自动张紧装置液压控制系统的研究.pdf

第 2 期 总第 1 3 2 期 N o ． 2 S U M N o ． 1 3 2 机 械 管 理 开 发 ME CHAN I C AL MANAGEMEN T AND DE VEL 0P MEN T 2 0 1 3 年 4月 Apr ． 2 01 3 自动张紧装置液压控制系统的研究 仝 鑫 1 ． 太原理工大学 机械工程学院， 山西太原0 3 0 0 2 4 ； 2 ． 中煤平朔集团有限公司 一号井工矿， 山西朔州0 3 6 0 0 6 摘要 张紧装置是带式输送机不可缺少的重要组成部分， 提 出了新型带式输送机的液压张紧系统的方案， 进一步 建立了相应的数学模型， 并做 了系统仿真分析。 关键词 张紧装置； 液压伺服 系统； 系统仿真 中图分类号 T D 5 2 8 “ ． 1 文献标识码 A 文章编号 1 0 0 3 7 7 3 X 2 0 1 3 0 2 0 0 5 9 0 2 O引 言 现今煤矿井下运输能力的不断提高及巷道的不断 延伸 ， 带式输送机的输送带长度也在逐渐加长 ， 用常规 张紧系统 ， 己无法有效解决带式输送机输送带长度变 化较大的实际问题 。随着技术 的进步和发展 ， 有必要 研制 出一种既能满足动态工况要求又能满足稳态工况 要求 ， 且张紧力可测可调 ， 具有较高安全性可靠性的新 的张紧装置 。 文 中设计 了一种 电液控制 的液压缸 自动张 紧装 置 ， 对其控制系统进行了建模仿真 ， 采用 Ma t l a b 仿真技 术对系统张力进行了仿真。 1 自动液压张紧装置液压系统原理” 9 控 制系统 中己设定 的9 5 ％时 ， 液压泵 自动开始工作 ， 给油缸和蓄能器加压 ， 直到达到设定值为止。液压系 统原理 ， 如图l 所示。 2 自动液压 张紧装置的数学模型脚 见图2 l 一 粗过滤器 ； 2 - 液压油泵 ； 3 - 单 向阀； 4 一 精过滤器 ； 5 - 压力 表 ； 6 一 蓄能 器； 7 一 电液伺服阀； 8 - 液压缸； 9 一 力信号； 1 0 一 液控单向阀； 1 1 - 放大器； 1 2 一 电磁 铁位移传感器 ； 1 3 一 溢 流阀 ； 1 4 一 油箱 图 1 自动液压张紧装置液压 系统原理 图 开机后 液压张紧系统先进行工作 ， 进人工作状态 后 ， 输送机启 动。当输送机运转后 张紧油缸的张紧力 也同时向正常运转时所需的张紧值过渡， 控制系统不 断的检测 ， 调节着张紧力直到输送机进入平稳运行 ， 此 后油泵才开始卸荷停止工作 。 由蓄能器支持张 紧油 缸 ， 达到节能的效果 ， 控制系统始终控制着平衡 。如有 异常， 控制系统作 出快速反应 。当长时间工作后 ， 液压 3 缸张紧力接近设定值启动张紧力， 启动时间等参数在 收稿 日期 2 0 1 2 1 0 1 2 作者简介 仝鑫 1 9 8 0 一 ， 男， 山西朔州人 ， 高级 工程师 ， 硕士 ， 主要从事煤矿 管理 。 图2液压 张紧系统方块 图 其开环传递函数为 s s 1 r Az 2 S 而 J _ 其 闭环传递函数 器 ． 阀控液压缸模型 ， 如图3 所示 。 图 3阀控液压缸模型 液压缸流量连续性方程 为了便于分析与计算进行了一些假设 5 9 - 第2 期 总第 1 3 2 期 机 械 管 理 开 发 2 0 1 3 年4月 1 所有连接管道都短而粗 ， 可以忽略管道 内的摩 擦损失和管路动态 的影响 ； 2 在管道和液压缸每个工 作腔 内不 会出现饱和气穴现象 ， 且各处压力相 同； 3 油液温度 和体积弹性模量均为常数 ； 4 液压缸 的内外 泄漏为层流流动 ， 且 液压缸两腔 的外泄漏相等 ； 5 活 塞在液压缸两l丁作腔容积相等处做微小运动。 根据流量的连续性 ， 可写 出流入液压缸控制腔的 流量 9 为 ． 出 D ， d f 叽 A 户， ． 。 。 式 中 A 是液压缸进油腔的活塞有效面积 ； z 。 是活 塞位移 ； C 是液压缸总泄漏系数吼 ； 是有效体积 弹性模量 ； 是总压缩容积。 根据系统工作的物理过程 ， 做出系统方框图， 如图 4 所示 FH S Ap Kq ’ 式中 K 总流量 一 K 压力系数 K C s 一J l 川 ． 2F K S K 。 K KKL K c K K 。K K 。 K ～ 式 中 ，』J一 √ ； r 瓣 K ce ； ， A ； ～ 豫 一j l - ⋯ J ． 1 l l蔫 针 参数 40 0 0k g；K 1 ． 3 7 1 0 。； C 2． 43 51 0 。； K K C ≈1 ． 3 7 X 1 0 ”； K 2 1 0 ， 6 ． 9X1 0 ；Bp ≈0 ； A p 署 D 一 d 2 1 0 6 ． 3 1 ．0 6 3 x 1 0 ～； 1 ． 0 6 31 0 一 m。；Kq 1 ．2 5 1 0 一 m。 ／ s mv。 4 系统仿真 用 S i mu l i n k 搭建系统模型 ， 见图 5 ； 得 出系统响 应仿真结果 ， 见图6 。 图 5 系统 Ma t la b 模型 图 5结束语 对所设计的液压伺服 张 紧装 置进 行 了理论 分z 析 ， 建立 了数学模型 。设 定 参数 并用 MA T l a b进行 了仿 真 ， 得 到 了 较 好 的 结果。 图6 系统闭环响应曲线 参考文献 【 1 】 杨复兴， 蔡学熙． 胶带输送机结构原理与计算[ M 1 ． 北京 煤炭 工业 出版社 ， 1 9 8 3 2 2 8 2 3 6 ． 【 2 】 袁红兵， 吴波， 廉 自生． 可伸缩带式输送机自动张紧装置研 究【 J 】 ． 煤矿机械， 2 0 0 7 3 1 2 3 1 2 4 ． 【 3 】 王春行． 液压控制系统【 M】 ． 北京 机械工业出版社， 2 0 0 2 ． 【 4 】 刘宝柱． MA T L A B 7 ． 0 从入 门到精通【 M】 ． 北京 人民邮电出 版社 ， 2 0 1 0 ． St udy 0 n Hy dr a ul i c Co nt r o l Sy s t e m 0 f Pr e s s Te n s i o n De v i c e ToNG Xi n 1 ． De p a r t me n t o f Me e h n i e a l E n g i n e e r i n g ， T a i y u a n Un i v e r s i t y o f T e c h n o l o g y ， T a i y u a n 0 3 0 0 2 4 ； 2 ． C o a l P i n g s h u o G r o u p L i m i t e d U n d e r g r o u n d Mi n e N o ． 1 。 S h u o z h o u 0 3 6 0 0 6 ． C h i n a Ab s t r a c t I t i s a n e c e s s a r y e , o mp o n e n t f o r t h e t a k e u p o n a b e l t c o n v e y o r ， p u t s f o r wa r d a n e w p r o p o s a l a n d e s t a b l i s h e s t h e ma t h e ma t i c a l mo d a l s a b o u t a n e w h y d r a u l i c t a k e u p o f t h e b e l t c o n v e y o r ． T h e s i mu l a t i o n a n a l y s i s o f t h e t a k e -u p i s a p p l i e d a c c o r d i n g t o r e a l p a r a me t e r s ． Ke y wo r d s t a k e u p； h y d r a u l i c s e r v o s y s t e m ； s i mu l a t i o n 上接 第 5 8 页 De s i g n a n d Ve r i fic a t i o n o f Tr a n s mi s s i o n’ S S e a l YUAN Ya ng -p i ng C N H T C’ S D a t o n g G e a r C o m p a n y ， D a t o n g 0 3 7 3 0 5 ， C h i n a Ab s t r a c t De s i g n o f t r a n s mi s s i o n’ S s e a l ma i n l y i n c l u d e s g a s k e t s e l e c t i o n a n d i n s t a l l a t i o n． I t s s e l e c t i o n a r e ma i n l y o n t h e b a s i s o f o p e r a t i n g c o n d i t i o n s t e mp e r a t u r e ， p r e s s u r e a n d t h e p r o p e r t i e s o f s e a l i n g m e d i u m， t h e k e y o f g u a r a n t e e t h e g o o d s e a l e f f e c t i s a c c u r a t e a n d r e l i a b l e i n s t a l l a t i o n ． I u s e t h e l o w p r e s s u r e F u j i fi l m t o d e t e c t t h e s e a l i n g s u r f a c e p r e s s u r e a n d p r e s s u r e d i s t r i b u t i o n ． Ke y wo r d s t r a n s mi s s i o n ； s e a l i n g g a s k e t ； s e l e c t i o n ； d e t e c t 60