CN110244789B

CN110244789B - 一种减小料箱行走冲击的方法

Info

Publication number: CN110244789B
Application number: CN201910421753.2A
Authority: CN
Inventors: 张登峰; 房子杰; 李建伟; 陆宝春
Original assignee: Nanjing University of Science and Technology
Current assignee: Nanjing University of Science and Technology
Priority date: 2019-05-21
Filing date: 2019-05-21
Publication date: 2022-11-25
Anticipated expiration: 2039-05-21
Also published as: CN110244789A

Abstract

本发明公开了一种减小料箱行走冲击的方法，包括以下步骤：步骤一：当时间t处于0到0.5a的时间段内时，使得比例流量阀的输入电压u为：

其中u_max为u的最大值，c为常数，且0<c＜1，a为调节u的周期的常数，a＞0，该时间段内料箱(1)处于加速运动阶段；步骤二：当时间t处于0.5a到0.5a+m的时间段内时，使得比例流量阀的输入电压u为u_max，其中m＞0，该时间段内料箱(1)处于匀速运动阶段；步骤三：当时间t处于0.5a+m到a+m的时间段内时，使得比例流量阀的输入电压u为：

该时间段内料箱处于减速运动阶段，本发明采用正弦加速度运动曲线设计了电压曲线，可以让料箱在加速和减速过程中的冲击大大减小。

Description

一种减小料箱行走冲击的方法

技术领域

本发明属于砖块生产技术领域，具体涉及一种减小料箱行走冲击的方法。

背景技术

如图1所示，砌块成型机的布料装置包括料斗、料箱1、摇臂3和液压缸2，料斗用于存放骨料，料箱1用于运送来自料斗中的骨料至模具中，液压缸2的伸缩运动会通过摇臂3为料箱1的运动提供动力，料箱1在实际工作中需要经过三个运动阶段，分别为初始加速段、中间匀速段后末尾减速段，因此用于为料箱1提供动力的液压缸2也需要有对应的三个运动阶段。由于料箱1行走的位置精度要求不高，一般采用比例流量阀控制液压缸的速度，通过控制比例流量阀阀芯开口大小来控制液压油的流量从而控制液压缸的运动速度。为了实现向比例流量阀输入不同的电压信号以改变阀芯开口大小，常将多个数值存储在控制器内，选其一转化成模拟量电压输出至比例流量阀中，对应不同大小的数值，料箱1将以不同的速度行走，例如图2所示，初始电压为10v，料箱1会逐渐加速到最大速度后匀速运动，然后电压降为5v，料箱1进入减速运动阶段。采用这种控制方法时，料箱1在变速(加速或减速)和停止时存在刚性冲击，还会发生抖动，导致设备使用寿命降低，限制了料箱的运动速度(因为存在冲击和抖动因此运动速度不宜过大)。

发明内容

本发明的目的在于提供一种减小料箱行走冲击的方法。

实现本发明目的的技术解决方案为：一种减小料箱行走冲击的方法，所述料箱由液压缸驱动，所述液压缸由比例流量阀来控制液压油的流量，其特征在于，包括以下步骤：

步骤一：当时间t处于0到0.5a的时间段内时，使得比例流量阀的输入电压u为：

其中u_max为u的最大值，c为常数，且0<c＜1，a为调节u的周期的常数，a＞0，该时间段内料箱处于加速运动阶段；

步骤二：当时间t处于0.5a到0.5a+m的时间段内时，使得比例流量阀的输入电压u为u_max，其中m＞0，该时间段内料箱处于匀速运动阶段；

步骤三：当时间t处于0.5a+m到a+m的时间段内时，使得比例流量阀的输入电压u为：

该时间段内料箱处于减速运动阶段。

进一步地，所述a＝1。

进一步地，所述c＝0.8。

进一步地，1.5＞m＞0.5。

进一步地，所述液压缸通过摇臂控制料箱的运动。

相对于现有技术，本发明的有益效果如下：(1)本发明采用正弦加速度运动曲线设计了电压曲线，可以让料箱的加速度的改变处于连续平滑的状态，应用该电压曲线可以让料箱在加速和减速过程中的冲击大大减小；

(2)该电压曲线在速度上升和下降过程可以用同一个函数表示，相比较其他的曲线，应用相对简单；

(3)电压曲线

电压初始值为(1-c)u_max，解决了死区和压力损失导致的行走机构反应迟钝的问题。

附图说明

图1是本发明的料箱的驱动结构示意图。

图2是现有技术比例流量阀输入电压值与时间的关系图。

图3是本发明比例流量阀输入电压值与时间的关系图。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施例进一步阐述本发明方案。

料箱一般采用液压缸驱动，实现直线往返运动。为了方便地控制料箱运动，液压缸一般由电液比例系统控制。本发明针对电液比例控制系统，分析其运动特性，并根据该运动特性设计了比例流量阀的输入电压曲线，最终达到减小冲击的目的。

在电液比例控制系统中，比例流量阀的平衡方程为：

K_sx＝K_pK_mu (1)

液压缸流量方程：

式中：K_s——阀芯弹簧的刚度；x——阀芯位移；K_p——比例放大器的放大系数；K_m——比例电磁铁的电流力增益；u——比例阀的输入电压；Q——比例阀进入液压缸的流量；K_q——阀的流量增益；S——进油腔面积；v——液压缸运动速度。

由式(1)和式(2)得，在理论上液压缸速度与比例阀输入电压成正比，即：

v＝Ku (3)

式中：K为常数，

为了简化曲线，选用正弦加速度运动曲线，积分得速度曲线为:

结合式(3)，设计输入电压为:

式中，a为调节v或u的周期的常数，a＞0。

当t从0到0.5a累加时，

的值从0到1递增；当t从0.5a到a累加时，

的值从1到0递减。

在实际应用中，由于液压局部压力损失和比例阀的死区效应，当比例阀输入较小的电压u时，液压缸速度v依旧为0。因此式(5)的运动曲线不准确，实际上液压缸速度v与比例阀输入电压u的关系近似为：

式中：b＜0。

结合式(6)，对式(5)做出调整，将u的初始值(即t＝0时)从0改为(1-c)u_max，设计输入电压为：

式中，c为常数，且0<c＜1。

当t从0到0.5a累加时，比例流量阀的输入电压

是递增函数，该时间段内料箱处于加速运动阶段。

当时间t处于0.5a到0.5a+m的时间段内时，使得比例流量阀的输入电压u为u_max，该时间段内料箱处于匀速运动阶段。

当时间t处于0.5a+m到a+m的时间段内时，使得比例流量阀的输入电压u为：

该时间段内料箱处于减速运动阶段。

实施例

当需要令料箱1开始加速前进时，首先将电压数字量转化成模拟量输入比例流量阀中，电压曲线为

时间t用PLC中的计数器实现，计数器的值为X。当计数器接收脉冲后，其值X累加。用PLC中的两个定时器发生脉冲，定时器b用于向计数器输出，定时器c用于令定时器b的输出产生脉冲波形，定时器b常开开关闭合时使能定时器c，定时器c常闭开关断开时禁用定时器b，于是定时器b的常开开关便可以发生脉冲，脉冲的高电平时长为定时器c的设定值，低电平时长为定时器b的设定值。

以图3为例，取u_max为10v，取c＝0.8，取a＝0.6，于是比例流量阀的输入电压为

当t<0.3s时，使能定时器b。计数器接收脉冲，其值X＝t，比例流量阀的输入电压从2v到10v递增，料箱速度不断增加。

当t＝0.3s时，禁用定时器b。料箱1前进m秒后，料箱会走过一定距离并触发减速。在t从0.3到(0.3+m)s期间内，计数器的值X＝0.3,比例流量阀的输入电压也保持为10v不变，令料箱以最快速度匀速前进。

当t＝(0.3+m)s时，减速触发，使能定时器b。在t从(0.3+m)s到(0.6+m)s期间内，计数器的值X＝t-m，随着X的累加，输入电压

的值从10v递减，料箱1的速度逐渐下降。当t＝(0.6+m)s时，电压值降为2v。至此，料箱完成一个运动周期。

以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。