【文章內(nèi)容簡介】 : 圖 斷面不均勻的帶鋼的跑偏 中北大學(xué) 2020 界畢業(yè)設(shè)計說明書 第頁 共 37 頁 8 這種鐮刀彎帶鋼在平行運送輥上引起的 帶鋼跑偏，其跑偏量與鐮刀彎的程度，帶鋼張力的大小和兩個運送輥之間的距離大小有關(guān)。 （ 2）棍子幾何形狀的影響 棍子在加工時有可能呈錐形，或者圓柱形輥，在長期運行中由于單邊摩擦大，而呈錐形，如圖 所示： 圖 錐形輥 由于錐形輥使帶鋼張力分布不均勻，使帶鋼總是向粗的一端跑偏。錐度小，帶鋼張力分布不均勻程度小，跑偏量??；錐度大，帶鋼張力分布不均勻程度大，跑偏量也大。所以錐度的大小影響了跑偏的速度。如圖 所示： 錐度使帶鋼張力不均 錐度小張力不均度小 錐度大張 力不均程度大 跑偏速度小 跑偏速度大 注：水平箭頭方向是指跑偏方向，箭頭長度表示跑偏量的大小 圖 錐度大小對跑偏的影響 中北大學(xué) 2020 界畢業(yè)設(shè)計說明書 第頁 共 37 頁 9 （ 3） 兩個運送輥子軸向不平行的影響 如果帶鋼在兩個互不平行的兩個運送輥上運行，但帶鋼總是有要與輥子成直角的趨勢，就產(chǎn)生了跑偏，如圖 所示。理論上的跑偏量是與輥之間的間距與兩輥之間的夾角有關(guān)。帶鋼跑偏量 f，是帶鋼在兩輥之間懸空長度 L與兩輥夾角 a的正弦的乘積。也就是 f=L*Sin a。 圖 但實際上帶鋼的跑偏量要比理論上的小，因為上述關(guān)系是以帶鋼與輥子成 900，而實際上帶鋼與輥子軸線是大于 900，這是因為兩個不平行的輥子使帶鋼張力不均勻。使帶鋼一側(cè)的張應(yīng)力變大，而另一側(cè)的張應(yīng)力變小，從而使帶鋼形成鐮刀彎，所以使實際的偏差量減小。所以要加以糾正，乘以修正系數(shù) k， k值與帶鋼張力及帶鋼性能有關(guān)。 修正后的跑偏量為 f=L*k*sin a。 （ 4）輥面質(zhì)量的影響 傳送帶材的輥子表面的質(zhì)量也影響帶材的跑偏，輥子表面的粗糙程度不一，帶有螺紋形的橡 膠輥，或者鍍層的輥子，都同樣會使帶鋼邊緣跑偏。 （ 5）兩端壓力不均的橡膠夾送輥。如果帶鋼在兩根互相受壓不均的橡膠輥之間夾送時，則會產(chǎn)生于錐形輥子上相似的效應(yīng)，帶鋼傾向于向壓力較小、夾送輥開口大中北大學(xué) 2020 界畢業(yè)設(shè)計說明書 第頁 共 37 頁 10 的一端偏移。 （ 6）來料鋼卷的影響 來料鋼卷邊緣參差不齊，或成塔形，都對帶鋼運行是一擾動，使帶鋼邊緣跑偏。 （ 7）設(shè)備安裝精度對定心的影響 設(shè)備安裝精度低，諸如軌道的誤差，鋼軌的松動，活套支撐門架的安裝誤差，傳送和換向輥的磨損等，都要造成帶鋼的跑偏。 （ 8）來料鋼卷的影響 來料鋼卷邊緣參差不齊，或成塔形，都對帶鋼運行是 一擾動，使帶鋼邊緣跑偏。 （ 9）設(shè)備安裝精度對定心的影響 設(shè)備安裝精度低，諸如軌道的誤差，鋼軌的松動，活套支撐門架的安裝誤差，傳送和換向輥的磨損等，都要造成帶鋼的跑偏。 （ 10）塔式或臥式活套中的運動導(dǎo)向精度的影響。 各種活套中，運動輥的導(dǎo)向精度也直接影響著帶鋼的跑偏。如臥式活套中，活套小車運動軌道的誤差，鋼軌的松動，活套支承門架的安裝誤差，傳送和換向輥的磨損等，都要造成帶鋼的跑偏。 （ 11）帶鋼運送中的氣流和液流的影響。 運行中的帶鋼受側(cè)向氣流或液流的影響，同樣會發(fā)生跑偏。 （ 12）帶鋼張力波動的影 響。 帶鋼張力波動，特別是由于帶鋼張力系統(tǒng)沒有調(diào)整好，引起帶鋼張力的強烈波動，也造成帶鋼在行走中的跑偏。 除了上述主要原因以外，還有許多其他因素也會影響帶材跑偏，如帶鋼的橫向剛性、帶厚與帶寬之比、機組速度、機組長度等。一般情況，帶鋼橫向剛性小、帶厚與帶寬之比小、機組速度高、機組長度長等，則跑偏越加嚴重。 由上所述可知，帶鋼邊緣跑偏的影響因素非常多，跑偏是客觀存在的，不可避免的。帶鋼邊緣跑偏不僅會使得帶鋼卷邊緣無法對齊，還會使得帶鋼邊緣碰撞、折邊，以及拉壞設(shè)備可能造成嚴重的斷帶停產(chǎn)事故。鑒于此，如何采用一些措 施來減少帶材跑偏，使跑偏量控制在允許范圍內(nèi)，滿足生產(chǎn)工藝的要求是我們面臨的重要問題。 中北大學(xué) 2020 界畢業(yè)設(shè)計說明書 第頁 共 37 頁 11 減輕帶鋼跑偏的一些方法 防偏措施 防偏措施的出發(fā)點是防止跑偏的發(fā)生，如果措施得力，帶鋼在運行過程中不發(fā)生跑偏。常用以下方法。 （ 1） 采用側(cè)導(dǎo)板裝置 這種裝置通過對帶鋼兩邊的剛性限制，使帶鋼運行在機組中心，用于帶鋼較厚、機組速度及張力較低的場合以及帶鋼的穿帶對中。否則將損傷帶鋼邊緣。一般在熱軋線上使用較多。 （ 2） 在機組中適當設(shè)置定心輥 最常見的定心輥是雙錐輥。兩個錐輥大端布置在內(nèi)側(cè)，輥面水平，當帶鋼經(jīng)過雙錐輥時，根 據(jù)錐輥效應(yīng)，帶鋼兩側(cè)受到由邊緣指向中心的力矩，使得帶鋼自動運行到機組中心線。當帶鋼跑偏時，帶鋼與跑偏側(cè)的輥子接觸較多，帶鋼邊緣與輥子的線速度差更加明顯，錐輥效應(yīng)更加突出，帶鋼在這一側(cè)受到的力矩變大，使帶鋼向輥子中心移動。另一種較常見的定心輥是鼓形輥，原理和雙錐輥相似。 （ 3） 托輥前傾 托輥在水平方向上傾斜一個角度布置，帶鋼沿圖示方向運動。根據(jù)帶鋼跑偏的受力分析，帶鋼和輥子之間夾角不是 90176。，帶鋼將受到沿輥子軸線的一個分力，這個分力使帶鋼向輥子一側(cè)移動，直到帶鋼和輥子的夾角變成 90176。，帶鋼在經(jīng)過前傾布置的托輥時，帶 鋼兩側(cè)受到指向中心的力。當帶鋼跑偏時，與一側(cè)的托輥接觸較多，受到指向中心的力變大，使帶鋼移動到機組中心線。一般用于臥式活套擺動門。 需要指出的是，防偏措施在不同程度上對帶鋼表面產(chǎn)生損傷，影響了帶鋼表面質(zhì)量。一般在成品機組中不推薦使用。 糾偏措施 [8] （ 1） I型糾偏 I型糾偏裝置就是積分糾偏裝置。用于自由段距離較長（大于 20倍帶寬）的情況。在這種情況下糾偏框架的旋轉(zhuǎn)軸與板帶方向垂直。當帶鋼偏離機組中心線后，糾偏框架中北大學(xué) 2020 界畢業(yè)設(shè)計說明書 第頁 共 37 頁 12 的旋轉(zhuǎn)使得糾偏輥與帶鋼的夾角不成 900。根據(jù)“輥效應(yīng)”原理，帶鋼受到的沿輥子軸向的 分力使帶鋼沿著輥子軸向移動，帶鋼位置偏差逐漸減小，同時糾偏輥的偏轉(zhuǎn)角度也逐漸減小，直到帶鋼位置偏差為零，糾偏輥的偏轉(zhuǎn)角度也為零。 I 型糾偏方式優(yōu)點是可以在糾正板帶位置的同時盡量使進帶保持在糾偏輥面的中間位置，就是通常講的對進帶也有糾正作用，可以預(yù)防進一步的跑偏。也有缺點，那就是 I 型糾偏糾偏輥偏轉(zhuǎn)角度的調(diào)整不會立即生效，必須經(jīng)過板帶在斜置的糾偏輥面上的螺旋線運行軌跡來實現(xiàn)糾偏作用；還有就是板帶邊緣會承受較大的不均勻應(yīng)力，為避免板帶邊緣的損傷要求有足夠的自由進出帶距離。積分糾偏有 3個特點：糾出也糾入、響應(yīng)慢、安裝 位置相對較大。 （ 2） p型糾偏 P型糾偏裝置就是比例動作糾偏裝置，是一種應(yīng)用最為廣泛的糾偏形式，適合在安裝位置較為狹窄的場合使用。糾偏框架的轉(zhuǎn)軸在入帶平面內(nèi)，通過糾偏框架的旋轉(zhuǎn)來移動出帶側(cè)。比例糾偏也有 3個特點：糾出不糾入、響應(yīng)快、安裝位置相對較小。 （ 3） PI型糾偏 PI 型糾偏，就是比例積分動作糾偏。比例積分動作糾偏輥使在生產(chǎn)線上大量應(yīng)用的一種糾偏形式，實際上可以將其理解為 P 型糾偏和 I 型糾偏的組合。 PI 型糾偏在應(yīng)用時需要較長的自由進帶距離（大于 8 倍帶寬）。自由出帶距離可以短些，一般在 5 被帶寬。 （ 4） 浮動開卷機 /卷取機糾偏 浮動開卷機 /卷取機糾偏原理相對要簡單。開卷機與卷取機底座是可以沿芯軸軸向移動的。當帶鋼偏離了機組中心線是，伺服系統(tǒng)將驅(qū)動底座偏移，從而將帶鋼糾正到機組中心線。 帶鋼連續(xù)處理機組中帶鋼跑偏現(xiàn)象是特別平常的，正如上面所述原因也是復(fù)雜多變的。但是，只要在不同機組中合理選用上述控制帶鋼跑偏的方法，就能夠有效的控制帶鋼跑偏現(xiàn)象。 帶鋼卷取對邊系統(tǒng)簡介 帶鋼卷取對邊系統(tǒng) EPC（ Edge Position Control）即邊緣位置控制，廣泛應(yīng)用于中北大學(xué) 2020 界畢業(yè)設(shè)計說明書 第頁 共 37 頁 13 連軋生產(chǎn)線，對帶材的跑偏進行控制。常見的跑偏控制系統(tǒng) 有氣液和光電液伺服控制系統(tǒng)。液壓傳動和氣壓傳動各有其優(yōu)缺點。液壓傳動的優(yōu)缺點：優(yōu)點是 易于實現(xiàn)無級調(diào)速，而且調(diào)速范圍大； 傳遞運動平穩(wěn)； 承載能力大； 元件使用壽命長； 易于實現(xiàn)自動化； 易于實現(xiàn)過載保護； 易于實現(xiàn)標準化、系列化和通用化； 體積小、質(zhì)量輕、結(jié)構(gòu)緊湊。缺點有 傳動比不精確； 不易實現(xiàn)遠距離傳遞動力；油溫變化時，液壓油粘度的變化會影響系統(tǒng)的穩(wěn)定工作； 液壓油中混入空氣，容易產(chǎn)生振動和噪音； 發(fā)生故障不易檢查和排除； 液壓元件制造精度要求高，系統(tǒng)維護技術(shù)水平要求高。 氣壓傳動的優(yōu)缺點：優(yōu)點是工作介質(zhì)獲取容易，輸出力和速度調(diào)節(jié)容易，氣動系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡單、維修方便，不易堵塞，也不存在介質(zhì)變質(zhì)、補充更換等問題，氣動元件的材料和制造精度要求低，使用安全。缺點是由于空氣的可壓縮性，傳遞運動的平穩(wěn)性差；系統(tǒng)工作壓力低又結(jié)構(gòu)尺寸不易過大，因此氣缸的輸出推力不可能很大。氣液和光電液伺服控制系統(tǒng)兩者工作原理相同，但檢測器和伺服閥不同，前者為氣動檢測器和氣液伺服閥；后者是光電檢測器和電液伺服閥。電液伺服控制系統(tǒng)信號傳輸快，電反饋和校正方便，光電檢測器的開口（即發(fā)射器與接受器間距）可達一米左右，因此可直接方便的裝于卷取機旁，但系統(tǒng)較復(fù)雜。氣液伺服系統(tǒng)的最大優(yōu)點是簡單可靠且不怕干擾。但氣動信號傳輸速度較慢，傳輸距離有限，且氣動檢測器開口較?。ㄍǔ?30— 60 毫米），檢測器務(wù)必由支架伸出，裝于卷筒較遠處。 [9][10] 典型的帶鋼卷取對邊糾偏系統(tǒng)如圖 所示，主要由卷取機，光電檢測器（攝像頭、日光燈），調(diào)節(jié)器（位移傳感器及 PLC 控制放大單元），液壓伺服系統(tǒng)（液壓站、伺服閥）等組成。 中北大學(xué) 2020 界畢業(yè)設(shè)計說明書 第頁 共 37 頁 14 圖 帶材邊緣糾偏系統(tǒng) 控制系統(tǒng)一般有手動和自動兩檔 。當控制系統(tǒng)置于“自動”狀態(tài)時，由光電檢測儀對運行中的帶材邊緣在線檢測其偏移信號，并將與偏移信號對應(yīng)的偏差電流送至電控裝置，經(jīng)運算和放大產(chǎn)生電液伺服閥的控制信號，進而由伺服閥操縱油缸動作，以糾正帶材邊緣運行偏移。 液壓系統(tǒng)設(shè)計概述 液壓系統(tǒng)是液壓機械整機的重要組成部分，必須能夠提供主機所需的力及速度，并滿足在控制方面的其他要求。因此，液壓系統(tǒng)的設(shè)計與主機設(shè)計密不可分，一般情況下應(yīng)同時進行，二者兼顧，才有可能取得理想的效果。 液壓系統(tǒng)千差萬別，種類繁多，對設(shè)計的要求也各不相同。這些具體的要求，通常以 技術(shù)指標、經(jīng)濟指標的形式在設(shè)計任務(wù)書中量化給出。常見的技術(shù)指標如系統(tǒng)最大工作壓力；輸出的最大推力 (轉(zhuǎn)矩 )；最大、最小速度 (轉(zhuǎn)速 )；調(diào)速范圍；速度剛度；起動制動及換向平穩(wěn)性；密封性能；傳動效率；外形尺寸、重量；工作環(huán)境溫度等。常見的經(jīng)濟指標如系統(tǒng)機壽命，故障率及可靠性；制造成本；維修保養(yǎng)成本等。 任何設(shè)計者總希望性能好而成本低，但這兩方面的要求在設(shè)計中常常是相互矛盾的。一般來說，性能好者成本相對高一些。設(shè)計前應(yīng)充分調(diào)查研究，比較現(xiàn)有同類系統(tǒng)的優(yōu)劣，根據(jù)滿足工藝及控制要求并留有一定余地的原則，制定出合理的技術(shù)指 標，并盡量做到結(jié)構(gòu)簡單，重量輕，成本低。 中北大學(xué) 2020 界畢業(yè)設(shè)計說明書 第頁 共 37 頁 15 由于液壓系統(tǒng)的特殊件，設(shè)計依據(jù)及設(shè)計要求的多樣性，決定了設(shè)計計算內(nèi)容不會一成不變，設(shè)計步驟也不可能是一個固定不變的模式。下面給出在設(shè)計要求已明確給定后的參考設(shè)計步驟和主要設(shè)計內(nèi)容：①工況分析；②確定系統(tǒng)主參數(shù)；③擬定液壓系統(tǒng)原理圖；④計算及選擇液壓元件；⑤驗算液壓系統(tǒng)性能；⑥液壓裝置結(jié)構(gòu)設(shè)計；⑦繪制工作圖、編制技術(shù)文件。 [11][12] 自動糾偏控制系統(tǒng)的基本要求和設(shè)計方案擬定 控制系統(tǒng)的基本要求 控制系統(tǒng)的主要設(shè)計參數(shù)： 1） 最大卷取速度： V=5m/s 2） 最大鋼卷重量：Ｍ 1=179。 103㎏，卷取機移動部分質(zhì)量Ｍ 2=20200㎏ 3） 移動距離： L=177。 75㎜ 4） 卷取誤差： e177。（ 1～ 2）㎜ 5） 最大摩擦力： Ff=17500 N 6） 張力情況：恒張力控制 7） 工作環(huán)境：冶金行業(yè)的冷軋車間，連續(xù)生產(chǎn)機組 控制系統(tǒng)的要求： 1） 系統(tǒng)誤差： ep≤ ㎜ 2） 頻帶寬度：ω b≥ 20rad/s 3） 最大工作速度： Vm=4） 最大加速度： am=其他要求：要抗污染，工作可靠，維護調(diào)整方便。在控制對象工作參數(shù)發(fā)生改變和強干擾的情況下，系統(tǒng)必須能保證穩(wěn)定、可靠和 安全的運行。 （注：系統(tǒng)頻寬和糾偏速度（即調(diào)節(jié)速度）應(yīng)分別大于帶鋼跑偏的頻率和帶鋼跑偏的速度。） 中北大學(xué) 2020 界畢業(yè)設(shè)計說明書 第頁 共 37 頁 16 控制系統(tǒng)設(shè)計方案擬定 本課題研究設(shè)計的對象是在軋鋼連續(xù)生產(chǎn)線機組上。因為生產(chǎn)線工況條件惡劣，振動大、