新型井管管體模具同軸自振變頻離心機液壓系統研究

劉江濤，張新彩，孔德剛，袁永偉，弋景剛

(1.河北農業大學 機電工程學院，河北 保定 071001；2.河北新清源實業有限公司，河北 保定 071100)

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新型井管管體模具同軸自振變頻離心機液壓系統研究

劉江濤1，張新彩2，孔德剛1，袁永偉1，弋景剛1

(1.河北農業大學 機電工程學院，河北 保定 071001；2.河北新清源實業有限公司，河北 保定 071100)

指出了管體模具同軸自振變頻離心機液壓系統是管體模具兩端獨立式彈性夾具的頂壓執行機構，是保證密封性能的關鍵部分。依據離心機對液壓系統的要求，建立了液壓系統數學模型，運用MATLAB對其進行了仿真和分析。

井管；液壓系統；離心機；仿真

1 引言

目前，地輪式離心機管體模具依靠地輪支撐帶動轉動，模具兩端敞開，離心時跑漿，影響井管質量[1，2]。新型井管管體模具同軸自振變頻離心機兩端設置獨立式彈性夾具，并由液壓系統頂壓，更換方便，密封效果好，解決了跑漿難題，避免了跑漿形成廢渣，改善了井管生產環境。

2 總體技術

新型井管管體模具同軸自振變頻離心機由傳動裝置(主動離心機機頭)、液壓頂壓裝置(從動離心機機頭)、液壓支護裝置、電機等組成，如圖1所示。

新型井管管體模具同軸自振變頻離心機一次啟動按鍵僅需6 min即可完成啟動、加速、井管離心成型、制動、停車全過程，成型周期短，效率高。在圖1中，液壓系統、雙向液壓鎖、耐震電接點壓力表、兩端彈性夾具密封管體模具兩端，生產過程無跑漿現象，避免了跑料形成廢渣，改善了生產環境，環保節能。

3 液壓系統數學模型

新型井管管體模具同軸自振變頻離心機采用液壓自動控制，要求頂壓執行機構可以實時控制，并且要求移動平穩、運行中可以實時調整、穩定可靠等。因此，采用閥控液壓缸式的液壓系統控制頂壓執行機構，數學模型如圖2所示。

圖1 新型井管管體模具同軸自振變頻離心機

圖2 液壓系統數學模型

圖2中1代表輸入，2代表輸出，K(s)代表增益，G(s)代表電液閥傳遞函數，W(s)代表液壓缸-負載傳遞函數。該系統采用單輸入單輸出方式，放大器增益為K(s)=Ka(Ka待定)；反饋系數H(s)=-1；電液閥傳遞函數為：

(1)

液壓缸-負載傳遞函數為：

(2)

液壓系統開環傳遞函數為：

(3)

將有關數據帶入(3)式，整理得液壓系統開環傳遞函數為：

G(s)=

(4)

圖3 Step

圖4 Bode

4 液壓系統仿真、分析

利用MATLAB工具箱函數step和bode分別繪制單位階躍響應曲線和伯德圖，如圖3和圖4所示。

由圖3和圖4可知，液壓系統即穩又快，并且超調小，穩態精度高；幅值裕度和相位裕度均滿足要求，液壓系統穩定性好。

5 結語

新型井管管體模具同軸自振變頻離心機兩端設置獨立式彈性夾具，密封效果好，解決了跑漿難題。運用MATLAB對液壓系統數學模型進行了仿真和分析，證明其穩定可靠。

[1]陳云敏，韓 超，凌道盛，等. ZJU400 離心機研制及其振動臺性能評價[J]. 巖石工程學報，2011，33(12)：1187～1190.

[2]何斌輝,王兆伍,涂橋安. 高速管式離心機轉子動力學穩定性的研究[J]. 輕工機械，2010，28(5)：12～14.

Studyon Hydraulic System of Coaxial Natural Vibration and Frequency Conversion Centrifuge of Novel Well Pipe Tube&Mould

Liu Jiangtao1, Zhang Xincai2, Kong Degang1, YuanYongwei1, Yi Jinggang1

(1.Mechanical&ElectronicEngineeringCollege,AgriculturalUniversityofHebei,Baoding,Hebei071001,China；2.HebeiXinqingyuanIndustrialCo.,Ltd.,Baoding,Hebei071100,China)

This article pointed out that hydraulic system of coaxial natural vibration and frequency conversion centrifuge of novel well pipe tube&mould is the top pressure execution body of two-end independent elastic clamp and is the key part to ensure the sealing performance. Based on the requirement of hydraulic system of coaxial natural vibration and frequency conversion centrifuge, the simulation and analysis were performed by using MATLAB.

well pipe; hydraulic system;centrifuge; simulation

2016-07-19

河北省高等學校科學技術研究項目(編號：ZC2016159)

劉江濤(1978—)，男，碩士，副教授，主要從事機電一體化技術方面的教學與研究工作。

TH13

A

1674-9944(2016)18-0186-02