軋機(jī)竄輥液壓控制系統(tǒng)仿真分析

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1、1500軋機(jī)竄輥液壓控制系統(tǒng)仿真分析組員：盧彪、林加城馮續(xù)、桑子涵、董海洋班級(jí)：機(jī)控1班指導(dǎo)老師：張偉、孔祥東2013年7月目錄一、軋機(jī)竄輥技術(shù)21.1軋機(jī)竄輥技術(shù)概述2二、伺服閥32.1伺服閥選用32.2伺服閥靜態(tài)特性4三、傳感器的選用4四、閥控非對(duì)稱(chēng)液壓缸系統(tǒng)數(shù)學(xué)建模54.1比例閥的負(fù)載流量方程64.2非對(duì)稱(chēng)液壓缸的負(fù)載流量方程74.3液壓缸和負(fù)載的力平衡方程94.4閥控非對(duì)稱(chēng)液壓缸位置閉環(huán)控制系統(tǒng)數(shù)學(xué)模型10五、閥控非對(duì)稱(chēng)液壓缸位置控制系統(tǒng)動(dòng)靜特性研究115.2系統(tǒng)數(shù)學(xué)模型參數(shù)確定115.3閥控非對(duì)稱(chēng)液壓缸位置控制系統(tǒng)穩(wěn)定性分析145.3閥控非對(duì)稱(chēng)液壓缸位置控制系統(tǒng)頻率特性分析16

2、5.4系統(tǒng)的階躍響應(yīng)特性分析19六、結(jié)論20一、軋機(jī)竄輥技術(shù)1.1軋機(jī)竄輥技術(shù)概述所謂工作輥竄輥就是工作輥就是工作輥沿軸線(xiàn)方向上的水平移動(dòng)，工作輥的竄輥是均勻工作輥磨損的優(yōu)選措施，同時(shí)對(duì)提高彎輥的功效，降低工作輥的過(guò)度撓曲及減小有害接觸區(qū)有一定的作用。工作輥的竄輥一般有四個(gè)液壓缸進(jìn)行控制，分別分布在上下工作輥操作側(cè)的入口側(cè)和出口側(cè)，每個(gè)液壓缸上都有一個(gè)位置傳感器，通過(guò)傳感器檢測(cè)工作輥的竄動(dòng)位置，在竄動(dòng)過(guò)程中必須保持上下工作輥偏離中心線(xiàn)的位置同步、上工作輥入口側(cè)和出口側(cè)兩個(gè)液壓缸的位置同步、下工作輥入口側(cè)和出口側(cè)兩個(gè)液壓缸的位置同步，這些都通過(guò)傳感器檢測(cè)的數(shù)值反饋到程序內(nèi)部進(jìn)行計(jì)算并把計(jì)算

3、的結(jié)果輸出到對(duì)應(yīng)的伺服閥來(lái)進(jìn)行調(diào)節(jié)。工作輥的竄輥分為正竄和負(fù)竄：所謂正竄就是指上工作輥向驅(qū)動(dòng)側(cè)移動(dòng)，下工作輥向操作側(cè)移動(dòng)，使輥的彎曲度增加，能有效減少邊部波浪；所謂負(fù)竄是指上工作輥向操作側(cè)移動(dòng)，下工作輥向驅(qū)動(dòng)側(cè)移動(dòng)，使輥的彎曲度減小，使邊部波浪產(chǎn)生的可能性增加。竄輥是在靜態(tài)狀態(tài)下進(jìn)行的，在熱連軋項(xiàng)目中應(yīng)用在精軋部分，在自動(dòng)模式下竄動(dòng)的位置由二級(jí)（過(guò)程自動(dòng)化）給定，手動(dòng)模式下操作員可以根據(jù)經(jīng)驗(yàn)值進(jìn)行設(shè)定值的調(diào)整，竄輥在板帶材進(jìn)入機(jī)架前已經(jīng)提前擺好位置并鎖定，在軋制過(guò)程中是不允許進(jìn)行竄動(dòng)的，竄動(dòng)的目的主要是減小軋輥的磨損，但對(duì)板帶材的平整度控制也有一定的影響，另外在換輥時(shí)竄動(dòng)一定的位置可以方

4、便上工作輥落在下工作輥的支撐位置方便工作輥的抽出。21二、伺服閥2.1伺服閥選用伺服閥選用Moog公司型號(hào)為D634-383C/R24KO2M0NSX2，參數(shù)如下：212.2伺服閥靜態(tài)特性三、傳感器的選用21針對(duì)軋機(jī)閥控缸位置控制系統(tǒng),位移傳感器是決定系統(tǒng)性能指標(biāo)的重要一環(huán)。我們?cè)谶@里選擇美國(guó)MTS磁致伸縮線(xiàn)性位移傳感器。美國(guó)MTS磁致伸縮線(xiàn)性位移傳感器是應(yīng)用磁致伸縮技術(shù)研制而成,其主要特點(diǎn)如下:1)它具有精度高、重復(fù)性好、穩(wěn)定性好、非接觸式測(cè)量、壽命長(zhǎng)、安裝方便、可適應(yīng)惡劣的工況等特點(diǎn)。2)它的輸出信號(hào)是一個(gè)真正的絕對(duì)位置輸出,而不是比例的或需要再放大處理的信號(hào),所以不存在信號(hào)漂移或變

5、值的情況,不需要定期重新標(biāo)定和維護(hù),即使電源中斷重新接通也不會(huì)對(duì)數(shù)據(jù)接收構(gòu)成問(wèn)題,更無(wú)須重新歸回零位。磁尺因其特有的優(yōu)點(diǎn),己在國(guó)內(nèi)工控領(lǐng)域得到越來(lái)越廣泛的應(yīng)用。磁致伸縮位移傳感器廣泛應(yīng)用在伺服液壓油缸、氣輪機(jī)氣阻閥門(mén)、伺服汽缸活塞、水輪機(jī)導(dǎo)葉開(kāi)度等的位移量檢測(cè)與控制和很多要求機(jī)械定位和位移檢測(cè)精度高的設(shè)備上。該產(chǎn)品不但可以測(cè)量運(yùn)動(dòng)物體的直線(xiàn)位移,而且還可同時(shí)給出運(yùn)動(dòng)物體物速度快慢的模擬信號(hào)。靈活的供電方式和多種可選模擬信號(hào)輸出,可應(yīng)用在各種閉環(huán)控制系統(tǒng)中,與各種控制器連接,且性能價(jià)格比高。良好的環(huán)境適應(yīng)性、可靠性和穩(wěn)定性,可廣泛應(yīng)用于替代電阻式位移傳感器、LllD等傳感器作為位移測(cè)量之用

6、。其主要性能參數(shù)如下表所示。性能參數(shù)技術(shù)指標(biāo)有效量程0~200mm重復(fù)性誤差<0.01%F.S非線(xiàn)性誤差<0.05%F.S遲滯<0.002%F.S溫度影響<0.01%F.S更新時(shí)間0.2~5ms四、閥控非對(duì)稱(chēng)液壓缸系統(tǒng)數(shù)學(xué)建模四通閥控單出桿液壓缸的傳遞函數(shù)閥控液壓缸的動(dòng)態(tài)特性取決于閥和液壓缸的特性并和負(fù)載有關(guān)。分析時(shí)按集中參數(shù)考慮，假定負(fù)載是質(zhì)量、彈簧和粘性阻尼構(gòu)成的單自由度系統(tǒng)，如圖4.1所示。214.1比例閥的負(fù)載流量方程假定:(l)閥為理想零開(kāi)口四通滑閥,4個(gè)節(jié)流窗口是匹配和對(duì)稱(chēng)的;(2)不考慮液體在閥腔里的壓縮性;(3)閥具有理想的響應(yīng)能力,即閥芯位移和負(fù)載變化立即引起流量的相應(yīng)

7、變化;(4)供油壓力Ps恒定不變,回油壓力P為o。1)當(dāng)液壓缸做正向移動(dòng),即時(shí)比例方向閥的流量方程為:{式中:Q1液壓缸無(wú)桿腔流量(L/min);Q2有桿腔流量(L/min);Cd閥的流量系數(shù);w窗口面積梯度(m);x閥芯的位移(m):pl無(wú)桿腔壓力(Pa);p2有桿腔壓力(Pa);ps油源壓力(Pa);液壓油密度(Kg/m3)由上式可求出左右兩腔的流量比：定義pL為負(fù)載壓力且由上式得：{故得：{聯(lián)立上式，得：21將和的比例閥流量方