珍珠岩吸音板成型机液压系统设计与仿真研究.pdf

S e p．2 01 4 机床与液压 Hy d r o me c ha t r o n i c s Eng i n e e r i n g Vo 1 ．4 2 No ．1 8 DOI 1 0 ． 3 9 6 9 ／ j ． i s s n ． 1 0 0 1 - 3 8 8 1 ． 2 0 1 4 ． 1 8 ． 0 1 4 De s i g n a nd s i m u l a t i o n o f h y d r a u l i c s y s t e m o f pe r l i t e s o un d a bs o r p t i o n p l a t ea b s o r p t i o n p l a t e ● 1 ● - ● I Or mi ng ma c l une Y a n - j u n X I A O ， J i a ． y u Z HU， L i ． h u H E H e b e i U n i v e r s i t y o f T e c h n o l o g y ，T i a n j i n 3 0 0 1 3 0 ，C h i n a 1 ． I nt r o d uc t i o n Ab s t r a c t A h y d r a u l ic s y s t e m o f b i - d i r e c t i o n al h y d r a u l i c p r e s s is d e s i g n e d a c c o r d i n g t o t h e p r e s s - i n g pr o c e s s o f p e r l it e s o u n d a b s or p t io n p la t e，a n d t h e s i mu la t ion mo d e l o f t h e h y d r au l i c s y s t e m is b u i l t b a s e d o n AMES i m s o f t wa r e t o a n a ly z e d y n a mi c c h a r a c t e r is t i c s o f t h e wo r k i n g c y l i n d e r s ．Th e r e s u lt s o f t h e f lo w t i me g r a p h s a n d p r e s s u r e - t i me g r a p h s s h o w t h a t t h e d e s ig n o f t h is s y s t e m ， wh i c h is f e a s i b le．c a n me e t t h e p r o d u c t io n n e e d s a n d p r o v i d e t h e or e t ic a l b a s i s f o r t h e p r a c t ic a l d e s i g n a n d p a r a me t e r o p t i mi z a t io n o f t h e h y d r a u l ic s y s t e m． Ke y wo r d s H y d r a u l i c f o r mi n g ma c h i n e，AMESi m，Si mu l a t i o n W i t h t h e a g g r e g a t e o f e x p a n d e d p e r l i t e， c o n- f i g u r e d wi t h i n o r g a n i c a d he s i v e a s we l l a s c u r i ng a g e n t s，p e r l i t e s o u n d a bs o r p t i o n p l a t e i s a k i n d o f n e w b u i l d i n g ma t e r i a l b y e x t r u s i o n mo l d i n g a n d d r y i n g p r o c e s s e s ．Co mb i n i n g t h e f u n c t i o n s o f s o u nd a b s o rp - t i o n，fir e p r e v e n t i o n，t h e r ma l i ns u l a t i o n，h e a t i n s u l a - t i o n，e t c，i t e f f e c t i v e l y s o l v e s t he t e c h n i c a l p r o b l e ms o f v a r i o u s k i n d s o f e x t e r n a l wa l l s a n d r o o fin g ma t e r i - a l s ， a n d h a s a b r o a d ma r k e t p r o s p e c t[ 1 ] ． Ge n e r a l l y t h e f r a me o f h y dr a u l i c f o r mi n g ma - c h i n e i s t h r e e b e a m- -f o u r -- c o l u mn t y pe t ha t t h e u p p e r a n d l o w e r b e a ms f o r m a r i g i d c l o s e d f r a me a n d t h e c y l i nd e r p i s t o n r o d c o n n e c t s wi t h t h e mo v a b l e b e a m r i g i d l y w i t h a g u i d e p i l l a r[ 2 ] ．B a s e d o n t h e e x i s t i n g hy d r a u l i c ma c h i n e t e c h n o l o g y s t r u c t u r e， t hi s p a p e r d e s i g n s a p e r l i t e s o un d a b s o rp t i o n p l a t e h y d r a u l i c f o rm i n g ma c h i n e wh i c h u s e s t h e c o mp o s i t e d f r a me wi t h a c i n g c y l i n d e r ．I n o r d e r t o b e t t e r me e t t h e n e e d s o f pr o d u c t i o n，t h e h y d r a u l i c s y s t e m o f t h i s f o r mi n g ma c h i n e i s d e s i g n e d t o b e d o u b l e - l o o p a n d d o u b l e -- p u mp wh i c h c a n a c t ua l i z e t h e e x t r u s i o n o f b o t h t h e Re c e i v e d 2 0 1 40 421 f Y a n - j u n X I A O．A s s o c i a t e p r o f e s s o r ．E ma i l x x y y z z 1 9 7 6 1 26． c o n up p e r a n d t h e l o we r c y l i n d e r a t t h e s a me t i me 2 ． Th e p r e s s i n g pr o c e s s s o r p t i o n p l a t e o f p e r l i t e s o un d a b Ac c o r d i n g t o t h e p r o d uc t i o n n e e d s o f p e r l i t e s o un d a b s o rpt i o n p l a t e，t hi s f o r mi n g ma c h i n e ha s t wo t y p e s o f ma n u a l a n d a u t o ma t i c o p e r a t i o n ．T h e ma n u a l o p e r a t i o n i s ma i n l y f o r t h e i n s t a l l a t i o n a n d a d j u s t m e n t o f t he mo u l d， s e t t i n g i ni t i a l s t a t e u n d e r a u t o ma t i c m o d e a n d d e b u g g i n g t h e s y s t e m，e t c[ 3 ] ．T h e p r o d u c t i o n p r o c e s s u n d e r a u t o ma t i c mo d e c o n t a i n s n i n e s t e ps a s f o l l o ws ． s p a c e T h e f a ma l e mo l d ris e s t o foI T I 1 a c u b o i d 2 F i l l t h e f a m a l e m o l d t o t h e s a m e h e i g h t u s i ng a r t i f i e i a 1 ．s e mi a ut o ma t i c o r a u t o ma t i c wa y s a e c o r d i n g t o t h e p r o d u c t i o n a u t o m a t i o n ． 3 C l e a n t h e e x t r a p o w d e r ． 4 I n o r d e r t o p r e v e n t t h e e s c a p e o f t h e p o w d e r whe n p r e s s i n g， t h e f a ma l e mo l d ris e s a b i t t o be h i g h e r t h a n t h e p o wd e r s u r f a c e ． 5 T h e u p p e r m o l d f a l l s s l o w l y t o c o n t a c t w i t h t h e p o wd e r ． 6 T h e u p p e r m o l d a n d t h e l o w e r m o l d p r e s s s l o wl y a t t h e s a me t i me un t i l t h e p o wd e r r e a c h e s t h e t h i c k n e s s o f t h e fi ni s h e d p r o d u c t ． 7 T h e f a m a l e m o l d f a l l s a n d fi n i s h e s t h e e j e c Y a n - j u n X I A O， e t a l D e s i g n a n d s i m u l a t i o n o f h y d r a u l i c s y s t e m o f p e r l i t e s o u nd a b s o r p t i o n pl a t e f o r mi ng ma c hi ne t i o n． 8 T h e u p p e r mo l d r i s e s a n d t h e fi n i s h e d p r o d u c t c a n b e c o l l e c t e d． 9 T h e l o w e r m o l d f a l l s t o i t s o r i g i n a l p o s i t i o n a n d a t t hi s p o i n t a n o p e r a t i n g c y c l e i s o v e r ． The d i a g r a m o f a u t o ma t i c pr e s s i ng p r o c e s s i s s ho wn i n F i g ur e 1 a s f o l l o w． Fi g u r e 1．Th e pr e s s i n g pr o c e s s o f p e r l i t e s o u n d a b s o r p t i o n p l a t e 3． Th e wo r k i n g pr i n c i p l e o f t he h yd r a ul i c s y s t e m Ac c o r d i n g t o t h e f o r mi n g p r o c e s s r e q u i r e me n t s a n d t h e t e s t r e s u l t s o f p e r l i t e s o u n d a b s o rpt i o n p l a t e ， t h e h y d r a u l i c f o rm i n g ma c hi n e d e s i g n e d i n t h i s p a p e r g e n e r a t e d 1 MN p r e s s u r e wi t h b o t h t h e u p p e r mo l d a n d t h e l o w e r mo l d p r e s s i n g t o g e t h e r ．1 2 MP a i s s e l e c t e d t o b e t h e l o a d i n g o i l p r e s s u r e o f t h e s y s t e m t o a v o i d t h e l e a k a g e a t s o m e j o i n t s w h e n t h e s y s t e m p r e s s u r e i s t o o h i g h[ 4 ] ．A c c o r d i n g t o t h e r e q u i r e me n t s o f t h e me c h a ni c a l s t r u c t u r e a n d p r e s s i n g p r o c e s s o f t h e f o r m i n g ma c h i n e，t h e hy d r a u l i c s y s t e m d i a g r a m o f p r e s s i n g s t e p i s s h o wn i n Fi g u r e 2 a s f o l l o w． 4 9 1 ．T h e u p p e r mo l d c y l i n d e r ；2． Pr e fi l l v alv e o f t h e u p p e r mo l d c y l i n d e r ；3， 6， 7， 8， 1 0， 1 1 E l e c t r o ma g n e t i c d i r e c t i o n al v a l v e s ；4． Th e l o we r mo l d c y l i n d e r ；5．On e ／t wo wa y t h r o t t l e v a l v e s ；9． Th e f a ma l e mo l d c y l i n d e r ； 1 2． Th r o t tl e v a l v e； 1 3． P r e s s u r e g a u g e； 1 4， 1 5 ． E l e c t r o ma g n e t i c r e l i e f v a l v e s ； 1 6． On e - wa y v a l v e； 1 7． Hi g h p r e s s u r e p u mp；1 8， 1 9．Mo t o r s ；2 0 ． L o w- p r e s s u r e p u mp F i g u r e 2．W o r k i n g d i a g r a m o f t h e h y d r a u l i c s y s t e m Th i s s y s t e m a do p t s d o u bl e p u mp s o f h i g h - p r e s -- s u r e p u mp 1 7 a n d l o w pr e s s u r e p u mp 2 0 t o s u p p l y o i l ．Wh e n t h e s y s t e m s t a r t s u p，t h e e l e c t r o ma g n e t i c r e l i e f v a l v e s a r e i n a n o r ma l l y o p e n s t a t e a n d t wo p u mp s r e t u r n o i l t h r o u g h r e l i e f v a l v e 1 5 s o t h a t t h e t wo p ump s s t a rt i n l o w l o a d．W he n t he s y s t e m wo r ks ， t h e e l e c t r o ma g n e t i c v a l v e 1 5 i s c l o s e d t o p r o v i d e 4 MPa p r e s s u r e for t h e s y s t e m．Th e k e y a c t i o n s o f e l e c - t r o ma g ne t i c v a l v e s i n t h e e n t i r e wo r ki n g p r o c e s s a r e a s f o l l o ws ． W h e n t he f a ma l e mo l d wo r k s，wi t h t h e d i r e c t i o n a l v a l v e l 1 i n l e f t s t a t i o n，t h e f a ma l e mo l d c y l i n d e r d riv e s t h e f a ma l e mo l d t o ris e un t i l i t i s i n pl a c e a n d t he n ma i n t a i n s t h e a c c u r a c y o f i t s p o s i t i o n b y me - c h a n i c a l l i mi t s t r u c t ur e ．W h e n t he up p e r mo l d r a p i d l y f a l l s ，t h e p r e fi l l v a l v e 2 o p e n s t o a d d o i l ，a n d t h e d i r e c t i o n a l v a l v e i s s e t t o r i g h t s t a t i o n．W h e n t h e u p p e r mo l d r e a c h e s t he p r e s s u r e c o n t a c t o f t h e p r e s e t a n d i s g o i ng t o p r e s s ，c l o s e t h e e l e c t r o ma g n e t i c r e l i e f v a l v e 1 4 a n d s e t t h e p r e s s ur e t o 8 MPa ． Th e s y s t e m t h e n h a s 1 2 MP a p r e s s u r e b y r e a s o n o f t h e s e r i e s o f t h e t wo e l e c t r o ma g n e t i c r e l i e f v a l v e s 1 4 a n d 1 5． Me a n whi l e c l o s e t h e p r e fil l v a l v e o f t h e u p p e r mo l d c y l i n d e r a n d s e t t h e d i r e c t i o n a l v a l v e 6 t o l e ft s t a t i o n， a n d t he l o we r mo l d c y l i n d e r wi l l r i s e；s e t t he d i r e c t i o n a l v a l v e 3 t o l e f t s t a t i o n，t he n t he up p e r mo l d c y l i n d e r wi l l l i n k t h e l o we r mo l d c y l i n d e r t o g e t 1 2 MP a p r e s s u r e ．W h e n t he u pp e r a n d l o we r mo l d c y l i n d e r s r e a c h a n o t h e r p r e s s u r e c o n t a c t a n d t h e p r e s s i s fin i s h e d，t h e u p pe r mo l d c y l i n de r u n l o a d s wh i l e t h e l o we r mo l d c y l i n d e r ma i n t a i ns p r e s s u r e ．At t h e s a me t i me，s e t t h e d i r e c t i o n a l v a l v e s 1 0 a n d 1 1 t o r i g h t s t a - t i o n a n d t h e f a ma l e mo l d c y l i n de r wi l l d riv e t h e f a ma l e mo l d t o f a l l b a c k t o t h e n o r ma l p o s i t i o n t o e x p o s e t h e fi n i s h e d p r o d u c t ．C o l l e c t i n g t h e p r o d u c t a n d s e t rin g t h e d i r e c t i o na l v a l v e 6 t o r i g h t s t a t i o n，t h e l o we r mo l d wi l l f a l l b y g r a v i t y a n d t h e ne x t c y c l e o f wo r k wi l l b e g i n． Be c a u s e t he s y s t e m o f f o r mi n g ma c h i n e i n t hi s p a p e r i s de s i g n e d t o p r e s s wi t h t he up p e r a n d l o we r mo l d c y l i n d e r s wo r k i n g t o g e t h e r ，t h e fin i s h e d p r o d u c t o f p e r l i t e s o u n d a bs o rpt i o n p l a t e c a n b e g u a r a n t e e d t o h a v e u n i f o rm d e ns i t y a nd h i g h q u a l i t y ． Th e u s e o f d o u b l e -- l o o p a nd do u b l e -p ump s y s t e m c a n me e t t h e p r o c e s s r e q u i r e me n t s o f l a r g e flo w a n d r a pi d p r e s s ． 4． S i mul a t i o n o f h y dr a u l i c s y s t e m 4． 1． I nt r o duc t i o n o f t he s i m u l a t i o n s o f t wa r e AM ESi m AMES i m i s a n s o ftwa r e i n t r o d u c e d b y Fr e n c h n H n u_ 玎 睁 ～ ．～ ～ 7 2 Hy d r o me c ha t r o n i c s En g i n e e rin g c o mp a n y MAGI NE t o d o a h y d r a u l i c s y s t e m mo d e l i n g [ 5 ] ，s i m u l a t i o n a n d d y n a m i c a n a l y s i s s p e c i a l l y ．I t p r o v i d e s a p e r f e c t s i mu l a t i o n e n v i r o n me n t a n d mo s t f l e x i b l e s o l u t i o n f o r h v d r a u l i c t r a n s m i s s i o n f 6 ] ．U s ． e P s c a n u s e t h e e x i s t i n g mo d e l s o r e s t a b l i s h n e w s u b mo d e l e l e me n t s t o c o n s t r uc t t he a c t u a l p r o t o t y p e n e e ． d e d b y o p t i mi z a t i o n d e s i g n ． Ad o p t i n g t h e s t a n d a r d I S O i c o n s a n d mul t i p o r t fl o w c h a rts wh i c h a r e e a s y t o i d e n t i f y．AME S i m i S c o n v e n i e n t f o r u s e r s t o b u i l d c o mp l e x s y s t e m a n d s p e c i fi c e x a mp l e s o f a p p l i c a t i o n ． I t s p e rfe c t t i me ． ． d o ma i n a n d e q u e n c y．． d o ma i n a n aly ． ． s i s t o o l s p r o v i d e a g u a r a n t e e for t h e s t a t i c a n d d y n a m． i C c h a r a c t e ris t i c s o f t h e s y s t e m 『 7] ． 4 ． 2 ． Th e e s t a b l i s h me n t o f s i mu l a t i o n mo d e l T o e s t a b l i s h a s i mu l a t i o n mo d e l ，t h e p r i n c i p l e i s t h a t t h e mo d e l s h o u l d b e a s s i mp l e a s p o s s i b l e t o me e t t h e r e q ui r e me n t s ．S o s o me n o n p rin c i p l e f a c t o r s wh i c h ha v e l i t t l e e f f e c t o n d y na mi c c ha r a c t e ris t i c s c a n b e i g n o r e d[ 8 ]w h e n e s t a b l i s h i n g t h e d y n a m i c m o d e l o f t h e h y d r a u l i c s y s t e m o f p e r l i t e s o u n d a b s o r p t i o n p l a t e f o r mi n g ma c h i n e ．Ta k e for i n s t a n c e t he p r e s s i n g p r o c e s s o f p e r l i t e s o u n d a bs o r p t i o n p l a t e 6 0 0 mE 6 0 0 mm 2 0 mm ，6 p i e c e s p e r mi n u t e， t h i s p a pe r e s t a b l i s h t h e h y d r a u l i c s i mu l a t i o n mo d e l a s f o l l o w i n F i g u r e 3 ． F i g u r e 3 ．T h e s i mu l a t i o n mo d e l o f h y d r a u l i c s y s t e m 4． 3． Ana l y s i s o f t he s i m u l a t i o n p r o c e s s a nd r e s u l t s I n t h e s i mu l a t i o n a n a l y s i s．s e t t h e di s p l a c e me n t pa r a me t e r o f h i g h - pr e s s u r e p u mp t o 1 5 0 mL ／r a n d t h e s p e e d p a r a me t e r t o 1 5 0 0 r ／mi n wh i l e t h e l o w． p r e s s u r e p u mp t o 1 0 0 mL ／ r a n d 1 5 0 0 r ／ rai n ． I n t h e p r o c e s s e s wh e n t h e f a ma l e mo l d ri s e s a n d t h e u p p e r mo l d r a p i d l y f a l l s ，t h e i n p u t s i g n al o f t h e e l e c t r o ma g n e t i c v a l v e 1 4 i s 1．w h i c h me a n s c o n d u e ． t e d a n d n o pr e s s u r e；t h e i np u t s i g n a l o f t h e e l e c t r o - ma g n e t i c v a l v e 1 5 i S 0 a n d t h e p a r a me t e r i S s e t t o 1 ． 5 MPa，whi c h ma k e s t h e wh o l e s y s t e m t o p r o d u c e 1 ． 5 MPa p r e s s u r e ． T h e flo w t i me g r a p hs a n d p r e s s u r e - t i me g r a p hs o f t he p i s t o n bo t t o m ， i n t he p r o c e s s e s w h e n t h e f a ma l e mo l d ri s e s a n d t h e u p p e r mo l d r a p i d l y f a i l s ，a r e s h o wn i n Fi g u r e 4 一F i g u r e 7 a s f o l l o ws ． 0 1 2 3 4 t ／ s F i gu r e 4 ．T h e fl o w t i me g r a p h w h e n t h e f a ma l e mo l d ri s e s O 1 2 3 4 5 6 t ／ s F i g u r e 5 ．T h e p r e s s u r e - t i me g r a p h w h e n t h e f a ma l e mo l d r i s e s 0 1 2 3 4 5 6 t ／ s F i gu r e 6 ．T h e flo w t i me g r a p h wh e n t h e u p p e r mo l