基于amesim的密炼机上顶栓液压传动系统仿真分析

基于amesim的密炼机上顶栓液压传动系统仿真分析

0液压技术在密炼机中的应用混合和精炼是生胶橡胶的制备不可或缺的重要过程。目前,比较成熟的当属应用开炼机和密炼机来完成混炼工艺。由于密炼机环保、节能和高效的突出优点,所以密炼机已逐步取代开炼机。随着近些年液压技术的发展,液压技术在工业领域的应用也迅速扩展,以其大功率、高效率和高稳定性颇受青睐。液压技术同样也应用于密炼机的各执行机构,如上顶栓机构、加料门机构、卸料门机构及锁紧机构。本文利用AMEsim液压/机械仿真模块,着重对上顶栓液压传动系统进行仿真研究。1上顶栓快速上升密炼机上顶栓部分液压传动系统原理图如图1所示:恒压变量泵5通过吸油过滤器2吸油,经过精滤器8给蓄能器19充油,同时把液压油送入上顶栓部分。电液比例方向阀13置于左位、两位四通电磁换向阀的电磁铁2DT得电,插装阀14被打开,恒压变量泵5与蓄能器19同时向上顶栓压砣油缸无杆腔进油,上顶栓快速上升;当蓄能器19向上顶栓压砣油缸有杆腔送油时,由于压砣的自重及一个差动连接,使得上顶栓仍然可以快速地下降。密炼机上顶栓液压系统的主要性能参数:系统的额定压力为25MPa,系统最大流量为208L/min,液压主泵额定排量为140mL/r,补油泵额定排量为6.3mL/r。2对流体动力的仿真AMEsim是IMAGING公司1995年推出的,专门用于液压/机械建模、仿真及动力学分析的软件。AMEsim为流体动力、机械、热流体和控制系统提供了一个完善、优越的仿真环境及最灵活的解决方案。AMEsim使用户能够借助其友好的、面向实际应用的方案,研究任何元件或回路的动力学特性;作为设计软件包,AMEsim为用户提供了一个完善的时域仿真建模环境,工程师可使用已有模型和建立新的子模型元件,来构建优化设计所需的实际原型。3设计误误处理制以往密炼机液压系统的设计,都只是参照国外的同类产品或根据一些经验数据进行设计,除了在调试过程和使用过程中发现设计上的失误进行相应的改进外,并没有对此做其他任何的优化工作。因此,本文就目前的液压系统进行必要的仿真研究,对其动态性能进行分析,以期优化上顶栓液压传动系统及整个密炼机液压系统的设计。41弹性弹簧压紧力调整本系统中所选恒压变量泵为Parker公司提供的PV型柱塞泵,其主要性能参数:排量为140mL/r、额定转速为1500r/min。变量控制器控制主阀芯的控制端接有一个先导压力控制阀,当阀芯作用端处的出口压力形成的液压力与该压力阀的调定压力形成的液压力加上弹簧的压紧力达到平衡时,主阀芯开始切换,液压泵变量。此时弹簧的压紧力调节在较小的数值上,弹簧力仅起复位作用,同时也使阀芯的两端存在一个压力差,补偿设定压力主要由先导压力阀调节确定,调节复位弹簧的压紧力可改变压差值。利用HCD软件建立恒压变量泵AMEsim仿真模型如图2所示,其输出特性曲线如图3所示。2泄漏主体阀压本系统所选电液比例方向阀为力士乐公司提供,由先导阀及主阀组成。其主要性能参数:最大工作压力为35MPa、最大工作流量为350L/min、零位泄漏主阀流量为0.6L/min、先导阀流量为0.35L/min,中位正遮盖为18%～22%阀心行程,阻尼系数为0.1。由于AMEsim标准库中没有电液比例方向阀的模型,所以利用HCD软件建立其仿真模型如图4所示。3阀amesim仿真模型本系统的插装阀阀芯为锥阀,因此可利用HCD建立插装阀AMEsim仿真模型如图5所示,根据现场测量结果可知:阀芯质量为0.11085kg、弹簧刚度系数为0.3916N/mm。插装阀的压力特性曲线如图6所示。5压降对系统性能的影响通过一系列的仿真曲线可以得出如下结论。1)图7所示为标准单向阀压力特性曲线。从图6所示可知,理论上插装阀几乎无压降,从图7所示可知单向阀稳态压降为0.3MPa左右,因此,将单向阀改装成插装阀10、11、17,不仅可以使系统的压降减小从而提高系统的效率,而且避免了单向阀最大工作压力及最大工作流量的限制。2)图8、图9所示为上顶栓油缸在有和无蓄能器时的时域及频域响应曲线,无蓄能器时,系统不断振荡而无法得到稳定点,也就无法进入稳态。有蓄能器时,不仅可以减少油缸冲击,使系统变得稳定,而且当主泵停止向系统供油时,可以替代主泵向系统供油,以避免主泵长时间不间断工作造成的机械损坏。3)调试人员应当注意,为解决快速上升速度与液压冲击或者快速下降与液压冲击之间的矛盾,应准确地布置位置传感器的位置,初步选定快升、快降行程为200～300mm。上顶栓油缸的位移曲线如图10所示。上顶栓液压系统AMEsim仿真模型如图11所示。6液压系统建模的成效本文利用AMEsim液压/