张力匀整装置的设计

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1、张力匀整装置的设计1•设计目的在卷绕装置卷绕过程屮，随着卷绕半径的增大，其卷绕对象张力变大，设计一匀整装置进行张力匀整，使张力动态平衡在一定的水平。2.设计过程本系统釆用电液伺服系统的恒张力控制，可不受传递功率的限制，为了控制张力T,系统工作时，先给定一个张力值（给定值）。由指令电位器输入，测量辘检测实际张力，并进行反馈，与输入信号比较，其差值偏差信号经放大后，以电流信号输入电液伺服阀，使其控制液压缸，引起液压缸的位置发生相应的变化，从而调整卷绕装置的线速度。在卷筒卷绕过程中，随着卷筒半径R增大，卷绕实际线速度增大，因而实际张力T增大，于是出现偏差值为负值，这

2、是输入一个负值电流给伺服阀，引起液压缸的位置发生相应的变化，从而保证卷筒的线速度不变（动态的保持在一稳定值）。在本系统中，选用轧钢系统的一些参数进行设计。系统方块图设计如图1・1所示。图1・1系统设计框图压卜'缸参数的确定与计算:因压下力很大，为避免压下缸尺寸、伺服阀流量和供油系统参数与尺寸过大，考虑到液压元件及伺服阀的额定压力系列，并考虑可靠性与维护水平，取Pa=28MPao考虑到压下力很大，这里不可能按常规即最大功率传输条件取PL=(2/3)Pa；但Pl也不应过大，应考虑并保证伺服阀口上有足够的压降，以确保伺服阀的控制能力，这里取Pi=23Pao压力控制状

3、态取Pr=0.5MPao计算活塞直径D活塞杆直径d：由公式F=AcPL-ArPr其中，Ac—活塞腔工作面积，m2；Ar—活塞杆腔面积，m—令a=Ac/Ar得Ac=F(PL-Pr/a),取a=4,带入数据可以得到Ac=10989.0IX/4Ac/10_4m2,D=V/兀=118.29X10_2m,取D=01200mm；d=®1050mm。则Ac=l1309.73X10"4m2>Ar=2650.72XW4m2>a=Ac/Ar=4.27>PL=22.22MPao压下缸的行程可以根据来料的最大厚度、压下率、成品最小厚度及故障状态的过钢要求等加以确定，取S=60mmo压

4、下缸参数的确定与计算：对于三通阀控制的差动缸，液压谐振频率为：其中，Ac=11309.73X10-4m2一压下缸活塞腔工作面积；Be—油液的容积弹性模量，考虑到系统在23MPa左右的高压状态下工作，取Be"1000MPa；Vc—压下缸活塞控制容积，考虑到伺服阀块直接贴装在压下缸体上，管道容积极小，则Vcmax=AcS；ml=mRs/2+mcy=85.5xio3kg,mRs为上车昆系的运动质量，mRs=i65xio3kg,mcy为压下缸缸体运动质量，mcy=3xio3kg0将数据带入公式1」可以计算出oh=469.53rad/s=72.73Hz,市于3h很高，可

5、以不必担心系统的动态响应。液压动力元件的传递函数：(1-2)其中,1/Ac=l/11309.73X10&8&42X10-2m2;wh=469.53rad/s；£hmin二伺服阀参数的确定：市压下速度v=6mm/s,可以求出伺服阀的负载流量QL=vAc=407.15L/mino选用MOOG-D792系列伺服阀，主要参数如下：额定流量QN=400L/min,(单边△Pn二3.5mPa时)最大工作压力35MPa输入信号±10V或±10mA响应吋间（从0至100%行程）4-12ms分辨率〈0.2%滞环〈0.5%零漂（AT二55K）<0.2%总的零位泄漏流量（最大值）1

6、0L/min先导阀的零位泄漏流量（最大值）6L/min伺服阀的工作流量：阀口实际压降△P=Ps-AP1-Pl-APt,式中，液压站供油压力Ps二28MPa；液压站至伺服阀的管路总压降APl^lMPa；伺服阀回油管路压降△Pt二0.5MPa；额定负载压力Pl二22.22MPa；即有AP二4.28MPa。…IAP于是伺服阀的工作流量：Qt=Qna!=442.33L/minoVaPn由QL=442.33L/min及人。二11309.73><1031?,可以得到实际压下速度：v=QL/Ac=6.25mm/s,为达到输入振幅Am=0.1mm下系统频宽210Hz,即326

7、2.83rad/s的条件，应使动态速度Vd^Amo=6.28mm/s,可见，选用QN=400/min伺服阀可以满足静态及动态速度要求。各环节的传递函数：Ki为放大器（PID）的比例增益，一般Ki=4-100mA/V可调，在本系统中调定Ki=15mA/Vo伺服阀中的传递函数：Wsv(S)=—险，其中，兰+呗+12®SVO)SVKsv为伺服阀的增益，以电流In为输入，以主阀芯位移Xv为输出时xKsv=」=l・8X10-4m/m；3$^为伺服阀的频宽，md/s；」为伺服In阀的阻尼系数，根据伺服阀频宽特性可知，3sF942nid/s,£sv~0・7。即有WSv(S)

8、=Xv(s)I(s)s21・8><10