【正文】 () 式中： △i —— 電流放大器輸出的電流 (A)。 pe xxx ? ； gu —— 檢測器輸出電壓（ V） 。光路調(diào)整好以后，檢測器增益 為 錯誤 !未找到引用源。檢測器的開口，即發(fā)射部分與反射器之間距離 S = ，檢測橫向跑偏范圍 x =177。光源由穩(wěn)壓電源供電，光強(qiáng)穩(wěn)定。 在上一節(jié)根據(jù)要求設(shè)計了系統(tǒng)的主體部分 ,本節(jié)將對設(shè)計的系統(tǒng)進(jìn)行建模并對其進(jìn)行品質(zhì)分析。分析的內(nèi)容是對現(xiàn)有系統(tǒng)的性能指標(biāo)進(jìn)行定量評估，目的是指出問題所在并提出系統(tǒng)改進(jìn)的方向。 第 18 頁 3 控制系統(tǒng)性能分析 系統(tǒng)分析是系統(tǒng)理論的重要組成部分，是完善系統(tǒng)設(shè)計的基礎(chǔ)。 圖 控制系統(tǒng)框圖 帶鋼的跑偏位移是系統(tǒng)的輸入量，卷曲機(jī)（或卷筒）的跟蹤位移是系統(tǒng)的輸出量。 第 17 頁 圖 控制系統(tǒng)電路簡圖 除此之外，控制系統(tǒng)還要有足夠的穩(wěn)定裕量。此信號經(jīng)電流放大器放大后，在伺服閥差動連接的線圈上產(chǎn)生差動電流 △i，伺服閥則輸出正比于此差動電流的油液流量，使液壓缸拖動卷取機(jī)的卷筒向跑 偏的方向跟蹤，從而實現(xiàn)帶鋼自動卷齊。 調(diào)整電橋電阻 2R 和 3R ，使 4231 RRRR ? ，電橋平衡無輸出。 控制系統(tǒng)電路簡圖如圖 。 其中 33 ???????? ? ）（?? s/m5v? Mpa10P? 錯誤 !未找到引用源。 本系統(tǒng)中蓄能器的用途是，吸收沖擊。過濾精度一般 為 3?20 m? 工作濾芯的最大壓差一般為 ，且過濾器要有一定的強(qiáng)度。 本系統(tǒng)采用“ RFB40 5”。 回油過濾器 回油濾油器承受的壓力為回油路的背壓，一般不超過 1Mpa，因而結(jié)構(gòu)尺寸可適當(dāng)?shù)募哟螅蕴岣呒{垢量。因而吸油濾油器 一般采用 100~180? m 低精度濾芯。 吸油濾油器 吸油濾油器的壓差受液壓泵吸油特性的限制使用中最大壓差一般不大于 。 第 15 頁 球形截止閥 球形截止閥用來手動控制油路的通斷，本系統(tǒng)采用了板式連接，用于蓄能器前。 頻率的選 擇：由系統(tǒng)的開環(huán)傳遞函數(shù)可知，跑偏控制系統(tǒng)為“ I”型系統(tǒng)對階躍輸入，不存在穩(wěn)定位置誤差，而系統(tǒng)對于幅度為 Vg=Vn(糾偏速度 )的等速輸入是將產(chǎn)生穩(wěn)態(tài)速度誤差為 pu ???? （ ） 另外，伺服閥的死區(qū)電流和零漂電流也將產(chǎn)生系統(tǒng)的穩(wěn)態(tài)位置誤差，如果設(shè)定總的死區(qū)電流和零漂電流為 )(12 mAI ?? 可得死區(qū)和零漂引起的位置誤差大約為 。 pp1L ?? 伺服閥的空載流量為 : 錯誤 !未找到引用源。 將 sQ =K vx 帶人，又由 I= uKa 整理得， uKKxsx2s axvvvsvsvsv2 2 ??? ??? vx （ ） 該式即為電液伺服閥輸入電壓與閥芯位移之間的關(guān)系方程。 第 14 頁 (2)電液伺服閥的傳遞函數(shù)簡化后的二階近似傳遞函 錯誤 !未找到引用源。 (1)電液伺服閥的靜態(tài)特性 滑閥的靜態(tài)特性即壓力一流量特性，經(jīng)推導(dǎo)與簡化后得到四邊滑閥的壓力一流量特性方程 sQ =錯誤 !未找到引用源。 （ 3）固有頻率 伺服閥的 90 度相移頻寬至少應(yīng)為系統(tǒng)頻寬的三倍。 電液伺服閥的分析、選型 選擇電液伺服閥時考慮以下因素： （ 1）供油壓力 所選伺服閥的供油壓力不得低于系統(tǒng)的供油壓力。 電磁換向閥的選用 電磁閥有滑閥和球閥兩種結(jié)構(gòu)。它可以用作二通開關(guān)閥，也可以用作保壓閥，用 兩個液控單向閥開可以組成液壓鎖。 本系統(tǒng)中單向閥安裝于泵的出口，防止系統(tǒng)油倒流?！?S10A1先導(dǎo)式穩(wěn)態(tài)力平衡方程是 : A xxkAAA xxkP c cc )()( 0100 ???? () 式中： k 0k AcA xcxc0 第 13 頁 本系統(tǒng)中溢流閥作為安全閥用，故選取 DBDS10G10/10 型直動式溢流閥。直動式穩(wěn)態(tài)力平衡方程為 ： AxxkP /)( 0 ?? () 式 中， P — — 進(jìn)口壓力（ Pa）； A — — 閥芯有效承壓面積（ 錯誤 !未找到引用源。 在液壓系統(tǒng)中，溢流閥可作定壓閥，用以維持系統(tǒng)壓力恒定，實現(xiàn)遠(yuǎn)程調(diào)壓或多級調(diào)壓；做安全閥，防止液壓系統(tǒng)過載；做制動閥，對執(zhí)行機(jī)構(gòu)進(jìn)行緩沖、制動；做背壓閥，給系統(tǒng)加載或提供背壓；它還可與電磁閥組成電磁溢流閥，控制系統(tǒng)卸荷。 其中泵的主要參數(shù)如下： 流量 ( en =1500r/min)24L/min 驅(qū)動功率 電動機(jī)的選取 根據(jù)泵的驅(qū)動功率和轉(zhuǎn)速選的電動機(jī)為： Y132S4 其電動機(jī)的主要參數(shù)為： 額定功率 (kw): kw 轉(zhuǎn)速： 1440r/min 第 12 頁 電流： 效率： % 功率因子： 聯(lián)軸器的選取 選取的聯(lián)軸器為 TL6 聯(lián)軸器3219 5038??JAZA。 綜上所述，泵的選擇可用恒壓變量泵，其特點是流量損失小，響應(yīng)快，并能保持壓力變動在小限度內(nèi)，這很適合伺服系統(tǒng)的需要。這種變量泵能獲得壓力變動限制在 以內(nèi)的良好恒壓特性。 實現(xiàn)流量適應(yīng)控 制必須采用變量泵。 選取泵及電機(jī)規(guī)格的選擇直接關(guān)系到動力源的利用率，因此選泵及電機(jī)應(yīng)選擇最合適最節(jié)能的。如果忽略泵的固有流量脈動的影響，對于定量泵來說，它的動態(tài)特性主要取決于泵的內(nèi)、外泄露及壓油腔油液的可伸縮性。它的基本參數(shù)包括壓力、流量、轉(zhuǎn)速、功率和效率等。 缸筒材料 因需要焊接故選用 35鍛件。MpapPy ?? ； D— — 液壓缸內(nèi)徑（ m） 】【 ? — — 缸體材料的許用應(yīng)力 （ Mpa） 得： 錯誤 !未找到引用源。 ， 由于設(shè)計時己留有很大余量，所以滿足要求。4 22 ）（ ??= 2m （ ） 取 pA 錯誤 !未找到引用源。 =錯誤 !未找到引用源。 因 pA =錯誤 !未找到引用源。它的進(jìn)出油口布置在缸 筒兩端，兩活塞桿的直徑是相等的，因此，當(dāng)工作壓力和輸入流量不變時，兩個方向上輸出的推力和速度是相等的。能源壓力 sP =3． 92MPa，最大加速度： ma =，則有： pA =錯誤 !未找到引用源。 Lpspp FxKdtdxB ??? （ ） 式中， pA — — 液壓缸有效工作面積； tm — — 活塞及負(fù)載折算到活塞上的總質(zhì)量； pB — — 活塞及負(fù)載的粘性阻尼系數(shù)； sK — — 負(fù)載彈簧剛度； LF — — 作用在活塞上的任意外負(fù)載力 。 (2)液壓缸的輸出力與負(fù)載力的平衡方程 錯誤 !未找到引用源。 較低的供油壓力，可以降低成本，減小泄露、減小能量損失和溫升，同時可以延長使用壽命，易于維護(hù)。 選取供油壓力 sP 由于負(fù)載數(shù)值不大，卷取機(jī)為一般工業(yè)的地面設(shè)備，是低壓系統(tǒng)，故取較低的供油壓力 錯誤 !未找到引用源。 kg35000MM 21 ?? 負(fù)載重力： G=M*g=35000 =343000N 卷取跑偏誤差 e177。 根據(jù)主要設(shè)計參數(shù)計算系統(tǒng)技術(shù)參數(shù)如下： 負(fù)載力 F： (負(fù)載力由慣性力 aF 和摩擦力 fF 組成。 第 7 頁 液壓執(zhí)行元件的選取 本系統(tǒng)的負(fù)載力由摩擦力和慣性力組成。這樣可以避免在換卷過程中損壞光電檢測器；第二個作 用是在卷曲不同寬度的帶鋼時調(diào)節(jié)光電檢測器的位置。但系統(tǒng)復(fù)雜，易受干擾，須專人維護(hù)。而氣液伺服系統(tǒng)簡單可靠，不怕干擾，但信號傳遞速度慢，且氣動檢測噴嘴開口較小，通常 30～ 60mm，檢測器務(wù)必由支架伸出，裝于距卷取機(jī)較遠(yuǎn)處。機(jī)液伺服系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡單，制造成本低，維護(hù)方 便，抗污染能力強(qiáng)。系統(tǒng)投入工作前先使跑偏傳感器液壓缸 7 與電液伺服閥 8 相通，使跑偏傳感器自動調(diào)零，然后轉(zhuǎn)換油路是主液壓缸與電液伺服閥 8 相通，系統(tǒng)投入正常工作。主液壓缸 4 和跑偏傳感器液壓缸 7 都是由電液壓伺服閥 8 進(jìn)行控制。 卷取機(jī)的卷筒 1 將帶鋼 2 收卷連續(xù)運(yùn)動的帶材，帶鋼在收卷時產(chǎn)生隨機(jī)跑偏量Δ x。該系統(tǒng)能充分發(fā)揮電子和液壓兩方面的優(yōu) 第 6 頁 勢。 x 圖 帶鋼開卷機(jī)跑偏控制設(shè)計及液壓系統(tǒng)圖 圖 為帶鋼卷取機(jī)跑偏控制裝置原理及液壓系統(tǒng)圖 ， 由與卷簡剛性連接的光電檢測器檢測帶鋼的橫向跑偏量，偏差信號經(jīng)放大器輸入至伺服閥，由伺服閥控制液壓缸驅(qū)動卷筒，使卷筒向跑偏方 向跟蹤。 x166。 卷取機(jī)跑偏控制系統(tǒng)設(shè)計 166。 (5)采用其他定心裝置。 (3)采用帶自動控制系統(tǒng)的浮動開卷機(jī)。因此 ,實際上是不經(jīng)常單獨(dú)采用的 ,目前常采用下述方法來控制跑偏： (1)采用定心輥及定心輥組使帶材自動定心 ,起糾正跑偏和防止跑偏的作用。后來只好降低機(jī)組速度 ,才能維持正常生產(chǎn)。如美國某 廠設(shè)計速度為 1000m/min 的連續(xù)退火機(jī)組。在某些情況是不適應(yīng)的。若張力超過彈性極限時 ,會引起帶材邊部波浪形斜紋或皺紋 ,張力很大時 ,還可以拉斷帶鋼。也并不能從根本上解決跑偏問題。 減少帶材跑偏的措施 保證輥子圓柱表面制造精度及機(jī)組安裝精度。而在卷取機(jī)前面，為了減少卷取機(jī)入口的帶鋼邊緣跑偏，提高鋼卷的邊緣精度，在卷取機(jī)前也安裝了對中 裝置。帶鋼邊緣跑偏不僅使帶卷邊緣無法卷齊，而且會使帶鋼邊緣碰撞、折邊，拉壞設(shè)備并造成嚴(yán)重的斷帶停產(chǎn)事故。如臥式活套中，活套小車運(yùn)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。 （ 9）塔式或臥式活套中的運(yùn)動輥導(dǎo)向精度的影 響。 （ 8）帶鋼運(yùn)送中的氣流和液流的影響。 （ 7）帶鋼張力波動的影響。 第 4 頁 （ 6）來料鋼卷的影響。 （ 5）兩端壓力不均的橡膠夾送輥。 （ 4）輥面質(zhì)量的影響。 （ 3）運(yùn)送輥子軸向不平行的影響。錐度小，帶鋼張力分布不均勻程度??；錐度大，帶鋼張力分布不均勻度大，帶鋼邊緣跑偏越大。輥子在加工中有 可能呈錐形，或者圓柱形輥，在長期運(yùn)行中由于單邊磨損大，而呈錐形。這種鐮刀彎形狀帶鋼在平行運(yùn)送輥子上引起的帶鋼的跑偏，其跑偏量與鐮刀彎的程度，帶鋼張力的大小和兩個運(yùn)送輥子之間的間距大小有關(guān)。 （ 1）帶鋼斷面不均勻的影響。只能保持在運(yùn)行的軌道中心，無側(cè)向位移。即當(dāng)帶鋼靠上輥子時，帶鋼就會垂直于輥子的中心線行走。 (3)設(shè)計帶鋼卷取機(jī)跑偏電液伺服系統(tǒng)，用 Matlab 軟件進(jìn)行分析，提出改進(jìn)措施。 (1)對帶鋼卷取機(jī)控制裝置進(jìn)行簡要概述，分析卷取機(jī)跑偏控制系統(tǒng)存在的不足，找出導(dǎo)致其缺點的原因所在，提出改進(jìn)的措施并制定出控制方案 。即當(dāng)帶鋼靠上輥子時，帶鋼就會垂直于輥子的中心線行走。 軋制過程中較大的張力可以使軋制過程穩(wěn)定，實現(xiàn)高速軋制，實現(xiàn)良好的板形，但是張力過大容易造成斷帶，帶卷變形，退火粘結(jié)，因此要在軋制過程中調(diào)節(jié)好帶鋼所受張力，而張力的調(diào)節(jié)主要就是通過調(diào)節(jié)軋機(jī)兩側(cè)的卷取機(jī)電機(jī)的轉(zhuǎn)速和電樞電流來實現(xiàn)。設(shè)備中增加了導(dǎo)板、導(dǎo)輥液壓缸來完善卷取裝置，側(cè)導(dǎo)板以較小的力間接地接觸帶鋼邊部，通過兩個液壓缸調(diào)整拉輥間隙。 目前世界上最先進(jìn)的卷取機(jī)還有 :美國伊利諾斯州阿克梅金屬公司理費(fèi)代爾廠新投資的卷取設(shè)備，印度～德羅伊斯帕特公司，意大利 AST 公司特爾尼廠和朝鮮韓寶公司等。從總體水平上看，德國和日本的幾家公司的卷取機(jī)的夾送輥，一次上機(jī)壽命一般是 2～ 個月，卷取鋼卷數(shù)約 20xx0～ 25000 卷，卷取重量為 60～ 75 萬噸。其中水平較高的公司有德國的 SMS～ DEMAG 公司、日本的石川島播磨 (IHI)公司和三菱 (MHI)重工業(yè)公司。電液伺服系統(tǒng)是綜合性能很好的控制系統(tǒng)。在電液伺服控制系統(tǒng)中，用電氣和 電子元件（有時需要與計算機(jī)接口）實現(xiàn)信號的檢測、傳遞和處理，用液壓傳動來驅(qū)動負(fù)載。這里介紹生產(chǎn)中用到的一類帶鋼卷取跑偏電液伺服控制系統(tǒng)。論述了卷取機(jī)跑偏控制的研制重點和難點、關(guān)鍵技術(shù)及其優(yōu)點，詳細(xì)介紹了其設(shè)計過程，對設(shè)計過程所出現(xiàn)的問題以及幾次修改設(shè)計的原因進(jìn)行了綜合分析。同時對液壓傳動理論、液壓元輔件的選擇與設(shè)計進(jìn)行了較為深入的學(xué)習(xí)。 的計算 ................................................... 8 ..................................................................................... 8 ................................................................................................................. 8 ......................................................................................................................