Servomotor kontrollierter Hochdruck und großer Strömungsdoppelpumpenhydraulik-Stromversorgungssystem
November 23, 2023
Die hydraulische Stromquelle aus Servomotor und quantitativer Pumpe hat einen guten energiesparenden Effekt. Aufgrund der Verwendung von Servomotors hat dieses System die Eigenschaften der schnellen Reaktionsgeschwindigkeit, hoher Druck- und Durchflussregelgenauigkeit. Die Geschwindigkeit des Servomotors variiert mit dem Flussbedarf des Systems, ohne den Verlust zu drosseln. Dieses System hat einen sehr signifikanten energiesparenden Effekt bei der Unterdrückung von Produkten mit langer Druck- und Kühlzeiten.
Gegenwärtig haben groß angelegte High-End-Hydraulikpressen zunehmend hohe Anforderungen an die Energieeinsparung und -genauigkeit, aber herkömmliche Bedienungssysteme für die Servomotorpumpe sind durch Motorkapazität und Pumpenverschiebung begrenzt, wodurch es schwierig ist, die Konstruktionsanforderungen für hohen Druck und Große zu erreichen fließen.
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Diese Studie schlägt die Verwendung einer Kombination aus Hochdruckhauptpumpe und Niedrigdruck-Hilfspumpe vor, um die Konstruktionsanforderungen für Hochdruck- und Hochströmungsleistung bei der Verwendung von Servomotorik-Steuerung bei großen hydraulischen Pressen zu erfüllen.
1. Energieeinsparungsanalyse des Bediensystems für Servomotorpumpen
1.1 Anwendungsstatus des Servosmotorpumpensteuersystems
Gegenwärtig werden in der herkömmlichen Low-End-Presseindustrie immer noch weit verbreitet, wobei ihre Stromquellen immer noch weit verbreitet sind, wobei ihre Stromquellen gewöhnliche feste Frequenzmotoren und quantitative Pumpen sind. Der Hauptnachteil ist die schlechte Kontrolle der Bearbeitungsgenauigkeit, die es schwierig macht, einen genauen variablen Druck und die variable Geschwindigkeitsdruckarbeiten auszuführen und die Bearbeitung mit speziellen Prozessanforderungen zu bewältigen. Darüber hinaus verursacht das System einen erheblichen Energieverbrauch bei Prozessen wie Druckbehörden und Standby aufgrund von Entladen oder Überlauf, was zu einer geringen Energieeffizienz und hohen Betriebskosten führt.
Um die oben genannten Probleme zu lösen, kann die organische Kombination aus Servomotorik -Steuerungstechnologie und Hydraulik -Technologie herkömmliche hydraulische Systeme erheblich optimieren, indem die vielen Vorteile der Servo -Motorkontrolle nutzen. Durch das Bediensystem der Servo -Motorpumpe kann die Kontrollgenauigkeit des Hydrauliksystems verbessert werden, der Hydraulikölkreis kann vereinfacht werden, der Energieverbrauch des Hydrauliksystems kann verringert werden, die Rauschverschmutzung kann und die Systemeffizienz der Systemeffizienz verbessert werden .
1.2 Energiesparanalyse des Servopumpensteuerungssystems auf große Hydraulikpressen angewendet
Gegenwärtig wurde die Steuerungstechnologie der Servomotorpumpe auf Hochleistungshydraulikgeräte wie Injektionsformmaschinen und Ziegelherstellungsmaschinen angewendet und hat gute energiesparende Effekte erzielt. Bei der Anwendung auf bestimmte Hydraulikgeräte aufgrund des hohen Durchfluss- und Druckbedarfs des Hydrauliksystems für die Stromquelle ist der aktuellem servo -motorgetriebenes Einzelhydraulikpumpenmodus jedoch schwierig, die technischen Anforderungen zu erfüllen.
Beispielsweise erfordern große hydraulische Pressen eine hydraulische Stromquelle, um während des schnellen Abstiegsschlags einen großen Durchflussausgang mit einem Durchflussbedarf von 300 l/min zu liefern. Gleichzeitig sind Anforderungen an den Druckausgang der Stromquelle während des hydraulischen Pressevorgangs vorhanden, der normalerweise etwa 25 MPa erreicht.
Die Anwendung der Servomotorik-Steuerungstechnologie auf Hochdruck- und Hochwasser-Hydraulikpressen wird einen sehr signifikanten energiesparenden Effekt haben. Daher besteht eine sehr praktische Nachfrage nach der Entwicklung von Hochspannungs- und Hochwasserstromquellen, die von Servomotoren kontrolliert werden. Die Herstellungskosten für Hochdruck- und Hochflusspumpen sind jedoch hoch, was es schwierig macht, eine industrielle Förderung zu erreichen. Daher schlägt diese Studie ein Schema vor, eine Reihe von Doppelpumpen zu verwenden, um ein Hochdruck- und Hochfluss-Hydraulikstromsystem zu bilden.
2. Entwurf des hydraulischen Leistungssystems mit zwei Pumpen, der vom Servomotor gesteuert wird
2.1 Analyse der Nachfrage nach großflächigen Hydraulikstromquellen
Aus der tatsächlichen Situation des Betriebs großer hydraulischer Pressen ist der Widerstand des Systems in der schnellen Vorwärtsstufe nicht signifikant. Aufgrund des großen Durchmessers des Hauptölzylinders der großen hydraulischen Presse, obwohl es einen zusätzlichen Öltank für die Ölversorgung gibt, ist die Nachfrage nach der Durchflussrate der Stromquelle immer noch groß. Daher ist die Nachfrage nach der hydraulischen Stromquelle während des schnellen Vorlaufs im Allgemeinen ein großer Durchfluss und ein kleiner Druck; Während des Arbeitsprozesses weist das System einen hohen Widerstand, aber die Zeitlupe -Geschwindigkeit auf. Zu diesem Zeitpunkt ist die Nachfrage nach hydraulischer Stromquelle kleiner Durchfluss und hoher Druck. Um die Qualität der verarbeiteten Produkte zu gewährleisten, haben High-End-Hydraulikpressen hohe Anforderungen an die Positionsgenauigkeit und die Druckgenauigkeit. Daher sollte für Druck und Fluss eine Rückmeldung zur Kontrolle mit geschlossenen Schleife eingeführt werden.
Die Bedarf an einer großen dauerhaften Magnetenpulver für Seltener erd, die als Beispiel eine hydraulische Presse bildet, erfordert eine maximale Druckquelle von 25 MPa und eine maximale Durchflussrate von 300 l/min.
2.2 strukturelles Design des hydraulischen Systems mit zwei Pumpen, das vom Servomotor gesteuert wird
Wie in Abbildung 1 gezeigt, besteht das Hochdruck- und Hochwasser-Dual-Pumpen-Hydraulikstromsystem, das von einem Servomotor gesteuert wird, hauptsächlich aus einem Controller, einem Servomotor, dem Hauptpumpen-pH-Wert der Hilfspumpe und anderen elektrischen Zubehör.
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Der Controller empfängt hauptsächlich den Druck P1 -Flussanweis für den Host, um das Drehmoment T und die Geschwindigkeit n des variablen Frequenzmotors zu steuern, wodurch die Steuerung des Pumpenauslassdrucks P0 und der Fluss Q0 erreicht wird. Der Drucksensor an der Pumpenauslass speist das Drucksignal auf den Controller zurück.
Gleichzeitig wird die Geschwindigkeit des Motors über den Encoder auch an den Controller zurückgeführt, und die Echtzeitflussrate Q (q = VN) kann durch die Verschiebung V der Pumpe und die Echtzeitgeschwindigkeit berechnet werden n des Motors. Durch dieses System kann der Auslassdruck und die Durchflussrate der Pumpe vom Host entsprechend den Systemanforderungen in Echtzeit eingestellt werden und automatisch auf dem Druck und dem Durchflussrückkopplung eingestellt werden.
Der Konfluenz-/Umleitungsstatus des Hauptpumpen -pH -Werts und der Hilfspumpe PL wird ebenfalls vom Wirt signalisiert und durch das vom Controller gesteuerte Magnetventil im Confluence -Ventil -Block geschaltet. Die Systemleistung beträgt 380 V/50 Hz dreiphasige Wechselstrom, wodurch der Controller und den Servo-Motorventilator getrennt Strom versorgt werden müssen. Die Bremseinheit und der Bremswiderstand sollen die umgekehrte Energie verbrauchen, die während der regenerativen Bremsung des Servomotors erzeugt wird.
2.3 Methode zum Erreichen von Hochdruck- und Hochflussregelung durch Dualpumpenkonfluenz und Splitfluss
Um hohen Druck- und Hochflussausgangsanforderungen zu erreichen, nimmt das System eine Kombination aus Hochdruck-Hauptpumpe (pH) und niedriger Druckhilfspumpe (PL) an, wobei eine von Samsung in Japan angepasste und von Samsung hergestellte Dual-Getriebepumpe verwendet wird.
Der Nenndruck der Hochdruck-Hauptpumpe beträgt 25 MPa mit einer Verschiebung von 54 ml/r und der Nenndruck der Hilfspumpe mit niedriger Druckpumpe 18 MPa mit einer Verschiebung von 46 ml/r. In der schnellen Vorwärts- und anderen Phasen geben die Hauptpumpe und die Hilfspumpe hydraulisches Öl zusammen und erreichen das Ziel des hohen Durchflussausgangs. Beim Bauprozess wird die Hilfspumpe entladen und nur aus der Hauptpumpe ausgegeben.
Wie in Abbildung 2 gezeigt, ist bei dem Hauptmotor der Hochdruckausgang der Hauptpumpen -pH -Wert separat an die Schaltung angeschlossen. 1YA in der elektromagnetischen Richtungsventil Sol 1 ist mit Energie versorgt und das Richtventil befindet sich in der richtigen Position. Das Hochdrucköl der Hauptpumpen-pH-Wert wird durch die P- und Ventilanschlüsse an den Steueröl des hydraulischen Kontrollventils angeschlossen, und das Einwegventil der Hydrauliksteuerung befindet sich in umgekehrter Leitung. Zu diesem Zeitpunkt wird die Hilfspumpe PL durch das Einwegventil des hydraulischen Steuerelements entladen und beteiligt sich nicht am hydraulischen Hauptmotor-System, was auf einen Umleitungszustand hinweist.
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Wenn der Hauptmotor einen großen Durchflussausgang für einen schnellen Vorlauf benötigt, empfängt der Controller das Hauptmotor -Konfluenzsignal D1 und steuert 1YA, um die elektromagnetische Richtungsventil -Sol 1 im Konfluenzventilblock in die mittlere Position zu verschieben. Aufgrund der O-förmigen Funktion der mittleren Position sind die Ventilöffnungen P und A getrennt und das Einwegventil der hydraulischen Steuerung in der entgegengesetzten Richtung geschlossen. Zu diesem Zeitpunkt kombiniert sich die Auxiliary Pump PL mit der Hauptpumpen-pH durch das universelle Einwegventil, und sowohl die Hauptpumpe-pH- als auch die Hilfspumpe PL werden an das Hauptmotorhydrauliksystem ausgegeben, was auf einen Konfluenzzustand hinweist.
3. Experimentelles Design
Um die Leistung des hydraulischen Stromversorgungssystems zu überprüfen, das auf große Durchfluss- und Hochdruckhydraulikpressen angewendet wurde, wurde dieses System auf eine große dauerhafte Magnetpulver, die hydraulische Presse bildet. Der Hydraulikkreis des Hauptölkreislaufs der Hydraulikpresse ist in Abbildung 3 dargestellt.
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Im Hydrauliksystem des Hauptmotors kooperiert das Magnetventil-Sol3 mit dem Plug-in-Ventil 1, wobei während des Druckverfahrens hauptsächlich Öl an den Hauptzylinder versorgt wird. Das Magnetventil-Sol 4 wird mit dem Plug-in-Ventil 2 kombiniert, um den Hauptölzylinder zu entladen. Das Magnetventil steuert den Anstieg und Abfall zweier Hilfsölzylinder. Wenn das Magnetventil-Sol 2 an die linke Position angeschlossen ist, wird das hydraulische Kontrollventil des Make-up-Tanks umgekehrt, wenn die Kolbenstange steigt, und das Hydrauliköl im Hauptzylinder zurückkehrt zu den Make -up -Tank.
Die von der Servomotorpumpe kontrollierte hydraulische Stromeinheit dieser Studie ist in Abbildung 4 dargestellt. Abbildung 4A zeigt das Hydraulik -Stromeinheit, das aus einer Servomotorpumpe und einem Konfluenzventilblock besteht. Abbildung 4B zeigt die Signalerfassungseinheit, mit der Signale wie Druck und Fluss des Hydrauliksystems sowie Spannung und Strom des elektronischen Steuerungssystems erfasst werden. Abbildung 4C zeigt die elektronische Steuereinheit der Servomotorpumpe.
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Das Experiment basiert auf einem typischen hydraulischen Press -Workflow, der hauptsächlich mehrere Stufen umfasst: kombinierter Fluss nach unten (schnell vorwärts), einzelner Strömung nach unten (langsam vorwärts), Druckauflage, Hauptzylinderentladung und kombiniertem Fluss nach oben (schnell nach hinten). Der Druckbefehl, der Flussbefehl, der Befehl mit zwei Pumpen und das hydraulische Press -Hauptzylinder -Schlaganfall des Hauptmotors in jeder Stufe sind in Abbildung 5 dargestellt.
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In jeder Phase des Prozesses ist die Wirkung des Magnetventils im Haupthydraulikkreis in Tabelle 1 dargestellt.
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In diesem Experiment während der Hochgeschwindigkeitsabwärts- (AB), Hochgeschwindigkeit (CH) und langsamer (HI) -Prozesse befinden sich die beiden Pumpen in einem kombinierten Strömungszustand, und das Hydrauliksystem ist die Flussregelung, die auf reagiert auf der Flussbefehl des Hosts; Wenn Sie mit mittlerer Geschwindigkeit (BC) nach unten gehen, befinden sich die Dualpumpen in einem einzigen Strömungszustand, aber das Hydrauliksystem steht noch unter Flussregelung. In anderen Prozessen arbeitet die Dualpumpe unabhängig als Hauptpumpe, und das System wird druckgesteuert, um auf Druckbefehle des Hosts zu reagieren.
Das Anwenden dieses hydraulischen Stromversorgungssystems als hydraulische Quelle in der oben genannten großräumigen Hydraulikpresse, Überwachung des Druck- und Flussantworts während eines Arbeitszyklus kann abgeschlossen werden:
Aus den Messungsergebnissen ist ersichtlich, dass der kombinierte Ausgang der beiden Pumpen während Hochgeschwindigkeitsstromstrom (AB) 300 l/min erreicht, was den Entwurfsanforderungen für die maximale Durchflussrate entspricht. Während der Verlangsamung (CD) ist nur der pH -Wert der Hauptpumpe wirksam im Betrieb. Die Überwachung zeigt, dass die Durchflussrate bei niedriger Durchflussrate (5l/min) stabil ist und ihr niedriger Durchflusszustand im Betrieb stabil ist. In Bezug auf die Druckregelung wurde während der Hochdruckkompression (EF) -Materialformierung der Konstruktionsbedarf von 25 MPa Hochdruckwert erreicht. Darüber hinaus ist der Drucküberschuss während der Hochdruckkompression extrem gering, was eine hohe Pressegenauigkeit gewährleisten kann.
Aus den Überwachungsergebnissen der Servo -Motordrehzahl ist ersichtlich, dass die Motordrehzahl während der mittleren Druckdruckung (DE) und Hochdruckdruck (EF) gut reagiert. In Kombination mit dem gemessenen Druck wurden gute Kontrolleffekte erzielt. In der Entladestufe des Hauptzylinders (FG) kehrt sich der Servomotor schnell um, um das Entladen zu erreichen. Zu diesem Zeitpunkt wird der durch die Stromerzeugung des Motors erzeugte umgekehrte Umkehrstrom in umgekehrt zum Controller ausgeben, und der mit dem Controller verbundene Bremswiderstand und Bremseinheit absorbieren diese Energie.
Zusammenfassend lässt sich sagen, dass, dass,
(1) Die Kombination der Hochdruck-Hauptpumpe und der Hilfspumpe mit niedrigem Druck kann zu unterschiedlichen Zeiten den Ausgangsanforderungen des Systems für hohe Durchfluss- oder Hochdruckhydraulikstromquelle erfüllen.
(2) Durch die Verwendung von Servomotoren zur Steuerung von Dualpumpen und gleichzeitig die Anforderungen an hohen Druck und hoher Durchflussleistung sind die kleinen Flusseigenschaften stabil und die Druckregelgenauigkeit hoch, was den Anforderungen an hochpräzisen Hydraulikpressen entsprechen kann.
(3) Im Druckbehördenprozess haben das Entladen der Auxiliärpumpe und das Ausführen der Hauptpumpe mit hohem Druck und niedriger Geschwindigkeit signifikante energiesparende Effekte.
