锻造操作机缓冲装置的液压控制系统研究

作     者：陈柯杰 

作者单位：兰州交通大学 

学位级别：硕士

导师姓名：刘艳妍

授予年度：2023年

学科分类：080503[工学-材料加工工程] 08[工学] 0805[工学-材料科学与工程（可授工学、理学学位）] 0802[工学-机械工程] 080201[工学-机械制造及其自动化] 

主      题：锻造操作机 缓冲装置 蓄能器 液压控制系统 联合仿真分析 

摘      要：锻造操作机是一种关键辅助机械装备,用于协同锻压机实现锻压自动化和机械化。在锻造操作机的工作过程中,由于其本身具有较大重量,使其具有大负载和大惯量的特性,因此,锻造操作机在启停和前后换向时均会产生较大的冲击振动。此外,在辅助锻造压机对工件进行加工时,锻压机的上砧迫使锻造操作机的钳架相应的向下运动,此时将对钳架产生较大的冲击载荷,并且将冲击载荷通过锻件传递给钳架、升降倾斜机构、机架等各个机械结构。在自由锻造时,压机锻打速度可以达到每分钟七八十次,容易对锻造操作机造成损坏。为了降低冲击载荷和使锻造操作机钳杆运行平稳,缓冲装置为锻造操作机上常用的一种装置。如果缓冲装置液压系统的控制性能不完善,会加速机械传动构件和液压系统元件的损坏,降低设备性能,严重影响操作机的快速性和重载灵巧性。本文具体研究内容如下:第一部分,介绍了锻造操作机的工作原理及基本结构组成,以及其按照不同分类方式下常见类型;阐述了锻造操作机液压驱动和控制技术;概述了锻造操作机国内外发展历程以及其研究现状,分析了本课题的研究背景及意义,分析了本课题的主要研究内容。第二部分,根据锻造操作机的工作特性,分析了锻造操作机协同压机作业时的缓冲运动的原理,得出了锻造操作机的平升降机构、水平缓冲机构和大车行走机构需要配置缓冲装置;结合缓冲运动原理分析了缓冲装置和其液压控制系统的工作原理。第三部分,结合缓冲装置和其液压控制系统的工作原理,对液压控制系统主要元器件建立了数学模型,包括提升缸、双向缓冲缸、液压马达、蓄能器以及不同的控制阀;为缓冲装置液压控制系统的研究提供了基础参数和理论依据。第四部分,以30t锻造操作机为例,利用Solidworks建立了锻造操作机三维几何模型;在建立的几何模型基础上,借助ADAMS建立了锻造操作机的多体动力学模型;结合缓冲装置液压系统元器件的数学模型和具体参数,利用AMESim搭建了缓冲装置的液压系统模型,通过搭建多体动力学模型和液压系统模型的数据传输接口,建立了锻造操作机在缓冲工况下的机液联合虚拟样机,并对缓冲装置液压控制系统进行了仿真。第五部分,结合锻造操作机缓冲工况和机液联合仿真结果,得出了缓冲装置液压控制系统在缓冲工况下的参数变化以及对锻造操作机钳杆稳定性的影响。