[发明专利]一种大型伺服压力机主传动系统参数标定优化方法

说明书

技术领域

本发明属于伺服压力机应用技术领域，涉及一种伺服压力机主传动系统参数标定优化方法，尤其适用于主传动转动惯量较大、系统较为复杂的大型伺服压力机主传动系统参数标定。

背景技术

伺服压力机采用伺服电机作为驱动源，滑块运动曲线柔性可控，可根据零件冲压成形工艺的要求，优化设计滑块最佳运动曲线，达到既能提高零件冲压成形质量又能提高冲压生产节拍的目的，在冲压领域具有广泛的应用前景。

在优化设计滑块运动曲线时，必须要校核伺服电机的动态限和热极限，即伺服压力机采用优化设计的滑块运动曲线运行时，确保伺服电机实际运行转矩和热极限值均低于许用值，否则会导致伺服电机无法正常工作或降低使用寿命，这就要求伺服电机的转矩理论计算值与实际运行值误差较小，并留有一定的安全裕度才能保证伺服电机能够长期稳定工作。尤其对于主传动转动惯量较大、系统较为复杂的大型伺服压力机，伺服电机安全校核的准确性直接影响其使用寿命。伺服电机的动态限和热极限校核涉及主传动系统中旋转部件的转动惯量和质量、直线运动部件的质量、传动系统的机械效率以及平衡缸平衡系数等参数，上述这些参数，在伺服压力机机械结构设计时已有给定值，但受部件加工余量和实际运行工况的影响，使得这些参数的理论给定值与实际值有较大的偏差，进而影响伺服电机安全校核的准确性。在传统方法中，主传动系统参数的取值主要依赖于工程师现场调试经验，而且需要通过不断修改和试错，才能获得较为满意的系统参数值，参数调整时间长且精度不高，难以给伺服电机安全校核提供精确的系统参数值。

发明内容

针对现有技术存在的不足，本发明的目的在于提供一种大型伺服压力机主传动系统参数标定优化方法，解决主传动系统参数的取值主要依赖工程师的现场调试经验，精度不高，难以得到精确的主传动系统参数的问题。通过对主传动系统参数进行现场标定，获得实际运行工况下这些参数的精确值，进而提高伺服电机安全校核的准确性。

为了实现上述目的，本发明的技术方案如下：一种大型伺服压力机主传动系统参数标定优化方法，包括以下步骤：

A、确定主传动系统待标定参数

大型伺服压力机主传动系统包括伺服电机、联轴器、减速系统、偏心轮、执行机构、滑块、平衡缸以及其他辅助部件，伺服电机通过联轴器和减速系统驱动偏心轮做旋转运动，然后通过执行机构将偏心轮的旋转运动转化为执行机构末端的直线运动，进而带动滑块做往复直线运动，其中执行机构采用曲柄连杆机构、六连杆机构、肘杆机构或八连杆机构；在伺服压力机运行过程中，伺服电机提供的转矩主要消耗在以下几个方面：

A1、驱动伺服电机转子、联轴器加减速所需的转矩，其值与转子、联轴器转动惯量和伺服电机旋转加速度相关；

A2、驱动减速系统、偏心轮旋转部件加减速所需的转矩，其值与减速系统、偏心轮的转动惯量和偏心轮旋转加速度相关；

A3、在平衡缸力的作用下，驱动滑块直线加减速所需的转矩，其值与平衡缸力、滑块和其他辅助部件质量、滑块速度、滑块加速度以及偏心轮转速相关；所述的其他辅助部件包括上模具、装模高度调整装置和执行机构的部分连杆；

A4、克服零件冲压成形力所需的转矩，其值与零件冲压成形力、偏心轮转速和滑块速度相关；

A5、克服主传动系统中摩擦力所需的转矩，其值与主传动系统的机械效率相关；

伺服电机旋转加速度、偏心轮转速和旋转加速度、滑块速度和加速度均属于运动学参数，是根据冲压工艺要求设定的，由人为输入和通过相关计算推导出；除冲压成形力参数以外的伺服电机转子和联轴器的转动惯量、减速系统和偏心轮的转动惯量、平衡缸力、滑块和其他辅助部件的质量、主传动系统的机械效率均属于主传动系统的固有参数，当伺服压力机的机械结构确定后，这些参数即为定值；根据主传动系统中运动部件的联接方式和运动方式，将主传动系统中固有的机械特性参数进行模块化分类，分别为伺服电机转子和联轴器总转动惯量J_m，减速系统和偏心轮旋转部件折算到偏心轮轴上的总转动惯量J_e，滑块及其他辅助部件的总质量m_s，平衡缸力与滑块重力的比值即平衡系数ψ以及主传动系统的机械效率η，上述5个参数即为需要标定的主传动系统参数；

B、建立伺服电机运行转矩理论计算模型

分别计算主传动系统中各运动部件在工作状态时所需的伺服电机转矩，计算步骤如下：

B1、伺服电机驱动自身转子及其联轴器加减速所需的转矩，计算表达式为