【正文】 、編制技術(shù)文件。設(shè)計前應充分調(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。 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。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。 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。 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。 中北大學 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 。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），檢測器務必由支架伸出，裝于卷筒較遠處。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)較復雜。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。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。液壓傳動和氣壓傳動各有其優(yōu)缺點。 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，廣泛應用于中北大學 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。 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雜多變的。開卷機與卷取機底座是可以沿芯軸軸向移動的。自由出帶距離可以短些，一般在 5 被帶寬。比例積分動作糾偏輥使在生產(chǎn)線上大量應用的一種糾偏形式，實際上可以將其理解為 P 型糾偏和 I 型糾偏的組合。比例糾偏也有 3個特點：糾出不糾入、響應快、安裝位置相對較小。 （ 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。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力，為避免板帶邊緣的損傷要求有足夠的自由進出帶距離。根據(jù)“輥效應”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。在這種情況下糾偏框架的旋轉(zhuǎn)軸與板帶方向垂直。 糾偏措施 [8] （ 1） I型糾偏 I型糾偏裝置就是積分糾偏裝置。 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。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。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。 （ 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。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。 （ 2） 在機組中適當設(shè)置定心輥 最常見的定心輥是雙錐輥。否則將損傷帶鋼邊緣。常用以下方法。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。 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。 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。 （ 12）帶鋼張力波動的影 響。 （ 11）帶鋼運送中的氣流和液流的影響。 各種活套中，運動輥的導向精度也直接影響著帶鋼的跑偏。 （ 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。 （ 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。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，帶鋼傾向于向壓力較小、夾送輥開口大中北大學 2020 界畢業(yè)設(shè)計說明書 第頁 共 37 頁 10 的一端偏移。 （ 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。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)。 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。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。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 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。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。如圖 : 圖 斷面不均勻的帶鋼的跑偏 中北大學 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)。這是由于一邊厚、一邊薄成鐮刀彎的帶鋼引起的。 但實際在帶鋼的運送上，會有各種擾動，引起帶鋼在運送中的跑偏。即當帶鋼靠上輥子時，帶鋼就會垂直于輥子的中心軸行走。了解帶鋼 自動糾偏液壓系統(tǒng)的工作原理，畫出液壓系統(tǒng)原理圖，建立系統(tǒng)數(shù)學模型，進一步優(yōu)化參數(shù)，給出博德圖。 中北大學 2020 界畢業(yè)設(shè)計說明書 第頁 共 37 頁 7 （ 3）自動糾偏液壓系統(tǒng)工作性能分析。 5 本課題研究任務或解決的問題 （ 1）帶鋼卷取機自動糾偏液壓系統(tǒng)的工作原理與分析。 近代液壓伺服控制的特點需考慮： (1)環(huán)境和任務復雜，普遍存在較大程度的參數(shù)變化和外負載干擾的影響； (2)非線性的影響； (3)有較高的頻寬要求及靜動態(tài)精度的要求，需優(yōu)化系統(tǒng)的性能； (4)微機控制與離散化帶來的問題； (5)如何通過“軟件伺服”達到簡化系統(tǒng)及部件的結(jié)構(gòu)。 (4)液壓元件制造精度要求高，成本高。 (2)油液的體積彈性模量隨油溫和混入油中的空氣含量而變化，油液的粘度也隨油溫變化而變化。凡是需要大功率、快速、精確反應的控制系統(tǒng)，都已經(jīng)有了應用。 50年代初，出現(xiàn)了快速響應的永磁力矩馬達，力矩馬達與滑閥結(jié)合，形成了電液伺服閥。 早在第一次世界大戰(zhàn)前，液壓伺服控制已開始應用于海軍艦艇中，作為操舵裝置。 (2)液壓動力元件快速性好，系統(tǒng)響應快，例如加速中等功率的電動機需一至兩秒，而中北大學 2020 界畢業(yè)設(shè)計說明書 第頁 共 37 頁 6 加速同功率的液壓 馬達的時間只需電動機的 1/lO左右。它不但是液壓技術(shù)的一個重要分支，而且也是控制領(lǐng)域中的一個重要組成部分。 控制跑偏主要采用液壓伺服控制系統(tǒng)。 4 本設(shè)計的來源、目的及其價值 在冶金生產(chǎn)線上，帶鋼跑偏是不可避免的，所以帶鋼糾偏控制系統(tǒng) (Edge Position Control，簡稱 ECP)是帶鋼生產(chǎn)線上必不可少的重要控制系統(tǒng)。 [2] 隨著糾偏系統(tǒng)的發(fā)展，其已具如下性能 ： (1)預先控制； (2)無故障，易維護； (3)高精度； (4)高穩(wěn)定性； (5)高速、重載； (6)整體性。設(shè)備中增加了導板、導輥液壓缸來完善卷取裝置，側(cè)導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。 目前世界上最先進的卷取機還有 :美國伊利諾斯州阿克梅金屬公司理費代爾廠新投資的卷取設(shè)備，印度一德羅伊斯帕特公司，意大利 AST 公司特爾尼廠和朝鮮韓寶公司等。 助卷輥采用油壓式，還裝有振動式框架，并在小框架與助卷輥框架之間設(shè)置了強力緩沖器。由日本新日鐵公司和日立公司最新聯(lián)合開發(fā)研制的油壓式卷取機是世界上第一臺卷取性能好和可靠性高的油壓式地下卷取機。 [3] 日本鋼鐵工業(yè)自 20 世紀 80年代以后，開發(fā)了軋制尺寸精度高、產(chǎn)品質(zhì)量高 和不受工藝過程約束的軋制技術(shù)及應用這種技術(shù)的新型軋機。從總體水平上看，德國和日本的幾家公司的卷取機的夾送輥，一次上機壽命一般是 2～ 個月，卷取鋼 卷數(shù)約 20200～ 25000 卷，卷取重量為 60～ 75 萬 t。其中水平 較高的公司有德國的 SMS 一 DEMAG 公司、日本的石川島播磨 (IHI)公司和三菱 (MHI)重工業(yè)公司。如果運送輥子之間是相互平行的，帶鋼與輥子之間接觸在摩擦 阻力界限之內(nèi)，帶鋼平直，斷面厚薄均勻，則作用在帶鋼上的張力分布均勻，這樣，帶鋼在輥子上行走就不會“跑偏”，只能保持在運行的軌道中心，無側(cè)向位移。 帶鋼在運送輥子上行走，只要帶鋼和輥子表面有接觸，并在一定的摩擦阻力 中北大學 2020 界畢業(yè)設(shè)計說明書 第頁 共 37 頁 4 界限之內(nèi)，那么在帶鋼上的各點，就會和輥子的中心線成直角行走，帶鋼的張力是平均分布的。因此，對卷取機糾偏控制系統(tǒng)進行研究和改進是極為必要的。而實現(xiàn)帶鋼卷自動卷齊，可以使鋼卷立放，便于中間多道工序的生產(chǎn)，并可大量減少鋼帶邊緣的剪切量而提高成品率，使成品鋼卷邊緣整齊，方便帶卷的包裝、運輸及使用。每條機組上的機械設(shè)各和工藝設(shè)備多達幾十臺，為帶鋼傳動、轉(zhuǎn)向或支撐用的輥子達幾百根。在冷軋帶鋼薄帶鋼生產(chǎn)中，為了避免使薄帶鋼變形、破壞板邊形狀，不能使用側(cè)導板。隨著卷取機在冷軋帶鋼生產(chǎn)中的廣泛應用，帶材卷取的邊緣控制 (EPC控制 )成為了一大難題。在冷軋帶鋼軋制中由于以下原因，軋制工藝采用大張力軋制，軋制中的張力由軋機前后的卷取機來提供： (a)有利于防止帶鋼在軋制過程中跑偏 (即保證軋件正確對中軋制 )； (b)有利于使所軋帶鋼保持平直 (包括在軋制過程中保持板形平直以及軋后板形良好 )； (c)有利于降低軋件的變形抗力，便于軋制更薄的產(chǎn)品； (d)有利于適當調(diào)整冷軋機主電機負荷。目前卷取機已成為主軋制線上必不可少的輔助設(shè)備，軋鋼實踐表明 :卷取機的工作狀態(tài)直接影響著軋機，特別是連軋機生產(chǎn)能力的發(fā)揮。但由于直流電機控制系統(tǒng)復雜，投資大，在 60年代末發(fā)展出來液壓卷取機技術(shù)，最初主要用于造紙、印染、紡織等行業(yè)的卷繞 裝置上。大約 1920年，美國蘇必利爾鋼鐵公司和威斯汀豪斯電氣公司聯(lián)合開發(fā)出單獨電力驅(qū)動的卷取機。冷軋帶鋼卷取機早于熱軋帶鋼卷取機出現(xiàn)，世界上第一臺冷軋帶鋼卷取機在 1893年由施米茨 (AugustSchmitz)公司建于德國。 [2] 在熱、冷軋連續(xù)式帶鋼軋機和可逆與不可逆式單機座式帶鋼冷軋機及線軋機中，軋制出來的軋件往往長達數(shù)十米至數(shù)百米甚至更長，再加上軋機軋制速度愈來愈高，如何處理軋件成為一個問題。 冷軋機的發(fā)展趨勢是實現(xiàn)計算機對過程和生產(chǎn)進行全面控制，采用分級控制和分散控制相結(jié)合的方法，對復雜的軋制過程進行既有分工又有協(xié)作的全面控制。不銹鋼， 以及高強度的鉻鎳合金材料。這種結(jié)構(gòu)使得軋機剛性很大，工作輥撓度很小。多輥軋機是指一個機架內(nèi)軋輥數(shù)多于 4個的軋機，早期是六輥式和十二輥式。四輥式冷軋機一般多采用工作輥傳動，其工作輥和支撐輥直徑之比約為 1： 3，機架具有較大的剛度，可以軋制厚度為 — 、寬度最大為 2080mm 的低碳冷軋帶鋼和鍍錫 、鍍鋅及涂層基帶，也可軋制不銹鋼、硅鋼等合金帶鋼。因此目前這種軋機只用于軋制較厚的帶鋼或作平整機用。二輥式冷軋機是早期出現(xiàn)的結(jié)構(gòu)形式最簡單的冷軋機。冷軋機由入口側(cè)的鋼卷接收裝置、開卷機、軋機、卷取機和鋼卷輸送裝置等機械設(shè)備以及各個設(shè)備的驅(qū)動、控制、監(jiān)測儀表和潤滑裝置等組成。 [1] 冷軋技術(shù)相對于熱軋技術(shù)具有很多優(yōu)點，尤其是生產(chǎn)長度大厚度小的薄板的時候，消除了鋼材在熱軋過程中的降溫和溫度分布不均帶來的生產(chǎn)難題，防止了板材在熱軋過程中被氧化。 1940 年在新日鐵廣煙廠建立了第一套四機架 1420mm 冷連軋機。1951 年蘇聯(lián)建設(shè)了一