小R弯管机顶推缸液压伺服控制系统的设计和分析.pdf

2 4 余 热 锅 炉 2 0 0 2．4 小 R弯管机顶推缸液压伺服控制 系统 的设 计和 分析 杭州杭锅通用设备有限公司 应群伟 1 概 述 随着现代余热锅炉 的发展 ，常常会碰到 相对弯 曲半径 为 0． 6 ～1 ． 5 D w 的小 R弯 管 ，所 以研 制小 R弯管机 已变得 十分必要 。 1 小 R弯管机理 由经验 和理论得知 ，当管子相对 弯曲增 径 小 于 2 ． 5 D w 时 ，随着 弯 曲半 径 的减 小 ， 应 变中性 层相对几何 中心层 内移越多 ，造成 小 R弯 管 h 处 的外壁减 薄量越大 ，而 R内 处 的壁厚则显著增 厚 ，甚至引起 内管壁材料 失稳 、起皱 。为 了控制管子外壁减薄量 ，必 须使应变 中性层 外移 。弯管如 图 1 所示 。 2 小 R弯管方法 一 般管子内壁材料失稳 、 起皱可以通过适 当的弯管模具 、 加装 防皱板及使用带助力器 的 压块等方法来解决 ， 而控制外壁减薄量成为我 们要解决 的问题 。管子 在弯 曲过程 中产生 的 附加拉力 N拉 使应 变中性层 内移 ， 加 大 了小 R 弯管外壁 的减薄量 ， 因此减少甚至抵消附加拉 力 N拉的影响是小 R弯 管机 的设 计关键 。为 此 ， 我们在小 R弯管机 中设置 了顶推油缸 ， 且 顶推速度必须和弯管速度 同步 ， 该动作采用液 压位置伺服控制， 管子弯曲的同时还受轴向压 紧力 的作用 ， 使 N拉变成 N推， 以解决应 变中性 层 内移 的问题 ； 而影 响管子内壁起皱的主要因 素又和压块的压力 N 压 有关 ， 因此压块助力器 的压紧力采用 比例减压阀控制 ； 同时要求压块 能跟随弯管模 的转 动而移动 ， 或者稍快 于弯管 速度 ， 在此也采用位置伺服控制系统。弯管原 理如 图 2所示 。 图 1 2 液压 伺服系统设计 该机的各个动作 如夹紧、弯管 、顶推 等均 由液 压缸来 完成 ，本 文仅对顶 推缸位 置伺 服控制 系统作 分析 。 根据小 R弯 管 的 工艺 要 求 ，给 出下 列 参数 弯管机弯矩 My 2 7 0 0 0 N． m 顶推力F 顶1 2 9 0 6 0 N M顶9 8 3 0 N ． m 顶推夹 紧力 3 2 0 0 0 N 顶推速度 V顶2 6 ． 6 mm／ s 顶推滑架行程L 顶4 0 3 mm 弯管速度 c o 0． 1 8 8 5 r a d ／ s 弯管功率 N5 k w 弯管缸行程 L8 6 2 mm 链轮线速度 V4 7． 7 5 mm／ s 链 条拉 力 F 粒1 0 6 5 8 0 N 要求顶 推系统 工作稳定 ，伺 服控 制系统 维普资讯 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m 余 热 锅 炉 2 0 0 2 ．4 2 5 频带 宽 度 F一 3 d b 1 0 HZ，位 置误 差 E P “ J h ， ． ．该传递 函数 可简化为 Gv s 其中 ，T 为伺服阀的时间常数 T L 0． 0 0 3 8 S 3 ． 4 反馈传感器 的增 益 K f Kf 1 0 0 V／ m，忽略 其 动态特 性 ，则 传 递 函数为 Kf 1 0 0V ／ m 3 ． 5 伺服放大器增益 K K 值待定 ，忽 略其 动 态特性 ，近 似 为 比例环节，则它的传递函数为 T aiT K A ／ 、 ， 则 系统 的开环 总增益为 K K ． K ． Kh ． Kf 0． 0 0 1 81 2 7． 41 0 0 K 2 2． 9 K ． ’ ．系统 的开环传递函数为 S K S T v S1 闭环传递 函数为 G B S Kf S 2 1 “ J h s 4 2 T v S 3 T v S 2 s K t 广t O h 1 J I1 令 a 0 K a l 1 a Tv 2 Tv ．1 a1 十 “ J h v 所 以该系统 的特征方程 为 D S ￡ L 4 s 4 a 3 S 3 a 2 s 2 a l Sa o0 根据劳斯稳定性判据 ，系统稳定性 的充 要条件 a l a 2 a 3 一a f a 4 一a o 0 解得 K5 0 。 ，幅 值 裕 量 Kg9． 6 d B 6 d B 其位置误差 一 一 上Q ． 0 2 △ i 一 ． 0． 0 20． 3 E p 0． 0 0 0 0 2 3 m 0． 0 2 3 mm 0 ．0 5m m NNiE v Vj K 0． 02 66 h i r ＼ - 图 9 利用 QRS EP程序绘制 其 闭环系统 时 间 响应曲线如图 1 0 所示。 从曲线可以得出其时域特性 上升时间T r 2． 7 2 s 峰值时间T o 4 ． 1 3 s 调整时间 8 ． 4 9 s 最大超调 量 M 0 ． 2 4 经校正后 的顶 推缸液压伺 服系统 ，从频 域特性 和时域特性来看 ，系统 的输 出都符合 该小 R弯管机的工艺要求。 使用液压控制 系统的小 R弯管机 ，可 使弯制的管件加工精度高 ，使用寿命长，从 而提高锅炉 的整体质量。 0 ． 加 。 罨 一 一 维普资讯 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m 余 热 锅 炉 2 0 0 2 ．4 3 1 0 S 图 1 0 参考资料 [ 1 ]雷天觉 ． 液压工程手册 ． 机械工业 出版社． [ 2 ]杨叔子 ，杨克冲．机械工程控制基础 ．华中理工大学出版社 [ 3 ]王春行 ．液压伺服控制系统 ．机械工业出版社 ． [ 4 ]官忠范 ．液压传动系统．机械工业出版社． [ 5 ]柴会平 ．小 R弯曲半径管件的弯制．锻压机械，1 9 9 6 ，5 ． 上接 第 2 3页 3 oo 皇z o o ‘ ．’ ， ．． ， ． ， I O， Z 9 ， ＼ ． { ． ． ． i＼ 、 一 ． a m’ e l O n _ 一 r ’ ，， ， ～， P m ， ‘ 、 ’‘ ’ ’ ‘ ● ， ● - ＼． ， ． ● ’ } ． 一 ＼ ＼ 一 P 9 1 b a se m 0 le n | l i l ’ j-＼ ． X MM Clv o mc t 9 - 8 9 1 o S O F 91 j ， 2 6 Z 7 2 l 3 0 】l 3 2 P K 3 0 I o gt x1 0 -- 3 图 5拉松 一米 勒 绘 制 的 5 5 06 6 0 ℃ 药 芯焊丝 电弧焊 超级 药芯焊 丝 F 9 1 和手 工 电弧焊 铬 9一B 9 的全焊缝及 P 9 1母材持 久 强 度 曲线 一 P 9 1 母 材 手工 电弧 C r ． B 9 o超级 药芯焊 丝F 9 1 结论 以上提供的数 据说 明超级药芯焊 丝不仅 具有显著的高生产率的优点而且兼有优 良的 冲击韧性和高温持久强度，满足 P 9 1钢在 电站锅炉的应用。许多承包商和制造商 都 已 肯定了在车间生产和工地安装使用超级药芯 焊丝的优 势 。 杭州锅炉集团有限公司 俞灿明编译 杭 州 胜 利锅 炉 厂 陈懋 强校 对 ∞ 如 ∞ 加 ∞ 犁 维普资讯 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m