畢業(yè)設(shè)計(jì)--冷軋軋機(jī)機(jī)組cpc糾偏系統(tǒng)改造

1、<p><b>　　畢業(yè)設(shè)計(jì)論文</b></p><p>　　題 目：冷軋軋機(jī)機(jī)組CPC糾偏系統(tǒng)改造</p><p><b>　　內(nèi) 容 摘 要</b></p><p>　　論文題目：冷軋軋機(jī)機(jī)組CPC糾偏系統(tǒng)改造 專業(yè)：機(jī)電一體化</p><p>　　指導(dǎo)老師：

2、 學(xué) 生：</p><p>　　隨著現(xiàn)代化酸軋聯(lián)機(jī)速度的提高，對(duì)帶鋼的傳送速度也大大的提高了，相應(yīng)的輔助設(shè)備的速度也大幅提高。為保證帶鋼在軋制過程中保持在軋制中心線附近運(yùn)行，保證卷取時(shí)帶卷邊緣整齊，從而避免因帶材偏離軋制中心線發(fā)生的刮壞設(shè)備或帶材邊緣損壞，影響產(chǎn)品軋制精度，產(chǎn)生質(zhì)量事故。所以帶鋼的邊緣控制和機(jī)組上的對(duì)中控制是帶材連續(xù)作業(yè)上必不可少的環(huán)節(jié)。

3、</p><p>　　本文介紹了某冷軋廠軋機(jī)機(jī)組CPC糾偏系統(tǒng)的工作原理、基本結(jié)構(gòu)，分析了系統(tǒng)存在的問題及發(fā)生故障的原因，把原來六套分離的CPC液壓系統(tǒng)整合成一套系統(tǒng)，進(jìn)行了液壓站部分的設(shè)計(jì)，從分析糾偏輥受力方面入手，結(jié)合糾偏系統(tǒng)響應(yīng)速度確定液壓缸，對(duì)液壓站部分包括泵、電機(jī)、過濾器、冷卻器、管路進(jìn)行選型和效驗(yàn)；在電控方面，把原來的光電對(duì)中檢測器改為電磁式檢測器，進(jìn)行了泵站電控方面電路設(shè)計(jì)和程序設(shè)計(jì)，使軋機(jī)CPC系

4、統(tǒng)的穩(wěn)定性得到了提高。 </p><p>　　因此本次的設(shè)計(jì)的重點(diǎn)在于液壓站設(shè)計(jì)以及電控方面的設(shè)計(jì)。</

5、p><p><b>　　目 錄</b></p><p><b>　　前 言1</b></p><p>　　1、機(jī)組CPC糾偏系統(tǒng)簡述2</p><p>　　2、CPC糾偏對(duì)中裝置組成2</p><p>　　3、CPC糾偏系統(tǒng)控制過程3</p>&

6、lt;p>　　3.1帶鋼跑偏的原因3</p><p>　　3.2測量原理：4</p><p>　　3.3帶鋼糾偏過程5</p><p>　　3.4、糾偏執(zhí)行機(jī)構(gòu)5</p><p>　　3.4.1 糾偏執(zhí)行工作原理5</p><p>　　3.4.2 1#CPC糾偏分析6</p><p

7、>　　二、CPC糾偏系統(tǒng)液壓的工作原理及故障現(xiàn)象和分析7</p><p>　　1、CPC糾偏系統(tǒng)液壓原理7</p><p>　　2、故障現(xiàn)象和分析8</p><p>　　三、軋機(jī)CPC系統(tǒng)的改造8</p><p><b>　　1、改造方案9</b></p><p>　　2、新系統(tǒng)

8、液壓配置設(shè)計(jì)9</p><p>　　2．1液壓缸確定9</p><p>　　2．2泵的選擇確定11</p><p>　　2．3電機(jī)功率確定12</p><p>　　2．4油箱的設(shè)計(jì)12</p><p>　　2．5冷卻器的選擇12</p><p>　　2．6過濾器的確定13</

9、p><p>　　2．7主 要 油 管 管 徑 及 油 管 選 擇13</p><p>　　2．8．驗(yàn)算液壓系統(tǒng)性能14</p><p>　　2.8.1管路沿程壓力損失14</p><p>　　2.8.2系統(tǒng)發(fā)熱溫升驗(yàn)算14</p><p>　　3．新系統(tǒng)電控方面設(shè)計(jì)15</p><p>　

10、　3.1輸入輸出I/O分配15</p><p>　　3.2系統(tǒng)電路設(shè)計(jì)16</p><p>　　3.3系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)16</p><p>　　3.3.1 信號(hào)采集17</p><p>　　3.3.2 液壓泵控制程序18</p><p>　　3.3.3 系統(tǒng)管理19</p><p>　　

11、3.3.4 輸出信號(hào)19</p><p>　　3.3.5 軋制條件19</p><p><b>　　四、小 結(jié)20</b></p><p><b>　　致 謝22</b></p><p><b>　　前 言</b></p><p>　　近年

12、來我國軋鋼行業(yè)得到了飛速發(fā)展，鋼材年產(chǎn)量突破6億噸大關(guān)，成為世界上鋼材產(chǎn)量最多的國家之一。但是我國目前軋鋼生產(chǎn)的設(shè)備裝備水平還主要依賴于對(duì)外引進(jìn)，部分技術(shù)指標(biāo)已不能滿足國內(nèi)外需要，為了提高軋制產(chǎn)品的產(chǎn)量和質(zhì)量，對(duì)引進(jìn)設(shè)備特別是八九十年代引進(jìn)設(shè)備的技術(shù)改造已勢在必行。</p><p>　　某冷軋廠軋機(jī)機(jī)組系引進(jìn)HITACHI公司八十年代初生產(chǎn)的冷軋軋機(jī)機(jī)組，1994年經(jīng)DEMAG公司和ABB公司進(jìn)行局部改進(jìn)，199

13、6年投入生產(chǎn)，經(jīng)過2008年軋機(jī)主電機(jī)改造擴(kuò)能后，機(jī)組年產(chǎn)量由原來的50萬噸達(dá)到了年產(chǎn)量120萬噸，帶鋼速度提高后原有CPC糾偏系統(tǒng)逐漸暴露出一些機(jī)械與液壓方面的先天缺陷，出現(xiàn)出現(xiàn)故障增多，糾偏能力不足等問題，嚴(yán)重制約了軋機(jī)機(jī)組產(chǎn)量及質(zhì)量的進(jìn)一步提高，為了適應(yīng)市場和現(xiàn)場情況有必要對(duì)該系統(tǒng)進(jìn)行分析改進(jìn)設(shè)計(jì)，以完全滿足現(xiàn)在生產(chǎn)的要求。</p><p>　　一期使用的是光電式，控制器也比較落后。針對(duì)以前設(shè)備使用的光電式

14、對(duì)中測量存在的不足，本文采用了更為可靠的電磁式測量設(shè)備，將原來分散的6套獨(dú)立的CPC液壓糾偏系統(tǒng)整合成1套共用液壓泵站，提高了軋機(jī)CPC系統(tǒng)的穩(wěn)定性。</p><p>　　本文介紹了帶鋼糾偏自動(dòng)控制系統(tǒng)（CPC）的原理、基本結(jié)構(gòu)和存在的問題，分析了發(fā)生故障的原因，結(jié)合工廠生產(chǎn)實(shí)際的要求，對(duì)CPC糾偏系統(tǒng)進(jìn)行了改造，提高了控制手段和精度，減少了生產(chǎn)調(diào)整時(shí)間、提高了產(chǎn)品質(zhì)量和生產(chǎn)效率。</p><

15、p>　　一、軋機(jī)機(jī)組CPC糾偏系統(tǒng)組成和控制</p><p>　　1、機(jī)組CPC糾偏系統(tǒng)簡述</p><p>　　軋機(jī)機(jī)組是冷軋廠工藝流程中重要的一道工序，主要是將酸洗后的熱軋鋼進(jìn)行軋制，根據(jù)市場要求軋制出不同規(guī)格的冷軋卷，然后送到下到工序進(jìn)行退火或鍍鋅（鋁），經(jīng)過精整以后生產(chǎn)出滿足用戶要求的冷軋帶鋼產(chǎn)品。在進(jìn)入軋機(jī)機(jī)架軋制前，酸洗卷首先儲(chǔ)存在軋機(jī)活套里。為了使軋機(jī)活套存儲(chǔ)的大約50

16、0米的帶鋼保持在一條中心線上，同時(shí)為了使帶鋼正確進(jìn)入機(jī)架及軋機(jī)出口卷取機(jī)鋼卷良好的卷型，在酸洗出口到軋機(jī)1#機(jī)架入口增加了6套獨(dú)立的CPC(Center Position Control)糾偏對(duì)中裝置，分布情況如圖1所示。</p><p>　　圖1 軋機(jī)工藝流程圖</p><p>　　本文著重介紹的1＃CPC糾偏對(duì)中裝置，它位于酸洗出口到軋機(jī)TCM活套之間，負(fù)責(zé)酸洗活套出來的帶鋼糾偏對(duì)中

17、，同時(shí)分別與2＃-6＃CPC糾偏對(duì)中裝置配合對(duì)入口活套內(nèi)帶鋼進(jìn)行糾偏對(duì)中調(diào)節(jié)，實(shí)現(xiàn)機(jī)組穩(wěn)定、連續(xù)的生產(chǎn)，1＃CPC糾偏裝置的工況對(duì)軋機(jī)生產(chǎn)起到至關(guān)重要的作用。</p><p>　　2、CPC糾偏對(duì)中裝置組成</p><p>　　CPC糾偏系統(tǒng)是一個(gè)完整的閉環(huán)控制系統(tǒng)，主要由電磁式帶鋼檢測器BMI、控制單元、液壓伺服系統(tǒng)、糾偏機(jī)械結(jié)構(gòu)等部分組成，見圖2。</p><p&g

18、t;　　圖2 CPC糾偏結(jié)構(gòu)</p><p>　　3、CPC糾偏系統(tǒng)控制過程</p><p>　　3.1帶鋼跑偏的原因</p><p>　　帶鋼在運(yùn)送輥上行走, 如果運(yùn)送輥之間是相互平行, 帶鋼與輥?zhàn)又g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?zhàn)由闲凶呔筒粫?huì)“跑偏”, 即能保持在運(yùn)行的輥道中心, 無側(cè)向位

19、移。</p><p>　　但在實(shí)際的生產(chǎn)過程中, 會(huì)有各種各樣的外界干擾, 它們對(duì)帶鋼正常行走的條件帶來影響, 從而使帶材跑偏。主要的原因有下列幾點(diǎn):</p><p>　　(1) 帶鋼斷面不均勻的影響(帶鋼鐮刀彎) 。當(dāng)帶鋼斷面不均勻, 帶鋼兩邊厚薄不一, 一邊厚一邊薄時(shí), 帶鋼本身就成鐮刀彎狀。帶有鐮刀彎的帶鋼上各點(diǎn), 都趨向與輥?zhàn)又行木€成直角, 從而引起了帶鋼跑偏。這種鐮刀彎帶鋼在平行

20、運(yùn)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(gè)運(yùn)送輥之間的間距大小有關(guān)。</p><p>　　(2) 輥?zhàn)訋缀涡螤畹挠绊憽］佔(zhàn)釉陂L期的運(yùn)行中由于單邊磨損大, 而呈錐形。由于錐形輥使帶鋼張力分布不均勻, 使帶鋼總是向粗的一端跑偏。錐度小,帶鋼張力分布不均勻程度小; 錐度大, 帶鋼張力分布不均勻度大, 跑偏也大。所以錐度的大小影響了跑偏的速度。</p><p>　　(

21、3) 兩運(yùn)送輥軸向不平行的影響。帶鋼在兩個(gè)互不平行的運(yùn)送輥上運(yùn)行, 但帶鋼總是有要與輥?zhàn)映芍苯堑内厔? 就成生了跑偏。理論上的跑偏量與兩輥之間的間距和兩輥之間的夾角有關(guān)，見式1-1。</p><p>　　f = Lsin a° （1-1）</p><p><b>　　式中: </b></p><p><b>

22、;　　f —跑偏量;　</b></p><p>　　L —帶鋼在兩輥之間懸空長度;　</p><p>　　α—兩輥之間的夾角。</p><p>　　但實(shí)際上帶鋼的跑偏量要比理論上的小, 因?yàn)樯鲜鲫P(guān)系是以帶鋼與輥?zhàn)映?0°, 而實(shí)際上帶鋼與輥?zhàn)忧€是大于90°。兩個(gè)不平行的輥?zhàn)邮箮т搹埩Σ痪鶆? 一側(cè)的張應(yīng)力變大, 而另一側(cè)張應(yīng)力減小,

23、 帶鋼形成鐮刀彎, 以使實(shí)際的偏差量減小。所以得到新的關(guān)系式（1-2）:</p><p>　　f = kLsin a° （1-2）</p><p><b>　　式中: </b></p><p><b>　　k —修正系數(shù)。</b></p><p>　　(4) 輥面質(zhì)量的影響。輥

24、子表面的粗糙度不一樣, 帶有螺紋形橡膠輥, 或者鍍層的輥?zhàn)? 都同樣會(huì)使帶鋼跑偏。</p><p>　　(5) 兩端壓力不均的橡膠夾送輥的影響。如果帶鋼在兩根互相受壓不均的橡膠輥之間夾送時(shí), 則會(huì)產(chǎn)生與錐形輥上相似的效應(yīng)。帶鋼向壓力小, 夾送輥開口度大的一端偏移。</p><p>　　(6) 帶鋼運(yùn)送中的氣流和液流的影響。運(yùn)行中的帶鋼受側(cè)向氣流和液流的影響, 同樣會(huì)造成帶鋼的跑偏。<

25、/p><p>　　(7) 塔式或臥式活套中運(yùn)動(dòng)輥的導(dǎo)向精度的影響。各種活套中, 運(yùn)動(dòng)輥的導(dǎo)向精度也直接影響帶鋼的跑偏。如臥式活套中, 活套小車運(yùn)動(dòng)軌道的誤差,鋼軌的松動(dòng), 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。</p><p>　　(8) 來料鋼卷的影響。來料鋼卷邊緣層差不齊,或成塔形都對(duì)帶鋼運(yùn)行傳送產(chǎn)生影響, 使帶鋼跑偏。</p><p&g

26、t;　　(9) 帶鋼張力波動(dòng)的影響。帶鋼張力波動(dòng), 特別是由于帶鋼張力系統(tǒng)沒有調(diào)整好, 引起帶鋼張力的強(qiáng)烈波動(dòng), 也造成帶鋼在行走中的跑偏。</p><p><b>　　3.2測量原理：</b></p><p>　　為了檢測金屬帶鋼的中心位置，設(shè)備采用了兩對(duì)傳感器。這些傳感器被安裝在同機(jī)組中心相對(duì)稱的位置。每對(duì)傳感器分別用于檢測帶鋼的一個(gè)邊；其中一個(gè)傳感器用作發(fā)射裝置

27、，相對(duì)應(yīng)的另一個(gè)用作接收裝置（見圖3）。每對(duì)線圈本身又是有方向的空心變壓器。帶鋼在通過這些接收器和發(fā)送器時(shí)，在所連接的線圈之間產(chǎn)生磁通量差異，該差異就被作為測量結(jié)果。發(fā)射線圈提供一個(gè)有規(guī)則的正弦電壓波形。根據(jù)帶鋼在框架中的位置，在接收線圈中將感應(yīng)產(chǎn)生一個(gè)相應(yīng)的電壓波形。兩個(gè)接收通道值相減并放大，就可以得出帶鋼偏離機(jī)組中心線的一個(gè)連續(xù)位置信號(hào)。</p><p><b>　　圖3 測量原理</b>

28、;</p><p><b>　　3.3帶鋼糾偏過程</b></p><p>　　為確保糾偏的準(zhǔn)確性，糾偏機(jī)構(gòu)安裝找正基準(zhǔn)為機(jī)組中心線。糾偏裝置的中心位置或控制的原始位置由中心位置傳感器檢測。糾偏系統(tǒng)工作過程中，帶鋼穿行在電感式帶鋼檢測器框架內(nèi)，檢測結(jié)果轉(zhuǎn)化為電信號(hào)傳送給控制器?？刂破鲗?duì)兩接收單元BMI傳送來的電信號(hào)之絕對(duì)差值ΔI進(jìn)行PD運(yùn)算和功率放大，輸出糾偏信號(hào)到伺

29、服閥，控制伺服閥液壓缸的動(dòng)作方向和動(dòng)作量。伺服液壓缸驅(qū)動(dòng)浮動(dòng)機(jī)架擺動(dòng)和平動(dòng)，使帶鋼兩側(cè)受到的張力和摩擦力發(fā)生變化導(dǎo)致帶鋼位置的變化，同時(shí)也改變帶鋼遮擋電磁的量和ΔI的變化。外控邏輯控制（PLC）主要用于在生產(chǎn)過程中進(jìn)行手動(dòng)干預(yù)、報(bào)警和停機(jī)。CPC糾偏控制過程如圖4。 </p><p>　　3.4、糾偏執(zhí)行機(jī)構(gòu)</p><p>　　3.4.1 糾偏執(zhí)行工作原理</p><

30、p>　　研究表明，導(dǎo)致帶鋼在機(jī)組上跑偏的原因非常復(fù)雜，從機(jī)械角度來說，主要有設(shè)備安裝精度不夠、帶鋼板形不良、設(shè)備磨損、控制系統(tǒng)等原因。對(duì)運(yùn)動(dòng)中的帶鋼實(shí)施糾偏，其糾偏模式均可分解為平移模式（見圖5）和張力模式（見圖6）。種類繁多的糾偏機(jī)械結(jié)構(gòu)均是由這兩種模式的不同比例成分的組合。1#CPC糾偏系統(tǒng)就是這種組合的一實(shí)例，圖7顯示的糾偏機(jī)構(gòu)動(dòng)作示意圖。糾偏能力的大小因糾偏機(jī)構(gòu)的不同而不同，需要充分了解實(shí)際應(yīng)用場合后方可決定采用何種糾偏比

31、例組合。平移模式糾偏機(jī)構(gòu)的最大糾偏能力主要取決于帶鋼與糾偏輥的包角α和帶鋼與糾偏輥方向的摩擦系數(shù)f。，張力模式糾偏機(jī)構(gòu)的最大糾偏能力主要取決于糾偏機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)強(qiáng)度δ和帶鋼所能承擔(dān)的最大拉力F。</p><p>　　3.4.2 1#CPC糾偏分析</p><p>　　1#CPC位于軋機(jī)活套入口，是連接酸洗和軋機(jī)的關(guān)鍵部分，在6套CPC系統(tǒng)中具有典型性，因此選擇1#CPC作為主要的研究對(duì)象, 1

32、#CPC糾偏機(jī)構(gòu)結(jié)構(gòu)如圖8：</p><p><b>　　圖8</b></p><p><b>　　相關(guān)材料表</b></p><p>　　糾偏輥安裝在傾斜支架上，當(dāng)帶鋼由于某種原因偏離中心線時(shí)，系統(tǒng)使傾斜支架繞旋轉(zhuǎn)絞點(diǎn)傾斜一定角度，在張力作用下使帶鋼回到中心線上來，達(dá)到糾偏目的。傾斜支架通過旋轉(zhuǎn)點(diǎn)懸浮在基架上，通過支撐軸

33、承繞旋轉(zhuǎn)點(diǎn)作弧線運(yùn)動(dòng)。通過輥?zhàn)咏嵌鹊恼{(diào)節(jié), 從而強(qiáng)制運(yùn)行中的帶鋼在輥?zhàn)由献鱾?cè)向移動(dòng),當(dāng)帶鋼突然跑偏, 雖然可馬上調(diào)整輥?zhàn)拥慕嵌? 但將帶鋼調(diào)整到新的位置需要一定的時(shí)間, 是隨時(shí)間逐步積分, 達(dá)到新的帶鋼位置, 因此是為積分效應(yīng)輥。</p><p>　　二、CPC糾偏系統(tǒng)液壓的工作原理及故障現(xiàn)象和分析</p><p>　　CPC糾偏系統(tǒng)液壓原理</p><p>　　舊

34、有CPC系統(tǒng)共有6套，每套裝置由電機(jī)、柱塞泵、風(fēng)冷卻器、蓄能器、伺服閥、溢流閥、過濾器、油箱等部件組成，液壓原理圖如下：</p><p><b>　　圖9</b></p><p><b>　　2、故障現(xiàn)象和分析</b></p><p>　　軋機(jī)機(jī)組共有6套獨(dú)立的CPC液壓系統(tǒng)，每套系統(tǒng)獨(dú)立控制一個(gè)帶鋼糾偏裝置，其功能是：不

35、管引起帶鋼跑偏的各種擾動(dòng)因素如何變化，糾偏裝置都能自動(dòng)調(diào)節(jié)，防止帶鋼跑偏。此CPC液壓控制系統(tǒng)全部使用EMG公司的HR100V25液壓控制裝置。此CPC液壓控制系統(tǒng)現(xiàn)場環(huán)境惡劣，原設(shè)計(jì)中考慮的糾偏能力略小，未考慮來料板形差而導(dǎo)致糾偏增大的狀況，致使目前CPC液壓系統(tǒng)溫度高，同時(shí)伴隨著故障的突發(fā)性，具體缺陷如下：</p><p>　　①系統(tǒng)采用風(fēng)冷冷卻器，而且生產(chǎn)現(xiàn)場鐵粉、灰塵多，容易堆積在冷卻器散熱片上，大大降低

36、了冷卻效果，致使油溫較高；</p><p>　　②泵安裝在油箱內(nèi)，造成液壓泵有些日檢查項(xiàng)目無法開展，而且當(dāng)泵、聯(lián)軸器出現(xiàn)故障更換時(shí)，必然造成人為的油液污染，縮短伺服閥的使用壽命，同時(shí)增加故障停機(jī)時(shí)間；</p><p>　?、鄞?套CPC系統(tǒng)均沒有備用泵，任何一臺(tái)泵站故障均會(huì)造成機(jī)組停機(jī)，顯然已不能滿足連續(xù)機(jī)組的生產(chǎn)要求。有必要進(jìn)行改進(jìn)。</p><p>　　三、軋機(jī)

37、CPC系統(tǒng)的改造</p><p><b>　　1、改造方案</b></p><p>　　將此6套獨(dú)立CPC液壓系統(tǒng)取消，合并為一個(gè)液壓系統(tǒng)，新制油箱一個(gè)，在油箱外面安裝兩臺(tái)恒壓變量泵，其中一臺(tái)為備用泵，系統(tǒng)安裝進(jìn)油過濾器、回油水冷卻器，閥組不變（見圖10）。</p><p><b>　　圖10</b></p>

38、<p>　　2、新系統(tǒng)液壓配置設(shè)計(jì)</p><p><b>　　系統(tǒng)參數(shù)</b></p><p>　　液壓缸動(dòng)作速度：V=0.05m/s</p><p><b>　　2．1液壓缸確定</b></p><p><b>　　初選液壓缸工作壓力</b></p>

39、<p>　　從圖8可以看出液壓缸主要是克服帶鋼的張力分力，液壓缸和帶鋼張力示意圖如下：</p><p>　　進(jìn)行力分析得下關(guān)系：</p><p>　　F液Cos10o= F張力Cos46.7o （3-1）</p><p><b>　　式中：</b></p><p><b>　　F液—液壓缸推力&

40、lt;/b></p><p><b>　　F張力—帶鋼張力</b></p><p>　　Sin46.7o—擺動(dòng)架最大擺角</p><p>　　Sin10o —基架傾角</p><p>　　從工藝參數(shù)查出帶鋼張力為2.7噸，因此可以知道液壓缸的推力</p><p>　　由于本液壓系統(tǒng)設(shè)備屬于運(yùn)

41、輸機(jī)械，體積小，結(jié)構(gòu)緊湊，采用中低壓液壓系統(tǒng)時(shí)，液壓缸的尺寸小、體積小，而且成本較低。綜合考慮各種因素，再參考資料，本系統(tǒng)選用中低壓系統(tǒng)，選取工作壓力為P=5MPa。</p><p>　　計(jì)算出液壓缸的內(nèi)徑D，計(jì)算活塞桿直徑d</p><p>　　由于系統(tǒng)工作壓力設(shè)定為5MPa，參考下表選擇桿徑比d/D＝0.55。為保持移行平穩(wěn)，設(shè)定背壓為p2=0.5 MPa。見資料[3]表37－4，第1

42、967頁。</p><p>　　按工作壓力選取d/D</p><p><b>　　將參數(shù)值代入公式</b></p><p><b>　?。?-2）</b></p><p>　　式中，F(xiàn)液――CPC液壓缸所需最大推力。</p><p>　　D――液壓缸缸筒直徑</p>

43、;<p><b>　　mm</b></p><p>　　考慮到現(xiàn)場實(shí)際情況和保險(xiǎn)系數(shù)，故取D=100mm。</p><p><b>　　活塞桿直徑d為</b></p><p>　　d=D×λ=100×0.55=55 mm 參照選型資料，d取56mm</p><p>

44、　　由此可得液壓缸的兩腔的實(shí)際面積為</p><p>　　液壓缸無桿腔面積A1</p><p>　　液壓缸無桿腔面積A2 </p><p>　　式中 D—液壓缸缸筒直徑</p><p>　　d—液壓缸活塞桿直徑 </p><p><b>　　液壓缸流量</b&g

45、t;</p><p>　　根據(jù)上面算得的D與d的值，估算液壓缸的最大流量。</p><p>　　進(jìn)油腔的流量 Q1 = V2 A1 （3-3）</p><p>　　= 0.05m/s×60×</p><p>　　= 23.55L/min</p>

46、<p>　　式中 A1 —— 液壓缸進(jìn)油腔（無桿腔）的面積（m2）；</p><p>　　V2 —— 活塞桿移動(dòng)速度（m/s）；</p><p>　　Q1 —— 液壓缸進(jìn)油腔的流量（L/min）。</p><p>　　回油腔的流量 Q2 = V2 A2 （3-4）<

47、;/p><p>　　= 0.05 m/s×60×</p><p>　　= 16.2 L/min</p><p>　　式中 A2 —— 液壓缸回油腔（有桿腔）的面積（m2）；</p><p>　　V2 —— 活塞桿移動(dòng)的速度（m/s）；</p><p>　　Q2 ——

48、 液壓缸回油腔的流量（L/min）。</p><p><b>　　2．2泵的選擇確定</b></p><p>　　由于液壓缸最大流量為23.55L/min，改造后系統(tǒng)將為6個(gè)該型伺服閥供油，故泵的輸出最大流量應(yīng)為：</p><p>　　Qpmax=KQmax×6=1.1×23.55×6=155.43(L/min)

49、</p><p>　　K－系統(tǒng)泄漏系數(shù)，一般取1.1～1.3，現(xiàn)取1.1，考慮到A4VSO軸向柱塞變量泵在使用中的良好性能，查樣本，選擇了力士樂A4VSO125型軸向變量泵為主泵，該泵在壓力50bar，轉(zhuǎn)速1500rpm時(shí)輸出流量Qp＝186L/min。采用2臺(tái)泵，1用1備。選用46?？鼓ヒ簤河?。</p><p><b>　　2．3電機(jī)功率確定</b></p&g

50、t;<p>　　電機(jī)所需功率按下式計(jì)算，即：</p><p>　　Pp = pp QP / ηP （3-5）</p><p>　　式中 ηP —— 液壓泵的總效率；</p><p>　　pp —— 液壓泵的工作壓力（MPa）；</p><p>　　QP ——

51、 液壓泵的額定流量（L/min）。</p><p>　　選ηP＝0.89，取泵的流量為泵的最大能力，以確保泵在系統(tǒng)高壓時(shí)電機(jī)有一定的過載能力。則 : </p><p>　　P＝50×105×186×10-3/(0.89×60)＝17.4×103W=17.4(KW) </p><p>　　據(jù) 此 可 選 電 機(jī) 型 號(hào)

52、 為：Y180M－4，其 功 率P電 =18. 5KW，轉(zhuǎn) 速 n=1470r/min，效 率 為0.88。而 在 泵 的 轉(zhuǎn) 速 為1458r/min 時(shí)， 驗(yàn) 算 泵 的 實(shí) 際 流 量 為 ：</p><p>　　Qn=186×=182 L/min， 顯 然Qn＞Qpmax ，所 以 ，所 選 用 電 機(jī) 夠 用。</p><p><b>　　2．4油箱的設(shè)計(jì)

53、</b></p><p><b>　　由經(jīng)驗(yàn)公式：</b></p><p>　　V＝αQmax （3-6）</p><p>　　V—油箱容量，單位為L； </p><p>　　α—經(jīng)驗(yàn)系數(shù)，低壓系統(tǒng)α＝2～4。選α＝4</p><p>　　算得有效容積為:

54、V＝αQmax＝4×186＝744L，一般油面高度為油箱高度的0.8倍，所以油箱總?cè)莘e應(yīng)為： V/0.8=744/0.8=930L?？扇∮拖淇?cè)莘e為：1米3，所以可以做成長1米，寬1米，高1米的方形油箱。</p><p>　　由 于 本 系 統(tǒng) 采 用 的 是 開 式 油 箱 ，為 了 防 止 油 液 被 大 氣 污 染 ，在 油 箱 頂 部 的 通 氣 孔 上 必 須 配 置 空 氣 濾 清 器 ，

55、同 時(shí) 兼 有 加 油 的 作 用 ；為了保證系統(tǒng)油溫 ，考 慮 到 系 統(tǒng) 中 采 用 了 水 冷 進(jìn) 行 強(qiáng) 制 冷 卻， 所 以 只 在 油 箱 中 加 設(shè) 加 熱 器。為了 節(jié) 約 費(fèi) 用，可 沿用 原 來 的 加 熱 器 。</p><p><b>　　2．5冷卻器的選擇</b></p><p>　　由于生產(chǎn)現(xiàn)場鐵粉較多，環(huán)境惡劣，使用風(fēng)冷則冷卻效果不佳，故

56、選用水冷方式。</p><p><b>　　系統(tǒng)發(fā)熱計(jì)算：</b></p><p>　　系統(tǒng)發(fā)熱可以按照下式計(jì)算</p><p>　　H=Pp-Pe=Pp(1-ηpvηcηm) （3-7）</p><p>　　式中：H— 系 統(tǒng) 的 發(fā) 熱 功 率； </p><p>　　Pp— 油 泵 的

57、總 輸 入 功 率；</p><p>　　ηp v— 油 泵 的 容 積 效 率；</p><p>　　ηc— 液 壓 回 路 效 率；</p><p>　　ηm— 執(zhí) 行 元 件 效 率</p><p>　　ηpv＝0.92；ηm＝0.9；ηc＝0.75</p><p>　　Pp=PQηpvηm＝50×1

58、05×186×10-3 ×0.92×0.9/60＝12834W </p><p>　　所以 ,H＝12834×（1－0.92×0.9×0.75 ）＝4992.5W</p><p>　　B、冷 卻 器 散 熱 面 積 的 計(jì) 算：考 慮 到 系 統(tǒng) 油 箱 通 過 自 身 面 積 散 發(fā) 熱 量 較 少， 所 以

59、 系 統(tǒng) 絕 大 部 分 熱 量 由 冷 卻 器 來 散 發(fā)， 即 冷 卻 器 的 散 熱 功 率H2=H.。</p><p>　　a) 油 和 水 之 間 的 平 均 溫 差 </p><p>　　按照下式計(jì)算：Δtm=－ </p><p>　　式 中 、— 液 壓 油 進(jìn) 出口 溫 度， 分別 為50℃、40℃；</p><p>　

60、　、— 冷 卻 水 進(jìn) 出口 溫 度， 取分別為25℃、30℃。 則 ：Δtm＝17.5℃ 。</p><p>　　b) 散 熱 面 積</p><p>　　按照下式計(jì)算 ：A ＝H2 / (kΔtm )＝4992.5 / (116×17.5)＝2 .45m2 </p><p>　　K為 冷 卻 器 的 傳熱 系 數(shù) ，循 環(huán) 水 冷 卻 時(shí)

61、, K＝110～175w/ (m2·℃ ) ，這里 取 為116w/m2℃ 。</p><p>　　因 為 冷 卻 器 在 使 用 過 程 中 換 熱 面 上 會(huì) 有 沉 積 物 和 附 著 物 影 響 換 熱 功 率， 因 此， 實(shí) 際 選 用 的 換 熱 面 積 應(yīng) 比 計(jì) 算 值 大20%～30%， 即：</p><p>　　A＝2.45(1＋20%)＝2 .94 m2&l

62、t;/p><p>　　板式冷卻器交換效率高，結(jié)構(gòu)緊湊，適合這樣的液壓系統(tǒng)使用，經(jīng)查樣本、據(jù) 此 散 熱 面 積，選擇CP410-40型板式水冷卻器。安裝在回油管路中。</p><p><b>　　2．6過濾器的確定</b></p><p>　　因?yàn)槭谭y對(duì)液壓油清潔度要求比較高，所以選擇的壓力過濾器精度為5цm，壓力大于60bar。查過濾器樣本可以

63、選擇型號(hào)為RFLD BN/HC 241F AK5的過濾器。</p><p>　　2．7主 要 油 管 管 徑 及 油 管 選 擇 </p><p>　　本 系 統(tǒng) 所 有 管 路 采 用 普 通 無 縫 鋼 管 ，通 徑 小 于20mm 的 可 直 接 彎 曲 ， 大 于20mm的需 選 用 管 接 頭。 </p><p>　　1)． 吸 油 管 管 徑 計(jì) 算

64、 (V=1~2m/s) 取V＝2m/s Q= 則：</p><p>　　mm 取其 標(biāo) 準(zhǔn) 值 為50mm</p><p>　　2)． 壓 力 油 管 直 徑 (V=2 .5~5m/s) 取V＝3m/s Q=20×2=40L/min</p><p>　　d≥≈17mm

65、 取 其 標(biāo) 準(zhǔn) 值20mm</p><p>　　3)． 回 油 管 直 徑 (V=1.5~2 .5m/s) 取V=1.5m/s Q=40L/min</p><p>　　d≥1130≈25mm 取 其 標(biāo) 準(zhǔn) 值32mm</p><p>　　根 據(jù) 所 計(jì) 算 的 油 管 通 徑

66、，可 由 手 冊(cè) 查 取 所 需 油 管。</p><p>　　2．8．驗(yàn)算液壓系統(tǒng)性能</p><p>　　2.8.1管路沿程壓力損失</p><p>　　系統(tǒng)選用46?？鼓ヒ簤河?，油液運(yùn)動(dòng)粘度ν=46mm²/s，油的密度ρ＝918kg/m³。由于1＃CPC系統(tǒng)距離泵站最遠(yuǎn)，需驗(yàn)算其管路沿程損失對(duì)系統(tǒng)的影響。先確定流動(dòng)類型：</p>

67、<p>　　Re=d/υ=4Q/(υπd)==542<2320 為層流</p><p>　　Re－雷諾系數(shù)；－平均流速；d－管徑；υ－運(yùn)動(dòng)粘性系數(shù)</p><p>　　按達(dá)西公式求沿程損失水頭：hf==＝39.05米重油柱</p><p>　?。荛L，大約100米；－平均流速，(＝Q/A=1.05m/s)</p><p>

68、　　所以沿程壓力降：ΔP=ρg (z2-z1+hf)=876×9.8(5+39.05)=378546N/m≈3 .79ba r</p><p>　　2.8.2系統(tǒng)發(fā)熱溫升驗(yàn)算</p><p>　　因本系統(tǒng)管路結(jié)構(gòu)較簡單，油箱容量足夠大，在回油管路上增加水冷卻器，各執(zhí)行器的運(yùn)動(dòng)較為平穩(wěn)，故發(fā)熱與溫升及液壓沖擊的驗(yàn)算省略。</p><p>　　綜上所述，液壓部

69、分設(shè)備元器件選擇如下表：</p><p>　　3．新系統(tǒng)電控方面設(shè)計(jì)</p><p>　　3.1輸入輸出I/O分配</p><p>　　根據(jù)系統(tǒng)要求需要數(shù)據(jù)庫如下：</p><p><b>　　3.2系統(tǒng)電路設(shè)計(jì)</b></p><p>　　糾偏控制電路圖如下：</p><p&

70、gt;<b>　　圖11</b></p><p><b>　　3.3系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)</b></p><p>　　3.3.1 信號(hào)采集</p><p><b>　　數(shù)字量輸入</b></p><p><b>　　模擬量輸入</b></p><

71、;p>　　3.3.2 液壓泵控制程序</p><p><b>　　泵控制邏輯</b></p><p><b>　　1#泵控制</b></p><p><b>　　2#泵控制</b></p><p>　　3.3.3 系統(tǒng)管理</p><p>　　3.

72、3.4 輸出信號(hào)</p><p>　　3.3.5 軋制條件</p><p><b>　　四、小 結(jié)</b></p><p>　　1、通過 對(duì) 軋機(jī)CPC液壓系統(tǒng)改造 ，增大了系統(tǒng)糾偏能力 ，改善了系統(tǒng)糾偏效果 ；方便了設(shè)備正常日點(diǎn)檢，有利于消除隱患，使設(shè)備長期低故障運(yùn)行，減少維護(hù)工作量；同時(shí)，因?yàn)橛袀溆帽?，大大減少了因軋機(jī)CPC故障而停機(jī)的時(shí)間

73、，為提高產(chǎn)量打下了基礎(chǔ)；另外，提高了系統(tǒng)元件使用壽命，降低了備件消耗費(fèi)用，節(jié)約成本。</p><p>　　2、 在提高設(shè)備安裝精度和改造糾偏機(jī)構(gòu)后，軋機(jī) CPC系統(tǒng)的糾偏能力得到顯著提高，明顯降低了糾偏效果依賴于帶鋼板形和活套托輥的磨損程度。經(jīng)過運(yùn)行檢驗(yàn)，證明帶鋼在CPC裝置附近的跑偏現(xiàn)象得到了完全消除。 </p><p><b>　　參考資料</b></p&g

74、t;<p>　　[1]、《液壓工程師手冊(cè)》，雷天覺 主編，機(jī)械工業(yè)出版社，1990年4月</p><p>　　[2]、《高精度扳帶材軋制理論與實(shí)踐》，[美]V.B.金茲伯格著，冶金工業(yè)出版社，2000年9月</p><p>　　[3] 《液壓技術(shù)手冊(cè)》，范存德 主編，遼寧科學(xué)技術(shù)出版社，2004年5月</p><p>　　[4]、《液壓氣動(dòng)系統(tǒng)設(shè)計(jì)

75、運(yùn)行禁忌470例》，周士昌 主編，機(jī)械工業(yè)出版社，2002年10月</p><p>　　[5]、《機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)》，許顥 主編，機(jī)械工業(yè)出版社，1993年8月</p><p>　　[6]、 力士樂產(chǎn)品樣本</p><p><b>　　致 謝</b></p><p>　　本課題在選題及研究過程中得到x**老師的悉心指導(dǎo)

76、。xx老師多次詢問研究進(jìn)程，并為我指點(diǎn)迷津，幫助我開拓研究思路，精心點(diǎn)撥、熱忱鼓勵(lì)。xx老師一絲不茍的作風(fēng)，嚴(yán)謹(jǐn)求實(shí)的態(tài)度，踏踏實(shí)實(shí)的精神，不僅授我以文，而且教我做人，雖僅歷時(shí)數(shù)月，卻給以終生受益無窮之道。我原來是學(xué)電氣專業(yè)的，對(duì)液壓和機(jī)械許多問題是一知半見，感謝xx老師給我耐心的講解。在本論文的設(shè)計(jì)過程中，xx老師不辭辛勞，親自到工廠現(xiàn)場進(jìn)行實(shí)地考察、研究，掌握現(xiàn)場的第一手資料，xx老師多次通過電話以及網(wǎng)絡(luò)的形式給我以指導(dǎo)，對(duì)xx老師