十二辊可逆式冷轧机主压下装置液压伺服系统可靠性研究

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1、18液压与气动2010年第1O期十二辊可逆式冷轧机主压下装置液压伺服系统可靠性研究毛智勇。刘建ThestudyonreliabilityofmainpressingdevicehydraulicseFv-osystemf0r12一highreversiblecoldrollingmillMAOZhi—yong，LIUJian(北京联合大学机电学院，北京100020)摘要：该文对多辊可逆式冷轧机主压下装置液压伺服系统进行了分析研究。针对目前采用的“喷嘴．挡板”式电液伺服阀作为伺服控制单元出现的抗污染能力差，易“卡死”，对维护要

2、求高，系统整体运行的可靠性受到制约等问题，提出了采用抗污染能力强，运行可靠度高的“射流管”式电液伺服阀替代“喷嘴一挡板”式电液伺服阀的可能性。并对“射流管”式电液伺服阀做为控制单元的压下装置液压位置伺服系统进行了数学建模、基于MATLAB／Simulink基础上的仿真与动态特性分析，获得了可行性结论。该项研究对今后板带材轧机压下自动厚度控制系统的设计或改造中采用“射流管”式电液伺服阀做为控制单元，提高整机系统维护性和可靠性，提供了设计依据。关键词：压下装置；液压伺服系统；MATLAB／Simulink仿真；动态特性中图分类号

3、：TH137文献标识码：B文章编号：1000-4858(2010)10-0018-04引言液伺服阀替代“喷嘴一挡板”电液伺服阀的可行性。对12辊轧机是上世纪80年代在国内发展起来的新探寻提高轧机整体运行的可靠性和降低运行维护成本型轧机，由于该轧机具有较强的轧制能力和较好的板形具有一定的现实意义。控制能力，被广泛用于冷轧合金钢和不锈钢薄板生产。1压下装置液压位置伺服控制系统数学模型的建立本文所介绍的1400mm十二辊双机架可逆冷轧1．1压下装置液压位置伺服控制系统结构机组，主机采用1．2．3塔形辊系结构，工作辊直径轧机压下液压

4、位置伺服控制系统(见图1)，为位110～120mm，可不经中间退火，达到9O％以上的总置闭环，负载类型一般为弹性负载。压缩率，从而达到节能和降低产品单产成本的目的。轧机压下装置通常由自动厚度调控系统和液压伺服阀控液压缸系统组成。自动厚度调控系统通常均由多种厚度自动控制系统组成，称为AGC即厚度自动控图1液压压下位置控制系统方框图制系统(AutomaticGaugeControl，简称AGC)，其目的由于压下液压缸采用的是活塞缸，为不对称液压是获得板带材纵向厚度的均匀性，生产出合格产品，是缸。而实际上电液伺服阀无论是“喷嘴一挡

5、板”阀还是提高带材厚度精度的重要方法。由于电液伺服阀具有“射流管”阀，实际上自身都构成了一个闭环控制系精度高和响应快的特点，AGC多采用“喷嘴-挡板”式统，其执行部分均为四通滑阀。因此，采用对称四通阀电液伺服阀控制执行元件(液压缸或液压马达)，以实与不对称液压缸的控制存在不相容性。研究表明，只现对轧制板带材厚度和板形的控制。但由于“喷嘴一挡板”式电液伺服阀价格昂贵，抗污染能力差，使AGC的收稿日期：2010-03-24制造成本、维护成本较高，从而影响了系统运行的可靠作者简介：毛智勇(1954一)，男，浙江奉化人，教授，主要从

6、事性和性价比。本文主要研究的是采用“射流管”式电流体传动与控制的研究工作。2010年第1O期液压与气动19要液压缸无杆腔与有杆腔面积之比(A／A)≠1，则在现巨大的压力跃变(见表1)，必然引起油液的“内爆”运动换向的瞬间，即伺服阀dx／dt=0附近，一定会出或“外爆”，系统不能平稳的工作。表1阀与缸不匹配引起的压力跃变值运动状况_p>0●p<0x=0附近出现压力跃变PljL丝一生Pl(Al／A2)P2(A1／A2)’——～—————压力关系式ps～+()p目一+()一+()。P日一+()△p1=P1-p12=p2-p2lO．

7、5o00．5000．50o0．500OOAI／A21．7101670．2850．4870．8330．320p。0．54。．2O．1110．222O．4440．8890．333p。0．667p。表中：A，为液压缸无杆腔有效工作面积；A为液尼系数，一般取0．7；为三通伺服阀流量增益；为压缸有杆腔有效工作面积；为伺服阀芯位移；p、p为液压缸受控腔的活塞面积；为液压缸活塞位移；>0时，液压缸无杆腔和有杆腔的压力；、P：为为轧机轧制反力；Ko为流量压力系数；to为液压谐振<0时，液压缸无杆腔和有杆腔的压力；p。为供油压力。频率，rad

8、／s；为阻尼系数；tO。为容积滞后频率，最典型的轧机压下液压伺服系统是采用如图2所rad／s；K，为位移传感器反馈系数。示的三通滑阀控制不对称液压缸系统。该系统活塞杆本设计选用MOOGD66系列的“射流管”式两级伺腔通恒定低压，这种接法常用于输出力要求很大的位服阀。该阀额定压力28MPa，