【文章內(nèi)容簡(jiǎn)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(jì)說(shuō)明書(shū) 第頁(yè) 共 37 頁(yè) 8 這種鐮刀彎帶鋼在平行運(yùn)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(gè)運(yùn)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(shí)有可能呈錐形，或者圓柱形輥，在長(zhǎng)期運(yùn)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?。诲F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(zhǎng)度表示跑偏量的大小 圖 錐度大小對(duì)跑偏的影響 中北大學(xué) 2020 界畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū) 第頁(yè) 共 37 頁(yè) 9 （ 3） 兩個(gè)運(yùn)送輥?zhàn)虞S向不平行的影響 如果帶鋼在兩個(gè)互不平行的兩個(gè)運(yùn)送輥上運(yùn)行，但帶鋼總是有要與輥?zhàn)映芍苯堑内厔?shì)，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(zhǎng)度 L與兩輥夾角 a的正弦的乘積。也就是 f=L*Sin a。 圖 但實(shí)際上帶鋼的跑偏量要比理論上的小，因?yàn)樯鲜鲫P(guān)系是以帶鋼與輥?zhàn)映?900，而實(shí)際上帶鋼與輥?zhàn)虞S線(xiàn)是大于 900，這是因?yàn)閮蓚€(gè)不平行的輥?zhàn)邮箮т搹埩Σ痪鶆颉Ｊ箮т撘粋?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(shí)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?zhàn)颖砻娴馁|(zhì)量也影響帶材的跑偏，輥?zhàn)颖砻娴拇植诔潭炔灰唬瑤в新菁y形的橡 膠輥，或者鍍層的輥?zhàn)?，都同樣?huì)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(shí)，則會(huì)產(chǎn)生于錐形輥?zhàn)由舷嗨频男?yīng)，帶鋼傾向于向壓力較小、夾送輥開(kāi)口大中北大學(xué) 2020 界畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū) 第頁(yè) 共 37 頁(yè) 10 的一端偏移。 （ 6）來(lái)料鋼卷的影響 來(lái)料鋼卷邊緣參差不齊，或成塔形，都對(duì)帶鋼運(yùn)行是一擾動(dòng)，使帶鋼邊緣跑偏。 （ 7）設(shè)備安裝精度對(duì)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(dòng)，活套支撐門(mén)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(lái)料鋼卷的影響 來(lái)料鋼卷邊緣參差不齊，或成塔形，都對(duì)帶鋼運(yùn)行是 一擾動(dòng)，使帶鋼邊緣跑偏。 （ 9）設(shè)備安裝精度對(duì)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(dòng)，活套支撐門(mén)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(yùn)動(dòng)導(dǎo)向精度的影響。 各種活套中，運(yùn)動(dòng)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(chē)運(yùn)動(dòng)軌道的誤差，鋼軌的松動(dòng)，活套支承門(mén)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(yùn)送中的氣流和液流的影響。 運(yùn)行中的帶鋼受側(cè)向氣流或液流的影響，同樣會(huì)發(fā)生跑偏。 （ 12）帶鋼張力波動(dòng)的影 響。 帶鋼張力波動(dòng)，特別是由于帶鋼張力系統(tǒng)沒(méi)有調(diào)整好，引起帶鋼張力的強(qiáng)烈波動(dòng)，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(huì)影響帶材跑偏，如帶鋼的橫向剛性、帶厚與帶寬之比、機(jī)組速度、機(jī)組長(zhǎng)度等。一般情況，帶鋼橫向剛性小、帶厚與帶寬之比小、機(jī)組速度高、機(jī)組長(zhǎng)度長(zhǎng)等，則跑偏越加嚴(yán)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(guān)存在的，不可避免的。帶鋼邊緣跑偏不僅會(huì)使得帶鋼卷邊緣無(wú)法對(duì)齊，還會(huì)使得帶鋼邊緣碰撞、折邊，以及拉壞設(shè)備可能造成嚴(yán)重的斷帶停產(chǎn)事故。鑒于此，如何采用一些措 施來(lái)減少帶材跑偏，使跑偏量控制在允許范圍內(nèi)，滿(mǎn)足生產(chǎn)工藝的要求是我們面臨的重要問(wèn)題。 中北大學(xué) 2020 界畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū) 第頁(yè) 共 37 頁(yè) 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(diǎn)是防止跑偏的發(fā)生，如果措施得力，帶鋼在運(yùn)行過(guò)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(guò)對(duì)帶鋼兩邊的剛性限制，使帶鋼運(yùn)行在機(jī)組中心，用于帶鋼較厚、機(jī)組速度及張力較低的場(chǎng)合以及帶鋼的穿帶對(duì)中。否則將損傷帶鋼邊緣。一般在熱軋線(xiàn)上使用較多。 （ 2） 在機(jī)組中適當(dāng)設(shè)置定心輥 最常見(jiàn)的定心輥是雙錐輥。兩個(gè)錐輥大端布置在內(nèi)側(cè)，輥面水平，當(dāng)帶鋼經(jīng)過(guò)雙錐輥時(shí)，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(dòng)運(yùn)行到機(jī)組中心線(xiàn)。當(dāng)帶鋼跑偏時(shí)，帶鋼與跑偏側(cè)的輥?zhàn)咏佑|較多，帶鋼邊緣與輥?zhàn)拥木€(xiàn)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?zhàn)又行囊苿?dòng)。另一種較常見(jiàn)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(gè)角度布置，帶鋼沿圖示方向運(yùn)動(dòng)。根據(jù)帶鋼跑偏的受力分析，帶鋼和輥?zhàn)又g夾角不是 90176。，帶鋼將受到沿輥?zhàn)虞S線(xiàn)的一個(gè)分力，這個(gè)分力使帶鋼向輥?zhàn)右粋?cè)移動(dòng)，直到帶鋼和輥?zhàn)拥膴A角變成 90176。，帶鋼在經(jīng)過(guò)前傾布置的托輥時(shí)，帶 鋼兩側(cè)受到指向中心的力。當(dāng)帶鋼跑偏時(shí)，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(dòng)到機(jī)組中心線(xiàn)。一般用于臥式活套擺動(dòng)門(mén)。 需要指出的是，防偏措施在不同程度上對(duì)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(jī)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(zhǎng)（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(dāng)帶鋼偏離機(jī)組中心線(xiàn)后，糾偏框架中北大學(xué) 2020 界畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū) 第頁(yè) 共 37 頁(yè) 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?zhàn)虞S向的 分力使帶鋼沿著輥?zhàn)虞S向移動(dòng)，帶鋼位置偏差逐漸減小，同時(shí)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(diǎn)是可以在糾正板帶位置的同時(shí)盡量使進(jìn)帶保持在糾偏輥面的中間位置，就是通常講的對(duì)進(jìn)帶也有糾正作用，可以預(yù)防進(jìn)一步的跑偏。也有缺點(diǎn)，那就是 I 型糾偏糾偏輥偏轉(zhuǎn)角度的調(diào)整不會(huì)立即生效，必須經(jīng)過(guò)板帶在斜置的糾偏輥面上的螺旋線(xiàn)運(yùn)行軌跡來(lái)實(shí)現(xiàn)糾偏作用；還有就是板帶邊緣會(huì)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(jìn)出帶距離。積分糾偏有 3個(gè)特點(diǎn)：糾出也糾入、響應(yīng)慢、安裝 位置相對(duì)較大。 （ 2） p型糾偏 P型糾偏裝置就是比例動(dòng)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(chǎng)合使用。糾偏框架的轉(zhuǎn)軸在入帶平面內(nèi)，通過(guò)糾偏框架的旋轉(zhuǎn)來(lái)移動(dòng)出帶側(cè)。比例糾偏也有 3個(gè)特點(diǎn)：糾出不糾入、響應(yīng)快、安裝位置相對(duì)較小。 （ 3） PI型糾偏 PI 型糾偏，就是比例積分動(dòng)作糾偏。比例積分動(dòng)作糾偏輥使在生產(chǎn)線(xiàn)上大量應(yīng)用的一種糾偏形式，實(shí)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(shí)需要較長(zhǎng)的自由進(jìn)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(dòng)開(kāi)卷機(jī) /卷取機(jī)糾偏 浮動(dòng)開(kāi)卷機(jī) /卷取機(jī)糾偏原理相對(duì)要簡(jiǎn)單。開(kāi)卷機(jī)與卷取機(jī)底座是可以沿芯軸軸向移動(dòng)的。當(dāng)帶鋼偏離了機(jī)組中心線(xiàn)是，伺服系統(tǒng)將驅(qū)動(dòng)底座偏移，從而將帶鋼糾正到機(jī)組中心線(xiàn)。 帶鋼連續(xù)處理機(jī)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(jī)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(duì)邊系統(tǒng)簡(jiǎn)介 帶鋼卷取對(duì)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(jì)說(shuō)明書(shū) 第頁(yè) 共 37 頁(yè) 13 連軋生產(chǎn)線(xiàn)，對(duì)帶材的跑偏進(jìn)行控制。常見(jiàn)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(dòng)和氣壓傳動(dòng)各有其優(yōu)缺點(diǎn)。液壓傳動(dòng)的優(yōu)缺點(diǎn)：優(yōu)點(diǎn)是 易于實(shí)現(xiàn)無(wú)級(jí)調(diào)速，而且調(diào)速范圍大； 傳遞運(yùn)動(dòng)平穩(wěn)； 承載能力大； 元件使用壽命長(zhǎng)； 易于實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化； 易于實(shí)現(xiàn)過(guò)載保護(hù)； 易于實(shí)現(xiàn)標(biāo)準(zhǔn)化、系列化和通用化； 體積小、質(zhì)量輕、結(jié)構(gòu)緊湊。缺點(diǎn)有 傳動(dòng)比不精確； 不易實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)距離傳遞動(dòng)力；油溫變化時(shí)，液壓油粘度的變化會(huì)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(dòng)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(hù)技術(shù)水平要求高。 氣壓傳動(dòng)的優(yōu)缺點(diǎn)：優(yōu)點(diǎn)是工作介質(zhì)獲取容易，輸出力和速度調(diào)節(jié)容易，氣動(dòng)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、維修方便，不易堵塞，也不存在介質(zhì)變質(zhì)、補(bǔ)充更換等問(wèn)題，氣動(dòng)元件的材料和制造精度要求低，使用安全。缺點(diǎn)是由于空氣的可壓縮性，傳遞運(yùn)動(dòng)的平穩(wěn)性差；系統(tǒng)工作壓力低又結(jié)構(gòu)尺寸不易過(guò)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(cè)器和伺服閥不同，前者為氣動(dòng)檢測(cè)器和氣液伺服閥；后者是光電檢測(cè)器和電液伺服閥。電液伺服控制系統(tǒng)信號(hào)傳輸快，電反饋和校正方便，光電檢測(cè)器的開(kāi)口（即發(fā)射器與接受器間距）可達(dá)一米左右，因此可直接方便的裝于卷取機(jī)旁，但系統(tǒng)較復(fù)雜。氣液伺服系統(tǒng)的最大優(yōu)點(diǎn)是簡(jiǎn)單可靠且不怕干擾。但氣動(dòng)信號(hào)傳輸速度較慢，傳輸距離有限，且氣動(dòng)檢測(cè)器開(kāi)口較?。ㄍǔ?30— 60 毫米），檢測(cè)器務(wù)必由支架伸出，裝于卷筒較遠(yuǎn)處。 [9][10] 典型的帶鋼卷取對(duì)邊糾偏系統(tǒng)如圖 所示，主要由卷取機(jī)，光電檢測(cè)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(jì)說(shuō)明書(shū) 第頁(yè) 共 37 頁(yè) 14 圖 帶材邊緣糾偏系統(tǒng) 控制系統(tǒng)一般有手動(dòng)和自動(dòng)兩檔 。當(dāng)控制系統(tǒng)置于“自動(dòng)”狀態(tài)時(shí)，由光電檢測(cè)儀對(duì)運(yùn)行中的帶材邊緣在線(xiàn)檢測(cè)其偏移信號(hào)，并將與偏移信號(hào)對(duì)應(yīng)的偏差電流送至電控裝置，經(jīng)運(yùn)算和放大產(chǎn)生電液伺服閥的控制信號(hào)，進(jìn)而由伺服閥操縱油缸動(dòng)作，以糾正帶材邊緣運(yùn)行偏移。 液壓系統(tǒng)設(shè)計(jì)概述 液壓系統(tǒng)是液壓機(jī)械整機(jī)的重要組成部分，必須能夠提供主機(jī)所需的力及速度，并滿(mǎn)足在控制方面的其他要求。因此，液壓系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與主機(jī)設(shè)計(jì)密不可分，一般情況下應(yīng)同時(shí)進(jìn)行，二者兼顧，才有可能取得理想的效果。 液壓系統(tǒng)千差萬(wàn)別，種類(lèi)繁多，對(duì)設(shè)計(jì)的要求也各不相同。這些具體的要求，通常以 技術(shù)指標(biāo)、經(jīng)濟(jì)指標(biāo)的形式在設(shè)計(jì)任務(wù)書(shū)中量化給出。常見(jiàn)的技術(shù)指標(biāo)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(dòng)制動(dòng)及換向平穩(wěn)性；密封性能；傳動(dòng)效率；外形尺寸、重量；工作環(huán)境溫度等。常見(jiàn)的經(jīng)濟(jì)指標(biāo)如系統(tǒng)機(jī)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(jì)者總希望性能好而成本低，但這兩方面的要求在設(shè)計(jì)中常常是相互矛盾的。一般來(lái)說(shuō)，性能好者成本相對(duì)高一些。設(shè)計(jì)前應(yīng)充分調(diào)查研究，比較現(xiàn)有同類(lèi)系統(tǒng)的優(yōu)劣，根據(jù)滿(mǎn)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(biāo)，并盡量做到結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，重量輕，成本低。 中北大學(xué) 2020 界畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū) 第頁(yè) 共 37 頁(yè) 15 由于液壓系統(tǒng)的特殊件，設(shè)計(jì)依據(jù)及設(shè)計(jì)要求的多樣性，決定了設(shè)計(jì)計(jì)算內(nèi)容不會(huì)一成不變，設(shè)計(jì)步驟也不可能是一個(gè)固定不變的模式。下面給出在設(shè)計(jì)要求已明確給定后的參考設(shè)計(jì)步驟和主要設(shè)計(jì)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(jì)算及選擇液壓元件；⑤驗(yàn)算液壓系統(tǒng)性能；⑥液壓裝置結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)；⑦繪制工作圖、編制技術(shù)文件。 [11][12] 自動(dòng)糾偏控制系統(tǒng)的基本要求和設(shè)計(jì)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(jì)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(jī)移動(dòng)部分質(zhì)量Ｍ 2=20200㎏ 3） 移動(dòng)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(chē)間，連續(xù)生產(chǎn)機(jī)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(hù)調(diào)整方便。在控制對(duì)象工作參數(shù)發(fā)生改變和強(qiáng)干擾的情況下，系統(tǒng)必須能保證穩(wěn)定、可靠和 安全的運(yùn)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(jì)說(shuō)明書(shū) 第頁(yè) 共 37 頁(yè) 16 控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)方案擬定 本課題研究設(shè)計(jì)的對(duì)象是在軋鋼連續(xù)生產(chǎn)線(xiàn)機(jī)組上。因?yàn)樯a(chǎn)線(xiàn)工況條件惡劣，振動(dòng)大、