帶材卷取機(jī)跑偏控制系統(tǒng)范本

年4月19日帶材卷取機(jī)跑偏控制系統(tǒng)文檔僅供參考液壓控制系統(tǒng)結(jié)業(yè)論文題目名稱：帶材卷取機(jī)跑偏控制系統(tǒng)學(xué)院：機(jī)械工程學(xué)院專業(yè)年級(jí)：流體傳動(dòng)及其控制09姓名：**班級(jí)學(xué)號(hào)：液09-11指導(dǎo)教師：***二Ｏ一二年十二月二十八日目錄第一章緒論 11.1研究的目的及意義 11.2國(guó)內(nèi)外發(fā)展及狀況 11.3帶材卷取機(jī)負(fù)載（工藝）分析 11.4帶材卷取機(jī)主要技術(shù)要求 2本章小結(jié) 2第二章帶材卷取機(jī)總體設(shè)計(jì)方案 32.1帶材卷取機(jī)機(jī)械傳動(dòng)方案 32.2帶材卷取機(jī)電氣控制方案 32.3帶材卷取機(jī)液壓傳動(dòng)總體設(shè)計(jì)方案 3本章小結(jié) 3第三章帶材卷取機(jī)主要技術(shù)指標(biāo)計(jì)算 43.1帶材卷取機(jī)靜態(tài)設(shè)計(jì) 43.1.1伺服閥 43.1.2液壓缸主要規(guī)格尺寸 43.1.3傳感器 53.2帶材卷取機(jī)動(dòng)態(tài)設(shè)計(jì) 63.2.1各環(huán)節(jié)傳函 伺服閥液壓動(dòng)力機(jī)構(gòu)光電檢測(cè)器和伺服放大器63.2.2系統(tǒng)方塊圖 73.2.3伯德圖 83.2.4確定開環(huán)增益 83.2.5動(dòng)態(tài)分析 83.3帶材卷取機(jī)校核計(jì)算 93.3.1穩(wěn)態(tài)誤差校驗(yàn) 93.3.2系統(tǒng)精度指標(biāo)校驗(yàn) 9本章小結(jié) 9第四章帶材卷取機(jī)其它元件計(jì)算選擇 104.1泵的選擇 104.2閥的選擇 10本章小結(jié) 10第五章帶材卷取機(jī)泵站校核計(jì)算 115.1帶材跑偏控制系統(tǒng)壓力損失計(jì)算115.2帶材跑偏控制系統(tǒng)效率計(jì)算115.3帶材跑偏控制系統(tǒng)液壓沖擊計(jì)算115.4帶材跑偏控制系統(tǒng)發(fā)熱計(jì)算11本章小結(jié) 11第六章結(jié)論 12致謝 13參考文獻(xiàn) 14摘要本設(shè)計(jì)為卷取機(jī)跑偏控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)。按照給定的每一部分的控制要求，借鑒已有的設(shè)計(jì)方案，針對(duì)實(shí)際生產(chǎn)工作中的問題繪出卷取機(jī)跑偏控制系統(tǒng)的系統(tǒng)原理圖。同時(shí)對(duì)液壓傳動(dòng)理論、液壓元輔件的選擇與設(shè)計(jì)進(jìn)行了較為深入的學(xué)習(xí)。關(guān)鍵詞:跑偏;液壓元輔件AbstractThispaperisadesignonhydraulicservesystemofcoilingmachine.Accordingtoeverypart’srequirementandtheproblemofhydraulicandpresssystemofhydraulicservesysteminpractice,usingtheexistentsystemdesigndesignedahydraulicservesystemofcoilingmachine.Idrawthepictureofpressandhydraulicsystemofcoilingmachine.Inthemeantime,athoroughresearchisdoneaboutthetheoryofhydraulicdrivesystem,designandselectionofhydrauliccomponentsandaccessories.Keywords:EPC;hydrauliccomponentsandaccessories第一章緒論1.1研究的目的及意義在帶鋼的連續(xù)軋制過程中,由于帶鋼厚度不均、浪形及橫向彎曲、輥?zhàn)悠幕蛴绣F度、張力不適或張力波動(dòng)較大等諸多原因,會(huì)出現(xiàn)帶鋼偏跑現(xiàn)象,這將使帶鋼卷取不整齊,直接影響包裝、運(yùn)輸及降低成品率，因此有必要做跑偏控制系統(tǒng)來提高工作效率。卷取機(jī)及其控制系統(tǒng)存在著許多缺陷，在實(shí)際生產(chǎn)中的問題很多，帶鋼取曲質(zhì)量不穩(wěn)定，卷形不良始終困擾著許多鋼鐵企業(yè)，因此，深入設(shè)計(jì)開發(fā)具有良好的控制性能的跑偏控制系統(tǒng)，從而，實(shí)現(xiàn)新型卷取系統(tǒng)的國(guó)產(chǎn)化生產(chǎn)與設(shè)計(jì)，是一項(xiàng)十分緊迫的任務(wù)，意義十分深遠(yuǎn)，有著巨大的經(jīng)濟(jì)效益。1.2國(guó)內(nèi)外發(fā)展及狀況卷取機(jī)是連軋生產(chǎn)線上及其重要的設(shè)備，其性能的好壞直接影響成品的質(zhì)量和整個(gè)機(jī)組的生產(chǎn)效率，研究高性能的卷取機(jī)是世界各個(gè)鋼廠的主要任務(wù)。在國(guó)外，經(jīng)過許多年的發(fā)展，已經(jīng)達(dá)到了一個(gè)相當(dāng)高的水平，而且，新型的卷取系統(tǒng)都是國(guó)外產(chǎn)品。在國(guó)內(nèi)，由于發(fā)展?fàn)顩r的原因，現(xiàn)有的帶鋼生產(chǎn)線中所使用的卷取機(jī)技術(shù)大部分落后。1.3帶材卷取機(jī)負(fù)載（工藝）分析與卷筒剛性連接的光電檢測(cè)器檢測(cè)到卷筒的橫向跑偏量，跑偏信號(hào)經(jīng)放大器輸入伺服閥，由伺服閥驅(qū)動(dòng)液壓缸控制卷筒，使卷筒向跑偏方向跟蹤。當(dāng)跟蹤位移相等時(shí)，偏差信號(hào)為零，卷筒處于新的平衡位置，使卷筒的帶鋼邊緣實(shí)現(xiàn)自動(dòng)卷齊。1.4帶材卷取機(jī)的主要技術(shù)要求卷取機(jī)滑臺(tái)自重（KN):350卷材自重（KN）：400工作行程（mm):450最大調(diào)解速度（mm/s):30系統(tǒng)頻寬（Hz):5卷齊精度（mm):0.5導(dǎo)軌摩擦系數(shù)u=0.05本章小結(jié)對(duì)所設(shè)計(jì)的對(duì)象及系統(tǒng)要求有清晰的認(rèn)識(shí)，是設(shè)計(jì)合理的，令人滿意的控制算法，選用經(jīng)濟(jì)的，可行的實(shí)現(xiàn)途徑的必要前提和準(zhǔn)備。本章對(duì)卷取機(jī)跑偏控制系統(tǒng)的組成及工作原理做了簡(jiǎn)單的介紹，明確了跑偏控制系統(tǒng)的有關(guān)參數(shù)及要求，為了跑偏控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)提供了相關(guān)的依據(jù)。第二章帶材卷取機(jī)總體設(shè)計(jì)方案2.1帶材卷取機(jī)機(jī)械傳動(dòng)方案電動(dòng)機(jī)經(jīng)過傳動(dòng)裝置控制卷筒的速度。伺服液壓缸與卷取機(jī)的滑臺(tái)剛性連接，控制滑臺(tái)的移動(dòng)，使滑臺(tái)向糾偏的方向移動(dòng)。2.2帶材卷取機(jī)電氣控制方案光電檢測(cè)器檢測(cè)鋼帶位置。光電檢測(cè)器一般由發(fā)射光源和光電二極管接收器組成，光電管作為電放大器的輸入橋，帶鋼正常運(yùn)行，光電管接收一半的光照，其電阻為R，經(jīng)過調(diào)節(jié)，電橋平衡無輸出。當(dāng)帶鋼跑偏，帶邊偏離檢測(cè)器中央時(shí)，電阻值隨光照變化，使電橋失去平衡，從而造成調(diào)節(jié)偏差信號(hào)，此信號(hào)經(jīng)放大器放大之后，輸入伺服閥。2.3帶材卷取機(jī)液壓傳動(dòng)總體設(shè)計(jì)方案在伺服閥差動(dòng)連接的線圈上產(chǎn)生差動(dòng)電流，于是伺服閥輸出一正比于差動(dòng)電流的流量，使液壓缸拖動(dòng)卷取機(jī)的卷筒，向跑偏的方向跟蹤，從而實(shí)現(xiàn)帶鋼自動(dòng)卷齊。由于檢測(cè)器安裝在卷取機(jī)移動(dòng)部件上隨同跟蹤實(shí)現(xiàn)位置反饋，很快又使檢測(cè)器中央又對(duì)準(zhǔn)帶邊，于是，在新的平衡下卷取，完成一次自動(dòng)糾偏過程。本章小結(jié)對(duì)所設(shè)計(jì)的控制系統(tǒng)的各部分進(jìn)行一定的了解，有助于促進(jìn)各部分之間的銜接和系統(tǒng)的穩(wěn)定性。本章對(duì)帶材卷取機(jī)跑偏控制系統(tǒng)的機(jī)械傳動(dòng)部分、電氣控制部分及液壓傳動(dòng)部分進(jìn)行了簡(jiǎn)單的介紹。第三章帶材卷取機(jī)主要技術(shù)指標(biāo)計(jì)算3.1帶材卷取機(jī)靜態(tài)設(shè)計(jì)3.1.1伺服閥滑閥的靜態(tài)特性就是壓力-流量特性，經(jīng)推導(dǎo)和簡(jiǎn)化以后得到四邊滑閥的壓力-流量特性方程為負(fù)載流量負(fù)載壓力為供油壓力為閥芯的位移為流量系數(shù)為液體密度為面積梯度3.1.2液壓缸主要規(guī)格尺寸帶鋼的橫向位移實(shí)際上是一個(gè)隨機(jī)信號(hào)，可用正弦信號(hào)逼近。因此，在求取負(fù)載軌跡方程式時(shí)，可用速度幅值作為最大工作速度，頻率為系統(tǒng)頻寬的一個(gè)正弦信號(hào)作為卷取機(jī)的典型信號(hào)，即動(dòng)力機(jī)構(gòu)的平衡方程為慣性負(fù)載或彈性負(fù)載的負(fù)載軌跡是一個(gè)正值橢圓曲線，負(fù)載軌跡的通式可表示為找閥控缸動(dòng)力機(jī)構(gòu)的輸出特性與該負(fù)載軌跡相切，并使兩者的最大功率點(diǎn)盡量靠近，負(fù)載軌跡的最大功率點(diǎn)可經(jīng)過求導(dǎo)數(shù)并令其為零求得，其值為：找一個(gè)閥控缸動(dòng)力機(jī)構(gòu)的輸出特性與該負(fù)載軌跡相切，并使兩者的最大功率的軌跡點(diǎn)盡量重合或靠近。負(fù)載功率為令WL對(duì)F求導(dǎo)并令其為零，求得最大功率點(diǎn)的負(fù)載力為F=28300N;V=0.028m/s液壓動(dòng)力機(jī)構(gòu)的最大功率點(diǎn)公式為是動(dòng)力機(jī)構(gòu)和負(fù)載軌跡點(diǎn)相重合，并認(rèn)為她們?cè)谠擖c(diǎn)相切，則A，Qs2分別為：這里參照同類機(jī)組，供油壓力取4mpa，根據(jù)上式計(jì)算結(jié)果，液壓缸直徑取標(biāo)準(zhǔn)值后3.1.3傳感器該系統(tǒng)采用美國(guó)FIFE公司產(chǎn)的DAC-004型二極管陣列式光電傳感器。該傳感器的輸入-輸出具有良好的線性特性。精度：0.1mm，視場(chǎng)：1000mm,模擬輸出量：0-10mA。3.2帶材卷取機(jī)動(dòng)態(tài)設(shè)計(jì)3.2.1各環(huán)節(jié)傳函伺服閥選取63bar的DYC系列兩級(jí)滑閥式電液伺服閥，其空載流量選取DYC系列供油壓力Ps=63bar時(shí)，額定空載流量為40L/min伺服閥能夠滿足要求，該伺服閥的額定電流為300mA,當(dāng)閥工作在Ps=40bar時(shí)空載流量為則伺服閥流量增益為伺服閥的傳遞函數(shù)一般見振蕩環(huán)節(jié)來近似，由于一般情況下伺服閥的固有頻率是液壓固有頻率的三倍以上，現(xiàn)取,并根據(jù)經(jīng)驗(yàn)暫取伺服閥阻尼比為伺服閥流量增益為伺服閥固有頻率為伺服閥阻尼比液壓動(dòng)力機(jī)構(gòu)為液壓缸有效工作面積為液壓缸阻尼系數(shù)(根據(jù)同類機(jī)組測(cè)定）為液壓固有頻率為液壓油體積彈性模數(shù)為液壓缸的有效工作面積為負(fù)載質(zhì)量為系統(tǒng)總壓縮體積（計(jì)算液壓缸的容積時(shí)，考慮到管道容積，加上系數(shù)）由此得到液壓缸-負(fù)載的傳遞函數(shù)光電檢測(cè)器和伺服放大器根據(jù)式得出光電檢測(cè)器和伺服放大器可看成比例環(huán)節(jié)。增益Ki可經(jīng)過改變伺服放大器的增益在較寬的范圍內(nèi)調(diào)整。3.2.2系統(tǒng)方塊圖Xi3.2.3伯德圖3.2.4確定開環(huán)增益帶鋼卷曲跑偏控制系統(tǒng)的穩(wěn)態(tài)誤差主要是速度和加速度信號(hào)引起的，其中速度引起的誤差所占的比重較大?？紤]的其它因素的影響，進(jìn)行誤差分配并保留有一定的分量，因此暫確定允許誤差（對(duì)應(yīng)最大工作速度）為系統(tǒng)開環(huán)增益為3.2.5動(dòng)態(tài)分析 根據(jù)開環(huán)系統(tǒng)的傳遞函數(shù)繪出系統(tǒng)的伯德圖查的因此該系統(tǒng)是穩(wěn)定的。3.3帶材卷取機(jī)校核計(jì)算3.3.1穩(wěn)態(tài)誤差校驗(yàn)S-03.3.2系統(tǒng)精度指標(biāo)校驗(yàn)因?yàn)橄到y(tǒng)的穩(wěn)態(tài)誤差在設(shè)計(jì)要求的卷齊精度0.5之內(nèi)，即（卷齊精度）因此系統(tǒng)的精度符合要求。本章小結(jié) 本章主要對(duì)系統(tǒng)的伺服閥和液壓缸進(jìn)行靜動(dòng)態(tài)分析，同時(shí)求出系統(tǒng)各個(gè)環(huán)節(jié)的傳遞函數(shù)，并由此繪出系統(tǒng)方框圖和伯德圖，經(jīng)過伯德圖對(duì)系統(tǒng)穩(wěn)定性進(jìn)行校核第四章帶材卷取機(jī)其它元件計(jì)算選擇4.1泵的選擇正確系統(tǒng)，液壓源的流量為選用工作壓力為Ps0=6.3Mp流量為Qs0=25L/min的葉片泵滿足要求4.2閥的選擇選取DYC系列供油壓力Ps1=63bar時(shí)，額定空載流量為40L/min伺服閥本章小結(jié) 本章從經(jīng)濟(jì)上和效益上對(duì)控制系統(tǒng)所需的泵和伺服閥進(jìn)行的適當(dāng)?shù)倪x擇。\ 第五章帶材卷取機(jī)泵站校核計(jì)算5.1卷取機(jī)控制系統(tǒng)壓力損失計(jì)算5.2卷取機(jī)控制系統(tǒng)效率計(jì)算5.3卷取機(jī)控制系統(tǒng)液壓沖擊計(jì)算急劇改變液壓缸的運(yùn)動(dòng)速度時(shí)，由于液體及運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)的慣性作用而引起的壓力沖擊，其液壓沖擊為L(zhǎng)i為液流第i段管道的長(zhǎng)度Ai為液流第i段管道的截面積為液壓缸的活塞面積為液壓缸的速度變化量為液壓缸速度變化所需的時(shí)間為液體密度為負(fù)載質(zhì)量5.4卷取機(jī)控制系統(tǒng)發(fā)熱計(jì)算本章小結(jié)在液壓系統(tǒng)設(shè)計(jì)完成后，需要對(duì)它的技術(shù)性能進(jìn)行驗(yàn)算，以便判斷設(shè)計(jì)的質(zhì)量。本章就對(duì)系統(tǒng)的壓力損失、系統(tǒng)效率、發(fā)熱量及液壓沖擊進(jìn)行了驗(yàn)算。第六章結(jié)論本論文以由液壓缸、伺服閥、及光電元件為核心組成的位置控制系統(tǒng)為研究基礎(chǔ)，對(duì)由多元件組成的電液防跑偏控制系統(tǒng)的控制單元進(jìn)行分析和仿真研究，得出了以下結(jié)論：(1)系統(tǒng)完整地建立了電液位置控制系統(tǒng)的數(shù)學(xué)模型，并在此基礎(chǔ)上利用開環(huán)伯德圖對(duì)系統(tǒng)穩(wěn)定性進(jìn)行了分析，得出系統(tǒng)穩(wěn)定性較好的結(jié)論。(2)利用MATLAB軟件的SIMULINK仿真環(huán)境及相關(guān)工具箱，創(chuàng)立了系統(tǒng)仿真模型，分析了校正后系統(tǒng)各參數(shù)對(duì)系統(tǒng)動(dòng)態(tài)特性的影響。致謝本文是在***老師的悉心指導(dǎo)下完成的。對(duì)于設(shè)計(jì)上的每個(gè)細(xì)節(jié)，老師都給予我嚴(yán)格要求，從她的身上我不但學(xué)到了專業(yè)知識(shí)，更學(xué)到了作為一名工程學(xué)者的嚴(yán)謹(jǐn)與敬業(yè)，認(rèn)真負(fù)責(zé)的工作態(tài)度。另外，在設(shè)計(jì)的過程中，我對(duì)液壓專業(yè)有了進(jìn)一步的了解。至此論文完成之際，特向一直關(guān)心我們生活和指導(dǎo)我們學(xué)業(yè)的導(dǎo)師表示崇高的敬意和衷心的感謝。感謝本組***等同學(xué)，她們?cè)谠O(shè)計(jì)當(dāng)中給了我許多幫助和鼓勵(lì)。參考文獻(xiàn)安峰.李彩云.吳曉君.孟欣.薛蒲昌，帶鋼卷取機(jī)跑偏電液伺服系統(tǒng)PID控制器的設(shè)計(jì)，工礦自動(dòng)化，.7，No.7，13-16閆小偉，卷取機(jī)跑偏控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)與仿真研究，太原：太原理工大學(xué)，.5李彩云，帶鋼卷取機(jī)跑偏控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與分析，西安：西安建筑科技大學(xué)，.6