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《对轧机液压压下系统动态性能分析和研究》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在工程资料-天天文库。
1、第5期(总第83期)液 压 气 动 与 密 封No.5(SerialNo.83)2000年10月Hyd.Pneum.&SealsOctober,2000轧机液压压下系统动态性能分析和研究肖凯鸣 谢士强 白志大 摘要 本文从理论上对轧机液压压下伺服系统动态性能作了分析,提出了影响系统动态特性的主要原因,并对其作了分析。 关键词 液压压下缸 压力变化率 频率响应 相位延迟1.液压压下系统的负载特性Aa:压下缸工作面积;1.1 液压压下系统负载描述FD:伺服阀负载压力产生的驱动力;液压压下系统有两种工况:FD1:驱动力中用于产生加
2、速度惯性力的部(1)设置静态辊缝。此时,负载特性是:质量+分;阻尼。FD2:驱动力中用于克服速度惯性力的部分;(2)正常轧制。此时,负载特性是:质量+阻尼FD3:驱动力中用于克服位移弹簧力的部分;+弹簧。1.2 液压压下系统负载特性分析液压压下的物理描述,如图1所示。1.2.1 惯性力压下缸输出驱动力的一部分用于轧机等效质量作加速度运动的惯性力。2dyFD1=MT2(压下缸运动方程的加速度项)dt式中MT:轧机等效质量(负载质量)1.2.2 阻尼力压下缸运动的速度阻尼力主要来自其有杆腔油路。压下缸有杆腔油路是通过减压阀保持低压供
3、油,可以认为流体在管路内呈不可压缩状态,流动近似于图1 液压压下的原理图层流。且摩擦损耗与管路当量长度(LRöDR)及流动速 在工程实际中机械负载特性有可能相当复杂,度成比例,流动速度正比例于压下缸的运动速度,所很难有效地描述它们。但是在大多数情况下,都用负以有杆腔的油路都参与了压下系统的速度阻尼作用。载本身的位移、速度及加速度表达负载所需要的力。通过调整压下缸有杆腔油路管路的管径和管长,能够即负载力有的与位移有关,有的与速度有关,有的与改变阻尼力的大小。而过大的压下缸有杆腔油路内油加速度有关。有的负载力与上述各项均无关系。的
4、惯性力,将使压下系统的固有频率降低。其主要负载力如下:压下缸运动方程的速度阻尼力表达式为:静摩擦力:克服负载并开始运动所需要的力。dyFD2=BC干摩擦力(又称库仑摩擦力):与负载运动的速dt度无关。式中 BC:轧机当量阻尼系数弹簧负载力:与负载运动的位移成正比目前尚不能用数学方法,设计计算工程系统的粘性摩擦力(又称粘性速度阻尼力):与负载运阻尼系数。动的速度成正比。系统的阻尼系数和谐振(固有)频率都是系统重惯性力:与负载运动的加速度成正比,使负载质要的动态性能参数,它直接影响系统的稳定性和控量产生加速度运动所需要的力。伺服阀的
5、负载压力制精度。关于轧机的当量阻尼系数与压下缸有杆侧(压下缸的工作压力)产生的驱动力为:回油管路内径和有杆侧活塞面积的关系,文献[5]作FD=PLAa=FD1+FD2+FD3了介绍并给出它们之间的关系曲线图。可以说明它式中 PL:伺服阀的负载压力;们之间的定性关系。18液 压 气 动 与 密 封2000年第5期1.2.3 弹簧负载力工作点上又附加一个扰动力。液压压下系统是位置在考虑轧机压下系统弹簧负载时应分别考虑由闭环控制系统,只有出现位置偏差时才能实现调节轧机机械弹簧负载力和液压负载弹簧力。而液压弹作用。当负载力与与工作压力形
6、成的轧制力失去平簧负载力仅在系统动态特性时起作用。衡后,压下缸位移的形成还要经过工作腔压缩或膨在轧制中,轧机和轧件之间发生力的相互作用。胀过程的延迟,这一过程将直接影响位置系统对扰当轧件由原始厚度H1被轧制成H2时,轧件的变形动力的响应。抗力作用于工作辊,经过支承辊及其轴承座传递到流体的“液压弹簧”它表示油液在密闭容积内受压下缸,形成压下缸的负载力。使压下缸内建立起工压后具有弹性效应。然而静态下的液压弹簧实际上作压力PL,从而形成轧制力F。轧制力F与负载力是不存在,因为液压元件内部的容腔都存在泄漏,伺相平衡,形成压下量C。压下缸
7、的上支承点经过机械服阀的控制节流口不断地开启或关闭,也就不存在压下丝杠丝母再把作用力传递到机架,使机架发生绝对密封的压缩容积。在考虑系统动态时,流体的弹性变形,形成弹跳量S。“液压弹簧”和机械部分的质量都是贮能元件,它们F的相互作用在液压元件中将产生谐振现象,决定了压下量:C=KM该液压元件的液压固有频率。实质上液压固有频率式中 C:压下量;是对液压元件动态性能的限制,所以在计算液压固F:单侧轧制力;有频率和解释动态响应时,液压弹簧可以认为是一KM:轧件材料刚度。个“动态”弹簧。大多数文献都称KM为轧件材料刚度,显然用压下缸工作
8、腔油液的液压弹簧刚度KH的表达“刚度”表述是不准确的。实际上它是材料塑性变形式为:曲线的斜率,应称作材料塑性变形系数。因为它超过2BeAa材料的弹性极限而产生不能再恢复的塑性变形KH=,故V0也就不再具有弹簧性质。所以在动态分析中,轧件材式中 KH:液压弹簧刚度
