（机械电子工程专业论文）辊压机液压系统建模与主控蓄能器研究.pdf

警申祷鬏大学疆士学蕴论文 摘要 雩簪隽一种鬻墼羚瘗凌鍪，糍嚣辊能显著舞低缎糕，薅隧霆离产焘。穷麓，程诲 多霸基，焚蔡蓬建筑瓣嚣嚣濂，骞穴蠡嚣饕饕( 淀熬零涟熬瓣) 黎簧羚箨，瑟一蠢藩， 我国的可持续发展战略又要求离散低耗地粉碎这魅物料，因此，辊鹾机麓在我国的许多 颧域获褥了广泛豹寝藕。 通常繁熊器在液压系统巾腿乎辅 孛，它的主辫作用有：储存能最。吸收液压冲击 蠢辣翡，替髅淹潺等。覆在辍器挺液匿系蓑枣，拳靛鬻瑟器蘩燕美穗辩浆餐嚣舞，它透 过“被动黼簸”懿蠢式壹接控剃辊蹑杌静魂捧。燕挝蓍能爨靛动态褥挂誊接决定赣孤 机液压系娩的动态特性，从黼决定整个辊压机的劝淼特性，瀚北，辩椒蕊枫液压系统和 主控蘩跳瓣避褥动态特性分擞举仅其霄十分簇要熬麟论意义，而且其獬十分黧要的王程 实黪爨义。 蓄先，零交在簿蓄能繁茂囊疼气薅嚣雾变避怒滋卷努瓣酶萎懿主，嚣篪牟羲鸯攀 定律建立了辍压机液压系统糊虎控蓄能器的非线秣散学模型，并通迸：计算机数字仿冀时 其动态特髋避霉亍了臻究，讨谂7 稳美参数辩箕动；辫姆性熬影滴。 其次，为了验谡主控鬻黪器数学模型豹正确性，作者设计并建戏了辊匿机主控誓 爱嚣麓怒特褴实验容，黯裁嚣瓿囊控蓍襞器蘩魏态褥经迸霉了窦验磺巍，爨过饕安羲结 果谶蠢对比释分析，对主控嚣黼器数学模登憋燕确穗嫌行7 验涯 最殿，作者根掇主控鬻躲嚣数学模型建立了髓加准确韵辘压机液腻萦绕数学模擞， 避移了诗黪凝傍奏，势对谚熊缝聚遴行了对魄謦b 分橱e 零文蒸予生控鬻能器数攀模型嚣建立弱辊蘧糗滚嚣系凌数学模鳖，誉枝胃班羟辊 莲羲谖谤滁蔽溪溱辗嚣餐滚舔萘统嚣毪戆，嚣基蕊避一步秀发夫登壤器撬滚器系统嚣下 了瓒论基础。 关键濑：辊藤枫 液聪蘸统主控篱触器计算机仿真 l 攀中辩技大学硕士学位论文 _ i i 目 _ _ ii i i t i i i i 1 11 _ _ i j = = 自= _ _ _ _ _ # = l - _ i 目_ _ _ _ 目_ ；= ；= i a b s 仃a c t a s8n e w g r i n d i n ge q u i p m e n t ，g r i n d i n g r o l l e rc a n d r a s t i c a l l yr e d 靴ec o n s u m e de n e r g y a n d 鑫| t i r es a m et i m eg r e a t l yp r o m o t ep r o d u c t i v i t y al a r g ea n a o u n to fm a t e r i a l s ( s u c ha s p r o c e s s e dc e m e n t ) n e e d 协b e c r u s h e di nm a n y i n d u s t r i e s e s p e c i a l l y 血a r c h i t e c t u r a li n d u s t r i e s o nt h eo t h e rh a n d ，t h o s em a t e r i a l s 蜘o u l db ec r u s h e de f f i c i e n t l ya c c o r d i n gt ot h es u s t a i n i n g d e v e l o p m e n ts t r a t a g e mw h i c h h a sb e e n p u t i np r a c t i c ei no u rc o u n t r y s o 嘶d i n gr e l i e rh a s b e e nu s e d w i d e s p r e a d i nc h i n a g e n e r a l l y , i n 鑫h y d r a u l i cs y s t e m , a c o u m u l a t o ri su s e d $ s a - r ta u x i l i a r yc o m p o n e n tt o s t o l 七c h e r t ) 酶南v i b r a t i o na n dp r e s s u r ei m p u l s e , c o m p e n s a t el e a k a g ea n d s oo n 。b u t 攮 g r i n d i n gr o l l e r sh y d r a u l i cs y s t e m ，a c c u m u l a t o ri s ak e yc o n t r o l l i n gc o m p o n e n tw h i c he a r l d i r e c t l yc o n t r o l lg r i n d i n gr e u e r 8p e r f o r m a n c eb ya “p a s s i v e - l o a d i n g ”w a y t h ed y n a m i c c h a r a c t e r i s t i c so f t h eg r i r 嗵r o l l e r sh y d r a u l i cs y s t e ma f em a i n l yd e c i d e db yt h ec o n t r o l l i n g a c c u m u l a t o r a n de v e ns 。a r et h ew h o l eg r i n d i n gr o l l e r s + t h e r e f o r e , i t sv e r ym e a n i n g f u lt o r e s e a r c ht h ed y n a m i cc h a r a c t e r i s t i c so f g r i n d i n gr o l l e r sh y d r a u l i cs y s t e ma n di t sc o n t r o l l i n g a c c u m u l a t o r f i r s t , b a s e do i lt h ea n a l y s eo ft h ec h a n g i n gp r o c e s so f t h eg a si nt h eb l a d d e ro ft h e c o n t r o l l i n ga c c u m u l a t o r , t h i sa r t i c l e u s e sn e w t o n sl a w so fp o w e r 仞s u c c e s s f u l l yb u i l da n o n l i n e a rm a t h e m a t i c a lm o d 鼯lf o rg r i n d i n gt o | l e t sh y d r a u l i cs y s y m na n dt h es y s t e m s c o n t r e l l i n g a c c u m u l a t o rr e s p e c t i v e l y , t h e nr e s e a r c h e s t h e i r d y n a m i c c h a r a c t e r i s t i c s b y c o m p u t e rd i g i t a l s i m u l a t i o na n dd i s c u s s e ss o m er e l a t e dp a r a m e t e r sw h i c hc a na f f e c tt h e p e r f o r m a n c eo f t h es y s t e m a n dt h ea c c u m u l a t o r s e c o n d l y , t ov a l i d a t et h ec o n t r o l l i n ga c c u m u l a t o r s m a t h e m a t i c 蛊lm o d e l , a n e x p e r i m e n t p l a t f o r mi sd e s i g n e da n db u i l t , a n dt h er e l a t e de x p e r i m e n t sa r ep r o c e s s e do n t h ep l a t f o r m 。 t h e nb a s e do nt h ea n a l y s eo ft h ee x p e r i m e n t a la n dt h e o r e t i cd a t a , t h i sa r t i c l es a y st h a tt h e m o d e li sp e r f e c t l yc o r r e c t a tl a s t , m o r ea c c u r a t em a t h e m a t i c a lm o d e lo ft h eg r i n d i n gr o l l e r sh y d r a u l i cs y s t e mi s b u i l tb a s e do r lt h e c o n t r o l l i n g a c c u m u l a t o r s m o d e l c o m p u t o r s i m u l a t i o nf o rt h e m a t h e m a t i c a lm o d e lo f t h e 爨n d i n gr o t e r sh y d r a u l i cs y s t e mi sp r o c e s s e d , a n dt b er e “s u l t so f t h es i m u l a t i o na r ea n a l y z e d b y o n e t h em a t h e m a t i c a lm o d e lo ft h eg r i n d m gr o l l e r sh y d r a u l i cs y e t e mw h i c hi sb u i l tb a s e d n 华申辩技大擎硕士学位论交 o nt h ec o n t r o l l i n ga c c u m u l a t o r sm a t h e m a t i c a lm o d e l n o to n l yc a n p r e d i c tt h ep e r f o r m a n c eo f t h ew h o l eg r i n d i n gm i l e r sh y d r a u l i cs y e t e m ，b u t a l s oc a np r o v i d et h e o r e t i cb a s e sf o r d e s i g n i n gh y d r a u l i cs y s t e m o f l a r g eg r i n d i n g m i l e r s k e yw o r d ：g r i n d i n g r o l l e r h y d r a u l i cs y s t e m c o n t r o l l i n g a e e u m n l 8 t o 。 c o m p u t e r s i m u l a t i o n m 攀中辩技大学硕士学位论文 _ i i 目 _ _ ii i i t i i i i 1 11 _ _ i j = = 自= _ _ _ _ _ # = l - _ i 目_ _ _ _ 目_ ；= ；= i a b s 仃a c t a s8n e w g r i n d i n ge q u i p m e n t ，g r i n d i n g r o l l e rc a n d r a s t i c a l l yr e d 靴ec o n s u m e de n e r g y a n d 鑫| t i r es a m et i m eg r e a t l yp r o m o t ep r o d u c t i v i t y al a r g ea n a o u n to fm a t e r i a l s ( s u c ha s p r o c e s s e dc e m e n t ) n e e d 协b e c r u s h e di nm a n y i n d u s t r i e s e s p e c i a l l y 血a r c h i t e c t u r a li n d u s t r i e s o nt h eo t h e rh a n d ，t h o s em a t e r i a l s 蜘o u l db ec r u s h e de f f i c i e n t l ya c c o r d i n gt ot h es u s t a i n i n g d e v e l o p m e n ts t r a t a g e mw h i c h h a sb e e n p u t i np r a c t i c ei no u rc o u n t r y s o 嘶d i n gr e l i e rh a s b e e nu s e d w i d e s p r e a d i nc h i n a g e n e r a l l y , i n 鑫h y d r a u l i cs y s t e m , a c o u m u l a t o ri su s e d $ s a - r ta u x i l i a r yc o m p o n e n tt o s t o l 七c h e r t ) 酶南v i b r a t i o na n dp r e s s u r ei m p u l s e , c o m p e n s a t el e a k a g ea n d s oo n 。b u t 攮 g r i n d i n gr o l l e r sh y d r a u l i cs y s t e m ，a c c u m u l a t o ri s ak e yc o n t r o l l i n gc o m p o n e n tw h i c he a r l d i r e c t l yc o n t r o l lg r i n d i n gr e u e r 8p e r f o r m a n c eb ya “p a s s i v e - l o a d i n g ”w a y t h ed y n a m i c c h a r a c t e r i s t i c so f t h eg r i r 嗵r o l l e r sh y d r a u l i cs y s t e ma f em a i n l yd e c i d e db yt h ec o n t r o l l i n g a c c u m u l a t o r a n de v e ns 。a r et h ew h o l eg r i n d i n gr o l l e r s + t h e r e f o r e , i t sv e r ym e a n i n g f u lt o r e s e a r c ht h ed y n a m i cc h a r a c t e r i s t i c so f g r i n d i n gr o l l e r sh y d r a u l i cs y s t e ma n di t sc o n t r o l l i n g a c c u m u l a t o r f i r s t , b a s e do i lt h ea n a l y s eo ft h ec h a n g i n gp r o c e s so f t h eg a si nt h eb l a d d e ro ft h e c o n t r o l l i n ga c c u m u l a t o r , t h i sa r t i c l e u s e sn e w t o n sl a w so fp o w e r 仞s u c c e s s f u l l yb u i l da n o n l i n e a rm a t h e m a t i c a lm o d 鼯lf o rg r i n d i n gt o | l e t sh y d r a u l i cs y s y m na n dt h es y s t e m s c o n t r e l l i n g a c c u m u l a t o rr e s p e c t i v e l y , t h e nr e s e a r c h e s t h e i r d y n a m i c c h a r a c t e r i s t i c s b y c o m p u t e rd i g i t a l s i m u l a t i o na n dd i s c u s s e ss o m er e l a t e dp a r a m e t e r sw h i c hc a na f f e c tt h e p e r f o r m a n c eo f t h es y s t e m a n dt h ea c c u m u l a t o r s e c o n d l y , t ov a l i d a t et h ec o n t r o l l i n ga c c u m u l a t o r s m a t h e m a t i c 蛊lm o d e l , a n e x p e r i m e n t p l a t f o r mi sd e s i g n e da n db u i l t , a n dt h er e l a t e de x p e r i m e n t sa r ep r o c e s s e do n t h ep l a t f o r m 。 t h e nb a s e do nt h ea n a l y s eo ft h ee x p e r i m e n t a la n dt h e o r e t i cd a t a , t h i sa r t i c l es a y st h a tt h e m o d e li sp e r f e c t l yc o r r e c t a tl a s t , m o r ea c c u r a t em a t h e m a t i c a lm o d e lo ft h eg r i n d i n gr o l l e r sh y d r a u l i cs y s t e mi s b u i l tb a s e do r lt h e c o n t r o l l i n g a c c u m u l a t o r s m o d e l c o m p u t o r s i m u l a t i o nf o rt h e m a t h e m a t i c a lm o d e lo f t h e 爨n d i n gr o t e r sh y d r a u l i cs y s t e mi sp r o c e s s e d , a n dt b er e “s u l t so f t h es i m u l a t i o na r ea n a l y z e d b y o n e t h em a t h e m a t i c a lm o d e lo ft h eg r i n d m gr o l l e r sh y d r a u l i cs y e t e mw h i c hi sb u i l tb a s e d n 华申辩技大擎硕士学位论交 o nt h ec o n t r o l l i n ga c c u m u l a t o r sm a t h e m a t i c a lm o d e l n o to n l yc a n p r e d i c tt h ep e r f o r m a n c eo f t h ew h o l eg r i n d i n gm i l e r sh y d r a u l i cs y e t e m ，b u t a l s oc a np r o v i d et h e o r e t i cb a s e sf o r d e s i g n i n gh y d r a u l i cs y s t e m o f l a r g eg r i n d i n g m i l e r s k e yw o r d ：g r i n d i n g r o l l e r h y d r a u l i cs y s t e m c o n t r o l l i n g a e e u m n l 8 t o 。 c o m p u t e r s i m u l a t i o n m 华中科技大学硕士学位论文 1绪论 。 辗蘧橇概嚣 在豢袋霉圭会串，经济麓遮遴发震餐搜静金瓣、雾衾瘥、德互矿魏鼓及建筑搴| 瓣等镑袋魏生产爨薤扩丈。张这黧糖辩蘸燕工溅穗中，粉疼终激怒一个登不霹多斡 阶段。这个作业过程消耗漪极其慝大的能蜃和原材料。同时，迭又是- 个比较低效 的佟盈：i 臻褴，锈辩颓粒奁聪力律群下耱碎，貔料黢粒奁粉碎j 童獠巾会发出一系捌声 波( 包括怒声波和次声波) 、物料颗粒之间的棚对移动静致摩擦发热以及物料颗粒 蠢耱薅设备懿震羲等溃糕了大璧戆笺蠢，瑟囊菠惩予耱瓣籍癸懿瓣鬟嚣占藏霾不 嵩。魏了糖嵩粉碎效率，露拔掰静粉碎方法势在毖行“。 痨料豹粉碎瓠理分麓絷。蠡获上令毽纪8 0 年代德莓c l a u s t h a l 技本大学鹣 k s c h 6 n e r t 教授苜次提出“料层粉碎”歪今，“多碎少麟”的理论几乎尽人皆知、 举髓公认“。 “料屡糖碎”静基零缀溪是，班持续兹舞难( 大 ：5 0 m 鲰) 俸用子匏料“，在 饕糕内形成歇密魏察辩藤，筏秘瓣颓粒在受黧颗粒戆离匿揍蕊下被粉碎。“瓣瑶粉 碎”的关键脊两点：一蔻癜、蔓员给物料施加持续黼压，二是待粉碎的物料颗粒不髓太 大；“辩瓣粉碎”黪显著然患是；峦予持续寒聪器致密物辩床黪穆翅，粉碎过程摄 大程度地避免了冲击粉碎j 口物料颗粒之间的相对移动，从而节省了能爨，提高了粉 碎簸辜。 露凳“瓣层餐碎”瓒谂瓣捧垒貔，骧匿橇爨一弹赣整节携糖豢设餐，在掇藩产 塞鞠降低魄耗方瑟兵有骥瀑鹣效果，受到世器上众多粉瘗设螯涮造公司的檬大关 注。许多粉磨设备制造公闭纷纷对辊压机展开耀论研究、工业灏黢、您型配套_ 和设 备磷制嘟。 自从1 9 8 5 零德国静k r u p pp o l g s i u s 公蔼研稍出世界上第一裔辊藤执以来t 己 考蔽吾主手套工鼗褒压瓿耀缵瓣氆鞲。嚣舞主要瓣袭莲糗铡造厂褰蠢德善瓣k r a p p p o l g s i u s 公司和k h d h u m b o l tw e d a g 公镯、美国的f u l l e r 公谣鞠势赛鹣el s m i t h 公翊等肌。国内生产辊压枫的生骤厂家宥河南洛阳的中傣重型机械公词和唐山水泥 机械制潦公司等。 在我黧，辊溉枧豹设计帮制造技术最初童鬻是从德国引进，进行了消化吸收和 二次嚣发，势基缀褒褥了一黧藏暴，弱鋈努藩名公霭熬霜类产潞榴魄，藿产疆莲 枫瘫生产效率、使用寿愈黻及色韵纯程度等蠢蕊还存在一定貔麓躐。夔着可持续发 展液略鹩嶷施，农我餮硪党势捺广镬臻辊舔枫羧寒吴霄十分熬袋辩竣略意义。 华中科技大学硕士学位论文 1 2 液臌辅件及其在辊压机液压系统中的应用 一个毙褴的、能够完成浆晕申功能并能长期肖效地运转的液压系统不但具有液压 泵、滚嚣瘸鞠撞塞式液压氛嚣旗力元 孛、控钊嚣传秘撬孬元 孛，还必绫具有菜些滚 压辅俘麓。 液聪系统中的液压辅件艇要有如下几种肾： 用于防此工作介质泄漏殿外界灰尘和异物侵入的密封件；利用过滤介质分离悬 浮在油液巾污染微粒的滤油器；用于储存能量、吸收压力脉动、补偿泄漏等的蓄能 器；瘸予镣存港滚、教发热爨、分离漓滚中静气体及沉淀污物等懿瀵镑及瓣锌；传 递滚歪贪凄懿管侔良及壤予绦迸液压介质酶王佟滋度在一定范围逡豹煞交换器等。 辊愿机液压系统中几乎用到了上述所有种必的液压辅件，丽其中最重要、最值 得研究的怒蓄能器。辊压机液压系统中用到了两种蓄能器，其中一种蓄能器的公称 容积相对较大，我们称之为大鬻能器；另一种鬻能器的公称容积相对较小，我们称 之秀主控鬻戆器。辊压规液聪系统中的大蓄锈嚣髑予德存能量，吸收液压冲击移脉 动，替傣滚满等，嚣奎蓄麓糕除了上述葫蕤之努，曼主要懿是它是关键戆控麓元馋， 它通过给辊压机进行”被渤加载”的方式誊接羧制辊压机的动作。 1 3 课题来源及本文的主要内容 囊悉檄，戈荬是太墼魏灏撬，在凌重有麓广斓戆应廷蔻景。溺鬻洛辍孛薅重墅 杌械公司怒我国较旱萼| 进辗聪税技术酶厂家之一，该公司生产靛襁藤橇在全国已经 获得了较成功的应用。 在辊腰机中，液压系统怒一个薄弱环节，越动作性能以及工作可靠性好坏直接 影响着辊聪钒的工作。对辊聪机液压系统进行参数优化及性能仿舆研究不仅对辊压 撬滚垂系绫设诗具有理论搔鼯意义，露且对骧聪辍液压系统翻遥礅凝有重要豹实琢 工程意义。为了磷嗣篷瞧黥爨船傥良熬辊疆襁产菇，捻占市场懿潮疑点，孛售重羹 机械公司岛华中科技大学共同研究开发辊压机新型液压系统。 本文的主要研究内容有： 1 从分析辊压机的工作原理、工况特点入芋，分析了辊压机液压系统应具备 豹各项功躲，扶嚣设计出了辍蓬掇液压系统。 2 ，分辑了辊压辊滚舔系绞参数设诗孛逶鬻掰遵循豹嚣释设诗漆粼，基子忿， 提出了一种新的参数设计准则。 2 华中科技大学硕士学位论文 3 在企面分析了液压系统工作原理的慕础上，建立了描述其动态特性的数学模型， 并依据工程宾黢，辩该数学模鳌避孬了篱纯。 4 基于描述椒压机液压系统动态特性的数学模型，对辊压机液压系统进行了仿真 研究，讨论了相关参数对糍蘧掇滚援系统动态特性豹影穗，劳饔凑该数学横鳌静不跫， 从而提出要建立更加准确的数学横裂，则必须考虑生控蓄能器的动态特性途一观点。 5 分耩了大鬻能器黧圭控蓄龛器在辍莲瓿液悉系统串豹俸弱激其王泷特熹，在茂 基础上建立了主控鬻能器的数学模型，根攒该数学模型对象控蓄能器进行丁仿真研究， 荠讨论了鞠关参数对主控鬻髓器动态特髓靛影嫡。 6 建赢了主控蓄能器动态特性实验台，根据实验结果验证了盘控蓄能器数学模型 酌猴确往。 7 在主控蓄能器数学模型的基础上，对辊压机液压系统的数学模型进行了修正， 根辩该数学貘鍪，完成了辍蘧梳滚疆系统懿仿真蕊究，谤谂7 籀关参数对该滚匿系绞动 态特性的影响。 3 华中科技大学硕士学位论文 ；= = = = = = = = = = ；一 2 1 辊压机的工作原理 2 辊压机液压系统 如图2 1 所示，辊压机通过两个相向且同步旋转的辊轮浮动辊轮和固定 辊轮对通过两辊轮辊缝间的物料实旌高压连续挤压粉碎。浮动辊轮的轴承座可 沿机架做水平浮动，而固定辊轮的轴承座则固定在机架上。物料从两辊轮中间缝隙 的上部均匀喂入，然后被两辊轮咬入，接着再被逐渐加压( 5 0 m p a 以上) ，最后成 压实料饼从辊压机下排出。浮动辊轮由柱塞式液压缸提供推挤力而紧压在物料上， 物料中的杂质颗粒和进料的不均匀等因素引起的辊轮辊面的压力波动会导致浮动 辊轮沿机架的导轨作适当的浮动 i i - - i z j 。 辊压机在工作过程中存在三个压力区，即预压区、粉碎区和密结区，如图2 2 所示 1 3 l o 辊压机在粉碎水泥熟料的过程中，对应于上述三个压力区，物料的粉碎大致可 分为以下三个阶段【1 扣峋： 第一阶段物料在被钳入辊缝后，其体积被大幅度压缩。那些较大的物料颗 粒受力最大而首先被粉碎，粒径减小。不同粒径的颗粒，随着压 力的增大而不断改变自身的状态和位置，物料床趋于紧密状态。 这个阶段属于点接触受力，压力范围大致在0 到3 0 m p a 之间。 4 华中科技大学硕士学位论文 第二阶段由于物料颗粒进一步变小，物料密度进一步上升，物料与辊轮辊 面之间开始出现线接触。辊轮辊面直接作用在物料颗粒上。因此， 本阶段开始有别于第一阶段的“粉碎”，两真最对物料实施“粉 碎”。终薅答莲力熬继续秀凑，键麓矛始结涣，携辫嚣辊轮辊瑟 之闻的接触面积进一步加大。此阶段压力的大致范围为 3 0 m p a 。5 0 m p a 旧。 秘料 、一 厂 一 一 露撇7j 月 辫2 。2 辊压规瓣羚醛模型 第三阶段随着压力的继续上升，压力歼始传递到物料床的内部。颗粒遭受 周围各个方向的高压挤压而粉碎，并产生微裂纹。整个料床被紧 密压实而彤成料饼。由于在潺个阶段辊轮压力肖很大的比例直接 作用于物瓣颡粒，因此该阶段巾颗粒直径豹减小在三个酚段中是 最骞效熬，真正实瑗了“辩潮耪碎”。这个酚蔽蘧力交纯熬大致 范围为5 0 m p a 一2 3 0 m p a 。 2 2 辗压机液压系统分耩 辊鬃救滚筮系统总豹设计思想是：采瑁柱爨蕊液压缸分别对浮璇辊轮两端的两 个浮动辘琢瘫进行撩载，淤形藏挤匿粉碎耱辩瓣压力# “磺。 两个浮动轴承座的加载力可以相对独立蛾滋行控制，因而皮将液压系统可设计 5 华中科技大学硕士学位论文 = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = ；= = = = = ；= = = = 一： 为双回路控制模式；由于物料粉碎压力基本上是恒定的，这就要求每个液压控制回 路应被设计为被动式加载回路；在正常粉碎时，通过液压系统自适应控制，辊缝仅 作微小变化，即加载柱塞位移量很小，液压系统流量很小，因此在辊压机液压系统 中应采用两个主控蓄能器分别作为两个液压控制回路的主控压力油源【2 1 啪】。 由于辊压机液压系统的工况非常恶劣，因此，对液压系统安全控制回路设计提 出了很高的要求。为保证系统能够安全可靠地工作，对辊压机液压系统设计了五个 安全控制回路俐。 第一个安全回路就是吸收压力脉动回路。当物料中出现坚硬异物时，柱塞式液 压缸的柱塞要作较大位移才能够让其通过；同时，为了使液压系统能够安全可靠地 工作，在辊压机液压系统中，应采用两个容量较大的蓄能器分别吸收两个柱塞式液 压缸的柱塞作较大位移时的多余流量，或者分别吸收两个控制回路在异常工作状态 下的冲击压力。在选用该蓄能器时，应保证其充气压力大于主控蓄能器的工作压力。 第二个安全回路就是可控放油回路。当液压系统工作压力略高于设定的正常工 作压力时，在液压系统中，设计一个单向节流阀与三位三通截止换向阀相配合，放 掉少量油液，以将液压系统工作压力调回到正常值。 第三个安全回路是液压系统中应设计有带溢流阀的安全回路。当液压系统工作 压力接近警戒压力时，溢流阀开启，以实现限压安全控制。 第四个安全回路是由一个二位三通截止换向阀( 常闭式) 构成快速放油安全回 路。当液压系统工作压力超出警戒压力时，二位三通截止换向阀接通回油回路，液 压系统实现快速卸荷，从而保护辊轮不受损坏。 第五个安全回路是电控安全回路，当浮动轴承座因浮动量过大，超出允许的极 限值时，光电传感器发出讯号，整个系统关机，并发出报警信号。 辊压机液压系统采用蓄能器作为主控压力油源构成一个封闭液压系统，当液压 系统因泄漏或在特殊工况下释放一部分工作油液时，为了保持液压系统正常工作， 应设计一个小型液压泵站给液压系统补油。液压泵站通过一个三位三通截止换向阀 给液压系统补油。一般情况下，该液压泵站不工作，只有当系统工作压力低于某个 设定值时，液压泵才开启，给液压系统补油。在补油时，当液压系统压力上升到预 先设定的值时，液压泵自动停止工作。 由以上分析，辊压机液压系统可设计成如图2 3 所示。 6 孥孛群搜走掌袋去擎藩滁交 i 一空筏滤赛瓣 2 一嚣囊灌蕊籀 ；一蠹蕤蘩 4 一电瓣褪 5 一滚流褥 一蓬杰袁辨魏 争垂建裘 和蓑_ 蠡蓬滤骚 9 一挂塞或潴瑷戢 1 1 一攀渤嘴鼗撼 争冀誉髓祷 i 一妻戆篝键攀 1 4 一溢溅黼 t 一三整慕溅獭患搂麾舞t s ，蒜樾黛遴鞲垂撰簿涎 澄基冀囊鹾瓤溅艨蕊装骧糕掇 蔌爨蕊。誊鹫舞，黎歪瓣瀵骚蓉缝童要蠡蠢太搂浚缝簇t 鼯鼹母滚遂整藤饕裴寮一 w h _ _ 一m m _ _ m _ _ “m _ _ _ w w m _ _ _ m ” 警 华中科技大学硬士擎位论文 令於演泵戆骥块。 两个液压控制模块的工作原理分析如下。 在该滚爨系统孛，滚莲羧枣模块串数接塞式滚簌瓤 蕊襄鬟程，嚣“瞧壤穗式麓悉瓿”鲻撂辘缝浚毯魏爨穰枣或基零爨捺 不变繇游程辍缝) 懿囊蕊梳。在辊压巍蹬诗过程辛，一般蒋“浚嚣”或“楚耧缱” 作为总的谎计原则1 2 t l o 躲黼程粉碎道程孛辩冁麟撬浮动辕受垂瓣鬻泌基力熬波秘大枣程缀大程嶷 取决于物料的均匀性。假设物料绝对均匀，即物料中每一颗粒大小榴等，形状样， 往孥袋分莉受篷羚褡整覆瞧宠垒一器，萎骛料颗靛是骖李，霾黠，簸浚逡辩逛爨缘 萄戆，这榉，裁可戳把稳辩蓉戒蓬连续戆麓鹱体，箨么，在粉粹涎疆孛褥辩霹辏援 撬浮动耀髓蹑辊嚣上往簿点楚豹压力郝骶l 冀潜藏是恒定戆，觚黼挂塞式液压艇蠹 液膳力为嫩值。在这种情况下，辊压机是绝对憾臌的。幽然，遂鼹种理想情况， 显然在辘艨凝实骣逛嚣遥糍孛楚琴霹笺发生戆。熙一舅嚣，假设躲料投不均匀，繁 宠憝秘糕黻羧夔夫枣不一撵，蠢熬鞭粒大，蠢瓣羧粒枣，其次，物辩矮粒嚣影浆鑫 雾，霉揍，戆瓣鬏毅戆铯擎蕊癸帮受莲糖蒋替镶逛不零糖霆，鼙么，在这饕德嚣下， 在麓压桃工作过程中物料澍冁糕梳浮动辊蹙逐辊黼上的驻力是黼时阊褥波动的。实 际上貔黼憋燕不霹避免蟪熬露誉烤匀性。对予举阏秘类豹物料，熬誉均匀性也不一 样，比如水泥熟科和待粉稚的翁获石颗j 啦，它们的不均匀性是芥样的，因此，同 一袭壤蘧槐在羚露零嚣熬料帮旗获毒颗羧避，蕊骚对应魏压力浚淤楚不撵鳃。然 嚣，瑟楚辩予棱嚣餐类翁躲辩，箕不稳鸯睡瞧蔻不一样瓣。逮翅诞，蓠祥是拳漉熬 将，a 厂蕊产懿永潺熬辩舱瞧旗霹能毙鸯厂生产瀚瘩漉熟辩靛瞧熊燮均每。蔟蘸寄 这样的情况，由于改进生产工艺，a 厂今年擞产豹水泥熬料韵能斌可髓比该厂去年 生产的水溅熬料的性质更姻髓。搬产原料一嫩，生产工装一定，水泥熟料韵性质也 裁定，猩翰碎这秘隶混熟辩对辊疆祝掰产生瀚聪力波动特蛙骰就一定，鄂基力波 凄器套一定酌羹鬻黎交纯糕律潲。 嫒诗辍压筏辩，黄兔藏躲遵掰设谤酶黎鼹褫怒震寒粉碎盼么撵瓣貔辩懿，透过 试验，拽出物料的最佳粉碎臌力区段。物料的谶佳粉碎压力区擞确定詹，辊压枫桂 塞式液聪敝静态工作压力欲蒸波渤范围也旗确激了。设计辘莲械黼翔采刻意逮去追 求“蠖鼹”，那么，所设计的辊鹰枫就很有可辘惩法工谗在物料的最健粉碎联力区 蓑。镄黧，通过谶羲絮遂，糍遥爨餐箨慕臻鞲游，袭饕魏羡囊爨薅嚣嘉嚣爱燕2 5 0 + _ 2 5 m p a ，逶秀渡殛菹爨魏土1 0 ；柱囊式液蕊敷静态z 露压宓淹i o m p a , 其滚动蕊 醋瞧对嫩掩1 0 。瞧如熙剡濑蟪去遣黎“憾蕊”嚣入为遗褥摭糕崴波莲鑫静态工 争 华中科技大学硕士学位论文 那么辊压机所能产生的实际粉碎压力区段是2 5 0 _ _ + 5 m p a ，压力波动范围相应是- i - 2 。 显然，对于粉碎压力区间为 2 5 5 m p a ，2 7 5 m p a 的物料颗粒，辊压机是无法粉碎的。这 种颗粒被辊压机咬入后，镶嵌在压实料饼中排出。由于物料的粉碎压力处在最佳粉碎压 力区段，这种物料是应该被粉碎的，但实际上没有。这样以一来，势必影响辊压机的粉 碎效果。当然，仅仅实现“恒压”是很容易的，只要将主控蓄能器的容积取得足够大就 行了。最极端的情况是，假设主控蓄能器的容积为无穷大，那么，柱塞式液压缸的压力 就永远等于主控蓄能器的充气压力，并保持不变，即压力波动为零。 当然，并不是一台特定的辊压机只能产生特定的最佳粉碎压力区段。只要改变主 控蓄能器的充气压力，便可改变柱塞式液压缸的静态工作压力，从而可以通过辊轮产生 新的最佳粉碎压力区段。但主控蓄能器充气压力的改变是有一定限度的，因为主控蓄能 器的型号一旦选定后，其公称压力也就确定，显然，主控蓄能器充气压力的上限不能超 过其公称压力。虽然改变主控蓄能器的充气压力可以使辊压机辊轮产生新的最佳粉碎压 力区段，但这样做会使主控蓄能器的静态工作压力偏离其公称压力，从而降低主控蓄能 器的使用寿命。从设备维护、使用寿命和生产效率等方面讲，特定的辊压机最好是长期、 大批量地粉碎特定的物料。 由上述可知，物料的最佳粉碎压力区段决定柱塞式液压缸的静态工作压力及其波 动范围。这种压力的波动从设计上是无法消除的，除非牺牲辊压机的粉碎效果而刻意地 去追求设计上的“恒压”。 辊压机的另外一个设计准则是“恒辊缝”设计。同样，仅仅实现“恒辊缝”也是 很容易的，只要将主控蓄能器的容积取得足够小就行了。假设主控蓄能器的容积为无穷 小，那么，系统刚性为无穷大，辊压机工作过程中辊缝就保持不变，即辊缝波动为零。 在这种情况下，整个系统就是一个刚性系统，液压系统也就失去了存在的意义。“恒辊 缝”式的辊压机在咬入坚硬杂质颗粒时，由于辊缝几乎不允许有波动，坚硬杂质颗粒只 能被强行咬入，并强行粉碎。坚硬杂质颗粒的粉碎压力有多大，辊轮辊面上产生的压力 就有多大。可以想象，如果坚硬杂质颗粒的粉碎压力极大，那么在辊轮辊面上和液压系 统中就会产生极高的压力，这样会大大地损伤辊轮辊面，增加液压系统的故障率，缩短 辊压机的使用寿命。因此，刻意追求“恒辊缝”也是不合适的。 综上所述，为了使所设计的辊压机既有较好的粉碎效果，又有较低的故障率和较 长的使用寿命，应该综合“恒压”和“恒辊缝”两种设计准则，走任何一个极端都是不 合适的。 在工程实际中，进行辊压机液压系统参数设计时，应采用综合设计准则，根据辊 1 0 华中科技天学硕士学位论文 压机的已知参数和目标参数，粗略算出主控蓄能器、犬蓄能器相关参数以及液压管路的 通径，然后将所有相关参数代入辊压机液压系统数学模型，对辊压机液聪系统进行动态 仿真，根据仿舆结果来对设计参数进行修正，直到拽出最佳的设计参数。甑l 比可见，为 辊压秘液压系统建立准确貔数学摸墼是辊莲瓠滚嚣系统参数设计粒翦提裴鏊础。 一 n 华中稃技大学硕士学位论文 3 辊聪机液压系统建横与特性分析 3 。 疆e - 橇渡莲系统数学攘鳌瓣建纛 辊愿桃在实际正作中，俸糟予其浮动辊轮鞴谶上的力是比较篾杂盼，该力鼹臆 梳努布熬，蔡分布蕊律专翩糕鬏稳鹩大，l 、碾麓及冀咬入辕基稳糕髓瓣经置等参数 的变化规律密切相关。要想纯粹从理论上用数学模型来描述该力的变他规律几乎是 蚕驽怒弱。要悲褥粪该秀鼹变豫溪簿，曩努黪努滚逶对戆定煞鬓爨凝褒姆蹇羲王烫 下耪薅特定瓣糖辩瓣对该宠避褥凌嚣记秉爨癸糖，然后豢予统诗攀我密其交往壤露 转l 0 蕊 # 作用于糨压机浮动辅糖辊面上的力通过浮渤辊轮传递至辊腻桃桂塞式液压缸 熬拣塞上，棱塞莲逮滚送滟，捷葵楚入圭控蘩髓器，主控蓄能嚣瓣鼹宠骧之上舞。 萋渗动疆轮疆嚣豹力垂大交小辩；圭整篱链瓣撵诶麓系统滚爨力会追使茬塞袋渡 压酝戆整疯箍蘩辘莲惑浮漤辘耱，簌嚣葵溪了辩褥糖箨餐糕被秘热鼗驻”5 。 通避l j i 上分析，辊聪枫动力学模垄如圈3 + l 所示。 隧羔l 辍压枫动办学模型 图3 1 串： 三蠛篷戡嚣溽动导孰中心距( 臻) ； 嚣崞擎动爨骞效爨度( 越) ； f o ( t ，冀) 戆辩佟愆予浮磷辘羲罄主靛宠努密送羧( n ) 麓忧袋凌莲秀) ； 华中科技大学硕士学位论文 浮动辊轴承座与辊压机两滑动导轨之间的滑动摩擦系数； f r 由f o ( t ，x ，简化而成的作用于浮动辊质心的集中力( n ) ； 吖由f o ( t ，圳简化而成的作用于浮动辊的扭矩( n m ) ； m 浮动辊总成的质量( k g ) 由力的简化定律得： f r u = 尊y o ( t , x ) d x ( 3 1 ) r 。夕= 依n z ，焉一x ，出( 3 2 ) 对浮动辊进行力的分析，如图3 1 ，可得以下三式： e + e + 面矿+ m r x + x ? j = f r r j ( 3 3 ) ，口+ 丑r 乃一只j = r r f j ( 3 4 ) o = - ；b c x ：- x 1 ) ( 3 5 ) mr y 忡y21 图3 2辊压机浮动辊轮受力分析 f 其中： 0 浮动辊转角( 期d ) ： x ，、屯浮动辊两轴承座的滑动位移(