2022年液压纠偏系统简介 2.pdf

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1、液压纠偏系统简介一、概述：随着现代化轧机速度的提高，对带钢的传送速度也大大的提高了，这样相应的辅助设备的速度也必须提高。为保证带钢在轧制过程中在轧制中心线附近运行，且保证卷取时带卷边缘整齐，从而防止因带材偏离轧制中心线发生的刮坏设备或带材边缘损坏，影响产品质量的事故发生，同时大量减少带边剪切量。所以带钢的边缘控制和机组上的对中控制是带材连续作业上必不可少的环节。产生带钢偏离轧制中心线的原因有多种，主要是辊系的倾斜，带钢厚度不均、辊距与带钢宽度的比值、辊型结构、带钢的张力等，假设参数选择不当都会引起带钢偏离轧制中心线，所以带钢在运行过程中的横向偏离中心线是不可防止的，必须加以控制。常用的控制方式

2、有四种：1、机械式：如能自动定心的双锥辊，导向轨等。2、电动式：采用光电检测器，将偏离信号送至控制柜，从而控制直流电机进行纠偏。3、气液方式： 采用气动检测喷嘴，通过膜片控制射流管喷射的油压推动滑阀控制油缸进行纠偏。4、光电液方式： 采用光电检测器将偏离信号经放大器放大，控制电液伺服阀推动油缸进行纠偏。这四种控制方式中前三种纠偏速度较慢，满足不了现代化高速生产的需要。而第四种控制方式采用的是电液伺服控制，这种控制方式的信号传输快，电反馈和校正方便，它的检测精度高，检测光电头距离大可达一米左右，可直接方便的装在带钢运行线路上。而且系统动态性能好。因此本设计中我采用光电液控制方式。按控制对象不同可

3、分开卷机、卷取机和摆动辊三种。为了保证在轧制过程中带材边缘位置不变，保持在轧制中心线附近运行，控制误差为 12mm ，因此， 我在本设计中采用了开卷机边缘控制方式。二、冷轧带钢液压纠偏系统的组成和工作原理1、 组成：如图一所示该系统由光电检测器包括液压缸，放大器，比较器，电液伺服阀，开卷机两个，左右两缸组成。2、 工作原理： 由光电检测器将检测所得的位移信号经反馈到比较器与所给定的位置信号进行比较得到一位置偏差信号，该信号经放大器进行放大，转变成较大的电信号，由此放大后的电信号控制电液伺服阀。电液伺服阀根据所得的电信号调整阀芯的动作，改变了油液的流向和流量，使液压缸动作，推动开卷机向左或向右运

4、动，从而到达带钢纠偏。三、冷轧带钢机组双柱头开卷机液压传动系统设计：一设备传动简介：双柱头开卷机用于冷轧机组前带卷的开卷，送料和使带钢形成一定张力。开卷机由涨缩柱头，柱头旋转传动装置，柱头移动装置，底座及带钢边缘控制等组成。其中柱头的涨缩，柱头的移动及带钢边缘控制均为液压传动。本设计就是设计柱头的移动和带钢边缘控制。工艺参数：最大开卷速度Vk 10m/s 钢卷最大质量m1 15103kg 开卷移动部分质量m2 20103kg 移动距离轴向调整范围L 15cm 精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 1 页，共 6 页二液压传动系统说明：随着

5、轧钢向自动化、连续化、高速化方向发展，使我们对液压元件的要求越来越高。因此在本设计中，我采用了大量的插装阀。因为插装阀具有一阀多机能，通用化程度高，通流能力大，密封性能好，适宜使用低黏度工作介质，而且插装阀有较好的经济性。采用插装阀便于集成块体。节省空间，在本设计中，我采用的是利用电磁换向阀单一控制插装阀，即分控，这样在工作中出现故障时便于检修及排除故障。液压传动系统如图二所示，该系统的压力油由泵组提供，系统设有两组泵，一组工作，一组备用。 正常工作时电磁换向阀15DT或 16DT处于常态， 当系统需卸荷时， 阀 15DT或 16DT得电使系统处于卸荷状态。设一蓄能器吸收压力脉动，使系统压力稳

6、定。1、系统参数如下：工作压力： 60bar 柱头移动柱两个工作速度： 22mm/s 2、系统工作原理如下：本系统设计了两个回路，即柱头移动回路及带钢边缘自动控制纠偏两个回路。其工作原理分别介绍如下：1柱头轴向移动：在接受新带卷前，两柱头应相背离开，此时电磁铁1DT、3DT、6DT、8DT同时得电，两液压缸的有杆腔同时进油，推动两柱头相背离开。在接受新带卷时，电磁铁2DT、4DT、5DT、7DT同时得电，两液压缸的无杆腔同时进油，推动两柱头向前进，穿入带卷的内孔中，并互相靠拢，最后停止相对移动。如果上卷后，两卷没有对准机组中心线，电磁铁9DT得电，将两液压缸的有杆腔之间的串联油路接通，使液压缸

7、推动两个柱头带着带卷向左或向右作同步移动，进行校准。当两个液压缸相背离开，相向靠拢，单缸动作时，应使9DT失电，将串联油路断开。液压缸的运行速度采用带有限位螺钉的插装阀进行回油调节，液压缸在停止位置时用由电磁铁10DT、11DT所控制的换向阀及插装阀锁紧。2带钢边缘自动控制纠偏回路：该回路由液压缸3，电液伺服阀，及四组由二位三通电磁换向阀与插装阀组成的液控单向阀等组成。该回路与比较器，光电检测器，伺服放大器，开卷机，两个液压缸共同组成光电液自动控制伺服系统。在工作时， 电磁铁 12DT、 13DT得电控制液压缸3 把光电检测器推到轧制作业线上带钢边缘所要求的位置，此时带卷正常处于轧制中心线上无

8、偏差。由于光电检测器，由发射光源和光电二极管接收器组成。调整光电管位置使其接受一半光照，并调整伺服放大器使输出为零。电磁铁 12DT 、13DT失电，插装阀锁住不动。带钢在运行过程中所出现的边缘位置偏差使光电二极管接受光照发生变化。不断发生偏差信号经伺服放大器放大为电流信号给电液伺服阀。操纵两柱头移动缸1、 2 进行矫正。 此时 1DT、2DT、3DT 、4DT 、 5DT 、 6DT 、7DT 、8DT失电不动作， 9DT得电使两缸同步动作， 10DT、 11DT得电。停止工作时，液压缸3 立即把光电检测器退出作业线，防止被损坏。在安装时，尽量使阀件与液压缸靠近，减少液压缸到阀之间的管道容油

9、容积，以提高带钢边缘自动控制回路的控制精度。电磁换向阀的电磁铁动作顺序表如图。3拟订液压系统原理图时应注意的问题：1、为了保证该液压系统实现正常的工作循环，在主回路与控制回路之间设置了两个插装阀。2、从实际出发，尽量采用具有互换性的液压标准元件。精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 2 页，共 6 页3、为保压和吸收系统的压力脉动，设置一蓄能器。4、 自动控制回路对液压介质有较高的要求，在控制油路中安装精过滤装置对油进行精过滤处理。5、为防止精过滤装置堵塞损坏设备，在精过滤装置处加一压力继电器，使堵塞时可以进行报警。6、为防止回油时对液压

10、缸1、2 冲击过大，进行回油路节流调速。四、液压缸的设计计算：一已知技术条件和要求：最大开卷速度Vk 10m/s 钢卷最大质量m1 15103kg 开卷移动部分质量m2 20103kg 移动距离15cm 最大摩擦力Ffmax 17500N 纠偏精度纠偏速度Vmax 22mm/s 系统频宽或Wd f0.7=3HZ Wd=19rad/s 纠偏时间tp=1/wd=1/19 s相角裕度V V500 幅值裕度Kg Kg6dB 系统压力p 60bar 二液压缸类型选择：选择单活塞杆双作用推力液压缸，安装方式为中间铰轴安装。三确定液压缸的主要尺寸：1、确定缸径D ：综合考虑系统的动态性能指标、压力、速度等各

11、方面要求后，选缸径D=16cm 无杆腔面积：A=2、系统校核：利用波德图进行系统校核式中： Ka电放大器放大系数Ksv伺服阀放大倍数A液压缸面积S复变量h- 阻尼比Wh 系统的固有频率Kv系统放大倍数3、活塞杆直径D的计算：取活塞杆直径D=8cm ，大于，因此活塞杆可采用空心杆，活塞杆与活塞的连接采用卡键连接，密封采用O形密封圈密封。4、活塞的选用：活塞选用45 号钢， 取活塞长度为缸筒内径的0.61 倍，但此液压缸压力低，冲击小， 因此取活塞长度为70mm ，内径与活塞杆间采用O形密封圈密封，外径与缸筒内壁用孔用Yx 形密封圈密封。5、缸筒内壁的计算：因为系统压力为6MPa ，此系统属于低压

12、系统，因次按薄壁计算壁厚。选壁厚 =10mm 缸筒外径D1=180mm 。精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 3 页，共 6 页6、缸低厚度计算：缸低选用法兰式无油孔平行缸底。考虑液压缸整体装配关系及抗冲击能力，选缸底厚度h=70mm 。四液压缸的连接计算：1、焊接连接计算2、螺栓连接的计算控制与操作伺服放大器总体电子线路说明书带钢边缘控制的操作可以自动也可以手动，它的控制电子放大器线路如图。图中为光电二极管， Rt 为温度补偿用热敏电阻在光电测量头内电压放大器V1 的最大输入值为10 伏，输出也为 10 伏，用电位器W1调节控制系统比

13、例范围，用电位器W2调节控制系统的灵敏度即 V1的放大倍数 。开关 K1，K3在上时为自动操作状态，在下方时为手动操作状态。手动操作时需把转换开关放置在手动位置K1在下方并按动K4或 K5，使开卷机或卷取机向传动侧或操作侧移动。按点 K2 按至自动对中状态下时，可以使开卷机 或卷取机 进行机械位置对中在自动状态下。在末级功率放大器V2的输出端直接接电液伺服阀线圈L 上，V2输出 0300 毫安。为了提高伺服阀的灵敏度，减少惰性，在端子F 处接入交流50 赫兹的交流电压，使电液伺服阀一直处在振动状态，一旦有控制信号，活塞就可以很快到达控制位置上。活塞的振幅大小可用电位器W4加以调节。开卷机或卷取

14、机上的带钢在正常位置即对中的位置时，照射在光电管上的光信号通过其转换成的电压信号Ur1 与电子放大器加入一个反向电压Ur2 相互抵消，使加在 V1 输入端的信号为零。此时电液伺服阀保持在中间位置上，没有油流输出，油缸不动。当因某种原因带钢向操作侧或传动侧偏离中心时，光电测量发出的平行光经反射镜返回光电二极管的光强就小于或大于半光强，其输出给电子放大器的电信号就变小或变大，电子放大器就有负的或正的电信号输出控制电液伺服阀使油缸向传动或操作侧移动开卷机或卷取机 ， 直到调整带钢在轧制中心上位置为止，光电测量装置原理图如下：五、冷轧带钢液压纠偏伺服系统电路部分设计：1 组成：如图所示六、直流放大器的

15、设计：一设计数据F-2J 型直流放大器，是考虑在各种可逆和不可逆的电气传动控制系统中作为调节器使用的，由于考虑多种用途，所以提出以下的技术指标：1、最大输出电压10V 双端输入， 单端输出， 当 Usv=0 时，Usc=U0 2、最大输出电流10mA 3、开环电压放大倍数104 4、输入电阻单端输入20K5、温度漂移100v/ 6、输出交流噪声峰峰值50mv 7、频率特性K=1 ，输出电压为7V有效值时 0150HZ 波形不失真8、环境温度450 用 PNP型硅管则大于60二电路方案选择技术数据是选择电路方案的依据。由于生产实际的复杂性，技术要求是多方面的，再确定初精选学习资料 - - - -

16、 - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 4 页，共 6 页步方案时，不能平均看待，要先抓主要矛盾，既抓住对方案选择起决定作用的因素。一般情况下，起决定作用的因素是放大倍数，输入电阻和漂移这三个指标。放大倍数的大小决定了放大器需要的级数，漂移的要求大体上规定了需要的电路形式，而放大器第一级采用的形式则和输入电阻的要求有密切关系。通常情况下， 两级放大器的电压放大倍数约在102 103之间， 三级放大倍数约103 104，四级约 104 105，这里放大倍数要求大于104，所以选四级。如果只采用差动，恒流、共模反馈等电路措施，组装在印刷电路板上，放大器的漂移指标一般只能做

17、到每度1 毫伏的数量级。由于技术数据中漂移要求小于100 v/ ，所以选用两级差动，而且差动电路中的每对晶体管必须经过挑选，以保证特性对称。此外，为了保持晶体管对温度特性的一致性，还要有工艺的措施，这里只采用均热槽。由于输入电阻要求20K左右，只要第一级的静态工作电流取得低一些，一般晶体管差动电路就能满足这个要求，最后在考虑到单端输出。电路的安排大致应该是：第一、第二级的重点应该是解决漂移问题，第三级的重点是解决放大倍数问题，而末级则主要解决输出幅度问题。电路见图三各级工作情况放大器共分四级。 输入级由NPN型硅晶管T1和 T2 按对称差动电路组成，放大 252012mm3的均热槽内。输入侧两

18、只反并联的二极管D1 和 D2 起限压和保护的作用，当加在晶体管T1和 T2 基极间的电压超过D1或 D2的死区电压 约 时，二极管导通把电压钳制在附近，防止因过压将T1 或 T2 的发射结击穿。R 是放大器的调零电位器。输入级采用恒流源，由晶体管 T3，稳压管D3和电阻 R13，R5组成，主要目的是提高共模抑制能力，削弱共模干扰电压对放大器的影响和减小T 1 和 T2 每管的工作点漂移。第二级由PNP型晶体管T4，T5 组成，也是差动连接，单端输出，也带均热槽。为了减小放大器的温度漂移，第一，第二两极晶体管对地特性要尽量对称，或者按以下原则挑选：1、 60 2、两管的差值/ 5% 。3、在给

19、定的工作条件下，两管基极- 发射极电压降的差值| Ube| 1mv 。4、Icb0 尽量小。末级由 NPN型晶体管T7和 PNP型晶体管 T3 组成，两发射级相连后引出输出端，连同负载电阻构成射级输出器。电路的工作过程是这样的：当输入端C加进正的信号电压时，T1 输出电压减小， T2 输出增大，从而 T4输出增大， T6 输出减小，它的集电极电压将低于地电位，因此T7的 b-e 结为反向，T 7 截止，而T8导通，电流从负载通过T8 流向负电源，输出负电压。当 C端加进负的信号电压时，各晶体管的工作状态，恰好相反，这时，T8的 b-e 结为反向，T8 截止， T7 导通，电流从E电源经过T7

20、流入负载，输出正电压。T7，T8 管的这种接法通常叫做推挽电路或称为PNP-NPN 互补对称电路 。电阻 R14， R15 ，R16，R17，R18和二极管D4，D5 组成限幅环节，内限幅时用端子1，2，外限幅时用端子3。放大器的输入侧有端子A，B，C和 D ，E，F，当要求输出对输入电压反号时，用 A，B，C 端子，这时相应的E， F 端子接地线，称为反向输入。不需反号时，用D， E，F端子，相应的A，B端子接地线，称为同向输入。在放大器的反馈回路备有端子，以便在放大器输入和输出间跨接各种网络，构成运算放大器。四各级参数的计算参数计算的任务是：选择各级的管子型号，安排静态工作点，从而确定电阻的阻值。计算大体按照这样的原则进行：精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 5 页，共 6 页1、从输出级开始逐级往前计算。2、根据最大输出电压和电流的要求，逐级安排静态工作点。3、静态工作点确定之后，即可确定电阻的阻值范围。4、最后实选电阻阻值时，还要兼顾到放大倍数 R 不要造成过大的损失。精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 6 页，共 6 页