非谐振式液压输送装置的研制与开发.pdf

液 压 气 动 与 密 封 ／ 2 0 1 3年 第 0 1期 非谐振式液压输送装置的研制与开发 郭 宇光 ， 吕长太 1 ． 新乡职业技术学院 ， 河南 新乡4 5 3 0 0 6 ； 2 ． 河南太行振动机械股份有限公司， 河南 新乡4 5 3 0 0 2 摘要 液压非谐振式输送机采用新型数字液压缸技术 ， 使用数字液压缸作 为振动源 ， 数字液压缸 由 P L C控制 ， 以最佳 的频率 比带动输 送机槽体做 同步非谐振式水平运动 ， 迫使物料始终向前 位移 。该项技术可 以在线调整振动频率、 振幅 ， 提高 了输送物料的可控性。 关键 词 振动机械 ； 数字液压缸 ； 振动输送 ； 非谐振 中图分类号 T H1 3 7 ． 5 文献标识码 A 文章编号 1 0 0 8 0 8 1 3 2 0 1 3 0 1 0 0 1 6 0 3 Re s e a r c h a nd De v e l o p me n t o f No n Re s o na nt Ty p e Hy d r a u l i c Co n ve y i ng De v i c e GUO Y u - g u a n g x ， L V C h a n g - t a i 1 ． X i n x i a n g C a r e e r T e c h n i c a l C o l l e g e ， X i n x i a n g 4 5 3 0 0 6 ， C h i n a ； 2 ． He n a n T a i h a n g V i b r a t i o n Ma c h i n e r y L i m i t e d C o m p a n y ， X i n x i a n g 4 5 3 0 0 2 ， C h i n a Ab s t r a c t Hy d r a u l i c n o n r e s o n a n t c o n v e y o r wi t h n e w d i g i t a l h y d r a u l i c c y l i n d e r t e c h n o l o g y ， t h e u s e o f d i g i t a l h y d r a u l i c c y l i n d e r a s a v i b r a t i o n s o u se ， d i g i t a l h y d r a u l i c c y l i n d e r c o n t r o l l e d b y P L C，t o the b e s t f r e q u e n c y r a t i o t o d ri v e t h e c o n v e y o r t r o u g h t h e s y n c h r o n i z e d n o n r e s o n a n t t y p e h o r i z o n t al m o v e m e n t ， f o r c i n g the m a t e r i al i s a l w a y s f o r w a r d d i s p l a c e me n t ． T h e t e c h n i q u e c a r l o n l i n e a d j u s t v i b r a t i o n f r e q u e n c y ， a mp l i t u d e ， i n c r e a s e s the c o n v e y i n g ma t e ria l c o n t r o l l a b i l i t y ． Ke y wo r d s me c h a n i c al v i b r a t i o n； d i g i t al h y d r a u l i c c y l i n d e r ； v i b r a t i o n c o n v e y o r ； n o n r e s o n a n t O 引言 当前 国内对 振动机械 的 品种 和质量要求 愈来愈 高 ， 使振动机械的向一个新的阶段发展。随着科技的进 步 ， 液压技术 由于采用了电子技术 、 信息技术 、 自动化 技术及新材料 、 新工艺等后取得了新的发展 ， 使液压传 动技术在水平上有了很大的提高 。液压传动具有功率 密度高 。 易于实现直线运动、 速度刚性大、 便 于冷却散 热、 动作实现容易等突出优点。液压技术 已经渗透到很 多领域 ， 在工程机械 、 冶金机械 、 塑料机械 、 农林 机械、 汽车、 船舶等行业得到大幅度的应用和发展 ， 而且发展 成为包括传动、控制和检测在 内的一 门完整 的 自动化 技术 。现在 ， 采用液压技术的程度已成为衡量一个 国家 工业水平的重要标志之一 。发达 国家生产的 9 5 ％的工 程机械 、 9 0 ％的数控加工 中心 、 9 5 ％以上 的 自动化生产 线都采用 了液压传动技术。 1 非谐振式液压输送装置的基本情况 我公司经过多年研究开发出了世界领先 的系列数 字液压技术 ， 数字液压缸是将液压缸与数字阀、 反馈机 收稿 日期 2 0 1 2 0 4 2 0 作者简介 郭 字光 1 9 6 9 一 ， 男 ， 河南新 乡人 ， 本科 ， 主要从 事机 械理论教 学与实习教学工作。 1 6 构做成一体 ， 直接开环精确控制液压缸 的速度和行程。 在液压系统 的设计 中。 不但要满足输出与调节功能 ， 还 要尽可能地利用能量 。 达到高效 、 可靠运行 的 目的。在 液压 回路的选取方面我们选用了传动效率较高的液压 回路和适 当的调速方式 。 目前开发 的振 动频率 已达 5 0 0 H z ， 可 以满足振动设备 的使用要求 ， 将数字液压缸 与振动输送结合在一起形成 的液压传动系统主要有 以 下优点 1 在相 同功率下 ， 液压执行元件体积小、 重量轻 、 结构紧凑。液压装置的体积 比同样输出压力的电机及 机械传动装置的体积小得多 ； 2 振动源 由液压控制 ， 传力均匀、 运动平稳 、 可靠 性高 ， 调整方便维护方便 ； 3 可采用高可靠性和抗干扰能力 的 P L C控制 ， 保 持长期稳定的振动波形 ； 4 速度调整容易 ， 液压系统速度调整非 常简单 ， 可改变振动波形得到不同的输送效果 ； 5 不会有过载 的危险。液压系统 中装有溢流阀 ， 当压力超过设定压力时 ， 阀门打开 ． 液压油经 由溢流 阀 流 回油箱。 将液压系统和振动机械有机地结合在一起 ，向成 套 、 系统和规模化发展 ， 将各种振动机械 、 输送机械组 合成成套系统 ， 使振动机械 、 输送机械与液压技术有机 Hy d r a u l i c s P n e u ma t i c s S e a l s ／ NO ． 01 ． 2 0 1 3 结合 ，通过计算机对物料在振动输送过程进行动态模 拟仿真 ， 寻求出最佳 匹配组合 。通过实验 、 总结 、 验证 ， 最终设计出结构合理 、 技术先进 、 性能稳定、 能耗少、 维 护方便 的液压输送机 ；达到在液压振动及输送机械 中 技术领先 国际水平 的新一代振动机械 。我们将开式 回 路应用于液压振动系统 。采用高频率大振幅， 即能满足 液压系统的技术要求 ， 所以采用开式 回路 的液压泵 、 齿 轮马达加 阀控液压系统。不论从实用性成本 、 维护是 比 较适宜的， 能体现设计布局上 的合理性。该形式 目前在 国内振动输送机领域 尚属空 白。 为了进一步提高我公司振动机械水平 ，开创世界 领先的数字液压技术和新产品。我公司研制的“ 数字液 压缸” 是靠脉冲信号驱动步进电机 ， 带动数字液压缸 内 的振动伺服 阀控制阀芯做正、 反旋转运动 ， 从而打开数 字液压 缸内部的阀 口，数字液压缸活塞杆在高压油 的 驱动下前进或后退 ， 活塞杆 内装有机械位置传感器 ， 活 塞杆在前进或后退 的过程 中带动传感器不断 的关 闭阀 口， 与步进电机带动的阀芯耦合 ， 构成 了速度闭环和位 置闭环 。步进电机旋转一圈， 数字液压缸就移动一个 固 定距离 。 例如设定为数字液压缸移动 1 0 0 ra m。 步进电机 转动一周需要 1 0 0 0个脉 冲； 如果步进 电机 的脉冲频率 是 5 0 0 H z ， 则数字液压缸 的速度 为 5 0 m m ／ s ， 如果脉冲总 数是 5 0 0 0， 则数字液压缸行程是 5 0 0 ram， 即数字液压 缸 的速度 和行程 都是 由步进 电机 的转速 和转角决 定 的 ，数字液压缸不需要加装任何检测液压缸速度和行 程的传感器 ， 即可完成各种运动控制 。速度和位置闭环 在数字液压缸 内部 自动完成 ， 是该数字液压缸的特点 。 数字液压缸可 以与 P L C控制器可编程数字配合进行控 制 ， 可以实现各种力量大小的数字液压缸精确的速度 、 位置和方向的控制 ， 以及各种步进电机 、 伺服 电机的角 度 、 速度 的精确控制 ， 大大 的提高了振动输送机 的控制 精度。 液压振动输送的动力装置为液压动力站 ，它作 为 动力源 向数字液压缸提供稳定 的压力 和流量的油液 ， 液压动力站 的信号 由 P L C系统控制 ，液压振动 的核心 控制装置为振动伺 服阀， 振动伺服阀的灵敏度极高 ， 液 压动力站提供 的动力如有波动 ．伺服阀的动作就会失 真 ， 造成振动时运动不平稳和振动波形失真 ， 为此在 系 统 中安装蓄能器以吸收各类波动和冲击 。保证整个 系 统的压力稳定。由 P L C系统控制数字液压缸中的振动 伺服阀 ， 从 而获得不同的非线性振动 曲线 ， 得到不 同的 振幅和频率 。 达到理想的输送效果 。在软件编程 中还可 以设置报警和保护措施 以避免重大事故 的发生。这种 任意调整振动波形 、振幅和频率是常规振动机械所实 现不 了的 。 整个液压 系统还设计有液位计 、 温度计 、 压 力继 电器、 过滤器堵塞检测等装置 ， 对液压系统进行检 测 、 监视、 显示和安全保护。 2 非谐振式液压输送装置目前达到的水平 该振动输送机 的输送方式为水平方 向振动输送 ， 无垂直方向的分量 。依靠其加速度 的非谐振规律 ， 即加 速度 曲线对时间轴的不对称性 ，使物料沿槽体 向前滑 动完成输送作业 。常规 的振动输送机振动源为同步振 动器 ， 由反向同速转动的高速轴、 反向同速转动 的低速 轴组成 ，获得频率 比固定的复合谐波振动从而获得差 动的运动特性 ， 产生输送料槽 向前慢 、 向后快的水平振 动 ， 使物料在料槽 内向前振动时随着料槽一起运动 ， 而 料槽 向后振动时 ， 物料在料槽表面滑动 ， 迫使物料始终 向前移动。在实验 中我们将输入、 输 出的频率 比按照不 同比例和不同的行程 ， 获得最佳 的频率比， 实验出液压 输送的运动特性 ，找 出最佳非线性振动 曲线并运用在 液压输送机中。 总体技术指标为 数字液压缸由 P L C控制 ， 三种 以 上频率 比输入 、 输 出效果 ； 振动方式 水平方 向由数字 液 压 缸 控制 ；振动 频 率 2 0 0 ～ 5 0 0 H z ，振 动 幅值 8 ～ 1 8 m m； 最大位移 1 8 mm， 最大速度 0 ． 8 m； 相 比同类输 送机输送效果提高 5 0 ％以上 调整方便 、性能安全可 靠 ， 能够满足高强度、 高效率、 高寿命的要求 。 液压系统采用数字液压缸、截止阀、蓄能器等配 置 ， 实现液压系统的集成化控制 ， 对 于关键部件数 字液压缸 。 具有密集而复杂的空间孔道系统 ， 因此设计 工作极其繁琐 ， 复杂而又容易出错 ， 一旦设计有误 ， 往 往造成极大 的损失和延误 。因此 ， 从 实用性出发 ， 在设 计过程 中整改我公司现有液压设备 ，并在 P L C控制器 技术的支持下 。 进行相关 实验 ， 这个过程中实验出液压 输送的相关数据 ， 进行技术功能分析 ， 得到最佳的非谐 振性振动 曲线 ， 采用新理论 、 新技术和新手段 ， 进一步 展开掌握振动机械的载荷变化功率 、 运动特性 、 疲劳特 性和可靠性 的实验研究 。 3 结论 可 以相信 ， 随着液压技术与电子技术、 计算机控制 技术以及传感技术的紧密结合 ，液压传动技术必将在 未来振动机械 中发挥 出越来越重要的作用 。将液压技 术与振 动机械通 过 的可靠性设计 与 电子技 术高度结 合 ， 会彻底改变振动机械行业的面貌 ， 在未来振动机械 行业 中应用前景十分广阔 ，使我国振动机械技术水平 整体提高。 1 7 液 压 气 动 与 密 封 ／ 2 0 l 3年 第 O 1期 基于 V l S I O的液压传动系统 C A D软件的研究与开发 赵 艳 北京航空航天大学 机械工程及 自动化学 院， 北京1 0 0 1 9 1 摘 要 研究了在 N E T平 台下 。 利用 C 语言二次开发以 V i s i o D r a w i n g C o n t r o l 控件 为核心 的液压传动系统 自动建模与计算 的实现问题 。 以 V i s i o D r a w i n g C o n t r o l 控件为基础 ， 建立 了液压传动系统元件 图形库 和设 备信息参数数据库 ， 实现 了液压传动系统原理 图的绘 制和参 数赋值 ； 设计 了系统拓扑结构识别 程序 ， 能够 自动提取元件参 数和设备 连接关 系 ； 基于节点法建立 系统数学模 型 ， 结合参数信 息用分析 计算 液压 系统经典 回路 的稳态特性 ， 并将计算结果与 E x c e l 整合 ， 形成各类计 算报表。 关键词 液压传动系统 ； C ； 自动建模 ； 分析计算 中图分类号 T P 1 3 6 文献标识码 A 文章编号 1 0 0 8 0 8 1 3 2 0 1 3 O l 一 0 0 1 8 0 3 Th e Re s e a r c h a n d De v e l o p me n t o f CAD S o f t wa r e f o r Hyd r a u l i c Po we r Tr a n s mi s s i o n S y s t e m Ba s e d o n Vi s i o o Ya h S c h o o l o f Me c h a n i c a l E n g i n e e r i n g a n d A u t o ma t i o n ， B e i j i n g U n i v e r s i t y o f A e r o n a u t i c s a n d A s t r o n a u t i c s ， B e i j i n g 1 0 0 1 9 1 ， C h i n a Ab s t r a c t Th e r e a l i z a t i o n me t h o d s o f a u t o ma t i c mo d e l l i n g a n d a n a l y z i n g f o r h y d r a u l i c p o w e r t r a n s mi s s i o n s y s t e m we r e s t u d i e d ． Us i n g V i s i o D r a wi n g C o n t r o l a s k e y e l e me n t ，t h i s a p p l i c a t i o n b u i l t t h e h y d r a u l i c c o mp o n e n t s l i b r a r y a n d p a r a me t e r d a t a b a s e ，wh i c h h e l p e d t o d r a w s c h e ma t i c d i a g r a m a n d p a r a me t e r v alu e a s s i g n i n g ．Au t o ma t i c a n aly s i s p mgra m o f t o p o l o g i c a l s t r u c t u r e wa s d e s i g n e d t o e x t r a c t t h e p a r a me t e r v a l u e s and c o n n e c t i o n b e t we e n c o mp o n e n t s ．An d ma t h e ma t i c mo d e l o f t h e s y s t e m w a s p mgra mme d t o c alc u l a t e ， t h e n t h e fi n al d a t a c o u l d o u t p u t t o e x c e l t o d o r e p o r t ． Ke y wo r d sh y d r a u l i c p o we r t r a n s mi s s i o n s y s t e m； C ； a u t o ma t i c mo d e l l i n g ； c alc u l a t e 0 引言 随着液压技术和计算机技术 的发展 ， 研制高效率、 可维护性强 、 具有 良好用户界面的图形化设计、 计算分 析软件成 为液压传 动系统 C AD软件研 究 的重要任务 之一 。目前 ， 国内外 已经存在一些液压系统原理图绘制 软件和仿真分析计算软件 ，但是前者没有提供系统分 收稿 日期 2 0 1 2 0 4 1 6 作者简介 赵艳 1 9 8 6 一 ， 女 ， 陕西 渭南人 ， 在读 硕士研究 生 ， 研究方 向为 液压传 动系统 C A D软件的研究 与开发 。 析计算 功能 ， 不能充分满足众多用户的需要【 ； 后者 价 格 昂贵专业性强 ， 要求使用者具备较高素质 ； 两者均不 能满足工程技术人员 日常设计使用和实验教学需求 。 本 文 基 于 N E T平 台 ，利 用 C 语 言 二 次 开 发 V i s i o D r a w i n g C o n t r o l 控件 ， 研究了液压传动系统原理 图 图形化设计和分析计算的技术 。这样不仅可 以充分利 用 V i s i o强大的绘 图和交互功能， 还可以与． N E T平台无 缝连接 ， 利用 C 面向对象设计 的优势快速设计实现液 压传动系统的分析计算功能。 本软件最终实现的液压传动系统 自动建模和分析 计算的过程如 图 1所示 。 参考 【 1 】 惠学磊_ ， J 、 型全液压振动压路机主传动系统设计浅析[ J ] ． 流体 传动与控制， 2 0 0 7 ， 5 ． [ 2 】 蒋志新， 孙虎儿 ， 郭 刚． 基 于 M A T A L A B的液压直线 振动筛 的 计算机仿真[ J ] ． 煤炭工程， 2 0 0 7 ， 1 1 ． 【 3 】 解 同信 ， 金英 姬． 液 压与气压 传动技术 入 门【 M】 ． 北 京 化学工 】 8 文 献 业 出版社 ． 2 0 0 7 ． 朱钒， 张志， 张道富． 国 内外液压机技 术现状及发展 趋势[ J ] ． 机 床 与液压， 2 0 0 0 ， 1 ． 张建辉， 刘运龙， 牛洹涛， 龚安华． 液压振动筛的改造[ J 】 ． 中国设 备工程， 2 0 1 0 ， 2 ．