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伺服电机定量泵驱动的片烟预压打包机研讨

发布日期:2021-08-19 17:34浏览次数:
引言随着打叶复烤的不时展开,各项加工标准日趋规范,对片烟的预压打包提出了更高恳求。目前,片烟预压打包机主要采用传统的异步电机定量泵液压系统,整个液压系统不时坚持运转,当液压执行元件需求动作时,经过调理液压阀将油液保送到执行元件,完成预压打包过程。由于系统不断坚持全流量输出,招致作业时存在两方面问题,一是能耗高、噪声大,特别在保压时液压油输出油液几乎全部溢流;二是在电机功率既定情况下预压压力难以进步,在面对需求较高预压压力下的低次烟时无能为力。采用调速电机驱动液压泵是液压系统节能降噪的重要方向,该技术相比于传统的容积调速系统省去了复杂的变排量机构[1-2]。而且,随着永磁同步电机及伺服控制技术日益成熟,由伺服电机和定量泵构成的高效高动态液压动力源近年来得到了大量关注,被应用于如注塑机等工业范畴[3-4]。本文针对现有片烟预压打包机液压系统的缺乏,提出了伺服电机定量泵驱动的烟预压打包机系统方案以及位置-流量-压力多环复合的控制战略。分别对传统型和伺服型打包机中止了实验研讨及对比,结果标明,新提出的片烟打包机系统方案和控制战略在节能降噪等方面具有较好的优势,而且预压压力能够满足不同等级烟叶的打包需求,可显著进步作业效率。
1系统原理图1为提出的伺服电机定量泵驱动的片烟预压打包机液压系统原理图,在原液压系统基础上,采用交流伺服控制器和伺服电机取代感应电机驱动螺杆泵作为液压系统动力源。经过控制战略以及传感器的信息反响对伺服电机与螺杆泵转速中止实时调理,完成螺杆泵输出流量和工作压力的良好控制并保证液压执行器根据设定有序可靠动作。相比于传统系统还做了以下改进:
(1)系统工作压力范围增大为0-18 MPa,同时加大了液压管路的承压才干。
(2)电机额定功率由37 k W降低为22 k W。
(3)增加了旋转编码器检测液压缸活塞缸行程位置,为位置环控制提供精确的反响值。
(4)增加了能够可视化操作的人机交互界面。图1伺服电机定量泵驱动的片烟预压打包机液压系统原理图图1中,两台伺服电机的额定功率和最大功率分别为18.3 k W/23 k W和20.3/28 k W,两台定量泵均采用螺杆泵,额定流量分别为145 L/min和240 L/min,额定压力分别为17.5 MPa和10 MPa。改进的系统保管原液压管道及液压泵,在原液压泵另一侧加装定量泵,并将其出口与原管道经过单向阀衔接,同时撤除原液压系统中的调压阀和溢流阀,使原系统和新系统并行且互不串通,完成系统功用的冗余设计。当伺服电机控制系统正常运转时,原液压系统不工作;当伺服电机控制系统缺点,可切换至原液压系统工作。伺服电机性能稳定可靠,其响应时间可达毫秒级,装备液压系统后压力响应时间约40 ms,流量响应时间约36 ms,可满足片烟预压所需的压力和压力恳求。关于改进后的系统,液压泵输出流量与执行器所需流量坚持高度分歧,避免了额外的溢流损耗,从而显著降低了能耗和噪声,同时在预压过程中可输出小流量高压力,有利于进步预压压力。
2控制战略控制过程中,经过伺服电机自带的光电编码器构成速度控制环,经过液压泵出口的压力传感器构成压力控制环,经过安装于液压缸上的绝对值编码器构成位置控制环。根据采集的液压缸位置信号、压力信号和流量信号,对电机转速中止反响控制,完成液压泵输出流量与执行器所需流量,液压泵出口压力与负载驱动压力的良好匹配。液压缸向下运动过程采用位置环和流量环中止控制,保证液压缸快速下放;当物料受压并检测到压力抵达预设值后,启动位置环和压力环控制,完成片烟预压作业;液压上升运动过程采用位置环和流量环控制,保证液压缸快速回位。


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