达到最小的工程量

作者:Stefanie Michel 文章来源:MM《现代制造》 点击数:317 发布时间:2019-04-26
火车缓冲器,必须定期检查其功能的安全部件。一家特种机床生产厂开发了一种量身定制的火车缓冲器测试压力机。只有液压伺服执行装置才能满足工程设计的要求。
达到最小的工程量

火车制动时相当于大约50辆、每辆35 t的载重汽车在刹车,火车车厢前端的缓冲器起到了缓和各节车厢之间冲击力的作用,否则火车就可能会脱轨。火车缓冲器,带有强力弹簧组件的钢质套管是一个与安全有关的火车部件,就像火车的制动器和车轮悬架一样重要。但在火车缓冲器安装使用的状态下是无法对其功能进行检测的,因此必须定期的将火车缓冲器拆下来、在专用的测试台是进行检测。瑞士的特种设备生产厂Lindenberg技术公司专门开发生产了一种量身定制的、在工业4.0环境中集成数据处理和控制技术液压测试压力机。除了可以检查火车缓冲器以外,还可以检查列车的车钩以及完成客户的特殊装配过程。

图1 Lindenberg技术公司研发生产的检测用液压机配用了Rexroth公司研发生产的液压伺服执行器,将很高的能源利用效率和数字化控制技术结合到一起
图1 Lindenberg技术公司研发生产的检测用液压机配用了Rexroth公司研发生产的液压伺服执行器,将很高的能源利用效率和数字化控制技术结合到一起

实际的测量过程和闭环控制是由Rexroth公司研发生产的SHA液压伺服执行器来完成的。“这一解决方案为客户提供了测试过程中所必须的速度和力量的完美组合。”苏黎世湖畔Lindenberg技术公司的领导人Andre Kälin先生强调说道。液压伺服执行器是一个完整的驱动单元,其中的液压运动是由数字控制的Sytronix系列的变速泵驱动的。

“在方案设计时我们就考虑了如何将液压系统的优势与现代控制调节技术结合到一起的问题了。”Kälin先生说。这一解决方案旨在提供非常大的测试负荷范围和测试速度范围,并且作为即插即用的机组可以立即安装使用,将用户的硬件和软件工程量都降低到最小。“除了Bosch Rexroth公司的产品以外我们还没有在其他任何地方找到这样的东西。”Kälin先生强调说。

通过控制转速提高泵的能源利用率

作为一台测试、检验设备的驱动动力部件使用也对液压系统的性能和能力提出了特殊的要求。只需要软件指令就能够改变对不同型号火车缓冲器的检测周期。“我们的压力机能够完成所有不同型号火车缓冲器的测试,最大压力可以达到1500 kN。”Kälin先生在介绍该试验设备的多功能性时说道。

瑞士Bosch Rexroth公司为Lindenberg公司提供了成套液压机组,包括了MLC多轴运动监控系统,伺服调节器和电动机以及预编程的软件。MLC多轴运动监控系统的任务是协调伺服调节器的控制。在封闭的控制循环中调节Sytronix液压泵的驱动转速使其与当前的执行器的功率需求保持匹配。即可根据实际需要提供所需的速度和压力、并且进行精确的调整。Sytronix液压泵驱动系统用正排量控制取代了长期以来液压静力学利用节流阀进行的节流控制方式,不会消耗大量的能源让液压泵输出恒定的流量,再利用节流阀来控制流量;相反它在部分载荷工况下减少了泵驱动装置的转速。这样一来它比恒定压力的液压系统能源利用率提高了80%,并且可以随时转换执行新的运动指令。

Sytronix液压泵驱动系统的另一个优点是:由于没有能够产生热量的节流损失,因此Lindenberg公司的试验压力机可以省略冷却液压油的冷却系统。这就减少了设备的空间占用和系统成本,同时也能使液压油有着更长的使用寿命。部分负载工况下降低转速还可以降低噪音,因此Lindenberg公司就不需要再为隔离噪音采取其他的辅助措施了。

图2 Rexroth公司闭环控制的液压伺服执行机构承担着液压测试的运动任务
图2 Rexroth公司闭环控制的液压伺服执行机构承担着液压测试的运动任务

快捷的调试:

参数赋值代替了编程

Rexroth公司的液压驱动装置能够产生的最大流量为170 l/min,设备的邮箱容积为250 l。整套驱动装置为主油缸和其他执行器提供液压油,例如向推出火车缓冲器的推出油缸提供液压油。在运动控制中,Rexroth公司的数据库已经考虑了液压技术专有的一些功能以及一些特殊功能,例如非线性过冲。“调试时没有必要编写程序,技术人员只需设定参数就可以了。” André Kälin先生说。瑞士机床设备制造商也在安全性方面给予了高度的关注:在设备调整时和某些型号的火车缓冲器测试时,操作者必须打开安全防护门进入工作区。这时,Rexroth公司的Indradrive驱动装置中通过了安全认证的安全降速功能(SLS)就开始发挥作用了。另外,Lindenberg公司的工程师们还使用了两个位置监控的安全阀来实现准确的Level Ple级的安全保障,整套电-液部件都是Rexroth公司在瑞士机床设备生产厂现场组装和测试的,技术服务人员还为Lindenberg公司提供机械集成和安装调试的技术支持。

图3 Rexroth公司液压系统的最大流量为170 l/min,设备的邮箱容积为250 l
图3 Rexroth公司液压系统的最大流量为170 l/min,设备的邮箱容积为250 l

压力机提供的不仅仅是可变的压力和速度。它还采集每次检验测试时的重要数据,并将采集到的数据保存在上一级的控制系统中。运动监控支持硬件基础上的所有通信技术协议,实现了不间断的数据、信息交换,并与联网IT环境中的OPC UA服务器保持联系。特别重要的是:它详细的绘制了作为缓冲器功能指示器的液压力的曲线图。如果显示的液压力曲线偏离了正确的理论值曲线,则表示缓冲器出现了问题,指出了问题的根源,需要采取什么样的措施以恢复缓冲器的正常功能。

数据处理技术也是非常重要的:“压力机和液压伺服执行机构的所有部件都可以远程维护。这是客户为确保最高的设备利用率而提出的一个明确要求。”Kälin先生说道。这也就将液压伺服技术的液压力和流体技术的稳定性等优点与数字化调节控制技术和故障诊断能力的优势结合到一起了。

“我们希望详细的了解整个过程,以便找到坚实的工程技术知识和最佳的解决方案。”Lindenberg技术公司是解决特殊任务的专家级企业,Kälin先生说。这家企业不仅设计制造特种设备而且也生产标准设备。企业的经营重点是装配和检测用的液压机、加压硫化机以及用户特定的解决方案。