锻造油压机开式泵控液压系统研究

摘要

锻造行业中所消耗的巨大能源以及它向大气中排放的污染物，一直都是我国工业发展过程所必须解决的问题和难题，也是想要实现工业可持续发展的前提条件。与比例阀控系统、闭式泵控系统、直驱式容积控制电液伺服系统相比，开式泵控锻造油压机液压控制系统可以降低装机功率、减小冷却补油系统和简化系统结构，能够明显提升节能效果，并且保留了传统系统响应快、精度高、稳定性强的优势。对于锻造行业来说，研究开式泵控锻造油压机液压控制系统的容积控制特性具有重要的理论意义，在自由锻、模锻、多向模锻等设备中应用开式泵控锻造油压机液压控制系统具有积极的现实意义。
　　锻造油压机负载和工艺条件具有时变性和随机性，故要求液压控制系统在不同负载与工艺条件下都具有良好的控制特性。本文以开式泵控锻造油压机系统为研究对象，采用理论分析和实验研究相结合的方法，以比例变量径向柱塞泵特性、油压机系统特性和锻件负载时变特性为基础，针对开式泵控锻造油压机系统卸压冲击抑制、负载容腔独立控制、管路系统动态特性控制进行研究，分析系统控制方法及响应特性。
　　对开式泵控锻造油压机系统卸压冲击问题进行研究，建立按能量规律和流量规律卸压的卸压曲线数学模型，分析不同卸压曲线在不同卸压阶段的特性。基于不同阶段对压力下降梯度的不同需求，提出开式泵控锻造油压机组合式卸压曲线，规划变量泵偏心量，实现系统平稳卸压。
　　对开式泵控锻造油压机系统负载容腔独立控制问题进行研究。建立主缸位置与回程缸压力复合控制的负载容腔独立控制模型，分析主缸系统与回程缸系统耦合作用对活动横梁位置控制精度的影响，提出前馈负载同步补偿解耦控制方法，提升系统快锻位置控制精度。
　　对开式泵控锻造油压机系统管路系统动态特性控制问题进行研究。建立包含管路的油压机系统模型，分析系统的频域特性，提出基于流量压力复合控制的前馈补偿控制方法，综合锻件负载特性，实现对管路系统快锻过程带载时压力上升慢导致压下量不足的改善。
　　通过0.6MN锻造油压机实验平台实验验证提出的组合式卸压曲线卸压控制方法、基于前馈同步补偿解耦控制的负载容腔独立控制方法、基于流量压力复合控制的管路系统动态特性控制方法的有效性。

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第1章 绪 论

1.1 课题来源及研究意义

1.2国内外研究现状

1.3 论文的主要研究内容

第2章 开式泵控锻造油压机液压控制系统建模

2.1 引言

2.2 比例变量径向柱塞泵数学模型

2.3 开式泵控锻造油压机系统数学模型

2.4 本章小结

第3章 开式泵控锻造油压机卸压冲击控制

3.1 引言

3.2 卸压冲击产生的机理

3.3卸压曲线

3.4 组合式卸压曲线

3.5 卸压冲击控制特性分析

3.6 本章小结

第4章 开式泵控锻造油压机负载容腔独立控制

4.1 引言

4.2 开式泵控锻造油压机负载容腔独立控制系统特性

4.3 前馈负载同步补偿解耦控制方法

4.4 前馈负载同步补偿解耦控制特性仿真研究

4.5 本章小结

第5章 开式泵控锻造油压机系统流量压力复合控制特性

5.1 引言

5.2 开式泵控锻造油压机管路特性分析

5.3 流量压力复合控制器设计

5.4 流量压力复合控制特性仿真分析

5.5 本章小结

第6章 开式泵控锻造油压机系统特性实验研究

6.1 引言

6.2 0.6MN锻造油压机实验平台

6.3 锻件负载实验测试

6.4 卸压冲击控制实验研究

6.5 负载容腔独立控制实验研究

6.6 流量压力复合控制实验研究

6.7 本章小结

结论

参考文献

攻读博士学位期间承担的科研任务与主要成果

致谢