[发明专利]大型重载操作装备性能测试与标定的装置与方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种机械技术领域的装置与方法，具体是一种大型重载操作装备性能测试与标定的装置与方法，尤其适用于大型锻造操作机。

背景技术

随着我国制造业的不断发展，大型装备特别是大型重载操作装备所表现出来的重要性越来越明显，如大型锻造操作机在提高钢铁工业的生产效率方面效果明显，但我国却还没有拥有自主知识产权的大型重载操作装备的核心技术，因此研制性能优越的大型重载操作装备成为了一个重要的课题，然而对研制出来的大型重载操作装备如何进行性能测试、标定装备参数、检测力承载能力也成为了一个不得不考虑的问题。要对大型重载操作装备进行性能测试，必须对其工况进行模拟还原。如要对大型锻造操作机进行性能测试，必须要明确锻压过程中工件对锻造操作机夹钳产生的力及工件本身锻压变形产生的位移，然后将整个锻压过程对锻造操作机产生的作用包括力与位移进行模拟还原，因此必须要研制一种大型重载操作装备性能测试与标定装置，并与相关的计算机仿真技术结合，形成一种大型重载操作装备性能测试与标定的方法。

国际上现在从事大型锻造操作机研究与开发的主要两家德国公司：DDS公司和SMS公司。但是关于他们生产的大型锻造操作机有关承载性能主要依靠设计分析和经验数据积累，实际并没有特定的装备性能测试和标定装置，特别是结合具体锻造工况(主要指锻造中的力和位移进行模拟还原)，采用计算机仿真分析的方法，进行大型重载操作装备主要性能研究与试验。因此国外采用计算机仿真和实验装备相结合的方法进行大型重载操作装备性能测试与标定的相关内容未见报道。国内研究大型锻造操作机及其他重载操作装备相对起步较晚，因此通过检索，没有发现相关的大型重载操作装备性能测试与标定的装置与方法。

发明内容

本发明的目的在于针对现有技术的不足，提出一种大型重载操作装备性能测试与标定的装置与方法，使其利用一种大型重载操作装备性能测试与标定装置，结合计算机仿真分析方法，对大型重载操作装备的工况进行模拟，然后与重载操作装备或者重载操作装备的模型对接，从而测试装备性能、标定装备参数、检测装备能力的方法，尤其适用于对锻造操作机的性能测试与标定。本发明具有力承载能力大，控制容易，响应速度快，运动精度高的优点。

本发明是通过以下技术方案实现的：

本发明所涉及的大型重载操作装备性能测试与标定装置，包括控制子系统、动力子系统、机械子系统。控制子系统独立于机械子系统、动力子系统之外，具体形式与布置不受限制。

所述机械子系统为二自由度移动并联机构，包括、垂直支撑平台、导轨、滑块、下侧滑动支撑、支撑杆件、转动副、动平台、末端执行器，整体机构通过导轨固定在垂直支撑平台上，滑块固定在导轨上，两下侧滑动支撑分别固定对应的滑块上，而动平台则通过由8根支撑杆件及转动副组成的平行四边形机构与两下侧滑动支撑连接，末端执行器固定在动平台上。

所述控制子系统，包括计算机与液压系统。根据计算机有限元仿真分析软件对锻造操作机夹持工件锻压的过程进行模拟、分析得到多种工况下工件的运动曲线及工件对夹钳施力曲线，计算机据此得出液压系统中液压缸的压力信号与速度信号，并通过液压系统中的阀门控制供给动力子系统中四个液压缸的液压油流量和压力，无级调节动力子系统中各个液压缸的驱动压力、速度。

所述动力子系统由四个液压缸组成，液压缸固定于机械子系统的垂直支撑平台上，当液压缸驱动下侧滑动支撑移动时，末端执行器将会在平面内移动，并能对其对接的对象施力。因此整个装置可以模拟操作机夹持工件时，工件的运动及工件对夹钳的施力情况以及模拟某几个典型锻压工艺一次锻压过程中工件的运动及工件对夹钳的施力情况。

所述液压缸的布置方式为对称布置，液压缸穿过下侧滑动支撑，也可以对称布置在两下侧滑动支撑的外侧，或同侧布置。

本发明上述装置的驱动方式可以是液压驱动，也可以是电气驱动、气压驱动或者机电液结合的方式，具体根据实际需要确定。

本发明上述装置的内部机构结合了等腰三角形二力杆桁架结构、平行四边形结构，刚度高、受力特性好、传动效率高，在等腰三角形底角超过45度后，力传动比大。

本发明所涉及的大型重载操作装备性能测试与标定方法，包括以如下步骤：

(1)将大型重载操作装备性能测试与标定装置与锻造操作机(样机)放置于同一基础平台上，然后操作机夹钳将大型重载操作装备性能测试与标定装置末端执行器夹紧，二者保持中心对齐，在同一水平面内。

(2)利用计算机有限元仿真分析软件(如ABAQUS，DEFORM等)对锻造操作机夹持工件锻压的过程进行模拟，分析得出操作机夹钳端工件的运动及工件对夹钳的施力情况。