擠壓機液壓系統(tǒng)建模仿真與能耗分析研究.pdf

1、擠壓機是鋁擠壓工藝生產(chǎn)線上的關鍵設備，集機械、電氣、液壓、計算機技術于一體，其運行功率高，設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格，傳統(tǒng)的變量泵容積調速控制擠壓機受到機器本身液壓控制系統(tǒng)的限制，造成成材率不高，能耗損失嚴重，擠壓效率低等問題，同時損失的能量部分轉化為熱能，影響液壓元件的使用壽命。隨著工業(yè)控制技術與生產(chǎn)工藝的發(fā)展，硬件設備成本的降低以及國家節(jié)能減排政策的推動，國內很多很多科研機構與公司對擠壓機的液壓控

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領域的一個重要課題，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液壓系統(tǒng)節(jié)能改進具有非常重要意義。
　　擠壓機能耗受到設備狀態(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系，不同因素與能耗之間也存在諸多關聯(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設備和擠壓工藝的角度出發(fā)，

3、對傳統(tǒng)的變量泵容積調速控制方式的擠壓機進行深入的能耗分析，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)的擠壓機進行系統(tǒng)設計與能耗分析，并建立AMESim仿真模型，進行能耗的定量研究以及節(jié)能系統(tǒng)仿真研究。主要研究內容如下:
　　1、分析擠壓機液壓系統(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物理量的數(shù)學模型，利用AMESim仿真軟件的搭建元件的HCD模型，設置參數(shù)并仿真，分析元件模型動態(tài)特性，驗證模型的正確性。
　　3、搭建擠壓機變量泵容積調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、擠壓前進與快速后退工況。設計仿真實驗，對比

5、每個階段的仿真結果與實驗數(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。進而仿真各元件能耗相關的參數(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、能耗損失分布等關鍵性結論，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)能降耗的相關措施。
　　4、基于伺服直驅泵控技術對擠壓機的液壓系統(tǒng)進行節(jié)能改造，詳述其原理、系統(tǒng)組成及能耗特點，改進了擠