【文章內(nèi)容簡介】 鋼。校核活塞桿的穩(wěn)定性因為活塞桿受壓力，存在穩(wěn)定性問題，首先計算柔度。已知： 柔度：臨界力：Q235鋼：導出：校核強度[] 令，查表得。因此有：。由此導出：。根據(jù)GB，選取活塞桿直徑為。（3）活塞尺寸確定因為該彎管機的設備壓力，所以初算時候系統(tǒng)的背壓可以忽略不計，按照液壓缸的工作壓力選擇液壓缸內(nèi)徑和活塞桿直徑的比例，因此活塞的直徑為，因此活塞直徑確定為?；钊暮穸龋?。（4）液壓缸壁厚和外徑的計算液壓缸的壁厚由液壓缸的強度條件來計算。液壓缸的壁厚一般是指缸筒結(jié)構(gòu)中最薄出的厚度。從材料力學可知，承受內(nèi)壓力的圓筒，其內(nèi)應力的分布規(guī)律因壁厚的不同而各異。一般計算時可以分為薄壁圓筒和厚壁圓筒。液壓缸的內(nèi)徑與其壁厚的比值的稱為薄壁圓筒，起重運輸機械和工程機械的液壓缸，一般用無縫鋼管材料，大多屬于薄壁圓筒結(jié)構(gòu)，其壁厚按薄壁圓筒公式計算。式中液壓缸壁厚；D液壓缸內(nèi)徑；試驗壓力，一般取工作壓力的倍。缸筒材料的許用壓力。其值為：鍛鋼：；鑄鋼：；無縫鋼管：；高強度鑄鐵：灰鑄鐵：。該液壓缸選擇無縫鋼管材料，取。；；。將已知數(shù)據(jù)帶入公式得：，因此取。因此，液壓缸的外徑為：。1） 缸蓋厚度的確定一般液壓缸多為平底缸蓋，其有效厚度t按強度要求可以用下面的公式進行近似計算。因此，取缸蓋厚度為。2） 最小導向長度的確定當活塞桿全部外伸時，從活塞支撐面中點到缸蓋滑動支撐面中點的距離H稱為最小導向長度。如果導向長度過小，將使液壓缸的初始撓度增大，影響液壓缸的穩(wěn)定性，因此設計時務必保證一個最小導向長度。對一般的液壓缸，最小導向長度H應滿足以下要求式中液壓缸的最大行程；液壓缸的內(nèi)徑。該液壓缸取。（1）活塞桿直徑的確定取活塞桿長度為130mm已知： 柔度：臨界力：Q235鋼：導出：校核強度[] 令，查表得。因此有：。由此導出：。根據(jù)GB，選取活塞桿直徑為。（2）活塞尺寸確定因為該彎管機的設備壓力，所以初算時候系統(tǒng)的背壓可以忽略不計，按照液壓缸的工作壓力選擇液壓缸內(nèi)徑和活塞桿直徑的比例，因此活塞的直徑為，因此活塞直徑確定為?；钊暮穸?，?。?）液壓缸壁厚和外徑的計算液壓缸的壁厚由液壓缸的強度條件來計算。液壓缸的壁厚一般是指缸筒結(jié)構(gòu)中最薄出的厚度。從材料力學可知，承受內(nèi)壓力的圓筒，其內(nèi)應力的分布規(guī)律因壁厚的不同而各異。一般計算時可以分為薄壁圓筒和厚壁圓筒。液壓缸的內(nèi)徑與其壁厚的比值的稱為薄壁圓筒，起重運輸機械和工程機械的液壓缸，一般用無縫鋼管材料，大多屬于薄壁圓筒結(jié)構(gòu)，其壁厚按薄壁圓筒公式計算。式中液壓缸壁厚；D液壓缸內(nèi)徑；試驗壓力，一般取工作壓力的倍。缸筒材料的許用壓力。其值為：鍛鋼：；鑄鋼：；無縫鋼管：；高強度鑄鐵：灰鑄鐵：。該液壓缸選擇無縫鋼管材料，取。；；。將已知數(shù)據(jù)帶入公式得：，因此取。因此，液壓缸的外徑為：。3） 缸蓋厚度的確定一般液壓缸多為平底缸蓋，其有效厚度t按強度要求可以用下面的公式進行近似計算。因此，取缸蓋厚度為。4） 最小導向長度的確定當活塞桿全部外伸時，從活塞支撐面中點到缸蓋滑動支撐面中點的距離H稱為最小導向長度。如果導向長度過小，將使液壓缸的初始撓度增大，影響液壓缸的穩(wěn)定性，因此設計時務必保證一個最小導向長度。對一般的液壓缸，最小導向長度H應滿足以下要求式中液壓缸的最大行程；液壓缸的內(nèi)徑。該液壓缸取。 電氣方面的有關設計及應用通過以上的分析，可以得出，要想精確控制彎管的形狀和質(zhì)量，必須有精確的控制系統(tǒng)，該系統(tǒng)可以通過控制電流的大小來改變伺服閥中油的流量大小，從而控制油缸的伸長量以及運動速度，來控制矩形管的形狀，同時，必須有相應的傳感器接入電氣控制系統(tǒng)中，選取光電編碼器安裝在滑軌上，通過感應滑軌與滾彎機構(gòu)的距離，可以控制頂鐓油缸的速度和位置；在彎曲油缸的活塞桿中安裝位移傳感器，通過工控PC機來控制精確的彎曲位移，經(jīng)過設計與查詢有關資料，控制系統(tǒng)總圖如圖32所示。圖32 彎管機控制系統(tǒng)總圖首先由計算機生成控制目標曲線，通過對每一點的彎曲油缸的伸長量和頂鐓油缸的伸出速度進行的精確計算處理，經(jīng)過D/A轉(zhuǎn)換成為模擬信號，在控制器經(jīng)過電流放大、顫震信號、PWM處理后控制伺服閥（液壓缸伸出的速度與伺服閥控制電流成正比）由此控制液壓缸動作。首先，對于頂鐓油缸控制回路，頂鐓油缸的位置和速度由光電脈沖傳感器檢測并轉(zhuǎn)換為相應的數(shù)字脈沖信號反饋給計算機，由計算機進行頂鐓油缸速度和位置的監(jiān)測、控制。由于管件由多弧段組成，在小半徑段，自動降低頂鐓油缸推進速度；為提高效率，在大半徑段自動提高頂鐓油缸推進速度。其次對于彎曲油缸控制回路，彎曲油缸伸長量由位移傳感器檢測并轉(zhuǎn)化為相應的電壓信號。一方面，直接反饋到控制器實現(xiàn)對油缸位置的模擬PID的位置閉環(huán)控制。同時，將此信號經(jīng)過A/D轉(zhuǎn)換后傳給計算機，實現(xiàn)對彎曲油缸的多環(huán)路串級伺服控制。計算機在采集彎曲、頂鐓油缸信號進行控制的同時對傳回的兩路信號在顯示器進行動態(tài)顯示，直觀顯示理想曲線與實際彎管曲線（不同顏色）差異，使操作者能夠更加直觀、更加方便的監(jiān)視彎管機工作狀態(tài)、彎管進程、理想曲線和實際曲線重合度等。 電液伺服控制系統(tǒng)硬件結(jié)構(gòu)組成控制系統(tǒng)對于不同的制管要求和需要的彎曲力矩不同, 有全伺服電機控制、全液壓控制和液壓2電機混合控制。由于電液控制系統(tǒng)具有控制精度高、響應速度快、信號處理靈活、輸出功率大、結(jié)構(gòu)緊湊及功率質(zhì)量比大等優(yōu)點 , 在大量的數(shù)控彎管機系統(tǒng)中, 主要采用電液比例閥或電液伺服閥來產(chǎn)生彎曲力矩, 從而準確地控制彎管的角度。電液伺服閥控制系統(tǒng)由以下部分組成: 基于工業(yè)PC 數(shù)控系統(tǒng)主模塊、數(shù)模轉(zhuǎn)換卡、計數(shù)器定時器卡、數(shù)據(jù)采集卡，伺服放大器、電液伺服閥以及執(zhí)行機構(gòu), 電液伺服閥控制系統(tǒng)硬件結(jié)構(gòu)框圖, 如圖33所示。 圖33 電液伺服閥控制系統(tǒng)硬件結(jié)構(gòu)圖（1）基于工業(yè)PC 數(shù)控系統(tǒng)主模塊為加工二維彎管完成動作, 數(shù)控彎管機數(shù)控系統(tǒng)必須實現(xiàn)2個軸坐標運動控制。通過運動控制卡向伺服控制單元發(fā)送頻率可變的脈沖, 從而準確地控制伺服電機的運動速度和移動位置, 通過輸入輸出卡來控制外設的開關信號, 運動控制卡和輸入輸出卡都插在IPC 的擴展插槽上。系統(tǒng)的核心在于彎曲動作的實現(xiàn), 它是由電液伺服控制系統(tǒng)中的電液伺服閥來完成的。在對伺服閥的控制中, 采用了PID控制算法來實現(xiàn)電液伺服閥的精確控制, 控制算法中的大量計算由具有強大計算功能的工業(yè)PC機來完成。（2）數(shù)模轉(zhuǎn)換(D/A )PC7484板是為了工業(yè)PC機或PC兼容機設計的一種多功能綜合接口板。板上有12位單端16路/差分或8路A/D輸入、4路12位獨立D/A電壓電流輸出、16路開關量輸入/輸出、3路脈沖記數(shù)/定時中斷等多項功能。本板適用于各種工業(yè)現(xiàn)場的數(shù)據(jù)測量及控制，集成度高，功能強大，可靠性好，數(shù)據(jù)采集穩(wěn)定，且價格低廉，符合PC總線標準，以中斷或查詢方式工作，占有連續(xù)16個I/O口地址。A/D轉(zhuǎn)換芯片采用高性能的AD1674芯片，D/A芯片采用DA7625，A/D、D/A芯片有多量程、單雙極性輸入輸出，DC電源隔離模塊給模擬器件供電，從而進一步提高了可靠性。PC7484模擬量輸入輸出及脈沖信號有孔頭接入，通過改變跳線器就可以選擇A/D、D/A不同的電壓輸入輸出范圍。16路開關量輸入輸出信號由IDC接頭連接，輸入輸出為TTL電平，占用16個I/O端口地址，可采用查詢或中斷方式工作。D/A 轉(zhuǎn)換器, 主要由參考源、電阻網(wǎng)絡、開關電路和輸出運算放大器組成。它是一種譯碼電路, 其輸入是數(shù)字量, 輸出是模擬量。電液伺服閥是利用電流信號來控制大功率的液壓能工作, 從而驅(qū)動液壓缸動作。為了控制彎管速度, 就要改變伺服閥的流量, 從而必須改變輸入伺服閥的電壓信號。選用PC7484 數(shù)模轉(zhuǎn)換(D/A ) 卡來實現(xiàn)數(shù)字量向電壓信號的轉(zhuǎn)換, 它是雙通道、雙極性、分辨率為12 位的D/A卡, 插在工控機主板上的ISA 擴展槽上, 通過改變輸入D/A 卡的12 位數(shù)字量來改變輸出給伺服閥的電流信號。采用DAC7625，該芯片轉(zhuǎn)換時間短，工作穩(wěn)定，可靠性高。DAC7625內(nèi)含4路獨立D/A，芯片內(nèi)部具有上電自動清零電路，可實現(xiàn)單/雙極性清零。控制電路選中哪路D/A，該D/A即從數(shù)據(jù)線上讀取數(shù)據(jù)并啟動D/A開始轉(zhuǎn)換，經(jīng)過運放輸出。主要參數(shù)性能如下：輸出通道：獨立4路輸出信號范圍：電壓方式：05V；010V；V，V電流方式：420mA輸出阻抗：2D/A轉(zhuǎn)換器件：DAC7625D/A轉(zhuǎn)換分辨率：12位D/A轉(zhuǎn)換碼制：二進制原碼（單極性） 二進制偏移碼（雙極性） D/A轉(zhuǎn)換時間：1us D/A轉(zhuǎn)換綜合誤差：電壓方式：%FSR 電流方式：1%FSR 電壓輸出方式負載能力：5mA/每路 電流輸出方式負載電阻范圍：400 I/O地址：30430BH 圖34 DA7625管腳圖（3）計數(shù)器定時器為了能夠完全滿足數(shù)控彎管機的彎管工藝要求, 必須對彎曲角度進行實時的跟蹤, 并對彎管速度和角度進行控制, 從而最大限度的克服彎管材料的反彈以及機械部分對彎曲角度的影響。為此,在彎曲軸上安裝了一個位移編碼器, 位移編碼器是一種脈沖形式輸出的傳感器, 常用于位置和位移檢測系統(tǒng)。為了能夠在高精度的時間內(nèi)獲得對編碼器輸出的脈沖進行準確的計數(shù), 從而獲得當前的彎曲角度和速度, 采用計數(shù)器定時器卡PC7484 來定時采集編碼器輸出的脈沖數(shù)。板上使用一片8253提供3通道16位字長定時/計數(shù)器，由于有光電隔離器件，計數(shù)脈沖頻率范圍為025KHz，當用于脈沖計數(shù)時，三路脈沖信號由接口輸入，經(jīng)過限流電阻和光電隔離芯片后進入8253，由于有光電隔離器件，對干擾有效脈沖信號的早聲可起消除作用，提高了可靠性，但降低了脈沖頻率的計數(shù)范圍，約為每秒025KHz。用于脈沖計數(shù)方式時，跳線都斷開，當用于定時中斷方式時，有內(nèi)部1MHz晶振提供時鐘。它們既可以單通道使用，也可以通過板上跳線器多通道級聯(lián)