文檔不包含任何第三方提供的附件圖紙等,如果需要附件,請聯(lián)系上傳者。文件的所有權益歸上傳用戶所有。
  • 3. 本站RAR壓縮包中若帶圖紙,網(wǎng)頁內(nèi)容里面會有圖紙預覽,若沒有圖紙預覽就沒有圖紙。
  • 4. 未經(jīng)權益所有人同意不得將文件中的內(nèi)容挪作商業(yè)或盈利用途。
  • 5. 人人文庫網(wǎng)僅提供信息存儲空間,僅對用戶上傳內(nèi)容的表現(xiàn)方式做保護處理,對用戶上傳分享的文檔內(nèi)容本身不做任何修改或編輯,并不能對任何下載內(nèi)容負責。
  • 6. 下載文件中如有侵權或不適當內(nèi)容,請與我們聯(lián)系,我們立即糾正。
  • 7. 本站不保證下載資源的準確性、安全性和完整性, 同時也不承擔用戶因使用這些下載資源對自己和他人造成任何形式的傷害或損失。

評論

0/150

提交評論