賈文華 王 超 孫暢勵 范行知

（南京工程學院，南京 211167）

折彎機是一種利用滑塊在液壓缸內(nèi)部上下運動作用力，從而帶動機床的上、下模運動，將工件制作為需要形狀模具的機械設(shè)備，其主要運用于機床電器、家電、機械、建筑等制造行業(yè)[1]。由于液壓折彎機機身的尺寸過大，機械生產(chǎn)效率過低，因此一般采用液壓方式傳遞運動，為了防止機身在工作過程中因體型過大產(chǎn)生扭曲變形，通常在折彎機兩端安置兩個液壓缸，以保證加工件受力穩(wěn)定，具體結(jié)構(gòu)如圖1所示。

圖1 液壓折彎機結(jié)構(gòu)

1 轉(zhuǎn)閥數(shù)字液壓缸工作原理

由控制器向電機發(fā)送控制信號，驅(qū)動主控閥閥芯運動，當三位四通電磁閥處于右位時，液壓油從主控閥p口進入，經(jīng)單向閥進入液壓缸有桿腔，活塞向右運動，無桿腔中的液壓油通過主控閥A口回油箱，在流量過大時可通過插裝閥回油箱實現(xiàn)卸荷。當活塞桿中絲杠與主控閥閥體相連，三位四通電磁閥處于左位時，液壓油從p口進入，經(jīng)A口流入液壓缸無桿腔，再從有桿腔經(jīng)主控閥B口回油箱，整個過程需用通過溢流閥進行調(diào)壓。

2 仿真模型的建立

2.1 工程實例簡介

如圖1所示，兩個數(shù)字液壓缸同時驅(qū)動2t重的上模鐵板。

2.2 AMESim簡介

AMEsim軟件由IMAGINE公司推出的，基于鍵合圖的液壓/機械系統(tǒng)建模、仿真及動力學分析軟件，AMEsim軟件不需要建立復(fù)雜的方程，就可以快速、直觀地將物理模型轉(zhuǎn)換為實時仿真模型[2]。

2.3 數(shù)字液壓缸模型的建立

數(shù)字液壓缸的仿真模型。左上為轉(zhuǎn)閥，右上為非對稱缸模型，左下為電機、油泵等，右下為絲杠模型。搭建模型關(guān)鍵點是絲杠模型。由于機械庫沒有直接給出，所以用其他模型單元搭建而成。螺紋間隙用彈性阻尼表示，大的絲杠導(dǎo)程用小導(dǎo)程和減速機表示。

3 仿真和分析

3.1 參數(shù)設(shè)置

利用液壓系統(tǒng)原理圖，并使用AMESim軟件搭建好仿真模型后，需要設(shè)置液壓液壓元件的各項參數(shù)，具體設(shè)置值如下：

活塞直徑150mm，活塞桿直徑140mm，最大靜摩擦力800N，黏性摩擦系數(shù)1200，負載10kN，滾珠絲杠導(dǎo)程16mm，減速機減速比0.049，轉(zhuǎn)閥直徑13mm。

3.2 仿真與分析

3.2.1 數(shù)字液壓缸活塞制造精度對活塞速度和位移的影響對于數(shù)字液壓缸來說，元件制造精度對自身動態(tài)特性影響非常大，因此有必要分析液壓缸內(nèi)徑制造誤差對動態(tài)特性的影響情況。本設(shè)計分別設(shè)置三個數(shù)值，即150mm、149.5mm、149mm，其中以150mm作為活塞外徑標準值，其它參數(shù)不變，進入仿真模式，分析結(jié)果如圖2所示。

圖2 不同活塞外徑時活塞速度

由圖2可知，改變活塞外徑制造精度，速度與位移隨時間變化的圖像變化不明顯，多數(shù)點相近或者重合?？芍圃炀葘钊\動速度與位移影響不大。

3.2.2 外負載對活塞位移與速度的影響

接下來分析當外加負載不同時，數(shù)字液壓缸運行位移與速度情況。負載分別設(shè)置為0N（1）、12000N（3）、10000N（4）和12000N（5）。進入仿真模式，設(shè)置仿真時間為1s，采樣間隔為0.1s，批量運行。仿真結(jié)果如圖3、圖4所示。

從液壓缸運動的位移曲線可以看出，當負載不同時，活塞的位移曲線組形狀相似，但不同時間對應(yīng)的速度和位移不同，可知負載變化對位移和速度有影響。從位移曲線局部放大圖中可以看出，隨著負載的增加，同一時刻液壓缸的位移有所增大，這與實際情況兩個液壓缸拉著兩頓的重物吻合。零負載時速度為正，表明重物下降時，液壓缸提供拉力。從圖4中可以看出，從0.3S開始，位移成直線變化，速度趨于平穩(wěn)。

圖3 不同負載時活塞位移曲線

圖4 不同負載時活塞速度曲線

4 結(jié)論

運用AMESim軟件的建模功能，選擇合適的組合建模，分別進行了轉(zhuǎn)閥閥芯速度曲線測試，不同活塞制造精度對活塞速度和位移的影響分析，外負載對活塞位移與速度的影響分析，得出各個因素之間的聯(lián)系與影響作用，為數(shù)字液壓缸系統(tǒng)整體參數(shù)優(yōu)化提供了依據(jù)。