一种回火炉液压搬运机械手的设计.pdf

Hv d r a u l i c s P n e u m a t i c s S e a l s ／ No ． 1 2 ． 2 0 1 5 d o i l O ． 3 9 6 9 ． i s s n ． 1 0 0 8 0 8 1 3 ． 2 0 1 5 ． 1 2 ． 0 1 6 一 种回火炉液压搬运机械手的设计 姜 鑫 De s i g n o f T e mp e r i n g Fu r n a c e Hy d r a ul i c Ca r r y i ng M a n i p u l a t o r J I ANG X 陕西 国防工业职业技术学院 机 电工程学院 ， 陕西 西安7 1 0 3 0 0 摘要 回火炉是热处理行业淬火后产品相变进行 回火工艺的热处理设备。通过金属相变为回火索氏体、 上贝氏体或下贝氏体 ， 从而 改变金属晶体结构用以加强零部件的耐磨性、 耐腐蚀性等各种物理化学性能， 可以有效减少由于机加工和淬火时所产生的大量残余 应力， 该文通过设计一种液压控制的搬运机械手， 整机采用松下伺服驱动， 自动化程度高、 人身伤害小 ， 具有一定的创新性和推广性。 关键词 回火 ； 搬运机械手； 结构设计 ； 控制 中图分类号 T H1 3 7 ． 9 文献标志码 B 文章编号 1 0 0 8 0 8 1 3 2 0 1 5 1 2 0 0 5 5 0 3 O 前言 回火炉是热处理行业淬火后产 品变进行 回火工艺 收稿 日期 2 0 1 5 0 4 2 4 作者简介 姜鑫 1 9 8 4 一 ， 男 ， 黑龙江鸡西人， 讲师 ， 硕士， 主要从事机电 方 向的教学与研究工作 。 的热处理设备。通过金属相变为回火索氏体 、 上贝氏 体或下贝氏体 ， 从而改变金属晶体结构用以加强零部 件的耐磨性、 耐腐蚀性等各种物理化学性能。该设备 主要由炉体、 加热器件、 液压系统和电气控制系统等部 份组成。电气控制结构主要 由接触器一继 电器控制系 统、 温度数显仪等构成 ， 可以完成对炉膛内加热温度的 通过图4 一 图7 得到 ， 对 于一个开环增益为 4 2 ． 9 ， 液 压固有频率 为 5 7 4 ．2 r a d ] s ， 液压阻尼比 为0 ． 1 2 4 ， 且 间隙值为 0 ． 1 m m的含间隙非线性的电液数字控制系 统 ， 当系统采样频率低 于 7 0 H z 时 ， 系统上 升时间不高 于 0 ． 0 1 7 s ， 调 节时 间小于 0 ． 0 4 5 3 s ， 超调量超过 1 0 ％， 此 时系统出现振荡； 当系统在2 5 ～ 7 0 H z 时， 系统逐渐出现 大幅振荡， 当系统采样频率低于 2 5 H z 时， 系统因出现 极限环振荡而失控。所以， 对于这样的系统 ， 采样频率 在0 ～ 7 0 H z 时， 系统因逐渐不受控制而失稳。 4 结论 针对一个具体的电液数字控制系统 ， 当考虑了液 压缸与负载之间球铰链处的间隙时 ， 分析采样频率对 该系统性能的影响。对此 ， 将间隙非线性假设为迟滞 特性 ， 建立了含迟滞特性的电液数字控制系统模型。 利用 M a t l a b ／ S i m u l i n k 搭建该系统仿真模型， 设置液压 缸与负载之间球铰链处的间隙值为 0 ． 1 m m， 研究了不 同采样频率对该系统的动态响应情况。仿真结果 如下 1 存在一个采样频率的失控区， 当系统采样频率 在此区间内时， 系统超调量增加 ， 震荡和冲击加剧， 调 节时间变长， 甚至出现极限环振荡而失控。 2 对于一个开环增益 为4 2 ． 9 ， 液压 固有频率 为 5 7 4 ．2 r a d ／ s ， 液压阻尼 为0 ． 1 2 4 ， 间隙值为0 ． 1 m m的含 间隙非线性的电液数字控制系统， 导致系统性能变差 的采样频率范围为0 ～ 7 0 H z 。当采样频率在0 ～ 2 5 H z 区 间内 ， 系统出现极 限环振荡而失控。 3 对于含 间隙非线性 的电液数字控制系统 ， 采样 频率的选择必须避免进入该失控 区。 参考文献 [ 1 ] 魏列江， 李娜娜， 董万玉， 冯志清， 强彦． 间隙对单摆负载电液 伺服系统影响的研究[ J ] ． 液压与气动， 2 0 1 4 ， 8 9 1 3 ． [ 2 ]2 王燕霞， 杨铬霞． 非线性采样系统的一种描述函数法[ J ] ． 西 安理工大学学报， 1 9 8 4 ， 2 6 4 7 3 ． 【 3 】 魏列江 ， 李娜娜 ， 冯志清 ， 等． 电液位置伺服系统中间隙的双 缸联动全补偿方法[ J ] _ 兰州理工大学学报， 2 0 1 5 ， 4 1 1 1 - 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