專(zhuān)利名稱(chēng)：液壓恒功率無(wú)級(jí)調(diào)速控制張力卷取機(jī)的制作方法
液壓恒功率無(wú)級(jí)調(diào)速控制張力卷取機(jī)，本發(fā)明用來(lái)控制張力卷取機(jī)，以使軋材在軋制時(shí)保持恒張力。
眾所周知，軋材在軋制時(shí)要求張力卷取機(jī)對(duì)其的張力保持恒定，這是冷軋的工藝要求，但軋材在卷取過(guò)程中由于卷取半徑逐漸增大勢(shì)必導(dǎo)致張力卷取機(jī)對(duì)軋材的張力也隨之增大，為此就必須采取必要措施使張力卷取機(jī)在軋材軋制時(shí)對(duì)軋材的張力保持恒定。附

圖1示出軋材軋制的示意圖，其中1為支撐輥，2為工作輥，3為軋材，4為張力卷取機(jī)的卷筒，T為卷取張力，V為軋材在軋機(jī)出口處的線(xiàn)速度，迄今為止，所使用的張力卷取機(jī)有三種形式1)摩擦式張力卷取機(jī)，它利用輸出軸端面摩擦產(chǎn)生的摩擦力矩來(lái)控制張力卷取機(jī)，當(dāng)卷取半徑增大時(shí)，摩擦力矩就增大，這樣就抵消了因卷取半徑增大而造成的對(duì)軋材的張力增大，但這種卷取機(jī)僅適用于卷取半徑較小，或單卷重量較輕的軋材生產(chǎn)，隨著冷軋生產(chǎn)的發(fā)展，這種形式的卷取機(jī)已逐步淘汰。
2)直流調(diào)速恒張力卷取機(jī)，它是利用安裝在軋機(jī)出口端上的張力傳感器所測(cè)得的訊號(hào)，反饋以后來(lái)控制直流電機(jī)的轉(zhuǎn)速使其適應(yīng)軋機(jī)出口速度，并使卷筒上軋材的線(xiàn)速度略高于軋機(jī)的出口速度，這種在卷取機(jī)上配置的直流調(diào)速控制是一個(gè)閉環(huán)控制系統(tǒng)，雖然這種形式的卷取機(jī)使用時(shí)張力穩(wěn)定、調(diào)速方便，但全套控制系統(tǒng)必須包括檢測(cè)裝置，訊號(hào)轉(zhuǎn)換放大裝置，脈沖觸發(fā)電路可控硅整流電路等幾個(gè)部分，因此費(fèi)用昂貴，而且隨著驅(qū)動(dòng)功率的增大費(fèi)用更是成倍增加，況且維修、操作的難度也較高。
3)液壓張力卷取機(jī)，它是依靠電流伺服閥及脈沖電路等控制系統(tǒng)來(lái)控制張力的，因此它也是藉張力訊號(hào)的反饋來(lái)控制卷取機(jī)的轉(zhuǎn)速，也是一種閉環(huán)控制系統(tǒng)，這種卷取機(jī)使用時(shí)張力穩(wěn)定，操作方便，但與直流調(diào)速恒張力卷取機(jī)相似，由于全套裝置也必需包括張力傳感器，訊號(hào)轉(zhuǎn)換放大器，脈沖觸發(fā)電路、電流伺服閥、油馬達(dá)等裝置，因而費(fèi)用也較昂貴。
從上述看出，目前普遍采用的直流調(diào)速恒張力卷取機(jī)和液壓張力卷取機(jī)其控制系統(tǒng)由于都欲直接從軋材上所測(cè)得的張力訊號(hào)改變來(lái)控制卷取機(jī)卷筒轉(zhuǎn)速，從而達(dá)到使卷取機(jī)對(duì)軋材保持恒張力的目的，因此不可避免地造成卷取機(jī)控制系統(tǒng)龐大，造價(jià)昂貴的缺點(diǎn)，本發(fā)明的目的，就是要跳出從軋材的張力訊號(hào)反饋來(lái)控制卷取機(jī)卷筒轉(zhuǎn)速的設(shè)計(jì)思想，設(shè)計(jì)出一種費(fèi)用低，使用方便，軋材在軋制時(shí)張力穩(wěn)定，采用開(kāi)環(huán)控制形式控制卷取機(jī)，使卷取機(jī)對(duì)軋材的張力在軋材軋制時(shí)保持恒定的方案，本發(fā)明采取的措施是通過(guò)控制卷取機(jī)的恒功率來(lái)使卷取機(jī)對(duì)軋材在軋制時(shí)保持恒張力，而恒功率的控制在機(jī)械工程上是極方便的，例如可采用由恒功率油馬達(dá)作為執(zhí)行元件的液壓系統(tǒng)即可滿(mǎn)足。
本發(fā)明的依據(jù)是，如果假定軋材在軋機(jī)出口處的線(xiàn)速度為V，那么根據(jù)工藝要求，軋材在某一道次內(nèi)的軋制過(guò)程中V為常數(shù)，而如果假定軋材所受到的卷取機(jī)的張力值為T(mén)，那么根據(jù)工藝要求，軋制時(shí)，T也應(yīng)為一恒定值，由此可看出，在某一道次內(nèi)，軋材在軋機(jī)出口處的功率N0＝V×T也應(yīng)是一恒定值，這個(gè)功率值也是驅(qū)動(dòng)卷筒所需的功率，當(dāng)然應(yīng)該考慮到驅(qū)動(dòng)裝置的總傳動(dòng)效率η總，那么驅(qū)動(dòng)卷筒所需的功率N1＝T×V/η總，對(duì)不同厚度、不同品種的軋材來(lái)說(shuō)，所需張力是不相同的，但是對(duì)于每一個(gè)確定的道次，它所要求的張力和速度都是確定的，即這一個(gè)驅(qū)動(dòng)功率在確定的道次內(nèi)應(yīng)是恒定的，因此，只要我們能設(shè)法使卷取機(jī)的驅(qū)動(dòng)功率值在每一軋制道次內(nèi)保持恒定，那么，卷筒對(duì)軋材的張力值必定是恒定的，要控制卷取機(jī)的卷筒在每一軋制道次內(nèi)保持恒功率值在機(jī)械上是不困難的，例如可采用恒功率油馬達(dá)作為執(zhí)行元件的液壓系統(tǒng)即可滿(mǎn)足，這是因?yàn)橛婉R達(dá)的輸入功率N= (PQ)/(612ηym) ，其中P為油馬達(dá)進(jìn)出口壓力差，Q為油馬達(dá)的輸入流量，ηym為油馬達(dá)效益，一般來(lái)說(shuō)油馬達(dá)是通過(guò)驅(qū)動(dòng)減速箱從而帶動(dòng)卷取機(jī)卷筒轉(zhuǎn)動(dòng)的，卷筒從減速箱處獲得的功率N卷＝Nym/η減(η減為減速箱的效率)，因此只要Nym是一恒定值，那么由于η減是一常數(shù)，所以當(dāng)采用恒功率油馬達(dá)作為執(zhí)行元件時(shí)因此N卷也是一恒定值，由于卷取功率N卷＝M·W1，其中M為卷筒的轉(zhuǎn)矩，W1為卷筒的轉(zhuǎn)動(dòng)角速度，而且M＝T·D/2(D/2為某一瞬間的卷取半徑值，因此它是一變量)，我們又知W1＝2π/60·n1(n1為卷筒轉(zhuǎn)速)，因此在卷取過(guò)程中，隨著軋材在卷筒上的圈數(shù)增加，卷取半徑D/2隨之線(xiàn)性增大，由于N卷＝Nym/η減＝常數(shù)，必然會(huì)引起卷筒轉(zhuǎn)速的線(xiàn)性降低，這就是建立在本發(fā)明恒功率驅(qū)動(dòng)基礎(chǔ)上的無(wú)級(jí)調(diào)速原理，同理，在油馬達(dá)輸出端的傳動(dòng)軸上，也可用下式表示，Nym＝M0·W0，式中M0為油馬達(dá)軸端轉(zhuǎn)矩，W0為油馬達(dá)軸端角速度，當(dāng)卷取半徑D/2增大時(shí)，只要油馬達(dá)輸出功率Nym不變，必然引起W0線(xiàn)性降低，因此我們只要采用一套液壓控制系統(tǒng)，能夠在一定范圍內(nèi)調(diào)節(jié)功率輸出值，并且在一個(gè)軋制道次內(nèi)保持恒功率輸出，就可確保張力卷取機(jī)的卷筒對(duì)軋材的張力為恒張力，也即能達(dá)到直流調(diào)速恒張力卷取機(jī)和液壓張力卷取機(jī)的效用，我們發(fā)現(xiàn)只要采用恒功率油馬達(dá)作為執(zhí)行元件的液壓控制系統(tǒng)即可滿(mǎn)足卷取機(jī)驅(qū)動(dòng)功率為恒功率的要求。
本發(fā)明的特征在于通過(guò)采用以恒功率油馬達(dá)作為執(zhí)行元件的液壓控制系統(tǒng)來(lái)控制卷取機(jī)的驅(qū)動(dòng)功率為恒功率，從而使卷取機(jī)卷筒對(duì)軋材的張力為恒張力。
本發(fā)明由于采用開(kāi)環(huán)控制形式，因此不需要如直流調(diào)速?gòu)埩砣C(jī)和液壓張力卷取機(jī)所需要的用檢測(cè)張力的訊號(hào)進(jìn)行反饋，也不需要訊號(hào)轉(zhuǎn)換放大裝置，從而大大節(jié)省了投資費(fèi)用，而且由于系統(tǒng)簡(jiǎn)單，故障率也大為降低，從而大大提高了設(shè)備的可靠性。況且本發(fā)明中恒功率控制是利用液體壓力進(jìn)行的，而液體壓力變化在控制系統(tǒng)中是非常敏感的，因此其作用效果和響應(yīng)速度是很迅速的，再之與目前所使用的卷取機(jī)相比，由于輔助元件相應(yīng)減少，因而相應(yīng)的也增大了操作空間。
目前我們?cè)诶ッ髦匦蜋C(jī)器廠生產(chǎn)的
45/
200的四輥冷軋機(jī)上設(shè)計(jì)了一套由油馬達(dá)作為執(zhí)行元件的液壓控制系統(tǒng)來(lái)控制卷取機(jī)，選用ZMN系列油馬達(dá)作為執(zhí)行元件，輸出恒功率，最高功率可達(dá)5個(gè)千瓦，張力值可0～800kg內(nèi)任意調(diào)節(jié)，而且每一確定的軋制道次內(nèi)張力恒定，波動(dòng)范圍約3%，與直流控制系統(tǒng)相比，成本降低60%，設(shè)備可靠度大大提高，而且設(shè)備緊湊，占用現(xiàn)地小。
本發(fā)明可應(yīng)用于各種規(guī)格的冷軋卷取機(jī)，因此推廣前景相當(dāng)可觀。
本發(fā)明可應(yīng)用于各種規(guī)格的冷軋卷取機(jī)，張力調(diào)節(jié)范圍及功率大小都可根據(jù)軋制工藝確定，在連續(xù)退火爐上卷取裝置也可應(yīng)用本發(fā)明的恒張力控制原理。
權(quán)利要求
1.一種液壓恒功率無(wú)級(jí)調(diào)速控制張力卷取機(jī)。其特征在于，通過(guò)采用以恒功率油馬達(dá)作為執(zhí)行元件的液壓控制系統(tǒng)來(lái)控制卷取機(jī)的驅(qū)動(dòng)功率為恒功率，從而使卷取機(jī)卷筒對(duì)軋材的張力為恒張力。
全文摘要
一種液壓恒功率無(wú)級(jí)調(diào)速控制卷取機(jī)，本發(fā)明的特征在于，通過(guò)采用以恒功率油馬達(dá)作為執(zhí)行元件的液壓控制系統(tǒng)來(lái)控制卷取機(jī)的驅(qū)動(dòng)功率為恒功率，從而使卷取機(jī)卷筒對(duì)軋材的張力為恒張力。由于本發(fā)明為開(kāi)環(huán)控制形式，因此無(wú)需用檢測(cè)張力訊號(hào)進(jìn)行反饋，也不需要訊號(hào)轉(zhuǎn)換放大裝置，因此投資費(fèi)用大大降低，而且由于系統(tǒng)簡(jiǎn)單，故障率也大為降低，經(jīng)我單位在昆明重型機(jī)器廠生產(chǎn)的Φ45/Φ200四輥冷軋機(jī)使用，張力穩(wěn)定，成本僅為直流調(diào)速系統(tǒng)的1/5左右。
文檔編號(hào)B21B1/28GK1057413SQ90102878
公開(kāi)日1992年1月1日 申請(qǐng)日期1990年6月15日 優(yōu)先權(quán)日1990年6月15日
發(fā)明者李龍根 申請(qǐng)人:上海冶金工業(yè)學(xué)校