[發明專利]一種基于軟儀表的液壓鍛錘系統錘頭速度測量方法

有效

• 申請號: 201310457293.1
• 申請日: 2013-09-30
• 公開（公告）號: CN103558406A
• 公開（公告）日: 2014-02-05
• 發明（設計）人: 梅從立;薛斌斌;李天博;廖志凌;陳子國
• 申請（專利權）人: 江蘇大學
• 主分類號: G01P3/00
• 分類號: G01P3/00
• 代理公司: 南京知識律師事務所 32207
• 代理人: 汪旭東

技術領域

本發明涉及一種基于軟儀表的液壓鍛錘系統錘頭速度測量方法，屬于金屬成型設備中的液壓鍛錘速度檢測領域。

背景技術

液壓鍛錘是指以液壓油為工作介質，利用液壓傳動來帶動錘頭作上下運動，完成鍛壓工藝的鍛壓設備。用鍛錘鍛出的鍛件具有生產率高、材料力學性能好、尺寸穩定、成本較小等優點，被廣泛應用于汽車、礦山、工程等行業中。

液壓鍛錘錘頭速度檢測是實現精確能量打擊的重要基礎。如果能夠實時檢測到錘頭的打擊速度，可以為優化打擊能量建立基礎，從而達到節能降耗，延長模具工作壽命的效果。然而，由于鍛壓現場存在振動強、溫度高、粉塵多等問題，現有速度傳感器很難長期可靠的檢測鍛錘錘頭速度。?

發明內容

針對現有技術中液壓鍛錘錘頭速度檢測技術存在的上述問題，本發明提供一種基于軟儀表的液壓鍛錘系統錘頭速度測量方法。

本發明的技術方案是：

一種基于軟儀表的液壓鍛錘系統錘頭速度測量方法，具體包括如下步驟：

A、通過分析液壓鍛錘打擊時刻的工作原理，建立鍛錘下打過程的基于機理模型的軟儀表模型，其中把液壓缸下腔的壓力值作為輔助變量即軟儀表模型輸入變量，把錘頭的速度值作為主導變量，建立兩者之間的數學關系模型；所述鍛錘下打過程包括打擊閥開啟階段和打擊閥關閉階段。

B、通過壓力傳感器采集鍛錘下打過程中液壓缸下腔的壓力值，通過磁柵尺采集下打過程中錘頭的位移量；

C、通過壓力傳感器和磁柵尺采集得到的數據，結合步驟A中建立的軟儀表模型，對模型中未知參數進行參數優化辨識，從而得到一個更加符合實際工況的軟儀表模型；

D、將參數優化辨識后的未知參數值再代入到步驟A中建立的軟儀表模型中，經過仿真分析，得到液壓鍛錘的錘頭速度。

進一步，所述液壓鍛錘系統包括液壓泵、蓄能器、液壓缸、打擊閥、壓力傳感器、磁條、錘頭、磁柵傳感器、鍛錘機架；液壓泵和蓄能器組合構成傳動系統，液壓缸上腔和液壓缸下腔均通液壓油，液壓缸下腔始終與蓄能器相通，打擊閥單獨對液壓缸上腔進行控制，壓力傳感器與液壓缸下腔連接，液壓泵分別與蓄能器和液壓缸下腔相連，磁條直接粘貼在錘頭側面，磁柵傳感器固定在鍛錘機架上，磁條與磁柵傳感器之間的距離以磁條經過磁柵傳感器時能產生穩定的脈沖為準。

進一步，在所述打擊閥開啟階段，來自液壓泵、蓄能器及液壓缸下腔的三部分液壓油進入液壓缸上腔，從而推動錘頭加速下打，這一階段的數學模型如下：

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式中：是液壓缸上腔壓力、是液壓缸下腔壓力、是液壓缸上腔面積、是液壓缸下腔面積、是錘頭質量、是錘頭速度、是氣體常數、是氣體多變指數、是蓄能器的初始壓力、是蓄能器的初始體積、是蓄能器最大壓力時的氣體容積、是第一階段時的蓄能器體積、是油泵理論流量、是油泵回路泄露折算系數、是錘頭位移。

進一步，在所述打擊閥關閉階段，錘頭減速向下，液壓缸下腔排出的油和液壓泵打出的油進入蓄能器，這一階段的數學模型如下：

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式中：是液壓缸下腔壓力、是液壓缸上腔面積、是液壓缸下腔面積、是錘頭質量、是錘頭速度、是氣體常數、是氣體多變指數、是第一階段時的蓄能器體積、是第二段時的蓄能器體積、是油泵理論流量、是油泵回路泄露折算系數、是錘頭位移。

本發明的有益效果是：

本發明一種基于軟儀表的液壓鍛錘系統錘頭速度測量方法，采用基于機理模型的鍛錘錘頭速度軟儀表構造方法，能夠快速、準確得出鍛錘打擊時錘頭運動的速度，實現了對鍛錘中難以通過物理傳感器直接測量的速度值構造軟儀表進行測量。

附圖說明

圖1是本發明中液壓鍛錘系統的結構示意圖；

圖2是液壓鍛錘系統中磁柵尺及錘頭部分的結構示意圖；

圖3是經過仿真分析后得到的錘頭位移曲線圖；

圖4是經過仿真分析后得到的錘頭速度曲線圖。

圖中：1、液壓泵；2、蓄能器；3、液壓缸上腔；4、液壓缸下腔；5、打擊閥；6、壓力傳感器；7、錘頭；8、磁條；9、磁柵傳感器；10、鍛錘機架。

具體實施方式

下面結合附圖對本發明作進一步詳細說明。