【正文】 溫度調(diào) 節(jié)有較大的滯后性 ,所以要使用微分調(diào)節(jié)以使被調(diào)整量更快到達設(shè)定值 ,其他具有大滯后的物理量調(diào)也需加入微分調(diào)節(jié) ,如 PH 等。 經(jīng)驗法又叫現(xiàn)場湊試法，它不需要進行事先的計算和實驗，而是根據(jù)運行經(jīng)驗，利用一組經(jīng)驗參數(shù)，根據(jù)反應(yīng)曲線的效果不斷地改變參數(shù)。 如果將微分時間設(shè)置為 0就不起作用，控制器將作為 PI 調(diào)節(jié)器工作。 33 微分時間 偏差值發(fā)生改變時，微分作用將增加一個尖峰到輸出中，隨著時間流逝減小。積分時間越短，偏差得到修正越快，過短的積分時間有可能造成不穩(wěn)定。 在對模擬量進行 PID 運算后，輸出值是在 范圍的標準化值，為了能夠驅(qū)動模擬量的負載，實現(xiàn)模擬量的控制，還必須將其轉(zhuǎn)化為工程實際值。他們都 是實際的工程量，取值范圍和測量單位都會不同，因此在進行 PID 運算前，要把實際測量輸入量，設(shè)定值和回路表中的其他輸入?yún)?shù)進行標準化處理，即用程序把他們轉(zhuǎn)化為PLC 能夠識別和處理的數(shù)據(jù)，其步驟為： 將工程實際值由 16 位整數(shù)轉(zhuǎn)化為實數(shù)。 31 圖 13 EM235 模擬量模塊的常用技術(shù)參數(shù) 控制系統(tǒng) I/O 分配 模擬量控制系統(tǒng)的 I/O 分配如圖 14。下圖 8為電液比例位置控制系統(tǒng)。 控制系統(tǒng) 電液比例位置控制系統(tǒng) 可編程控制器（ PLC）可編程控制器是一種工業(yè)控制計算機，是繼承計算機、自動控制技術(shù)和通信技術(shù)為一體的新型自動裝置。 液 壓同步控制系統(tǒng)的設(shè)計 錯誤 !未找到引用源。 液壓系統(tǒng)性能驗算 錯誤 !未找到引用源。因為最大的 Re小于臨界雷諾數(shù)（ 20xx），所以油在油管中流動狀態(tài)為層流狀態(tài)，所以 對于圓管層流，其沿程阻力系數(shù)： λ =64/Re=64/1870= 根據(jù)達西公式： Hf=λ Lv2/2gd= 1 = △ p1=ρ gh= 103 = 管路的局部壓力損失△ p2 很小，常按照△ p2=△ p1 計算得△ p2= 各個閥件的壓力損失查樣表可得： 液控單向閥為 電液換向閥為 所以，升降液壓系統(tǒng)的壓力損失為： △ p=△ p1+△ p2+△ p3=+++= 因為 ＜ Mpa，表明系統(tǒng)按照當初壓力來計算符合驗算情況。平移液壓系統(tǒng)管道為d=18mm，長度定為 1m，通過最大流量為 ，油液的運動粘度 r=65 mm/動油液密度 ρ = 103kg/m3 先判斷流動狀態(tài) ,由雷諾數(shù) : V=4Q/π d2=4 103/π 60=Re=Vd/r= 105 =1052 此雷諾數(shù)為最大雷諾數(shù)。 25 3 液壓系統(tǒng)性能驗算 液壓系統(tǒng)初步設(shè)計是在某些估計參數(shù)情況下進行的，當各回路形式、液壓元件及聯(lián)接管路等完全確定后，針對實際情況對所設(shè)計的系統(tǒng)進行各項性能分析。 液壓油管道的選擇 平移液壓系統(tǒng)油箱有效容積 合理確 定油箱容量是保證液壓系統(tǒng)工作的重要條件，根據(jù)經(jīng)驗公式：有效容積V0=α 根據(jù)以上綜合考慮，選取油管為 無縫鋼管和塑料管。由耐油橡膠夾以 1~3 層鋼絲編織網(wǎng)或鋼絲纏繞而成，層數(shù)越多，耐壓越高。其 特點和適用范圍： 液壓系統(tǒng)分析與設(shè)計 錯誤 !未找到引用源。 21 液壓泵參數(shù)如下： 額定壓力： 21Mpa 轉(zhuǎn)速： 1500r/min 排量： 125ml/r（ ） 電動機參數(shù)及其型號 平移液壓系統(tǒng)電動機參數(shù)及其型號 η 液壓泵的總效率，參考表 9取液壓泵的總效率為 η = P=PP QP/ η PP液壓泵的最大工作壓力 QP液壓泵的最大流量 ( 103)/60 m3/s P=PP QP/ η = 106 103/ 60= 所以選取電機型號： Y160M6 電機參數(shù)如下： 三相異步電機 功率 轉(zhuǎn)速 960r/min 升降液壓系統(tǒng)電動機參數(shù)及其型號 P=PP QP/ η PP液壓泵的最大工作壓力 QP液壓泵的最大流量 ( 103)/60 m3/s 取液壓泵的總效率為 η = P=PP QP/ η = 106 103/ 60= 所以選取電機型號： Y250M4 電機參數(shù)如下： 三相異步電機 功率 103KW 轉(zhuǎn)速 1480r/min 液壓系統(tǒng)分析與設(shè)計 錯誤 !未找到引用源。Σ △ p 的準確計算要待元件選定并繪出管路圖時才能進行，初算時可按經(jīng)驗數(shù)據(jù)選?。汗苈泛唵?、流速不大的，取Σ△ p=（ ～ ） MPa；管路復雜，進口有調(diào)閥的，取Σ△ p=（ ～ ） MPa。 = =所以液壓泵的最大流量 QP=K（Σ Qmax） = 2=液壓系統(tǒng)分析與設(shè)計 錯誤 !未找到引用源。 液壓泵參數(shù)及其型號 平移液壓泵工作壓力的確定 確定液壓泵的最大工作壓力 PP=P1+Σ△ p P1液壓缸或液壓馬達最大工作壓力； Σ△ p從液壓泵出口到液壓缸或液壓馬達入口之間總的管路損失。 = 依據(jù) 表 5 選取升降液壓缸工作行程為： 500mm 選擇液壓缸的規(guī)格 由上述要求，選擇液壓缸的型號為： CD250B/180/125600A 液壓缸參數(shù)如下： 缸徑： 180mm 桿徑： 125mm 工作壓力： 25Mpa 最大行程： 600mm 液壓系統(tǒng)分析與設(shè)計 錯誤 !未找到引用源。 18 滾動軸承摩擦阻力矩： Max2=ц W d/2= 103 ? m FR2=(Max1+Max2)/D/2=(+)/ 所以摩擦阻力為： FR=FR1cosα +FR2= cos12176。 17 ⑵慣性力 FA FA=FA1sinα +FA2； FA1上輥輪與行進框架相對運動時的慣性力； FA1=W ? v/? t=(G1+Q) ? v/? t=334 FA2下輥輪與斜面相對運動時的慣性力； FA2=W ? v/sinα /? t=G2 ? v/sinα /? t=100 176。 16 選用歐拉公式求 計算活塞桿的極限臨界力： Fk=π 2EJ/（ nL1） 2 n系數(shù)，與安裝形式有關(guān)，對于該種安裝形式取 n=1 E彈性模量，對于鋼 E= 106 N/mm2 J活塞桿斷面回轉(zhuǎn)慣量， J=π d4/64 （ mm4） 經(jīng)計算得出極限力 Fk=956KN 此時， ns=Fk/F1=956/=nk, 說明此液壓缸壓桿穩(wěn)定性是安全的。 14 慣性力： FA=m?v/?t=334103 所以，平移液壓缸最大負載為： F 進 MAX=(FR+FA)/2=（ +） /2= 初選平移液壓系統(tǒng)工作壓力 因為平移缸最大工作負載經(jīng)過計算為 依據(jù)《液壓傳動》表 92， 93；初估液壓系統(tǒng)工作壓力為 4Mpa 取液壓缸的機械效率取 η = 平移液壓缸主要參數(shù)及其選取型號 液壓缸內(nèi)徑 D 和活塞桿直徑 d 的確定 根據(jù)表 2，確定 D/d=2/1 表 2 液壓缸內(nèi)徑與活塞桿直徑關(guān)系 按機床類型選取 d/D 按液壓缸工作壓力選取 d/D 機床類別 d/D 工作壓力 P(MPa) d/D 磨床、研床 ≤ 2 插床、拉床、刨床 ＞ 25 鉆、鏜、車、銑床 ＞ 57 ＞ 7 P?π /4? D2= F 進 MAX/η 式中： P=4Mpa， D/d=2/1 解得： D=； d= 依據(jù)表 3，表 4 圓整后取值： D=80mm； d=40mm 液壓系統(tǒng)分析與設(shè)計 錯誤 !未找到引用源。 根據(jù)以上要求，反復修改后擬定以下液壓系 統(tǒng)原理圖。 步進式加熱爐工況速度曲線如圖 4： `固 定 梁 面1 . 5 s0 . 0 5 m / s0 . 5 s1 . 5 s3 . 5 s0 . 1 2 m / s鋼 坯上 升前 進下 降后 退 圖 4 步進 式加熱爐工況速度曲線 計算穩(wěn)態(tài)工作負載 N=L/b+a=128 根； L步進梁長（ ） b斷面邊長（ ） a鋼坯間隔（ ） 單根 q=rbbl= = 103kg r鋼比重（ ） b斷面邊長（ ） l鋼坯長度（ ） 液壓系統(tǒng)分析與設(shè)計 錯誤 !未找到引用源。平移結(jié)束。在 內(nèi)達到 ，然后直接減速，在 的時間范圍內(nèi)速度降為 0m/s，達到頂升高度。 10 現(xiàn)在對爐底步進梁的動作如圖 3 所示： 圖 3（陰影部分為步進梁）為步進梁從起始位置（后下位） 上升（上升過程中接料） 上升到位（后上位） 前進 前進（前上位） 下降（下降過程中交料） 下降到位（ 前下位） 后退 后退到位（即起始位置） 圖 3 步進式加熱爐爐底機械步進梁的運動過程 為了實現(xiàn)對鋼坯的輕拿輕放，設(shè)計了活動梁托鋼坯放鋼坯的加減速曲線，這樣大大降低了在對鋼坯步進的過程中，對坯料所造成的直接沖擊。 步進梁動作軌跡如圖 2 所示： 圖 2 步進梁動作軌跡圖 液壓系統(tǒng)分析與設(shè)計 錯誤 !未找到引用源。 步進梁動作如圖 1 所示： 圖 1 步進梁動作示意圖 步進梁的升降和平移均采用電液比例閥來控制，其優(yōu)點是控制調(diào)整靈活方便，工作平穩(wěn)。行進框架是通過支撐輥和輥道落在升降框 架上，升降框架也通過支撐輥和輥道落在基礎(chǔ)上。在提升框架的上面和下面均安有滾輪 ,每個下滾輪放在一個斜臺面上 ,上滾輪供平移框架移動用，移動缸通過曲柄連桿和旋轉(zhuǎn)接頭與上框架連接 ,提升缸用旋轉(zhuǎn)接頭直接與下框架連接。 7 設(shè)計方案 步進爐的機械結(jié)構(gòu)采用的 是斜坡滾輪式液壓傳動。 （ 5）可以準確地控制爐內(nèi)坯料的位置，便于實現(xiàn)自動化操作。對連續(xù)加熱爐來說爐長受到推鋼長度的限制，而步進爐則不受限制。例如爐子產(chǎn)量降低一半時，則 爐內(nèi) 坯料加熱時間就會延長一倍，對有些鋼種來說這是不利的，而步進爐在爐子小時產(chǎn)量變化的情況下可以通過改變坯料間距離來達到改變或保持加熱時間不變的目的。 因此盡管步進爐第一次投資費用較高，但是 1967 年 4 月由美國德蘭公司設(shè)計的二面供熱的步進梁式爐首先在美國格蘭那特城鋼鐵公司問世以來，接著同年 5 月由日本中外爐公司為名古屋鋼鐵廠設(shè)計的世界上第二座步進梁式爐又相繼投產(chǎn)，以后步進式加熱爐在世界上獲得了長足的發(fā)展。 所以，隨著冶金軋鋼工藝自動化程度的不斷提高，步進式加熱爐以其靈活的加熱方式，加熱質(zhì)量好，爐長不受限制，操作方便，易于實現(xiàn)自動控制等優(yōu)點，被愈緒論 錯誤 !未找到引用源。 本課題的設(shè)計內(nèi)容是設(shè)計一個步進式加熱爐同步頂升的液壓系統(tǒng)。上層托輪直接托住步進梁，而步進梁直接由另一液壓缸帶動，可在托輪上作前進和 后退運動，從而使步進梁作前進和后退運動。爐子有固定爐底和步進爐底，或者有固定梁和步進梁。由于步進加熱獨特的優(yōu)越 性，使其在現(xiàn)代冶金工廠得到了廣泛的應(yīng)用。 選題背景 軋鋼廠在熱軋鋼材時，需要對鋼坯進行加熱。隨著工業(yè)自動化技術(shù)的不斷發(fā)展，現(xiàn)代化的軋鋼廠應(yīng)該配置大型化的、高度自動化的步進梁式加熱爐，其生產(chǎn)應(yīng)符合高產(chǎn)、優(yōu)質(zhì)、低耗、節(jié)能、無公害以及生產(chǎn)操作自動化的工藝要求， 以提高其產(chǎn)品的質(zhì)量，增強產(chǎn)品的市場競爭力。所以目前步進式爐在熱軋板帶車間以及中小型軋鋼車間都得到了廣泛的應(yīng)用。 4 現(xiàn)在大多數(shù)采用的是步進式移動裝置。如何設(shè)計高質(zhì)量的液壓裝置則直接成為影響鋼坯的燒結(jié)質(zhì)量。 這里不得不提到的是，之所以在 20 世紀 50 年代才采用（相對于鋼鐵鋼鐵行業(yè)來說），是因為液壓傳動本身的特殊才致使其發(fā)展較為緩慢。為了解決這個問題，目前一些爐子將大梁分成若干段，各段間留有一定的膨脹間隙，變形雖不能根本避免，但彎曲的程度大為減輕，不致影響爐子的正常工作。 為了避免升降過程中的振動和沖擊，在上升和下降及接受鋼坯時，步進梁應(yīng)該中間減速。上步進梁通過輥輪作用在下步進梁上，下步進梁通過傾斜滑塊支承在輥子上。液壓傳動機構(gòu)如圖 212 所示。 B、傳動機構(gòu) 步進式爐的關(guān)鍵設(shè)備是移動梁的傳動機構(gòu)。爐底是架空的，可以實現(xiàn)雙面加熱（步進式爐鋼坯與鋼坯不是緊靠在一起，中間有空隙，可認為是四面受熱）。 與推鋼式加熱爐一樣，為了滿足加熱大鋼坯的需要，步進式爐也逐步發(fā) 展了下加熱的方式，出現(xiàn)了上下加熱的步進式加熱爐。 步進式加熱爐的結(jié)構(gòu) A、爐底結(jié)構(gòu) 從爐子的結(jié)構(gòu)看，步進式加熱爐分為上加熱步進式爐、上下加熱步進式爐、雙步進梁步進式爐等。所以目前步進式爐在熱軋板帶車間以及中小型軋鋼車間都得到了廣泛的應(yīng)用。在 側(cè)出料的加熱爐中，推鋼機將鋼坯推出至出料位置，再由出鋼機將鋼錠推出去；現(xiàn)在大多數(shù)采用的是步進式移動裝置。熱軋寬帶鋼廠的規(guī)模正向大型化發(fā)展，步進梁式爐的特點之一是爐長不受推鋼長度限制，因而能適應(yīng)軋機 的小時產(chǎn)量增長的形勢。所以鋼鐵的冶煉技術(shù)要不斷地改良。甚至一度到了供不應(yīng)求的狀況。據(jù)統(tǒng)計在工業(yè)革命以前世界上人均鋼鐵的使用量是不足 5kg。 關(guān)鍵詞： 步進梁式加熱爐；步進梁；雙輪斜軌式機構(gòu)；液壓傳動 Abstract II Abstract H