大型模鍛壓機主/被動同步系統建模及動態性能研究

范彬 熊志宏 陳昶 殷赳 曾珍珍

摘 要：本文采用解析法建立大型模鍛壓機驅動系統的仿真模型，重點分析了泄漏系數、粘性阻尼系數、油液體積彈性模量等因素對驅動系統低速穩定性的影響，得出這些參數影響規律，最終就這些規律提出了一些可行的措施，以提高大型等溫模鍛壓機系統的低速穩定性。

關鍵詞：驅動系統；建模；動態特性

現代工業的迅猛發展，使得大型模鍛液壓機在空天運載、船舶動力、石油化工等行業發揮的作用愈發重要[1]。因此不僅需要建造的更多高性能大型模鍛壓機，也需要對現有已投入生產的大型模鍛壓機進行分析以進一步提高工作能力。同步系統作為大型模鍛壓機不可或缺的組成部分，在壓機正常工作過程中起著無可替代的作用[2]，因此對同步系統進行分析顯得非常必要。

一、系統建模

圖 1 所示，以模鍛壓機的活動橫梁為研究對象，其中活動橫梁偏轉時其所在的平面和 X 軸之間的夾角為θx，與 Y 軸的夾角為 θy。

利用剛體動力學可得橫梁力矩平衡方程：

二、仿真分析

取主/被動系統參數均為Bz=7×105，KQ=7×107，Ct=5.7×10-11，βe=1×109，利用matlab仿真軟件進行仿真，得圖1、圖/2，

由圖2和圖3可以看出，被動系統的最大偏轉角為-8.7e-4rad，（由于糾偏力矩定義的方向與θ1、θ2定義的正方向是相反的，所以圖中出現的偏轉角均為負值，僅代表方向。）達到時間為0.3s，偏轉角速度最大為-0.0122rad/s；由圖3和圖3可以看出，主動同步系統的最大偏轉角為-1.28×10-3rad，到達時間為1s，最大偏轉速度為-0.01rad/s。對比圖2圖3可以發現，系統參數相同情況下，被動系統的最大偏轉比主動的略小，但是響應速度快70%，能夠快速到達最大偏轉程度，而主動同步則反應較慢。并且偏轉過程中，被動同步系統的角速度曲線比主動的平滑，說明被動系統的速度波動性較小，運行較平穩，快速。

三、結語

系數相同的情況下，被動系統的糾偏能力稍弱，但是響應速度較快，同時由于被動系統設置的獨立性，不會損失系統的驅動壓力。主動系統糾偏能力較強，但是反應速度較慢，并且可能會損失驅動壓力。當偏載不大且變化速度緩慢時，主/被動同步系統均能應用。但是對大偏載，且速度變化大的場合，主動系統不如被動系統。

參考文獻：

[1]劉振堂.我國鍛壓機械行業現狀概況[J].鍛壓裝備與制造技術，2011，（4）：9-15.

[2]劉新良，黃明輝，湛利華，等.液壓機多缸同步系統的建模與解耦控制[J].機械設計與制造，2010，（11）：8-10.

作者簡介：范彬（1979-），男，湖南益陽人，碩士，講師，研究方向：機械工程。