WO2019169520A1 - 液压机缸体与机身框架结构基于有限元分析的应用系统 - Google Patents

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冯小亮
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江苏铭格锻压设备有限公司
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    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B30—PRESSES
    • B30B—PRESSES IN GENERAL
    • B30B15/00—Details of, or accessories for, presses; Auxiliary measures in connection with pressing
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01M—TESTING STATIC OR DYNAMIC BALANCE OF MACHINES OR STRUCTURES; TESTING OF STRUCTURES OR APPARATUS, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • G01M99/00—Subject matter not provided for in other groups of this subclass

Definitions

  • the invention relates to the technical field of application of finite element analysis, in particular to an application system based on finite element analysis of a hydraulic cylinder block and a fuselage frame structure.
  • the hydraulic press is a device that uses hydraulic transmission technology for pressure processing and is one of the most widely used equipment in product molding production. Compared with other presses, it has pressure and speed to be steplessly adjusted in a wide range. It can output all power and maintain the required pressure at any position, and the structure is flexible. The actuators can easily achieve the desired action. Cooperation and other advantages.
  • the focus of the hydraulic press design is the frame design, which is determined by the force and structural characteristics of the frame.
  • the hydraulic machine body is an important part of the hydraulic machine. Its weight accounts for more than 60% of the weight of the whole machine.
  • the design level of the hydraulic machine body has a decisive influence on the manufacturing cost, technical performance and service life of the hydraulic machine.
  • the development of hydraulic machine design theory and method has experienced several stages of experience design, numerical calculation and optimization design.
  • the present invention provides a finite element analysis application system capable of detecting hydraulic machine wear and expansion damage attenuation while the hydraulic machine is in operation.
  • the technical solution adopted by the invention is: an application system based on finite element analysis of a hydraulic machine cylinder block and a fuselage frame structure, comprising a PLC control panel disposed on a fuselage frame structure, wherein a finite element analysis module is embedded in the PLC control panel,
  • the finite element analysis module is provided with a complete mathematical model of the hydraulic cylinder block and the fuselage frame structure and the constraint relationship of each joint between the two; and the joint positions of the hydraulic cylinder and the fuselage frame structure are respectively set
  • the utility model comprises a plurality of calculation modules, a display and a CPU processor, and each calculation module corresponds to one detection module, thereby real-time monitoring of each joint joint of the hydraulic cylinder block and the fuselage frame structure.
  • the finite element analysis module acquires displacement data, pressure data, and compression time on each detection module through a CPU processor of the PLC control panel, and then performs calculation by a calculation program preset in the finite element analysis module.
  • the joint joint between the hydraulic cylinder and the fuselage frame structure includes at least one joint point respectively disposed on the upper, lower, left, right and bottom of the cylinder block.
  • the finite element analysis module displays the mathematical model of the hydraulic cylinder block, the frame structure of the fuselage, the constraint relationship, and the force receiving condition through the display of the PLC control panel, and simultaneously records the instantaneous digital shape of the impact with a large impact force.
  • the invention has the beneficial effects that the hydraulic machine cylinder block and the fuselage frame structure of the invention are based on the finite element analysis application system, and the limited on the PLC control panel embedded in the fuselage frame of the hydraulic machine
  • the meta-analysis system with the various detection modules arranged on the hydraulic machine and the fuselage frame, realizes the complete constraint monitoring of the hydraulic machine cylinder block and the fuselage frame structure, and improves the real-time monitoring capability of the hydraulic machine cylinder block and the fuselage frame structure, and is convenient.
  • the staff immediately handles the damaged parts, or prevents them in advance, and has better early warning performance.
  • FIG. 1 is a schematic block diagram of an application system based on finite element analysis of a hydraulic cylinder block and a fuselage frame structure;
  • 1- fuselage frame structure 2-PLC control panel, 21-computing module, 22-display, 23-CPU processor; 3-finite element analysis module, 4-hydraulic cylinder block, 5-infrared displacement sensor, 6 - Pressure sensor, 7-timer.
  • the hydraulic system cylinder block and the fuselage frame structure are based on the finite element analysis application system, including the PLC control panel 2 disposed on the fuselage frame structure 1 , wherein the PLC control panel 2 is embedded with the finite element analysis module 3
  • the finite element analysis module 3 is provided with a complete mathematical model of the hydraulic cylinder 4 and the fuselage frame structure 1 and a constraint relationship between the two joints; and the hydraulic cylinder 4 and the fuselage frame structure 1 are each An infrared displacement sensor 5, a pressure sensor 6 and a timer 7 are respectively arranged at the joint joint position to form a detection module; wherein each timer 7 is connected to its corresponding pressure sensor 6, each infrared displacement sensor 5 and The pressure sensor 6 is directly connected to the PLC control panel 2; the PLC control panel 2 includes a plurality of calculation modules 21, a display 22 and a CPU processor 23, and each calculation module 21 corresponds to a detection module, thereby realizing the hydraulic cylinder block 4 and the machine Real-time monitoring of each joint joint
  • the finite element analysis module 3 acquires the displacement data, the pressure data, and the pressure time on each of the detection modules through the CPU processor 23 of the PLC control panel 2, and then performs the calculation procedure of the finite element analysis module in advance. Calculation.
  • the joint joint of the hydraulic cylinder 4 and the fuselage frame structure includes at least one joint point respectively disposed on the upper, lower, left, right and bottom of the cylinder block.
  • the finite element analysis module 3 displays the mathematical model, the constraint relationship, and the force condition of the hydraulic cylinder block 1, the fuselage frame structure 1 through the display 22 of the PLC control panel 2, and simultaneously records the impact of the momentary force. Complete the instantaneous digital model shape.

Abstract

一种液压机缸体（4）和机身框架结构（1）基于有限元分析的应用系统，包括设于机身框架结构（1）上的PLC控制面板（2），其中PLC控制面板（2）内嵌有有限元分析模块（3），有限元分析模块（3）内设有液压机缸体（4）与机身框架结构（1）的完整数学模型以及这两者之间的各个关节的约束关系；并且液压机缸体（4）与机身框架结构（1）各个连接关节位置处分别设有一个红外位移传感器（5）、压力传感器（6）和计时器（7），从而形成一个探测模块；其中每一个计时器（7）连接在其对应的压力传感器（6）上，每一个红外位移传感器（5）和压力传感器（6）直接连接在PLC控制面板（2）。基于有限元分析的应用系统，实现了对液压机缸体（4）和机身框架结构（1）的完全约束监控，提高了液压机缸体（4）和机身框架结构（1）的实时监控能力。

Description

液压机缸体与机身框架结构基于有限元分析的应用系统 技术领域
本发明涉及有限元分析的应用技术领域，特别是涉及液压机缸体与机身框架结构基于有限元分析的应用系统。
背景技术
液压机是利用液压传动技术进行压力加工的设备，是制品成型生产中应用最广的设备之一。与其他压力机相比，它具有压力和速度可在大范围内无级调整，可在任意位置输出全部功率和保持所需压力、结构布置灵活，各执行机构可很方便地达到所希望的动作配合等优点。
因此，液压机在我国国民经济的各行各业，尤其是塑性加工领域得到了日益广泛的应用。
影响液压机质量的因素很多，其中液压机的设计水平是非常关键的一个因素。液压机设计的重点是机架设计，这是由机架的受力和结构特点而决定的。液压机本体是液压机的重要组成部分，其重量约占整机重量的60％以上，液压机本体的设计水平，对液压机的制造成本、技术性能和使用寿命有着决定性的影响。液压机设计理论和方法的发展主要经历了经验设计、数值计算、优化设计几个阶段。
直接影响液压机的液压机缸体与机身框架结构使用寿命和使用效果的这些因素，一般是在设计阶段使用有限元分析进行预估计算以及模拟，从而起到优化设计的作用。但是虽然设计阶段优化了，在液压机的使用过程中，仍然会出现预想不到的冲击磨损、损伤以及其他情况。
发明内容
为了克服上述现有技术的不足，本发明提供了一种在液压机运行过程中仍然能够检测液压机磨损以及膨胀损伤衰减的有限元分析应用系统。
本发明所采用的技术方案是：液压机缸体与机身框架结构基于有限元分析的应用系统，包括设于机身框架结构上的PLC控制面板，其中PLC控制面板内嵌有有限元分析模块，所述有限元分析模块内设有液压机缸体与机身框架结构的完整数学模型以及这两者之间的各个关节的约束关系；并且液压机缸体与机身框架结构各个连接关节位置处分别设有一个红外位移传感器、压力传感器和计时器，从而形成一个探测模块；其中每一个计时器连接在其对应的压力传感器上，每一个红外位移传感器和压力传感器直接连接在PLC控制面板；PLC控制面板，包括若干计算模块、一个显示器和CPU处 理器，每一个计算模块对应一个探测模块，从而实现对液压机缸体与机身框架结构的每一个连接关节的实时监控。
进一步地，有限元分析模块通过PLC控制面板的CPU处理器获取各个探测模块上的位移数据、压力数据和受压时间，然后通过预先设置在有限元分析模块的计算程序进行计算。
进一步地，液压机缸体与机身框架结构的连接关节至少包括设于液压缸缸体的上、下、左、右、底部分别一个关节点。
进一步地，有限元分析模块通过PLC控制面板的显示器显示液压机缸体、机身框架结构的数学模型、约束关系以及受力情况，同时记录瞬间受力较大的冲击完成瞬间数模形状。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：本发明的液压机缸体与机身框架结构基于有限元分析的应用系统，通过内嵌在液压机的机身框架上的PLC控制面板上的有限元分析系统，配合设置在液压机与机身框架上的各个探测模块，实现了对液压机缸体和机身框架结构的完全约束监控，提高了液压机缸体与机身框架结构的实时监控能力，便于工作人员即时对受损部位进行处理，或者提前预防，具有较好的预警性能。
附图说明
图1为液压机缸体与机身框架结构基于有限元分析的应用系统的原理框图；
其中：1-机身框架结构，2-PLC控制面板，21-计算模块，22-显示器，23-CPU处理器；3-有限元分析模块，4-液压机缸体，5-红外位移传感器，6-压力传感器，7-计时器。
具体实施方式
为了加深对本发明的理解，下面结合附图和实施例对本发明进一步说明，该实施例仅用于解释本发明，并不对本发明的保护范围构成限定。
如图1所示，液压机缸体与机身框架结构基于有限元分析的应用系统，包括设于机身框架结构1上的PLC控制面板2，其中PLC控制面板2内嵌有有限元分析模块3，所述有限元分析模块3内设有液压机缸体4与机身框架结构1的完整数学模型以及这两者之间的各个关节的约束关系；并且液压机缸体4与机身框架结构1各个连接关节位置处分别设有一个红外位移传感器5、压力传感器6和计时器7，从而形成一个探测模块；其中每一个计时器7连接在其对应的压力传感器6上，每一个红外位移传感器5和压力传感器6直接连接在PLC控制面板2；PLC控制面板2，包括若干计算模块21、一个显示器22和CPU处理器23，每一个计算模块21对应一个探测模块，从而实现对液压机缸体4与机身框架结构1的每一个连接关节的实时监控。
在上述实施例中，有限元分析模块3通过PLC控制面板2的CPU处理器23获取各个探测模块上的位移数据、压力数据和受压时间，然后通过预先设置在有限元分析模块的计算程序进行计算。
在上述实施例中，液压机缸体4与机身框架结构的连接关节至少包括设于液压缸缸体的上、下、左、右、底部分别一个关节点。
在上述实施例中，有限元分析模块3通过PLC控制面板2的显示器22显示液压机缸体1、机身框架结构1的数学模型、约束关系以及受力情况，同时记录瞬间受力较大的冲击完成瞬间数模形状。
本发明的实施例公布的是较佳的实施例，但并不局限于此，本领域的普通技术人员，极易根据上述实施例，领会本发明的精神，并做出不同的引申和变化，但只要不脱离本发明的精神，都在本发明的保护范围内。

Claims (4)

  1. 液压机缸体与机身框架结构基于有限元分析的应用系统，其特征在于：包括设于机身框架结构(1)上的PLC控制面板(2)，其中PLC控制面板(2)内嵌有有限元分析模块(3)，所述有限元分析模块(3)内设有液压机缸体(4)与机身框架结构(1)的完整数学模型以及这两者之间的各个关节的约束关系；
    并且液压机缸体(4)与机身框架结构(1)各个连接关节位置处分别设有一个红外位移传感器(5)、压力传感器(6)和计时器(7)，从而形成一个探测模块；其中每一个计时器(7)连接在其对应的压力传感器(6)上，每一个红外位移传感器(5)和压力传感器(6)直接连接在PLC控制面板(2)；
    PLC控制面板(2)，包括若干计算模块(21)、一个显示器(22)和CPU处理器(23)，每一个计算模块(21)对应一个探测模块，从而实现对液压机缸体(4)与机身框架结构(1)的每一个连接关节的实时监控。
  2. 根据权利要求1所述的液压机缸体与机身框架结构基于有限元分析的应用系统，其特征在于：有限元分析模块(3)通过PLC控制面板(2)的CPU处理器(23)获取各个探测模块上的位移数据、压力数据和受压时间，然后通过预先设置在有限元分析模块的计算程序进行计算。
  3. 根据权利要求2所述的液压机缸体与机身框架结构基于有限元分析的应用系统，其特征在于：液压机缸体(4)与机身框架结构的连接关节至少包括设于液压缸缸体的上、下、左、右、底部分别一个关节点。
  4. 根据权利要求1-3任意一项所述的液压机缸体与机身框架结构基于有限元分析的应用系统，其特征在于：有限元分析模块(3)通过PLC控制面板(2)的显示器(22)显示液压机缸体(1)、机身框架结构(1)的数学模型、约束关系以及受力情况，同时记录瞬间受力较大的冲击完成瞬间数模形状。
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