基于AMESim的步进式加热炉液压速度控制系统分析及改进

摘要

目前在无缝钢管热处理生产线中,步进式加热炉得到了广泛地应用,其主要用于对钢坯进行炉内步进式运送,完成钢坯的热处理加工作业。步进式加热炉的步进梁采用液压传动,要使步进梁做各种变速运动,就必须控制驱动液压缸的运动速度。因此速度控制系统关系到整个加热炉的正常运行。然而步进梁在工作时频繁发生速度不平稳、冲击载荷大、定位精度低等现象,严重制约了生产节奏,导致生产线无法正常生产。
　　本文以某无缝钢管厂中步进式加热炉及其液压系统作为研究对象,首先对步进式加热炉的基本概况与工作原理做了简要的介绍,并描述了步进式加热炉的工艺过程、炉底机械结构及步进梁的动作循环,在此基础上,明确了生产中速度控制系统关键的工艺技术要求:平稳性、准确性、可靠性与等时性。
　　其次详细研究了速度控制系统中的平移回路及升降回路的设计原理。针对步进式加热炉在现场出现的工作油缸动作不连续、速度不平稳的现象,进行了理论分析,并指出了引起这一故障产生的位置及原因。对此本文提出了两种改进系统的解决方案:方案一为使比例节流阀延时断电;方案二为改进原有回路。根据该系统的实际情况,与方案二相比,方案一更易于现场的操作与调试。
　　再次对压力补偿器、插装单向阀、方向控制插装阀、压力控制插装阀及恒压变量泵等速度控制回路中的关键液压元件分别进行了相关分析,搭建了各元件AMESim模型,并进行了仿真,根据仿真结果分析了各液压元件的性能特点,并验证了所建模型的正确性及合理性。
　　最后根据原系统的工作原理及其主要技术参数分别对升降回路及平移回路构建了模型,利用AMESim软件进行动态性能的仿真,得到了系统输出的油缸位移曲线与速度曲线。根据两个改进措施的原理分别对原系统进行调整,并进行相应的建模仿真。通过仿真曲线与原系统输出曲线的对比,验证了改进方案的效果,表明两种改进方案都能够达到解决系统故障,满足系统工作性能要求的目的。
　　本文研究内容属于实际应用型,希望能够对今后该系统的维护和改进或是相关的分析研究提供一定的依据和参考。

目录

封面

声明

中文摘要

英文摘要

目录

1 绪论

1.1 课题的目的和意义

1.2 课题研究的主要内容

1.3 步进式加热炉概述

1.4 步进梁速度控制的工艺要求

1.5 本章小结

2 步进式加热炉液压系统

2.1 电液比例技术简介

2.2 速度控制回路

2.3 步进式加热炉液压系统的组成

2.4 液压系统的技术性能

2.5 设备控制方法

2.6 目标设计曲线

2.7 本章小结

3 速度控制系统故障分析

3.1 升降回路液压系统分析

3.2 平移回路液压系统分析

3.3 速度控制回路故障诊断

3.4 针对原平移回路的改进措施

3.5 本章小结

4 升降回路及平移回路的建模与仿真

4.1 AMESim软件介绍

4.2 关键液压元件分析与建模

4.3 升降回路建模与仿真

4.4 平移回路建模与仿真

4.5 本章小结

结论

参考文献

在学研究成果

致谢