自动调节步进减压阀.pdf

字木交； 赢 理论 ， 研发 ， 设计 ， 制造 自动调节步进减压阀 徐长寿 。 鲁春艳 苏州市职 业大学 机 电工程 系， 江苏 苏州 2 1 5 1 0 4 W i d e n Ap pl i c a t i o n Ar e a s o f Sa n dwi c h Va l v e b y a Ne w M e t h o d XU Chang-s hou， LU Chun-y an D e p a r t me n t o t Me c h a n i c a l E n g i n e e r i n g ， S u z h o u Vo c a t i o n a l Un i v m ’ s i t y ， S u z h o u 2 1 5 1 0 4 ， C h i n a Ab s t r a c t F h e p a p e r i n t r o d u e s a n e w me t h o d t o wi d e n a p p l i c a t i o n a r e a s o f S a n d wi c h Va l v e i n v a r i o u s f i e l d s Ke y wo r d s n e w t e c h n i q u e ； o v e r l a p p i n g f u n c t i o n b h c k ； wi d e n ；s a n d wi c h Va l v e；a p p l i c a t i o n a r e a s 1 引 言 减压阀是一种利用 液流流过缝 隙产生压降的原理 ， 使出口压力低于进 口压力并且保持出 口压力恒定的压力 控制 阀。减 阀按控制压力情 况来分有定值 、 定比 、 定差 三种 ， 本文只涉及到定值减压 ； 根据结构和工作原理可分 为直动式减压溢流阀和先导式 减压 阀两种 。它们都均 为 手动压力调节阀 ， 所以只能实现静态控 制， 即在系统T作 之前必须把所需要的压力调好。 当液压系统在工作时 ， 其 工作压力需要随着负载大小而实时 、 快速精确地变化 ， 即 动态调节时 ， 传统 的调压方式就不能满 足T作 的要求 了。 电液 比例减 乐阀以减压 阀为基础 ， 采用模拟式 电气一 机械转换装置将 电信号转换为位移信号 ，连续地控制液 系统中⋯ 【 作介质的压力。T作时 ， 阀内电气一 机械转换 装置根据输 入的电流信号产生相应动作 ，使工作阀阀芯 产生位移 ，阀口尺寸发生改变并以此实现 与输入电流成 比例的 力 。所以电液 比例减压阀是一种模拟量 的动态 调节压力阀 电液 比例减压阀与减压 阀相 比．电液 比例减压 阀町 简单地对{ I }I 液压 力进行远距离 的 自动连续控制或程序控 制， 响应比较快 ，r 作平稳 ， 自动化程度 比较高 ， 能大大提 高液压系统的控制水平 。 电液减』 阀动 、 静态性能有些逊色 ， 电液 比例减压 阀 均仃一定的 1 灵敏区和滞环 ， 并且线性度较差 ， 导致控制 精度和动念 性 不高 为此 ， 我们经过大量调查和反复研 究， 并通过 有关的实验 ， 设计出一种新型 自动调节步进减 乐阀。该阀将步进 电机特性与减』 阀的特点组合在一起 ， 此 ， 也可把此 阀称为步进减J 陔阀是数字控制的动 忿调 节 乐力 、 2 步进 电机的特点 步进 电机是将 电脉冲信- 9 ’ 转变为角位移或线位移 的 』 控制几件 存非超载的情 况下 ， 电机的转速 、 停止的 7 4 j 机械工程师 2 0 1 0 年第 ’ 1 朗 位置只取决于脉冲信号的频率和脉冲数 ，而不受负载变 化的影响 ， 即给电机加一个脉 冲信号 ， 电机则转过一个步 距角。 这一线性关系的存在， 加 卜步进电机 只有周期性 的 误差 而无累积误差等特点 ， 使得在速度 、 位置等控制领域 用步进电机来控制变得非常简单。它具有以下优点 1 南于步进 电机具有保持转矩 是指步进电机通电但没有 转动时 ， 定子锁住转子的力矩 和锁住转矩 是指步进 电 机没有通电的情况下 ， 定子锁住转子的力矩 。 2 步进 电 机的步进角度一般有 7 ． 5 。 、 1 ． 8 。 、 1 ． 5 。 等 ，最 小的为 O ． 7 2 。 。 一 圈 3 6 0 。 ， 需要 5 0 0个脉冲完成 。 可 见控制精度之高。 3 步进电机具有瞬问启动和急速停止 的优越特性 。 4 改变 脉冲的顺序 ， 可以方便地改变转动的方向。 3 自动调节步进减压阀的结构及工作原理 新型 F j 动 调 节步 进减压 阀的 结构原 理图如 同 l 所示。 将减压阀 l的调节 旋 钮取 下 ，安 装具有 相 适应结 构的被 动 齿轮 2 ， 齿轮部 分 与主动齿轮 4相 啮合。 主动齿轮 4 与步 进电机 3的 输 出轴 相 联 接 ， 用 紧同螺钼 进行 6 7 图 1 新型 步进减压 阀结构原理 图 1 ． 减 阀2 ． 被动齿轮3 ． 步进 电机4 ． 主 动 齿轮5 ． 支架6 ． 减压阀安装 面7 ． 减 阀安装螺栓位置8 ． 支架螺钉位置 轴向阎定，然后用支架 5将 步进 电机 3和被动齿轮 I 占 1 定 好 ， 这样就完成了步进减压阀的结构安装 。 通常 ，通过人丁转动减压阀上 的调节旋钮来改变减 压 阀中压缩 弹簧预 紧力的大小而控 制减压 阀的输 m油 压。现将步进电机 3和减压阀 l 联接起来后 ， 发出相应的 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m 理i ￡／ 矾发 ／ 设计 ， 制造 字木交； 布 基于混合算法的 冲压回弹 模拟研究 蔡霞 。 王正东 广东省工业 贸易职 业技术学校 ， 广东 佛山 5 2 8 2 3 7 摘要 文中对数值模拟算法进行分析 得出对于板料冲压成形问题使用动态显式算法进行模拟比较合适， 而对于成形 后回弹问题使用静态隐式算法进行模拟更适用 口 利用混合算法对冲压回弹问题进行模拟 ； 讨论了有限元模拟中的单 元选择、 网格技术和凸模虚拟速度的关键技术。 利用混合算法在 A B A Q U S软件中对多角弯r l h 件冲压成形及回弹进行模 拟， 对实际模具设计具有很好的指导和参考价值．。 r 关键词 混合算法 ； 数值模拟； AB A QUS； 弯曲； 回弹 中图分类号 T P 3 9 1 _ 7 文献标识码 A 文章编号 1 0 0 2 2 3 3 3 2 0 1 0 1 1 0 0 7 5 0 3 S i mu l a t i o n St u dy o f S t a m p i n g a n d S p r i n g i n g Ba s e d o n M i x t e d Ar i t hme t i c CAI Xi a， W ANG Zhe ng do ng Gu a n g dtmg l ml u s h y a n d Tr a d e Vo c a t i o n a l S c h o o 1 ．1 o s h a n 5 28 2 3 7 Ch i n a Ab s t r a c t F h e p a p e ’a n a l y z e s t h e a l g o t‘ i t h ms o f ’ n u me r i c a l s i mu l a t i o n ．A ．o n c l u s i m t h a t i t i s s u i t a b l e t s i mu l a t e t h e p I O C e S S o t t h e s h e e t me t a l f n r mi n g b y AB A QU S ／ e x p l i c i t b u t i t i s b e t l e r t o s i n ml a t e t h e p r o c e s s o f s p r i n g b a c k u s i n g A B A Q u S ／ s t a n 1 a r 1 ， w h i h i s a l s o c a l l e d mi x t u r e a r i t h me t i c ． T h e p a p m ‘ a l s o s t u d i e s t h e k e y t e c h n i q u e s w h i t ‘ h 1 】 l I t ‘ ] 1 1 d e S c e l l c h o o s i n g ． me s h i n g a mt t ren c h d u mmy v e l o c i t y ．Me a n wh i l e ．t h e n mhi a n g u l a ’b e n 1 i n g p i e e i s s i mt d a t e d t h e p r o c e s s e s o f b e n d i n g a n 1 s p r i n g b a c k b y t h e mi x t u r e a r i t h me t i c i n A B A QU S ． w h i c h i s v a l u a b l e t o d e s i g n mo d e 1 ． Ke y wo r d s mi x t u r e a l’ i t h n m t i c ； n u m e r i c a l s i m u l a t i o n ； A B A QU S b e n d i n g ； s p r i n g 1 a c k 1 引 言 随着现代科学技术的发展 ，模具设计制造技术也在 不断发展 。人们针对过去利用试错法进行模具设计制造 带来了巨大的成本浪费和理论计算不能解决复杂型面 的 问题 ， 逐步发展了有限元模拟技术。板料 冲压中 ， 经常遇 到的产品缺陷是板料成形后产生 回弹。由于 回弹本身 的 复杂性致使在设计模具时很难预测其回弹情况 ，导致废 品增多及模具设计 中型面补偿难 以实现 。利用有 限元模 拟能够很好地预测板料的回弹情况 ，并能及时指导模具 设计者进行改进模具结构 ， 有效地提高了模具设计效率 ， 减少 了不必要的设计时间。本文利用混合动力算法对板 料 冲压成形及 回弹进行模拟计算 ，讨 论了有限元模拟技 基 金项 目 2 0 0 8 年粤港关键领域重点突破项 目一 高性 能电子连 接器集成制造技术开发及其产业化 2 0 0 9 2 0 5 2 0 0 0 【 1 术中的关键技术 ，对多角弯 曲件冲压成形及 弹进行模 拟 ，并通过验证 凸模运动速度的合理性证明了模拟的可 靠性 ， 对实际模具设计具有很好的指导和参考价值。 2 板料冲压 中常用的数值模拟算法 2 ． ， 静态隐式积分算法 静态隐式积分算法是由虚功原理建立一 个高阶非线 性方程组 ， 采用牛曼法求解方程组 。 然后通过有 限元离散 后形成矩阵方程 。 而静态模拟过程就是解一系列矩 阵方 程的过程。由于这种算法是由方程组成 ， 符合理论计算公 式 ， 所 以静态隐式积分算法具有无条件稳定性 。 但其计算 过程需要构造和求解刚度矩阵 ， 联 立求解非线性方程组 ， 而且每一步迭代都要进行接触判断 ，对 于薄板 冲 成 肜 这种包含接触 、 摩擦高度非线性的过程分析 ， 往往会出现 迭代不收敛的情况 ， 即使收敛 ， 计算时间也很 长 ， 所 以静 控制 电信号，通过实时控制步进电机的转 动角位移大小 和转速 ， 带动主动齿轮 4、 被动齿轮 2旋转 ， 实现调节减压 阀中的压缩弹簧预紧力大小及预 紧力的变化速度 ，使减 压阀的输 出油压能够实现 自动动态调节。如果配置检测 反馈装置就可应用在伺服系统 。 4 自动调节步进减压阀的特点及应用范围 这种新型 自动调节步进减压阀基本具备电液 比例减 压 阀的优点 ， 而且结构简单 、 紧凑 ， 转矩／ 重量 比大 ， 响应 快 ， 断电 自锁 ， 且能就地停止不动 ， 速度和位置控制性好 ， 精度高， 维护方便 ， 能满足_ _r 业控制系统的实际需要 ， 可在 较苛刻的环境条件下进行自动控制工作。 [ 参考文献 ] [ 1 】 雷 天觉 ． 液压工程手册[ M J ． 北京 机械工业 出版社 ， 1 9 9 0 ． [ 2 ] 坂本正文日 ． 步进 电机应用技 术[ M] ， 王 自强 ， 译． 北京 科学 出 版社 ， 2 01 0 ． [ 3 ] 程树康 ， 刘 宝廷 ． 步进 电动机 及其驱动控制 系统 l Mj ． 哈尔 滨 哈 尔滨工业 大学 出版社 ， 2 0 0 7 ． 编辑 立明 作者 简介 徐 长寿 1 9 5 3 一 ， 男． 副教授 ， 高级 工程师， 主要 从事现代模 具制造、 机械设计、 液压与 气压传动设计研究与教学工作。 收 稿 日期 加 l O 一 0 8 2 3 机械工程师2 0 1 0 年第 1 1 期j 75 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m