【正文】 語(yǔ)言分析算法 ..................................................................... 錯(cuò)誤 !未定義書(shū)簽。 并行分析算法 .................................................................. 錯(cuò)誤 !未定義書(shū)簽。液壓振動(dòng)技術(shù)是最近 10 來(lái)開(kāi)發(fā)的新技術(shù)，它具有機(jī)械振動(dòng)所 沒(méi)有的優(yōu)越性，目前已在歐美許多國(guó)家的大型板坯連鑄振動(dòng)裝置上得到了普遍的采用，國(guó)內(nèi)也有關(guān)于研制鑄機(jī)電液伺服振動(dòng)裝置方面的報(bào)道。通過(guò)改進(jìn)，滿足連鑄工藝的要求。本設(shè)計(jì)采用計(jì)算機(jī)控制的電液伺服結(jié)晶器激振系統(tǒng)，可以方便地產(chǎn)生各種振動(dòng)規(guī)律，實(shí)現(xiàn)控制過(guò)程監(jiān)督、實(shí)時(shí)顯示并根據(jù)拉坯速度實(shí)時(shí)修改振動(dòng)參數(shù)，提高連鑄坯質(zhì)量和提高金屬收得率，從而實(shí)現(xiàn)連鑄過(guò)程的自動(dòng)化。結(jié)晶器振動(dòng)的目的是防止拉坯坯殼與結(jié)晶器粘結(jié)，同時(shí)獲得良好的鑄坯表面，因而結(jié)晶器向上運(yùn)動(dòng)時(shí)，減少新生的坯殼與銅壁產(chǎn)生粘結(jié)，以防止坯殼受到較大的應(yīng)力，使鑄坯表面出現(xiàn)裂紋；而 當(dāng)結(jié)晶器向下運(yùn)動(dòng)時(shí)，借助摩擦，在坯殼上施加一定的壓力，愈合結(jié)晶器上升時(shí)拉出的裂紋，這就要求向下的運(yùn)動(dòng)速度大于拉坯速度，形成負(fù)滑脫。在新型連鑄生產(chǎn)工藝中，采用帶數(shù)字波形發(fā)生器的結(jié)晶器電液伺服振動(dòng)控制是保證連鑄生產(chǎn)質(zhì)量的關(guān)鍵技術(shù)之一。帶有數(shù)字波形發(fā)生器的結(jié)晶器電液伺服振動(dòng)控制裝置和傳統(tǒng)的結(jié)晶器 振動(dòng)裝置相比，可以方便的實(shí)現(xiàn)多種波形振動(dòng)、實(shí)現(xiàn)連鑄過(guò)程監(jiān)督和實(shí)時(shí)顯示振動(dòng)波形，并能在線修改非振動(dòng)方式及振動(dòng)頻率和幅值等參數(shù)，實(shí)現(xiàn)控制過(guò)程的平穩(wěn)過(guò)度。利用計(jì)算機(jī)產(chǎn)生各種指令信號(hào)，通過(guò)選擇適當(dāng)?shù)目刂坡墒瓜到y(tǒng)輸出跟蹤指令信號(hào)從而獲得所要求的振動(dòng)規(guī)律。液壓動(dòng)力站的信號(hào)有主站室內(nèi)的計(jì)算機(jī)通過(guò) PLC 系統(tǒng)來(lái)控制，液壓振動(dòng)的核心控制裝置為 振動(dòng)伺服閥。為此，要在系統(tǒng)中設(shè)置蓄能器以吸收各類(lèi)波動(dòng)和沖擊，以保證整個(gè)系統(tǒng)壓力穩(wěn)定。曲線生成器通過(guò)液壓缸傳來(lái)的壓力信號(hào)和位置反饋信號(hào)來(lái)修正振幅和頻率。只要改變曲線生成器即可改變振動(dòng)波形、振幅和頻率。在軟件編程中，同時(shí)還設(shè)置多種報(bào)警和保護(hù)措施以避免重大事故的發(fā)生。 結(jié)晶器振動(dòng)技術(shù)的發(fā)展 結(jié)晶器振動(dòng)是連鑄技術(shù)的一個(gè)基本特征。連鑄在采用固定結(jié)晶器澆注時(shí)，鑄坯直接從結(jié)晶器向下拉出，由于缺乏潤(rùn)滑，易與結(jié)晶器發(fā)生粘結(jié)，從而導(dǎo)致出現(xiàn)拉不動(dòng)或者拉漏事故，很 難進(jìn)行澆注?？梢哉f(shuō)，結(jié)晶器振動(dòng)是澆注成功的先決條件，是連鑄發(fā)展的一個(gè)重要里程碑。 結(jié)晶器振動(dòng)技術(shù) 結(jié)晶器振動(dòng)技術(shù) 早期只應(yīng)用于有色金屬的澆注，由于沒(méi)有弄清與結(jié)晶器潤(rùn)滑的關(guān)系，結(jié)晶器震動(dòng)的概念也經(jīng)歷了各種變化。這一成果對(duì)于推動(dòng)連鑄技術(shù)的發(fā)展，使其從實(shí)驗(yàn)室走向工業(yè)化應(yīng)用做出了開(kāi)拓性的發(fā)展，表 示出了連鑄結(jié)晶器振動(dòng)技術(shù)的發(fā)展演變情況。當(dāng)然，現(xiàn)在所采用的非正弦振動(dòng)與早期的非正弦振動(dòng)雖然振動(dòng)波形同為非正弦，但其目的和實(shí)現(xiàn)方式上二者有本質(zhì)的區(qū)別。目前，在工業(yè)生產(chǎn) 中應(yīng)用量最多的主要是正弦波模式。 正弦振動(dòng) 正弦振動(dòng)就是結(jié)晶器的運(yùn)動(dòng)速度和時(shí)間成正弦曲線關(guān)系，如圖 （ f）中曲線 2 所示。由于正弦震動(dòng)的速度始終處于變化之中，在振動(dòng)機(jī)構(gòu)和拉坯機(jī)構(gòu)之間沒(méi)有嚴(yán)格的速度關(guān)系。同時(shí)，在運(yùn)動(dòng)中仍有一段負(fù)滑脫階段，具有脫模作用。但是，正弦振動(dòng)的特性完全決定了其振幅和頻率的數(shù)值，即正弦的調(diào)節(jié)能力小，難以完全滿足高速連鑄的工藝要求，特別是對(duì)于那些易于粘結(jié)的鋼種，在高速澆注條件下采用具有較長(zhǎng)的正滑脫時(shí)間的非正弦式結(jié)晶器振動(dòng)是更有利的，而且采用帶可調(diào)程序控制裝置的液壓機(jī)構(gòu)很容易實(shí)現(xiàn)這種非正弦振動(dòng)方式。實(shí)踐表明，高頻振動(dòng)內(nèi)蒙古科技大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì) 說(shuō)明書(shū)（畢業(yè) 論文 ） 10 和高速鑄造均會(huì)造成結(jié)晶器保護(hù)渣消耗量的下降，使坯殼與結(jié)晶器壁間的潤(rùn)滑性能變壞，摩擦力增加，容易發(fā)生粘結(jié)漏鋼。當(dāng)然，目前開(kāi)發(fā)的各種波形不同的非正弦振動(dòng)模式，均是通過(guò)液壓伺服系統(tǒng)控制的液壓振動(dòng)裝置來(lái)實(shí)現(xiàn)非正弦振動(dòng)的，除了可以改變振幅和頻率外，還可以根據(jù)工況的變化自由的調(diào)節(jié)波形偏斜率 ，改變振動(dòng)波形。其特點(diǎn)是結(jié)晶器的上升時(shí)間長(zhǎng)且速度平穩(wěn)，可顯著的減小對(duì)坯殼的拉伸應(yīng)力：下降時(shí)間短且保持了較大的負(fù)滑動(dòng)量，可對(duì)坯殼施加較大的壓縮應(yīng)力。同時(shí)，在非正弦振動(dòng)中， ， 互為減函數(shù)關(guān)系， 減少相應(yīng)增大了正滑脫時(shí)間 ，可以保證保護(hù)渣的有 效提供。此外，據(jù)稱(chēng)非正弦振動(dòng)方式對(duì)于鑄坯皮下的純凈度、結(jié)晶器的傳熱以及初生鉤形凝固殼的形成都有積極影響。振動(dòng)的同時(shí)要求提供結(jié)晶器潤(rùn)滑，兩者的共同作用是減少坯殼和結(jié)晶器壁間的摩擦力，以得到最好的表面質(zhì)量和防止粘結(jié)漏鋼的最佳安全性。早期的研究曾提出一個(gè)負(fù)滑脫時(shí)間保護(hù)渣流入量的模型，但是隨后的試驗(yàn)結(jié)果表明，保護(hù)渣消耗量是正滑脫時(shí)間的增函數(shù)，圖 示出了保護(hù)渣消耗量與正滑脫 時(shí)間的關(guān)系。對(duì)于增加保護(hù)渣消耗而言正滑脫時(shí)間和負(fù)滑脫時(shí)間是振動(dòng)周期內(nèi)的兩個(gè)必不可少的過(guò)程：正滑脫期間，結(jié)晶器相對(duì)坯殼向上運(yùn)動(dòng)。結(jié)晶器周期性振動(dòng)的結(jié)果，導(dǎo)致液渣在彎月面處的流動(dòng)、聚集以及向結(jié)晶器和坯殼間填充的重復(fù)進(jìn)行，從而改善了結(jié)晶器的潤(rùn)滑狀況。通過(guò)對(duì)生產(chǎn)、試驗(yàn)數(shù)據(jù)的綜合評(píng)價(jià)，研究發(fā)現(xiàn)，保護(hù)渣消耗量與總的周期時(shí)間有很好的對(duì)應(yīng)關(guān)系（見(jiàn)圖 ），并得到如下的實(shí)驗(yàn)公式： 式中： Q單位面積的保護(hù)渣消耗量， ； 拉坯速度， m/min； f振動(dòng)頻率 Hz； η 保護(hù)渣的液渣粘度， . 內(nèi)蒙古科技大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì) 說(shuō)明書(shū)（畢業(yè) 論文 ） 14 圖 保護(hù)渣消耗量與正滑脫時(shí)間的對(duì)應(yīng)關(guān)系 很明顯，它是保護(hù)渣粘度和振動(dòng)頻率的函數(shù)，給出了一個(gè)與時(shí)間有關(guān)的保護(hù)渣消耗機(jī)制，由于高頻振動(dòng)以及高拉速減少了坯殼的“接觸時(shí)間”，保護(hù)渣消耗量降低。 結(jié)晶器振動(dòng)技術(shù)是連鑄的一個(gè)基本特征 ,基于不同的理論 ,結(jié)晶器振動(dòng)技術(shù)也經(jīng)歷了復(fù)雜的過(guò)程 ,早期主要由凸輪實(shí)現(xiàn)的 非正弦振動(dòng) ,由于波形單一 ,在線不能調(diào)節(jié) ,未能實(shí)現(xiàn)振動(dòng)波形的優(yōu)化 。目前開(kāi)發(fā)的液壓振動(dòng) ,波形選擇范圍寬 ,并且調(diào)節(jié)容易 ,振動(dòng)機(jī)構(gòu)具有很高的穩(wěn)定性 ,對(duì)于改善結(jié)晶器內(nèi)的潤(rùn)滑效果 ,降低摩擦阻力以及為初始凝殼的順利形成創(chuàng)造了最合適的條件 ,可以實(shí)現(xiàn)連鑄過(guò)程振動(dòng)的最優(yōu)化 .對(duì)于改善鑄坯表面質(zhì)量 ,提高拉坯速度 ,液壓振動(dòng)技術(shù)將以其突出的優(yōu)越性在連鑄生產(chǎn)中獲得廣泛地應(yīng)用 .當(dāng)然，無(wú)論哪種振動(dòng)方式，結(jié)晶器振動(dòng)對(duì)于 潤(rùn)滑的影響，尚需進(jìn)一步深入研究，以得到令人滿意的使用模型。這些特點(diǎn)就能夠充分滿足整個(gè)連鑄工藝對(duì)包括鋼坯振痕在內(nèi)的表面質(zhì)量及部分內(nèi)部質(zhì)量的要求。結(jié)晶器液壓振動(dòng)主要是在結(jié)晶器兩側(cè)裝有兩個(gè)液壓缸，這兩個(gè)液壓缸分別由兩個(gè)液壓伺服機(jī)構(gòu)（比例閥）來(lái)控制（如圖中 Hydraulic Actuator）， 這樣就可以通過(guò)液壓缸的快速升降從而帶動(dòng)整個(gè)結(jié)晶器也快速地上下振動(dòng)。同時(shí)在液壓缸兩側(cè)還裝有壓力傳感器，主要用于測(cè)算結(jié)晶器與鑄坯之間的摩擦力。這種監(jiān)視主要來(lái)自于位置傳感器的反饋信號(hào)，通過(guò)反饋值與校正值的比較就可得到有效的同步信號(hào)值。控制器的輸出同樣為模擬信號(hào)，控制液壓執(zhí)行器（伺服比 例閥）。液壓振動(dòng)控制器 PLC 為獨(dú)立式專(zhuān)用模塊式 PLC（如圖Simatic C7）。同時(shí)，因?yàn)椴捎眠@種獨(dú) 立的控制器，使我們整個(gè)系統(tǒng)的啟動(dòng)時(shí)間更短，維護(hù)更容易。 伺服缸尺寸根據(jù)負(fù)載匹配 ； 由于系統(tǒng)對(duì)可靠性及頻率響應(yīng)要求很高 , 故選用無(wú)節(jié)流小孔、高頻響的電反饋式伺服閥 ； 系統(tǒng)選 用恒壓變量泵加蓄能器穩(wěn)壓 ； 位移傳感器選用差動(dòng)變壓器式直流位移傳感器 。每路伺服放大器控制 1 臺(tái)伺服缸 ,它將指令電壓信號(hào)轉(zhuǎn)換成電流信號(hào)經(jīng)輸出端驅(qū)動(dòng)電液伺服閥來(lái)使液壓缸移動(dòng) ,裝在活塞桿上的位移傳感器的反饋信號(hào)在反饋端輸入后與指令信號(hào)進(jìn)行比較 ,形成位置系統(tǒng)的閉環(huán)控制。同步控制回路是對(duì)兩 臺(tái)伺服缸出現(xiàn)不同步時(shí)的一種補(bǔ)償 ,同步控制的原理是對(duì)兩個(gè)單獨(dú)的反饋信號(hào)進(jìn)行比較 ,兩缸同步 ,則比較后的差值為零 ,差值不為零時(shí) ,這個(gè)差值以相反的極性分別送入兩個(gè)回路各自的輸入信號(hào)加法點(diǎn) ,使“快缸降速 ,慢缸升速” ,進(jìn)行同步調(diào)節(jié) 。 為提高系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)特性 ,閥臺(tái)上設(shè)置穩(wěn)壓蓄能裝置。把高速開(kāi)關(guān)閥應(yīng)用于恒壓變量泵輸出壓力的控制系統(tǒng)中 , 泵的輸出流量則由其與負(fù)載的耦合特性決 定。在上述系統(tǒng)中 , 以高速開(kāi)關(guān)閥作為先導(dǎo)控制閥 ,壓力傳感器 4采樣得到的壓力信號(hào)通過(guò)數(shù)據(jù)采集卡傳輸給計(jì)算機(jī) , 計(jì)算機(jī) 單片機(jī) 經(jīng)過(guò)比較計(jì)算產(chǎn)生的 PWM矩形調(diào)制波控制高速開(kāi)關(guān)閥 , 高速開(kāi)關(guān)閥的產(chǎn)生的先導(dǎo)壓力信號(hào)又直接作用于恒壓變量泵的調(diào)壓變量機(jī)構(gòu) , 因此 , 可根據(jù)其輸出先導(dǎo)壓力的不同來(lái)達(dá)到調(diào)節(jié) 內(nèi)蒙古科技大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì) 說(shuō)明書(shū)（畢業(yè) 論文 ） 19 圖 泵的電液控制系統(tǒng)原理圖 恒壓變量泵的輸出壓力的目的。 整個(gè)計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)由上、下位機(jī)及數(shù)據(jù)輸入輸出系統(tǒng)構(gòu)成 1 上位機(jī)為工控工作站 , 下位機(jī)為 PLC1 下位機(jī)完成產(chǎn)生給定振動(dòng)信號(hào)、控制算法、數(shù)據(jù)采集、中斷定時(shí) 。 第四章 、結(jié)晶器正弦振動(dòng)液壓伺服系統(tǒng)的設(shè)計(jì) 液壓伺服系統(tǒng)是由液壓控制元件和液壓執(zhí)行元件組成的動(dòng)力裝置及控制系統(tǒng) .該系統(tǒng)具有體積小、重量輕、響應(yīng)速度快、控制精度高、調(diào)速范圍寬、可實(shí)現(xiàn)任意軌跡的運(yùn)動(dòng)特點(diǎn) .因此 ,結(jié)晶器正弦振動(dòng)采用液壓伺服控制系統(tǒng)是可行的 . 、結(jié)晶器振動(dòng)參數(shù)計(jì)算 、負(fù)滑脫量計(jì)算 在結(jié)晶器下振速度大于拉坯速度時(shí)，稱(chēng)為“負(fù)滑脫”。 v拉 拉坯速度， 4m/min。正玄振動(dòng)的 ? 選 30%～40%時(shí)效果較好。則由公式： m a x 100%vvv? ???拉拉 可得出結(jié)晶器的最大振動(dòng)速 maxv 為： maxv =v拉 ? （ 1+? ）則 maxv =4? （ 1+30%） = 頻率與周期 結(jié)晶器上下振動(dòng)一次的時(shí)間稱(chēng)為振動(dòng)周期 T，單位 s。求解頻率的公式為： max2vf ?? ? 內(nèi)蒙古科技大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì) 說(shuō)明書(shū)（畢業(yè) 論文 ） 21 式 中 f 結(jié)晶器振動(dòng)頻率 ?振幅， 3mm maxv 結(jié)晶器振動(dòng)的最大速度， 故 / m in2 3 10mf m? ?? ??= 次 /min= 次 /s 周期 T= 1f= 1= 圓頻率 22 T??? ? ? 結(jié)晶器的運(yùn)動(dòng)速度和加速度： 結(jié)晶器振動(dòng)裝置的速度的大小方向是隨時(shí)間的變化而變化的，由于結(jié)晶器是按正弦曲線規(guī)律振動(dòng)的，若結(jié)晶器運(yùn)動(dòng)時(shí)間為 t(s)，則振動(dòng)結(jié)晶器任一瞬間的運(yùn)動(dòng)速度 mv 可由下式求出： max sinmv v wt? 可知，結(jié)晶器的運(yùn)動(dòng)速度是按正弦規(guī)律變化 的 當(dāng) wt =0， t=