步进梁液压系统的性能分析.pdf

表 1 验算点坐标及可靠度指标值 厂／ 1 0 W ／ 1 0 一 c o s 0 c o s 0 i c o s 0 口 第 1次迭代 2 3 0 1 5 6 ． 4 1 0 ． 6 6 6 0 0 ． 5 3 2 1 0 ． 5 2 2 8 4 ． 2 8 6 2 第 2次迭代 l 8 8 ． 0 3 l 1 1 ． 7 l 一 0 ． 6 4 4 3 0 ． 4 4 9 7 0 ． 6 1 8 6 4 ． 2 5 3 6 第 3 次迭代 1 9 4 ． 8 2 1 1 3 ． 5 0 0 ． 6 5 5 5 0 ． 4 4 8 7 0 ． 6 o 7 5 4 ． 2 5 3 0 经过 3次迭代 ，可靠性指标 的绝对值已满足 设计要求。 4 结论 1 以结构可靠度理论为基础 ，运用应力 一 强度干涉模型 ，结合旋 转式 立体车库载车 台结 构 的受力特点 ，建立该结构 可靠性 原理模型及关键 截面承载能力极限状态方程。 2 利用一次二 阶矩法并基于 随机参数服从 各种分布时梁的强度可靠性设计 ，建立 载车 台结 构梁的可靠度指标与验算点的可靠性计算模型。 3 验算点法 的极限状态方程将设计 验算点 选在失效边界上最 大失 效概率点上 ，计算 收敛 速 度快 ，通过数值分析得到结构的可靠度。 参考文献 [ 1 ]张瑞军，张明勤，韩立芳 ，等 ．基于 T R I Z的新型载 车台结构创新设计 与计 算分析[ J ]．起重 运输 机械 ， 2 0 0 8 6 3 5 3 8 ． [ 2 ]张义民，刘巧伶，闻邦椿 ． 非线性随机系统的独立失 效模 式 可 靠 性 灵 敏 度[ J ] ．力 学 学 报 ，2 0 0 3 ，3 5 1 l 1 71 2 0 ． [ 3 ]谢里阳，王正，周金宇，等 ．机械可靠性基本理论与 方法[ M]．北京 科学出版社 ，2 0 0 9 ． [ 4 ] 张义民 ．汽车零部 件可靠 性设 计 [ M]．北 京 北 京 理工大学 出版社 ，2 0 0 0 ． [ 5 ]赵国藩，金伟良，等 ．结构可靠度理论 [ M]．北京 中国建筑工业 版社 ，2 0 0 0 ． [ 6 ]李继祥，谢桂华，等 ． J c法在结构可靠度计算中的改 进和应用 [ J ]．湖南科技大学学报，2 0 0 5 ，2 0 3 333 6． 作 者 张瑞军 地 址济南市临港开发区凤鸣路山东建筑大学新校区 机电工程学院 邮 编 2 5 0 1 0 1 收稿 日期 2 0 0 9 0 7 0 1 步进 梁液压 系统 的性能分析 柴光 远 李 国军 任丁 香 孙戬 1西安科技大学 西安7 1 0 0 5 4 2邯郸建筑设计有限责任公司 邯郸0 5 6 0 0 2 文章编号 1 0 0 1 0 7 8 5 2 0 1 0 0 1 0 0 4 7 0 4 步进梁在钢铁等行业 中是必不可少 的，它在 生产线 、工艺设备等 的连接 中起着重要 作用 ，其 性能的好坏直接影响着生 产进度 和企 业 的经 济效 益 。步进梁的主要任务 是运输钢卷 ，但 在钢卷运 输过程 中常常由于步进梁 升降不同步等问题 ，造 成步进梁支 架被砸 坏 、液压缸 漏油 等设备 事故 ， 且严 重影 响 了生 产线 的生产 进 度。鉴于 以上缺 陷 ，本 文 对 步 进 梁 升 降 液 压 系 统 进 行 了 改 进 完善 。 起 重运输机械 2 0 1 0 1 1 工作状况 1 ． 1 步进梁工作原理 步进梁的 1个 工作 循环 为 上 升、前进 、下 降 、退 回等。在 1个 工 作 循 环 中，升 降液 压 缸 共 3只 先伸出将梁身托起 ，同时托起梁上 的钢 卷 ，完成步进梁 的上 升动作 ；而后行走液压缸 伸 出推动步进梁前进 ，并 带动钢卷 向前运动。当运 动到下 1个钢卷 位 置后 ，行 走液 压缸 停止 运动 。 ． ． ． 47 ．．． 此时，升降液压缸开始下降并到达预定位 置，行 走液压缸开始缩 回并到达原位。至此 ，步进梁动 作完成 i个工作 循环 ，将钢卷 向前运输 “ 一步” 的距离，也为下 1 个工作循环做好准备。 1 ． 2 升降液压系统工作原理 步进梁升降液压系统原理 图见 图 1 。在此液压 系统中，采用电液比例换向阀来控制升降液压缸 的动作。为了使步进梁升降时在任何位置均可停 止 ，特增设 了液控单 向阀，此液控单 向阀为外控 外泄式 ，由电磁换 向阀控制 ，提高了锁紧 回路 的 可靠性。 ‘ 其工作原理为 1 步进梁上升 电液 比例换 向阀右侧 电磁铁得电 ，压力油经过 比例换 向阀、液控单 向阀进入液压缸 的无 杆腔，推动液 压缸上升 ； 2 步进梁下降 当步进梁把钢卷运 输到下一个钢卷放置位时 ，电液 比例换 向阀左侧 电磁 铁得 电。 同时 ，电 磁换 向 阀得 电，液压 缸 下降。 1 ． 3步进梁存在的问题 在设备运行过程 中，步进梁 的运行状况一直 不理想 ，严 重影响了生产线 的正常生产 ，其 中最 主要的问题就是 3只升降液压缸不 同步 ，造成 生 产线多次停 车事故。其直接表现为 步进梁 升降 液压缸密封损 坏，导致液压油泄漏 ；步进梁设备 损坏；钢卷在步进梁运动时滑落到地面 ，导致 钢 卷损坏 ，并且砸坏相邻的设备。 图 1 步进 梁升降液压 系统 P ．压力油路T ．回油路x ．控制油路 Y ．泄漏管1 ．液压缸2 ． 液控单 向阀 3 ．电磁换 向阀4 ．电液 比例换 向阀 2 步进梁升降液压 系统 建模 欲解决步进 梁存 在的缺陷 ，需建立步进 梁升 ．．．．． 4 8 ．．．．． 1 5 一 一 餮 ㈩ 图 3 电液 比例位置控制系统传 递函数方框 图 3 原步进梁液压 系统仿真及分析 只有对步进梁原升 降液压 系统 的性能进行合 理分析 ，才能为改进方案 的选择提供依 据。根据 步进梁升降液压系统改进前 的数学模 型，建立其 S I MU L I N K模型，如图 4所示 。 步进梁升降液压系统为 由 3个 回路组成的同 步系统 ，故升降系统的 同步性能分析不 同于双缸 液压同步系统。现将此液压系统分解为 3个双缸 起重运输机械 2 0 1 0 1 图 4 步进梁升降液压系统改进前 的 S I MU L I N K模型 液压同步分 系统 ，分别对其性 能进 行分析。仿 真 结果见 图 5～图 7 。 图 5 液压缸 I、 Ⅱ的同步性能 图 6 液压缸 I、Ⅲ的同步性能 图 7 液压缸 Ⅱ、Ⅲ的同步性能 起重运输机械 2 0 1 0 1 从图 5～图 7可 以看 出，在 这 3个 同步误 差 中，液压缸 I和 Ⅲ 的 同步误 差 最大 ，超 过 了 3 0 m m。对 于步 进梁来 说 ，其 同步精 度是 很 不理想 的 ，因此 ，必须对其液压系统进行改进。 4 步进梁液压 系统 的改进 通过对步进梁 的受 力情况和液压 系统 的仿真 分析得 出如下结论 步进梁升 降液压 系统元负载 时，同步性能 良好 ；当有 负载时 ，同步 I 生能变坏 ， 且 负载 不平 衡 时变 化 剧 烈 ；在 步进 梁 运 行 过 程 中， 液压缸 I的速度变化不 明显 ，而液压缸 Ⅱ和液压 缸 Ⅲ的速度变化 明显。根据分析结果选用液压 缸 I 作为基准 ，其 他 2个 液压缸跟随 I运动 ，采用 P I D校正来提 高步进 梁 的同步精度。根据改进方 案 ，建立 以液压缸 I作 为基准 的 S I MU L I N K模 型 见图 8 。对液压缸 I 和液压缸 Ⅲ的同步性能进行 分析仿真。仿真结果见图 9 。 图 8 液压缸 I 作为基准 的 S I MU L I N K模 型 图 9 液压 缸 I和液压缸 Ⅲ的同步性能 - - - 4 9 ．--． ； 鬈 哪、 、 、 新加坡 D 2 5 6 3 K6型 高架门座起重机 的电气系统 张煜 明厉 红娅 水利部杭 州机械设计研 究所杭 州3 1 0 0 1 2 摘要 主要介绍 了新加坡船厂用 D 2 5 6 3 K 6型门座起 重机 的特 点及 电气 系统 的设 计 ，着重介 绍了该 电气 系 统的软硬件设计流程 ，给 出了起升变幅系统调试的参数 ，并针对该种机 型常见 的故 障现象提 出了解决方法 。 关键 词 高架 门座起重机 ；电气系统 ；变频 ；变幅 ；P L C 中图分类 号 T H 2 1 3 ． 4 文 献标识码 A 文章编号 1 0 0 1 0 7 8 5 2 0 1 0 0 1 0 0 5 0 0 6 Ab s t r ac t Th i s p a p e r ma i n l y i n t r o du c e s t h e c h a r a c t e r i s t i c s o f t h e D25 6 3 K6 p o r t a l c r a n e u s e d i n a S i ng a po r e S hi p y a r d， a s w e l l a s t h e d e s i g n o f i t s e l e c t r i c s y s t e m ，wi t h e mp h a s i s l a i d O i l t h e s o f t w a r e a n d h a r d wa r e d e s i g n p r o c e s s e s o f t h e e l e c t r i c a l s y s t e m． I t a l s o g i v e s d e b u g g i n g p a r a me t e r s o f l u ffin g s y s t e m a s w e l l a s s o l u t i o n s t o c o mmo n f a i l u r e s w i t h t h i s ma c h i n e mo d e 1 ． Ke ywo r dshi g h ris e p or t a l c r a n e；e l e c t ric a l s y s t e m ；v a r i a b l ee qu e n c y；l u f fin g；PLC 1 前言 新加坡船厂用 D 2 5 6 3 K 6门座起重机 以下 简 称门机 主要用于港 口码头船坞物 品装卸 、修造 船厂金属结构件 吊装 ，也可用于这些场所设备安 装工程及组装场地的 吊运。该机 的电控系统采用 目前国际上先进的 “ 触摸屏 P L C变频调速” 控 制方案 ，整机具有 以下特点 1 高扬程大变 幅。如图 1所示 ，门机 的最 大工作 幅度可达 6 3 11 1 ，全 幅度 内额定起重量为 5 t ，最大幅度时起升范围 8 5 m 其 中轨上 5 0 m，轨 下 3 5 i n ，最小幅度 2 2 I l l 至幅度 2 5 in时，安全起 重量为 2 5 t ，最大扬程可达 9 0 m 其中轨上 8 8 I l l ， 轨下 2 i n 。 2 轨距小 ，稳定性要求 高。该 机轨距为 6 m，且采用 圆筒形高架塔身，并需 实现带载变幅 ， 因而稳定性要求特别高。 3 采用管桁结构臂架 ，具有 自重轻 、风载 由图 9可 以看 出，步进梁 的最大 同步误差 控 制在了 1 2 m m以内，和未改进前的液压 系统相 比， 同步性能大为改善。 5 结论 通过分析步进梁液压 系统原理 图，并根据具 体的研究 对象 ，结合 电液 比例控制 系统 的组成 ， 建立 了便于对 系统 的性能进行分析 和改进 的数学 模型。根据其数学模 型，运用 Ma t l a b ／ S i m u l i n k软 件进行仿真 ，找 出步进梁不 同步的规律 ，并完成 了对原系统的改进 ，满足了系统的性能要求。 [ 2 ]许益 民 ．电液 比例控制 系统分析与设计[ M]．北京 机械工业 出版社 ，2 0 0 5 ． [ 3 ]黄忠霖．自动控制原理的MA T L A B实现 [ M]． 北京 国防1 二 业 出版社 ，2 0 0 7 ． [ 4 ]宋志安 ．基于 MA T L A B的液压伺服控制系统分析与设 计 [ M]． 北京 国防工业 出版社 ，2 0 0 7 ． [ 5 ]贾秋玲 ，袁冬 莉 ，栾 云凤 ．基 于 MA T L A B 7 ． x ／ S i m u l i u k ／ S t a t e fl o w系统 仿 真 、分 析 及 设 计[ M]．西 安 西北 工业 大学 出版社 ，2 0 0 6 ． 作 者 李 国军 地 址河北邯郸滏河北大街 8 1 号邯郸建筑设计有限责 任公司 任 丁香转李 国军 收 参考文献 邮 编 0 5 6 0 0 2 [ 1 ]路甬祥，胡大 ．电液 比例技术 [ M]．北京 机械 收稿 日期 2 0 0 9- 0 2～2 0 工业出版社 ，1 9 8 8 ． 一 5 0 一 起重运输机械 2 0 1 0 1