六面顶压机液压系统同步仿真研究

　　六面顶压机是为石墨在触媒作用下合成人造金刚石提供高温超高压的重要生产设备^[1]。我国六面顶压机的发展起步于20 世纪60 年代，1984 年以后又得到了高速的发展^[2]。相比于两面顶压机，由于其具有成本低、技术成熟和适应压机大型化发展等特点，仍占据着国内压机行业大部分的市场。六面顶压机的工作原理: 高压油从6 个方向通入，对主机中心加压，推动活塞前进，使活塞前端面产生超高压力，在主机中心硬质合金钉锤的作用下使生产原料形成一个密封的正方体超高压容腔，该腔体提供了人造金刚石合成的高压条件。此加压过程中压机的“3 个中心”^[3]对生产性能有决定性的影响，所以液压系统中加压缸应具备高的同步精度，对提升六面顶压机的整机性能和产品质量有着重大意义。传统的六面顶压机液压系统( 图1) 靠精确调整来达到6 个油缸的速度匹配和对油缸的同步精度要求，其位置由行程开关来检测限定。6 个固定调速阀的匹配完全是靠经验手动调节，调节过程没有统一的标准，固定调速阀的调节灵敏度和稳定性对油缸的同步精度有很大的局限; 而行程开关对位置的调节精度低，一旦损坏，再次安装时将其调整到所要求的位置也非常麻烦。因此传统的六面顶压机液压系统同步精度低，对中性差，同步调整困难。作者针对传统的六面顶压机液压系统提出了新的电液比例控制的设计方案。

　　1 新型六面顶压机液压系统简介

　　图2 为新型六面顶压机的液压系统，整个系统包括快速顶升回路、同步加压回路、超高压回路、快回回路。现就同步加压回路进行简要说明。当电机M 启动，主油泵1 供油通过单向阀2 进入系统。此时，如果YV4、YV6 处于得电状态，则YV8 处于失电状态; 电磁换向阀6 处于右位，7 处于左位，15 处于左位。这样，油液将通向6 个调速阀，其流量可以被控制系统调节。在同步加压的过程中，电磁铁YV1 应失电、YV2 得电，这样高压油路即会顶开液控单向阀17，使调速后油流顺利通过; 而增压缸18 处于封闭状态，不影响加压油路。最后，液压油进入前后左右上下6 个缸无杆腔，有杆腔油流通过电磁换向阀7 左位回到油箱，完成整个回路循环。

　　对每个加压缸安装位移传感器，检测到的传感信号反馈到控制系统与目标函数比较，进而输出信号调节比例调速阀的通过流量，构成位移的闭环控制。

　　2 仿真环境介绍

　　文中的同步研究是基于MATLAB 与AMESim 平台的联合仿真。MATLAB 问世发展到现在，依然是国际控制界公认的标准计算软件。其强大的计算能力，给理工科的研究提供了重要的工具。Simulink 是一种图形化的仿真工具包。作为MATLAB 众多工具包中的一员，利用其能够进行动态系统建模、仿真和控制分析。依托MATLAB 强大功能，其已经成为仿真领域的主流工具。