大型模鍛壓機(jī)主/被動(dòng)同步系統(tǒng)建模及動(dòng)態(tài)性能研究

范彬 熊志宏 陳昶 殷赳 曾珍珍

摘 要：本文采用解析法建立大型模鍛壓機(jī)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的仿真模型，重點(diǎn)分析了泄漏系數(shù)、粘性阻尼系數(shù)、油液體積彈性模量等因素對(duì)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)低速穩(wěn)定性的影響，得出這些參數(shù)影響規(guī)律，最終就這些規(guī)律提出了一些可行的措施，以提高大型等溫模鍛壓機(jī)系統(tǒng)的低速穩(wěn)定性。

關(guān)鍵詞：驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)；建模；動(dòng)態(tài)特性

現(xiàn)代工業(yè)的迅猛發(fā)展，使得大型模鍛液壓機(jī)在空天運(yùn)載、船舶動(dòng)力、石油化工等行業(yè)發(fā)揮的作用愈發(fā)重要[1]。因此不僅需要建造的更多高性能大型模鍛壓機(jī)，也需要對(duì)現(xiàn)有已投入生產(chǎn)的大型模鍛壓機(jī)進(jìn)行分析以進(jìn)一步提高工作能力。同步系統(tǒng)作為大型模鍛壓機(jī)不可或缺的組成部分，在壓機(jī)正常工作過(guò)程中起著無(wú)可替代的作用[2]，因此對(duì)同步系統(tǒng)進(jìn)行分析顯得非常必要。

一、系統(tǒng)建模

圖 1 所示，以模鍛壓機(jī)的活動(dòng)橫梁為研究對(duì)象，其中活動(dòng)橫梁偏轉(zhuǎn)時(shí)其所在的平面和 X 軸之間的夾角為θx，與 Y 軸的夾角為 θy。

利用剛體動(dòng)力學(xué)可得橫梁力矩平衡方程：

二、仿真分析

取主/被動(dòng)系統(tǒng)參數(shù)均為Bz=7×105，KQ=7×107，Ct=5.7×10-11，βe=1×109，利用matlab仿真軟件進(jìn)行仿真，得圖1、圖/2，

由圖2和圖3可以看出，被動(dòng)系統(tǒng)的最大偏轉(zhuǎn)角為-8.7e-4rad，（由于糾偏力矩定義的方向與θ1、θ2定義的正方向是相反的，所以圖中出現(xiàn)的偏轉(zhuǎn)角均為負(fù)值，僅代表方向。）達(dá)到時(shí)間為0.3s，偏轉(zhuǎn)角速度最大為-0.0122rad/s；由圖3和圖3可以看出，主動(dòng)同步系統(tǒng)的最大偏轉(zhuǎn)角為-1.28×10-3rad，到達(dá)時(shí)間為1s，最大偏轉(zhuǎn)速度為-0.01rad/s。對(duì)比圖2圖3可以發(fā)現(xiàn)，系統(tǒng)參數(shù)相同情況下，被動(dòng)系統(tǒng)的最大偏轉(zhuǎn)比主動(dòng)的略小，但是響應(yīng)速度快70%，能夠快速到達(dá)最大偏轉(zhuǎn)程度，而主動(dòng)同步則反應(yīng)較慢。并且偏轉(zhuǎn)過(guò)程中，被動(dòng)同步系統(tǒng)的角速度曲線比主動(dòng)的平滑，說(shuō)明被動(dòng)系統(tǒng)的速度波動(dòng)性較小，運(yùn)行較平穩(wěn)，快速。

三、結(jié)語(yǔ)

系數(shù)相同的情況下，被動(dòng)系統(tǒng)的糾偏能力稍弱，但是響應(yīng)速度較快，同時(shí)由于被動(dòng)系統(tǒng)設(shè)置的獨(dú)立性，不會(huì)損失系統(tǒng)的驅(qū)動(dòng)壓力。主動(dòng)系統(tǒng)糾偏能力較強(qiáng)，但是反應(yīng)速度較慢，并且可能會(huì)損失驅(qū)動(dòng)壓力。當(dāng)偏載不大且變化速度緩慢時(shí)，主/被動(dòng)同步系統(tǒng)均能應(yīng)用。但是對(duì)大偏載，且速度變化大的場(chǎng)合，主動(dòng)系統(tǒng)不如被動(dòng)系統(tǒng)。

參考文獻(xiàn)：

[1]劉振堂.我國(guó)鍛壓機(jī)械行業(yè)現(xiàn)狀概況[J].鍛壓裝備與制造技術(shù)，2011，（4）：9-15.

[2]劉新良，黃明輝，湛利華，等.液壓機(jī)多缸同步系統(tǒng)的建模與解耦控制[J].機(jī)械設(shè)計(jì)與制造，2010，（11）：8-10.

作者簡(jiǎn)介：范彬（1979-），男，湖南益陽(yáng)人，碩士，講師，研究方向：機(jī)械工程。