擠壓機(jī)液壓系統(tǒng)建模仿真與能耗分析研究.pdf

1、擠壓機(jī)是鋁擠壓工藝生產(chǎn)線上的關(guān)鍵設(shè)備，集機(jī)械、電氣、液壓、計算機(jī)技術(shù)于一體，其運(yùn)行功率高，設(shè)備性能的好壞直接影響鋁制品的成材率。但擠壓過程的工藝要求嚴(yán)格，傳統(tǒng)的變量泵容積調(diào)速控制擠壓機(jī)受到機(jī)器本身液壓控制系統(tǒng)的限制，造成成材率不高，能耗損失嚴(yán)重，擠壓效率低等問題，同時損失的能量部分轉(zhuǎn)化為熱能，影響液壓元件的使用壽命。隨著工業(yè)控制技術(shù)與生產(chǎn)工藝的發(fā)展，硬件設(shè)備成本的降低以及國家節(jié)能減排政策的推動，國內(nèi)很多很多科研機(jī)構(gòu)與公司對擠壓機(jī)的液壓控

2、制系統(tǒng)做了許多研究。其中節(jié)能降耗一直是液壓技術(shù)領(lǐng)域的一個重要課題，在滿足擠壓工藝要求和保證成材率的前提下，如何降低能耗對于擠壓機(jī)液壓系統(tǒng)節(jié)能改進(jìn)具有非常重要意義。
　　擠壓機(jī)能耗受到設(shè)備狀態(tài)、工藝要求、工況等因素影響，各影響因素之間存在一定的相互影響關(guān)系，不同因素與能耗之間也存在諸多關(guān)聯(lián)。因此，有必要探索并分析各因素之間以及與能耗之間的關(guān)系，并開展能耗定量分析與節(jié)能研究工作。
　　本文的研究從擠壓機(jī)設(shè)備和擠壓工藝的角度出發(fā)，

3、對傳統(tǒng)的變量泵容積調(diào)速控制方式的擠壓機(jī)進(jìn)行深入的能耗分析，分析擠壓過程液壓系統(tǒng)的能量傳輸、轉(zhuǎn)換、消耗和損失等情況，以及對伺服泵控液壓系統(tǒng)的擠壓機(jī)進(jìn)行系統(tǒng)設(shè)計與能耗分析，并建立AMESim仿真模型，進(jìn)行能耗的定量研究以及節(jié)能系統(tǒng)仿真研究。主要研究內(nèi)容如下:
　　1、分析擠壓機(jī)液壓系統(tǒng)、動作流程、工作原理、系統(tǒng)能耗特點、液壓元件特點、負(fù)載與控制方式等因素，根據(jù)液壓系統(tǒng)的各耗能元件的能量傳遞、轉(zhuǎn)換與損失形式得到系統(tǒng)的能量流向圖及系統(tǒng)的能

4、耗方程，建立各元件能量平衡方程和功率損失方程。
　　2、分析各液壓元件的受力平衡、流量、壓力特性以及功率特性，建立了柱塞泵、二通插裝閥、擠壓缸和管路的相關(guān)物理量的數(shù)學(xué)模型，利用AMESim仿真軟件的搭建元件的HCD模型，設(shè)置參數(shù)并仿真，分析元件模型動態(tài)特性，驗證模型的正確性。
　　3、搭建擠壓機(jī)變量泵容積調(diào)速控制方式的擠壓過程仿真模型，根據(jù)工藝流程確定擠壓過程參數(shù)，使其實現(xiàn)空載前進(jìn)、擠壓前進(jìn)與快速后退工況。設(shè)計仿真實驗，對比

5、每個階段的仿真結(jié)果與實驗數(shù)據(jù)，分析系統(tǒng)的速度、位移、功率、能耗特性，驗證了系統(tǒng)模型的正確性。進(jìn)而仿真各元件能耗相關(guān)的參數(shù)曲線，量化了元件模型的輸入輸出功率及損失功率。最終總結(jié)出系統(tǒng)的能耗分布，系統(tǒng)的輸入輸出功率、能耗損失分布等關(guān)鍵性結(jié)論，表明溢流損失為主要的能耗損失方式。并分析了不同擠壓速度對能耗的影響，提出了節(jié)能降耗的相關(guān)措施。
　　4、基于伺服直驅(qū)泵控技術(shù)對擠壓機(jī)的液壓系統(tǒng)進(jìn)行節(jié)能改造，詳述其原理、系統(tǒng)組成及能耗特點，改進(jìn)了擠