新型井管管体模具同轴自振变频离心机液压系统研究

刘江涛，张新彩，孔德刚，袁永伟，弋景刚

(1.河北农业大学 机电工程学院，河北 保定 071001；2.河北新清源实业有限公司，河北 保定 071100)



新型井管管体模具同轴自振变频离心机液压系统研究

刘江涛1，张新彩2，孔德刚1，袁永伟1，弋景刚1

(1.河北农业大学 机电工程学院，河北 保定 071001；2.河北新清源实业有限公司，河北 保定 071100)

指出了管体模具同轴自振变频离心机液压系统是管体模具两端独立式弹性夹具的顶压执行机构，是保证密封性能的关键部分。依据离心机对液压系统的要求，建立了液压系统数学模型，运用MATLAB对其进行了仿真和分析。

井管；液压系统；离心机；仿真

1 引言

目前，地轮式离心机管体模具依靠地轮支撑带动转动，模具两端敞开，离心时跑浆，影响井管质量[1，2]。新型井管管体模具同轴自振变频离心机两端设置独立式弹性夹具，并由液压系统顶压，更换方便，密封效果好，解决了跑浆难题，避免了跑浆形成废渣，改善了井管生产环境。

2 总体技术

新型井管管体模具同轴自振变频离心机由传动装置(主动离心机机头)、液压顶压装置(从动离心机机头)、液压支护装置、电机等组成，如图1所示。

新型井管管体模具同轴自振变频离心机一次启动按键仅需6 min即可完成启动、加速、井管离心成型、制动、停车全过程，成型周期短，效率高。在图1中，液压系统、双向液压锁、耐震电接点压力表、两端弹性夹具密封管体模具两端，生产过程无跑浆现象，避免了跑料形成废渣，改善了生产环境，环保节能。

3 液压系统数学模型

新型井管管体模具同轴自振变频离心机采用液压自动控制，要求顶压执行机构可以实时控制，并且要求移动平稳、运行中可以实时调整、稳定可靠等。因此，采用阀控液压缸式的液压系统控制顶压执行机构，数学模型如图2所示。

图1 新型井管管体模具同轴自振变频离心机

图2 液压系统数学模型

图2中1代表输入，2代表输出，K(s)代表增益，G(s)代表电液阀传递函数，W(s)代表液压缸-负载传递函数。该系统采用单输入单输出方式，放大器增益为K(s)=Ka(Ka待定)；反馈系数H(s)=-1；电液阀传递函数为：

(1)

液压缸-负载传递函数为：

(2)

液压系统开环传递函数为：

(3)

将有关数据带入(3)式，整理得液压系统开环传递函数为：

G(s)=

(4)

图3 Step

图4 Bode

4 液压系统仿真、分析

利用MATLAB工具箱函数step和bode分别绘制单位阶跃响应曲线和伯德图，如图3和图4所示。

由图3和图4可知，液压系统即稳又快，并且超调小，稳态精度高；幅值裕度和相位裕度均满足要求，液压系统稳定性好。

5 结语

新型井管管体模具同轴自振变频离心机两端设置独立式弹性夹具，密封效果好，解决了跑浆难题。运用MATLAB对液压系统数学模型进行了仿真和分析，证明其稳定可靠。

[1]陈云敏，韩 超，凌道盛，等. ZJU400 离心机研制及其振动台性能评价[J]. 岩石工程学报，2011，33(12)：1187～1190.

[2]何斌辉,王兆伍,涂桥安. 高速管式离心机转子动力学稳定性的研究[J]. 轻工机械，2010，28(5)：12～14.

Studyon Hydraulic System of Coaxial Natural Vibration and Frequency Conversion Centrifuge of Novel Well Pipe Tube&Mould

Liu Jiangtao1, Zhang Xincai2, Kong Degang1, YuanYongwei1, Yi Jinggang1

(1.Mechanical&ElectronicEngineeringCollege,AgriculturalUniversityofHebei,Baoding,Hebei071001,China；2.HebeiXinqingyuanIndustrialCo.,Ltd.,Baoding,Hebei071100,China)

This article pointed out that hydraulic system of coaxial natural vibration and frequency conversion centrifuge of novel well pipe tube&mould is the top pressure execution body of two-end independent elastic clamp and is the key part to ensure the sealing performance. Based on the requirement of hydraulic system of coaxial natural vibration and frequency conversion centrifuge, the simulation and analysis were performed by using MATLAB.

well pipe; hydraulic system;centrifuge; simulation

2016-07-19

河北省高等学校科学技术研究项目(编号：ZC2016159)

刘江涛(1978—)，男，硕士，副教授，主要从事机电一体化技术方面的教学与研究工作。

TH13

A

1674-9944(2016)18-0186-02