中厚板液压压下控制系统设计

1 绪论

1.1 引言

中厚板是冶金产品中的重要产品之一，它的生产水平和产品质量代表了一个国家钢铁工业的发展水平，进几十年世界工业发达国家和我国的中厚板生产装备与技术都有了很大的进步，板厚控制技术及其理论的发展经历了由粗到细、由低到高的发展过程。20世纪30年代以前，近代轧制理论处于孕育萌生期。20世纪30~60年代，是轧机的常规自动调整阶段。该阶段中轧制理的发展和完善为板带轧机的厚度控制奠定了基础。同时随着自动调节理论和技术的发展，并逐步应用于轧制过程，使轧机的控制步入了常规模拟式调节的自动控制阶段。20世纪60~80年代，进入计算机控制阶段；60年代中期出现了热连轧机发展的鼎盛时期；60年代后期，逐步过渡到以计算机设定和微机进行DDC过程控制阶段，并将这种控制方式大量应用于冷连轧机；70年代起，液压厚控技术的应用使板厚控制技术发生了重大变革。20世纪80年代到现在，板厚控制向着大型化、高速化、连续化的方向发展，成为板厚技术发展的新阶段。这一阶段已将板厚控制的全过程溶入计算机网络控制的自动化级和基础自动化级。

1.2 液压压下系统的发展背景及优势

当今世界钢铁工业发展导致钢材市场竞争愈演愈烈，激烈的竞争无疑会驱使世界各大钢铁生产厂家努力提高生产技术从而提高产品质量。钢铁生产厂家连续化，自动化作业的迅猛发展，除要求中厚板的性能均匀以外，还要求钢材具有很高的尺寸精度。然而，随着国民经济的高速发展，科学技术的不断进步，机械制造、造船和锅炉用板对中厚板材的质量提出了更高的要求。随着提倡节约型社会和提高企业工作效率的呼声不断提高，对中厚板的板厚和板型控制和生产设备也有了很高的要求。在中厚板所有的尺寸精度指标中，厚度精度是衡量中厚板的最重要的质量指标之一，己成为国内外冶金行业普遍关注的一个焦点。自动板厚控制（automatic gauge control简称AGC），是近几年来运用液压技术，控制工作辊的抬起高度来控制辊缝的高度，从而控制轧制出的板材的厚度。它将机械式的电动压下改为长行程的液压压下，将C形钩换辊改为液压小车换辊，并对自动控制系统进行全面的升级改造。与以前机械式的压下系统比主要有以下几个方面的优点：1．功率体积比大。减小了机械设备的体积，有助于工作车间的优化设计。2．采用液压传动控制能在较大范围内实现无级调速。机械式电动压下变速比较困难而且

在低速状态下工作不是很稳定，而液压压下恰好能克服这些困难。3．液压压下系统易于实现自动化。液压系统对流量、方向、压力的控制有多种操作方式，尤其在电子技术和机械加工技术的成熟条件下，液压系统式PLC等计算机控制的典型对象，很容易实现开关控制，顺序控制以及比例，伺服控制。4．液压压下工作平稳，易于实现过载保护。5．液压压下系统抗负载的刚度大，即输出位移受外负载的影响小，控制精度高。这一点是电气和气动控制所不能比拟的。因此，AGC成为控制板厚的重要方法，其目的是提高中厚板的表面精度，从而生产出合格产品。目前，AGC已成为现代化中厚板生产中不可缺少的组成部分。近年来国内外在中板厚控制技术方面取得了许多新的进展，大大提高了板带材几何尺寸精度。伴随着轧制产品尺寸精度的提高，经济效益也会大幅度上升。因此，通过对轧制过程控制计算机的高精度设定和基础自动化的AGC控制系统的改进，厚度精度已经达到了很高的水平。

1.3 近年来压下系统在国内外发展状况

近年来，国内外在中厚板板厚控制技术方面取得了许多新的进展，大大提高了中厚板的几何尺寸精度，和压下系统的稳定性。为满足船舶制造、锅炉生产、重工业等各领域的需要，生产出更高精度的中厚板产品，占领钢铁市场，各国相继投入了大量的人力、物力，开发研制了多种现代化大型轧机。具有代表性的有日本日立公司研制的工作辊可轴向移动的HC轧机，德国西马克公司研制的连续可变凸度CVC轧机，中间辊即可弯曲又可移动的UC轧机，日本三菱公司研制的成对轧辊交叉式的PC轧机，德国曼内斯曼一德马科公司的UPC轧机等。这些轧机配以现代化控制手段，可实现多功能精密轧制，生产出微米级厚度精度的板带材产品。尤其是近20年来，发达国家工业结构变化和发展中国家国民经济增长对热轧钢板质量、品种和数量提出了新的要求，为轧制过程的控制进一步增加了难度，用传统方法己经很难进一步提高控制水平了。因此，一些国家开始全面、有计划的开发智能控制如模糊控制技术、神经网络技术等以适应更高精度的要求。日本、美国、德国、法国等，在烧结、炼钢、连铸及轧钢等钢铁生产领域己获得了成功应用。尤其是日本，在这方面投入了很大力量，并获得了许多成果。例如，日本神户钢铁公司加古川厂五机架冷轧机的神经模糊板形控制系统、日本日立公司森吉米尔轧机的神经模糊板形控制系统等等。我国在高精度轧制技术方面也作了大量的研究开发工作。新中国成立后为实现工业化，从国外引进了大型冶金设备和技术，我国技术人员经过多年的学习与研究，在此基础上结合我国的实际情况，自行开发出一些有关提高产品精度的基础理论和实用的先进工艺及装备，其中有些技术已达到或超过国外的先进水平。并且我国将智能控制技术

在轧机中也得到了一定的应用，象鞍钢热轧厂1780的液压压下系统的开发研究、济钢热轧厂1580的液压压下系统运用等这些国内外的例子均说明液压压下系统具有极好的前景。但总体来说，我国自行研制的液压压下系统，技术含量不高，工作也尚不稳定，工作时经常会出现一些技术问题。生产出的产品竞争力不强，每年需要进口大量的高精度中厚板产品，许多轧机的生产状况，也不能令人满意，厚度精度急待提高，许多理论问题以及所采用的先进技术，也待进一步消化研究。在液压压下系统的设计方面，尽管已经比较完善，但仍存在一些通常被人们所忽略的因素。因此，为了更好地实现控制，实现更好的自动化，提高中厚板的质量，液压压下系统还有待于对它进一步补充完善。

1.4 研究本课题的意义及内容

中厚板的自动板厚控制技术在我国运用已经多年，但由于轧机的压下控制技术综合了众多学科领域的知识，在实际的应用生产上，仍存在着诸多的问题。国内在板厚控制系统的软件开发、检测仪器仪表、液压伺服系统元件的机械加工水平、精度上仍然存在差距。即使从国外引进的AGC系统，在实际运用中也不能使自动控制系统能够完全发挥作用。同时，由于伺服系统工作的条件十分苛刻，对工作油液和材料的要求非常高，再加上伺服技术在我国不是十分成熟。所以现场工作的液压压下系统仍然存在众多问题，而此一系列的问题最终就反应再中厚板的性能和表面几何尺寸上。本论文的主要任务是以现场实际运用的液压压下系统作为本论文的研究对象，设计比较完善的液压AGC系统结构模型，并探讨适合于液压AGC系统的伺服控制方法，具体内容如下。

1．熟悉了解液压AGC系统的工作机理，在此基础上建立针对目前存在的如压下系统工作的不稳定，压下系统的伺服控制等问题，设计更加完善的AGC系统，如在设计的系统中出现不稳定现象可将进行PID调节或者加动压反馈，最终使系统性能满足设计要求。

2．将所设计的压下系统进行仿真，并与设计要求比较，验证此设计的正确性与合理性。

3．根据系统的实际性能指标，选择各种动力元件，执行元件和辅助元件的类型参数。通过计算确定所设计的AGC的控制精度，工作频宽和响应性。

4．对所设计的AGC系统进行仿真，并与现场的压下系统进行比较。

5．对阀站进行设计，需要考虑阀块设计是否满足加工的要求。

2 液压压下系统的设计计算

2.1 中厚板板厚控制系统的简介

板厚控制技术及其理论的发展经历了由粗到细、由低到高的发展过程。20世纪30年代以前，近代轧制理论处于孕育萌生期。20世纪30~60年代，是轧机的常规自动调整阶段。该阶段中轧制理论的发展和完善为板带轧机的厚度控制奠定了基础。同时随着自动调节理论和技术的发展，并逐步应用于轧制过程，使轧机的控制步入了常规模拟式调节的自动控制阶段。20世纪60~80年代，进入计算机控制阶段；60年代中期出现了热连轧机发展的鼎盛时期；60年代后期，逐步过渡到以计算机设定和微机进行DDC过程控制阶段，并将这种控制方式大量应用于冷连轧机；70年代起，液压厚控技术的应用使板厚控制技术发生了重大变革。20世纪80年代到现在，板厚控制向着大型化、高速化、连续化的方向发展，成为板厚技术发展的新阶段。这一阶段已将板厚控制的全过程溶入计算机网络控制的自动化级和基础自动化级。

2.1.1 中厚板板厚控制系统的结构

中厚板板厚控制系统的结构图如图2.1所示。

图2.1中厚板板厚控制系统的结构图

中厚板板厚控制系统的控制原理图，如图2.2所示。

图2.2 中厚板板厚控制系统的控制原理图

2.1.2 中厚板板厚控制系统的控制功能

中厚板轧机的液压AGC具有以下功能。

（1）液压缸控制

对液压缸的控制有压力控制、位置控制和导引（差位）控制。

（2）厚度控制

厚度控制有绝对AGC、相对（锁定）AGC、自动辊缝设定（AGS）和厚度误差修正。

（3）对轧机的各种补偿

对轧机的补偿有轧辊偏心补偿、油膜轴承油膜厚度的补偿、轧辊热膨胀补偿和轧辊磨损补偿。

（4）自动轧机校准

液压AGC系统在轧机的状态（即各零部件）一定时，可进行轧机自动校准，即可以自动测出该状态下轧机的弹性曲线（轧机刚度K），并可储存。一般来说，当轧机状态发生变化时，如更换轧辊、压下缸或压下螺丝等，就要对轧机进行自动校准。也可以随时进行校准。

（5）自动轧机调零

带有液压AGC 的轧机，轧机调零在上、下工作辊接触以后由液压缸完成。预压靠的预压力p 0在已测出的轧机弹性曲线上选定（见图2.l ），p 0大于弹性曲线上非线性段的轧制力即可，这要求轧制钢板时的轧制力必须大于p 0。当预压靠的预压力达到p 0时，液压缸则停止动作。此时，辊缝仪读数定为零，液压缸的位置即为液压缸的位置基准。 另外，液压AGC 的功能还有平面形状控制，安全保护等。 2.1.3 液压AGC 的设备组成

液压AGC 技术是将机械、液压、自动控制以及轧制工艺等专业紧密联系在一起的综合先进技术。它的主要设备由一套以计算机、检测元件为主的控制装置和以一套液压系统、两个液压缸（每侧一个）为主的执行机构组成。检测元件主要有：一个测厚仪、两个测压仪（每侧一个）以及安装在液压缸上的四个位置传感器（每个液压缸两个）和两个压力传感器（每个液压缸一个）。液压系统为伺服控制系统。

2.2 中厚板板厚控制系统的设计参数和设计要求

参数和设计要求：

上辊系运动部分的总质量 72600kg 最大轧制力 35000kN 压下行程 200mm 压下速度 2.5mm/s 回程速度 20mm/s 频宽（-3dB ） 10~30HZ 位置精度 <100m μ 相位裕度 45≥ 幅值裕度 6dB ≥

2.3 设计方案选择

本系统是生产中厚板的核心技术它的性能直接影响中厚板的质量，因此在设计时必须要求系统有足够的稳定性、有较快的响应性和良好的准确性。中和液压传动系统、液

压比例系统和液压伺服系统的优缺点，本系统选择伺服控制系统。

2.4 中厚板板厚控制系统的液压原理图设计

中厚板板厚控制系统的液压原理图（如图2.3）

图2.3 系统的液压原理图

2.5 中厚板板厚控制系统执行元件的设计计算

2.5.1 静态设计

按负载匹配确定液压动力元件的参数，包括选择系统的供油压力p s，设计执行元件的有效面积AP1，伺服阀的规格（最大空载流量q om及额定流量q n）等。

（1）选取供油压力p s

由于中厚板压下系统的轧制力大，导致系统的压力太大，为保证系统能够稳定的工作，故选p s =30MPa ，增大供油压力在推动同等力的情况下可以减小液压缸的体积和质量，而且选择高压系统可以提高系统的固有频率，增加系统的稳定性，而且可以优化厂房的配置。但加大了供油压力会加大系统的泄漏，降低了系统的功率，这要求密封元件有足够的密封性能。综合利弊该系统选择高压较为合理。

（2）进行动力分析并绘制负载轨迹图

本系统是压下系统摩擦力和弹性力很小，一般只考虑重力F m 惯性力F a 和负载力F 。 总运动质量M t 为

M t =72600kg

重力F m 为

7114808.972600=?=m F N

最大压下加速度为a max 为

B f v a 3m a x 2-??=π

（2.1） 由公式（2.1）可得

314.0202105.23max =???=-πa m/s 2

惯性力力按最大工作加速度计算

m a x a M F t a = （2.2）

由公式（2.2）可得

4.22796314.072600=?=a F N

最大负载力F 为

F =35000000N

系统在所有负载力都存在，且加速度最大时总负载力F Lmax 为

F Lmax = F m + F a + F =711480+35000000+22796.4=35734276.4N

综上分析课绘出各力及合力的轨迹图（负载力与压下速度的关系曲线）如图2.4。

图2.4各力及合力的轨迹图

最大功率点的负载力和最大速度为

F Lmax =35734276.4N v max =2.5mm/s

（3）计算液压缸的主要结构参数

由于一个压下辊由两个液压缸拖动，因此每个液压缸的受力为max 2

1

L F ，即

2.178671384.357342762

121

max max =?=='L L F F N

中厚板的压下缸为单杆液压缸，而且液压缸直接拖动负载，负载压力p L =2/3p S ，则液压缸的无杆腔面积为AP 1为

L

L p F '

=max

1AP （2.3）

由公式（2.3）可得

893.010

3022.178********AP 6

max max 1=???='='=s L L L p F p F m 2

确定液压缸的活塞直径及活塞杆直径 活塞直径D 为

07.14

1=?=

AP D π

m

圆整后 D =1.1m 圆整后的无杆腔面积AP 1为

95.01.14

4

221=?=

=

π

π

D AP m 2

取d/D =0.7 77.07.01.1=?=d m 圆整后 8.0=d m 有杆腔面积AP 2为

448.0)(4

222=-=

d D AP π

m 2

（4）确定伺服阀的规格

在压下系统中工作状态一般由无杆腔，所以在计算伺服阀流量时，液压缸的面积用AP 1。

由于系统回油路上有伺服阀，据分析回油路上应有较大的被压。取p 2=5MPa 。 液压缸的工作压力p L 和工作流量q L 为

22max 1AP p F AP p L L ?+=?

（2.4） 由公式（2.4）可得

2.21102.2195.0448.01052.178********

22max =?=??+=?+'

=Pa AP AP p F p L L MPa

5.142/1075.2395.0105.23

431

max =?=??=?=--s m AP v q L L/min 初算时，把压力损失全部认为是伺服阀损失的。此时伺服阀的压降p v 为

8.82.2130=-=-=L s v p p p MPa

考虑到泄漏等影响，将负载流量q L 放大20%。

1712.15.142=?=L q L/min

根据q L 和p v ，由博士力士乐三级伺服阀的压降—流量曲线（阀的压降为8.8MPa ，额定流量为171L/min ），如图2.5所示。

图2.5 三级伺服阀的压降—流量曲线

q n=200 L/min的伺服阀可以满足要求，考虑额定流量、频宽、抗污染及使用要求等因素，选定力士乐4WSE3EE16-2X/200B8T315K9EV型三级电液伺服阀（压差—流量曲线如图2-5中曲线2），其主要性能参数如表2.1所示。

表2.1 三级电液伺服阀性能参数

（4）液压油的选择

根据伺服阀的工作要求，选择磷酸脂（HFD-R ）型液压油，其参数如下（表2.2）。

表2.2 磷酸脂（HFD-R ）型液压油参数

因此，动力粘度μ为

26106.411501040--?=??==υρμPa·

s 2.5.2 动态设计

由于本系统是中厚板轧机的板厚控制，精度要求较高，故选用电液位置伺服控制系统，其基本控制原理图如2.6图所示。

图2.6 中厚板板厚控制原理图

（1）相敏放大器的增益Kg

相敏放大器将交流电压信号Ue 转换为直流电压信号，直流电压信号的大小正比于交流电压信号的幅值，其极性u 交流电压信号的相位相适应。相敏放大器的动态与液压动力元件的动态相比可以忽略，故可股课看成一个比例环节，因此

)

()

(s Ue s Ug Kg =

式中：Kg ——相敏放大器的增益；

Ug （s ）——相敏放大器的输出信号电压的拉氏变换（V ）； Ue （s ）——输出不得不误差信号电压的拉氏变换（V ）。

（2）伺服放大器的增益Ka

在使用中，为了避免伺服放大器动态对力矩控制线圈回路的影响一般采用高输出电阻或电流负反馈放大器伺服放大器，这样由于力矩马达的转折频率很高，故可忽略伺服放大器的动态影响，将其看成一个比例环节，因此

)

()

(s Ug s I Ka =

式中：Ka ——伺服放大器的增益（mA/V ）；

I （s ）——伺服放大器的输出电流的拉氏变换（mA ）。

（3）阀控缸环节的传递函数

在本系统中，液压缸为单杆液压缸，而且四通的伺服阀在此做三通阀用，故阀控缸的形式为三通阀控制差动液压缸，液压缸又是直接拖动负载，经前面的受力分析本系统无弹性负载属于无弹性负载的情况（K =0）。

三通阀控制差动液压缸的传递函数为

)

12()()1()(220

2

1

1

+++-

=

S S S s F S K V Ap K s X Ap K Xp h

h h

L ce e ce v q

ωζωβ （2.5）

式中：K q ——阀的流量增益；

AP 1——控制腔的有效面积（m 2）； K ce ——总的压力流量系数（m 3/s·Pa ）； V 0——液压控制腔的初始容积（m 3）；

βe ——液压油的体积弹性模量，经验值取βe=0.7×109N/ m 2；

ζh ——液压阻力比；

ωh ——液压固有频率（rad/s ）；

M t ——液压缸活塞及负载折算到活塞上的总质量（kg ）； B p ——液压缸活塞及负载的粘性阻力系数。

由于液压伺服阀为零开口四边滑阀，因此 ρ

s

d p w

C Kq = （2.6）

u

w

C K r c 322π=

（2.7）

式中：C d ——阀节流口流量系数； ω——阀的面积梯度（ω=πd v ）； d v ——伺服阀的阀芯直径（m ）；

C r ——伺服阀的径向间隙（一般取C r =5×10-6m ）； ρ——液压油的密度（kg/m 3）； μ——液压油的动力粘度（Pa·s ）。

由博世力士乐三级电液伺服阀的结构图如图2.7所示。

图2.7 三级伺服阀结构图

从图2.7可知伺服阀的节流口为矩形锐边节流口，因此

8.6220=?==ππv d w mm

由公式（2.6）、（2.7）可得

289.61150

103010

8.6262.06

3

=???==-ρ

s

d p w

C Kq

液压控制腔的初始容积V 0

190.02.01.14

4220=??=

=

π

π

l D V m

2

式中：D ——液压缸活塞直径（m ）；

l ——液压缸的行程（m ）。

一般情况下，液压缸的容积效率为ηcv =95%，因此

L CV L q p C )1(tp η-=? （2.8） 由公式（2.8）可得

103

6tp 100713.0601017110303

2%9511C --?=????-=-=L L cv q p η

总压力流量系数K ce 为

101010101048.0100731.0100335.0---?=?+?=+=tp c ce C K K

液压固有频率 ωh 和液压阻力比ζh ，由于活塞杆的质量与运动部件的质量相比太小。所以

363002

72600

=≈

t M kg t

e h M V AP 01

βω=

（2.9）

1

2V M AP K t

e ce

h βζ=

（2.10）

由公式（2.9）、（2.10）可得

7.30236300

190.095.0107.02

901

=???=

=

t

e h M V AP βωrad/s

10

2

3

262100335.0106.432108.62)165(32----?=??????=

=

ππu

w

C K r c

59100

1

1038.6190

.036300

107.095.02101048.02--?=????=

=V M AP K t

e ce

h βζ

K ce 是阀在零位工作下求得的，伺服阀在零位工作时阀系数最小，导致计算出来的h

ζ值也是系统整个工作过程中的最小值。因此在设计中取经验值2.0=h ζ。所以，由公式（2.5）可得三通阀控制差动液压缸的传递函数为

)12()()1()()(2

20

2

11

+++-

=

S S S s F S K V AP K s X AP K s Xp h

h

h L ce e ce v q

ωζωβ )17.3022.027

.302()()101048.0107.0190

.01(95.0101048.0)(95.0289.62

2

10

9210+?+???+?-=--S S S s F S s X L v )17.3022.027

.302()

()9.251(10161.1)(62.62

211+?++?-=

-S S S s F S s X L v 所以 )

17.302

2.027.302()

()9.251(10161.1)(62.6)(22

11+?++?-=-S S S s F S s X s X L v P （4）电液伺服阀的传递函数

本系统所用的电液伺服阀为博士力士乐公司生产的三级电液伺服阀，其型号为： 4WSE3EE16-2X/200B8T315K9EV ，由伺服阀的开环系统Bode 图如图2.8所示。

有图可知当给定电流在最大电流的75%时的固有频率f sv ≈270H Z 。

5.169627022=?==ππωsv sv f rad/s

而 r a d /s

7.023 h =ω 可以说ωsv ＞＞ωh ，因此，电液伺服阀可以看成一个比例环节

qsv K s I s Q =)

()

( 式中：K qsv ——伺服阀的流量增益（L/min·mA ）。

图2.8 三级伺服阀的开环系统Bode图

根据以上确定的传递函数可以画出中厚板板厚控制系统的方块图，如图2.9所示。

图2.9 中厚板板厚控制系统的方块图

由图2.9可知，中厚板板厚控制系统输出位移Xp(s) 总的动态特性方程为

v

L g v K S S S s F S s X K s Xp ++?++?-=

-)17.3022.027

.302()

()9.251(10161.1)()(2

211

式中：K v ——开环增益（K v =6.62K g K a K qsv K f ）。

n

v s n

qsv I P P q K =

（2.11）

由公式（2.11）可得

46.010

1573060102003

3=??==

--n

v

s n

qsv I P P q K

取 3=g K 5=a K 1=f K 则 68.4515346.062.6=????=V K 52.304)17.3022

.027

.302(

)

()9.251(10161.1)(68.45)(2

2

11++?++?-=

-S S S s F S s X s Xp L g （2.12）

2.5.3 中厚板板厚控制系统的稳定性分析

在系统的三个基本性能要求中，稳定性是保证系统正常工作的首要条件，只有系统稳定的情况下，才能考虑系统的响应速度和稳定误差，在设计计算电液伺服控制系统时，基本上以满足系统相对稳定性指标作为设计的基本原则。因此，系统稳定性分析是非常重要的。在此对中厚板板厚控制系统进行稳定性分析是十分必要的。

（1）系统的开环频率特性

由公式（2.11）可得在没有外界干扰情况下的开环传递函数G K (s)为

)17.3022.027

.302(68

.45)(2

2+?+=

S S S s G K

运用MATLAB 软件画出系统传递函数的Bode 图如图2.10。 由图可知 85≈γ、5.8≈g K dB 。

图2.10 系统的Bode 图

由G K (s)可知，传递函数为一个积分加振荡系统，是I 型系统。令s=j ω，中厚板板厚控制系统的开环频率特性方程为

)7.3022

.027

.3021(68

.45)(2

2

ωωωω?+-=

j j j G K

因此，中厚板板厚伺服控制系统的开环频率特性和相频特性为 ω

ωζωωωωω2

2

2

22

2

4)()(h h h

V K A +-=

（2.13）

2

2290)(ω

ωω

ζωω?---=h h arctg （2.14）

由公式（2.13）、（2.14）可得

ωωωω2

22222

7.3022.04)7.302(7.30268.45)(??+-?=

A

2

27.3027.3022.0290)(ωω

ω?-??--=arctg

系统的幅值裕度 )](lg[20g g A K ω-=

系统的相位裕度 )(180c ω?γ+= 式中：ωg ——系统的液压固有频率（rad/s ）； ωc ——系统的幅值穿越频率（rad/s ）。 在低频段开环系统的频率特性方程为

ω

ωj )(V

K K j G =

因此，可得开环系统的幅频特性和相频特性为

ω

ωV

K A ≈

)(

又因为 1)(=C A ω 因此 V C K ≈ω

在高频段时（即h ωω>），二阶振荡环节起主导作用，因此系统的幅频特性曲线是一条斜率为-60dB/10dec 的渐近线，低频渐近线与高频渐近线的交点处的频率为液压固有频率g ω（ 180)(-=g ω?）。

由公式（2.14）可得

1807.3027.3022.0290)(2

2=-??--=g

g g arctg

ωωω?

因此 h g ωω= （2）系统稳定性验证

在控制系统中，通常要求满足： 45≥γ、6≥g K dB 。

)(180C ω?γ+= （2.15）

)](lg[20g g A K ω-= （2.16）

由公式（2.15）、（2.16）可得

)7.3027.3022.0290(180)(1802

2

C

C C arctg

ωωω?γ-??--+=+=

1450四辊热带钢粗轧机组压下规程设计及四辊组轧机座辊系设计

1450四辊热带钢粗轧机组压下规程设计及四辊组轧机座辊系设计 一、设计技术参数： 1、原料：180—200mm ×1300mm ；产品：30—50×1260mm 2、材质：Q235、Q195、08F 、20 3、工作辊采用四列圆锥滚子轴承，支承辊采用滚动轴承 4、出炉温度1100℃—1150℃，精轧机组开轧温度930℃—950℃ 二、设计要求 1、制定轧制规程：设计轧制道次压下量，压下率，轧制力，轧制力矩 2、确定四辊轧机辊系尺寸 3、绘制辊系装配图和轧机零件图 三、工作量 1、完成CAD 设计图2张 2、完成设计计算说明书 3、查阅文献5篇以上 四、工作计划 11.14——11.15 准备参考资料 11.15——11.25 计算，画草图 11.28 中期检查 11.28——12.07 画电子图，写说明书 12.08——12.09考核答辩 一、1450四辊热带钢粗轧机组的L/D1、L/D2及D2/D1初定 由《轧钢机械》（第三版）诌家祥主编教材表3—3可知： L=1450mm ，其中L/D1=1.5—3.5（常用比值为1.7—2.8）取L/D1=2.0 ∴D1=L/2.0=1450/2.0=725mm L/D2=1.0—1.8(常用比值为1.3—1.5)取L/D2=1.4 ∴D2=L/1.4=1450/1.4=1035.7mm,取D2=1040mm. 二、1450四辊热带钢粗轧机组压下规程设计 从设计技术参数中提供的数据可以看出，Q235、Q195和08F 属于普通碳素钢，查《金属塑性变形抗力》教材可知，Q235的变形抗力最大。而20号钢为优质碳素结构钢，其变形抗力也比较大，故在制定压下规程的时候制定了两个，来综合考虑。限假定轧制原料为180mm ×1300mm ，产品为50×1300mm 。 轧制道次 n = λ log log log 1 F F o - =35 .1log 130050log 1300200log ）（）（?-? =5.20 取n=5 1、粗轧机组压下规程满足的要求： ⑴为保证精轧坯要求的温度，尽可能的减少粗轧的轧制道次和提高粗轧机组的轧制速度 ⑵为简化精轧机组的调整，粗轧机组提供的精轧坯厚度范围尽可能小，一般精轧坯厚度为20—65mm

压下规程

200706040210 大学冶金与能源学院课程设计题目：热轧窄带钢压下规程设计专班业：材料成型与控制工程成型（）级：07 成型（2）学生姓名：学生姓名：XX 指导老师：指导老师：XXX 日期：2011 年3 月10 日热轧窄带钢压下规程设计一、设计任务1、任务要求（1）、产品宽度300mm,厚度3.5mm （2）、简述压下规程设计原则（3）、选择轧机型式和粗精轧道次，分配压下量（4）、校核咬入能力（5）、计算轧制时间（6）、计算轧制力（7）、校核轧辊强度2、坯料及产品规格依据任务要求典型产品所用原料：坯料：板坯厚度：120mm 钢种：Q235 最大宽度：300mm 长产品规格：厚度：3.5mm 度：7m 板凸度：6 坯料单重：2t 二、压下规程设计1、产品宽度300mm,厚度 3.5mm 2、设计原则压下规程设计的主要任务就是要确定由一定的板坯轧成所要求的板、带产品的变形制度，亦即要确定所需采用的轧制方法、轧制道次及每道次压下量的大小，在操作上就是要确定各道次辊缝的位置（即辊缝的开度）和转速。因而，还要涉及到各道次的轧制速度、轧制温度及前后张力制度及道次压下量的合理选择，因而广义地来说，压下规程的制定也应当包括这些内容。通常在板、带生产中制定压下规程的方法和步骤为：（a）在咬入条件允许的条件下，按经验配合道次压下量，这包括直接分配各道次绝对压下量或压下率、确定各道次压下量分配率（△h/∑△h）及确定各道次能耗负荷分配比等各种方法； 2

热轧窄带钢压下规程设计（b）制定速度制度，计算轧制时间并确定逐道次轧制温度；（c）计算轧制压力、轧制力矩；（d）校验轧辊等部件的强度和电机功率；（e）按前述制定轧制规程的原则和要求进行必要的修正和改进。板带轧制规程设计的原则要求是：充分发挥设备能力，提高产量和质量，并使操作方便，设备安全。3、粗精轧道次，分配压下量粗精轧道次，3.1、轧制道次的确定有设计要求可知板坯厚度为120mm；成品厚度为 3.5mm，则轧制的总延伸率为：?∑ = 式中H 120 = = 34.28 h 3.5 ? ∑ 总延伸率H 坯料原始厚度h 产品厚度平均延伸系数取 1.36 则轧制道次的确定如下N= log ? ∑ log 34.28 = = 12(取整) log ? p log1.36 ? ps由此得实际的平均延伸系数为：= 12 ? ∑ =1 .3 4 ? ∑ 7 34.28 = =1.3 1.45 ?cp 5 由上面计算分配轧制道次，和粗精轧平均延伸洗漱如下：I ：取粗轧 5 道次，平均道次延伸系数为 1.40。II ：精轧为7 道次连轧，各道次平均延伸系数为按? 分配原则我们将粗、精轧的延伸系数如下：道次延伸系数粗轧? jp = 7 精轧 1.4 1.42 1.45 1.38 1.35 1.32 1.35 1.32 1.30 1.28 1.27 1.26 3.2、粗轧机组压下量分配根据板坯尺寸、轧机架数、轧制速度以及产品厚度等合理确定粗轧机组总变形量及各道次压下量。其基本原则是： 3 热轧窄带钢压下规程设计 (1)、由于在粗轧机组上轧制时，轧件温度高、塑性好，厚度大，故应尽量应用此有利条件采用大压下量轧制。考虑到粗轧机组与精扎机组之间的轧制节奏和负荷上的平衡，粗轧机组变形量一般要占总变形量的60%--80% (2)、提高粗轧机组轧出的带坯温度。一方面可以提高开轧温度，另一方面增大压下可能减少粗轧道次，同时提高粗轧速度，以缩短延续时间，减少轧件的温降。(3)、考虑板型尽量按照比例分配凸度，在粗轧阶段，轧制力逐渐较小使凸度绝对值渐少。但是，第一道考虑厚度波动，压下量略小，第二道绝对值压下最大，但压下率不会太高。本设计粗轧采用四分之三式，轧机配置为四架，粗轧制度为：第一架轧机为二辊不可逆，轧制一道次；第二架轧机为四辊可逆，轧制三道次；第三架轧机为四辊不可逆，轧制一道次（预留一架）。由此计算粗轧压下量分配数据如下表：道次延伸系数分配出口厚度（mm）压下量（mm）34.3 25.3 18.7 11.5 7.8 压下率（%）28.6 29.5 31.0 27.6 25.8 轧件长度（mm）9800 13900 20144 27815 37500 R1 R2 R3 R4 R5 1.40 1.42 1.45 1.38 1.35 85.7 60.4 41.7 30.2 22.4 3.3、精轧机组的压下量分配精轧连轧机组分配各架压下量的原则；一般也是利用高温的有利条件，把压下量尽量集中在前几架，在后几架轧机上为了保证板型、厚度精度及表面质量，压下量逐渐减小。为保证带钢机械性能防止晶粒过度长大，终轧即最后一架压下率不低于10%，此外，压下量分配应尽可能简化精轧机组的调整和使轧制力及轧制功率不超过允许值。依据以上原则精轧逐架压下量的分配规律是：第一架可以留有余量，即考虑到带坯厚度的可能波动和可能产生咬入困难等，使压下量略小于设备允许的最大压下量，中间几架为了充分利用设备能力，尽可能给以大的压下量轧制；以后各架，随着轧件温度降低、变形抗力增大，应逐渐减小压下量；为控制带钢的板形，厚度精度及性能质量，最后一架的压下量一般在10-15%左右。精轧机组的总压下量一般占板坯全部压下量的10-25%。4

提升液压系统设计方案

提升液压系统设计方案 1 系统设计方案的确定 1.1 设计要求 1.11 液压系统控制的机械动作 钢坯提升机称重液压系统的运动轨迹，如图1.1所示。 快升慢升 称重慢降 快降 图1.1 钢坯提升机称重液压系统的运动轨迹 （1）采用双缸同步工作方式； （2）平稳性：等高位附近对钢坯平稳托放；大质量控制对象的平稳启动和缓冲停止； （3）准确性：连续的每步进周期启停点的准确性和良好的重复性； （4）可靠性：满足冶金企业连续工作状况对系统可靠性的要求； （5）对于在称重时期对系统要求要有较高的锁紧精度。 1.2 主要技术参数 (1) 液压缸行程300mm ，其中快上150mm ，时间小于等于2s ，慢上150mm ，时间 小 于等于8s ；慢下150mm ，时间小于等于8s ，快下150mm ，时间小于等于3s ； (2) 动作周期T 小于等于25s ，称重时间3s ； (3) 系统最高工作压力12MPa 。 1.3 系统驱动方案的选择 通常传动机构有机械传动和液压传动两种。钢坯提升机称重液压系统的传动机构选用液压传动。与机械传动相比，液压传动具有功率—质量比大、便于无极调速和过载保护、布局灵活方便等多种技术优势；同时，在现代工业生产中，自动化程度越来越高，而液压系统也因为其易于实现自动化，工作平稳等优点而被广泛应用。

随着技术的发展，采用液压传动是可靠、合理的，用电磁阀来控制液压执行元件同步和无级调速，可以更好的满足工艺，实现其高产、优质、低消耗的要求。钢坯提升机称重液压系统需要比较大的驱动功率，驱动装置一般选用液压缸和液压马， 这是因为液压元件工作可靠、费用较低。此外，利用液压系统的储能作用，还可以使工作台的能耗较低。 1.4 控制方式 根据钢坯提升机称重液压系统的工艺要求，在生产过程中液压系统要完成以下动作，液压缸快升、慢上、停留、慢下，速降，其中停留动作要求锁紧精度要高。 在举升液压缸的控制回路中，采用液控单向阀锁定回路和进油口节流调速回路。液控单向阀回路容易控制并且锁紧时间较长，利于保障设备安全；同时，根据工况分析，液压缸在运行过程中负载的变化不大，可以采用进油口调速回路控制液压缸的运动速度。 供油回路采用液压泵直接提供动力的结构，在吸油管道中采用截止阀和减震喉管串联，用于减震。为了实现系统的自动化，执行元件之间的协调可以通过PLC来完成，也可以通过继电器来实现。 1.5草拟液压系统原理图 在对钢坯称重的流程进行认真分析，草拟了钢坯提升机称重液压系统原理图，钢坯提升机称重液压系统如1.2所示： 图1.2 钢坯提升机称重液压系统

液压控制系统设计说明

目录 第一章引言..................................................... - 2 - 1.1 虚拟仪器技术............................................ - 2 - 1.2 CAT技术在液压测试系统中的应用.......................... - 3 - 1.3 本课题研究目的和意义.................................... - 3 - 1.4 课题提出及研究方案...................................... - 4 - 第二章电液伺服阀特性........................................... - 5 - 2.1电液伺服阀的组成......................................... - 5 - 2.1.1 电气—机械转换器................................... - 5 - 2.1.2 液压放大器......................................... - 6 - 2.1.3 检测反馈装置....................................... - 6 - 2.1.4 伺服阀的特性及测试原理............................. - 6 - 2.2伺服阀的静态特性......................................... - 6 - 2.2.1负载流量特性曲线................................... - 7 - 2.2.2空载流量特性曲线................................... - 8 - 2.2.3压力特性........................................... - 9 - 2.2.4静耗流量特性（泄特性）............................. - 9 - 2.3本章小结................................................ - 10 - 第三章测试系统硬件设计........................................ - 11 - 3.1传感器.................................................. - 12 - 3.1.1 压力传感器的选型.................................. - 13 - 3.1.2 温度传感器选型.................................... - 15 - 3.1.3 直线位移传感器.................................... - 17 - 3.1.4 线速度传感器...................................... - 18 - 3.2信号放大................................................ - 19 - 3.3流量计.................................................. - 20 - 3.4数据采集设备............................................ - 21 - 3.4.1 数据采集卡的基本性能指标.......................... - 21 - 3.4.2数据采集卡选型.................................... - 22 - 3.5本章小结................................................ - 23 - 第四章基于LabVIEW的伺服阀静态特性测试........................ - 24 - 4.1 面向仪器和测控过程的图形化开发平台-LabVIEW ............. - 24 - 4.1.1 LabVIEW简述...................................... - 24 - 4.1.2 LabVIEW的特点.................................... - 25 - 4.1.3 LabVIEW的仪器驱动程序............................ - 25 - 4.2用LabVIEW进行数据分析和处理............................ - 26 - 4.2.1加窗处理.......................................... - 26 - 4.2.2数字滤波器........................................ - 27 - 4.2.3频域转换.......................................... - 28 - 4.3静态测试系统软件及编程.................................. - 29 - 4.3.1用LabVIEW设计虚拟仪器的方法...................... - 30 - 4.3.2信号激励模块...................................... - 32 -

中厚板轧制规程设计课程设计

前言 板钢轧制制度的确定要求充分发挥设备潜力、提高产量、保证制度，并且操作方便、设备安全。合理的轧制规程设计必须满足下列原则和要求：在设备允许的条件下尽量提高产量，充分发挥设备潜力提高产量的途径不外是提高压下量、减少轧制道次、确定合理速度规程、缩短轧制周期、提高作业率、合理选择原料增加坯重等。在保证操作稳定的条件下提高质量，为保证钢板操作的稳定，要求工作辊缝成凸型，而且凸型值愈大操作愈稳定。 压下规程是钢板轧制制度中最基本的核心内容，它直接关系着轧机的产量和产品的质量。轧制制度中得其他内容如温度制度、速度制度都是以压下制度为核心展开的。反过来，温度制度、速度制度也影响到压下速度。

目录 1·制定生产工艺和工艺制度………………………………………………………… 1·1制定生产工艺流程…………………………………………………………… 1·2制定生产工艺制度……………………………………………………………2·压下规程制定…………………………………………………………………… 2·1坯料的选择……………………………………………………………………… 2·2确定轧制方法…………………………………………………………………… 2·3轧制道次的确定，分配各道次压下量………………………………………… 2·4咬入能力的校核…………………………………………………………………3·速度制度确定…………………………………………………………………………4·温度制度确定…………………………………………………………………………5·压下规程表的制定……………………………………………………………………6·各道次变形程度和变形速率的制定………………………………………………… 6.1 变形程度的确定………………………………………………………………… 6.2 变形速率的确定…………………………………………………………………7·轧制压力的制定………………………………………………………………………… 7.1 变形抗力的确定………………………………………………………………… 7.2 平面变形抗力的确定…………………………………………………………… 7.3 计算平均压力p………………………………………………………………… 7.4 轧制压力的确定…………………………………………………………………8·电机输出力矩的制定………………………………………………………… 8.1 传动力矩的计算……………………………………………………… 8.2 附加摩擦力矩的确定………………………………………………… 8.3 空转力矩的计算……………………………………………………… 8.4 动力矩的计算………………………………………………………… 8.5 电机输出力矩的计算………………………………………………… 8.6 电机额定力矩的计算…………………………………………………9·电机的校核………………………………………………………………… 9.1 主电机能力的限制…………………………………………………

燕山大学2030五机架冷连轧机压下规程及机架设计项目报告剖析

2030五机架冷连轧机压下规程及机 架设计项目报告 学院：机械工程学院 班级： 组员： 指导教师：谢红飙张立刚

燕山大学专业综合训练（论文）任务书 院（系）：机械工程学院基层教学单位：冶金系

目录 一、前言 (4) 二、原料及成品尺寸 (4) 三、轧辊尺寸的预设定 (4) 四、压下规程制定 (5) 4.1、压下规程制定的原则及要求 (5) 4.2、压下规程预设定 (5) 五、轧制力能参数计算 (7) 5.1确定变形抗力 (7) 5.2确定前后张力 (8) 5.3单位平均压力及轧制力的计算 (9) 5.4轧制力矩的计算 (11) 六、机架参数的设计 (13) 6.1窗口宽度的计算 (13) 6.2机架窗口高度H (13) 6.3机架立柱的断面尺寸 (13) 七、机架强度和刚度的校核 (15) 八、心得体会 (17) 参考文献 (19)

一、 前言 冷轧方法生产带钢相对于热轧方法有许多优点，例如：带钢的板厚和板形精度高，表面质量好，力学性能好等，冷轧带钢比热轧带钢的用途更为广泛。冷轧带钢生产的带钢的厚度范围为0.01～3.5mm ，最薄可达到0.001mm 。带钢生产的轧机机型主要有两种：连续式带钢冷轧机和可逆式带钢冷轧机。本设计题目为2030五机架冷连轧机，主要针对不同的材质及不同的原料厚度和不同的成品厚度制定相应的压下规程及进行机架的参数的设计计算及校核。 二、 原料及成品尺寸 Q235 来料尺寸1.5mm ×1850mm 成品尺寸0.5mm ×1850mm Q195 来料尺寸1.0mm ×1850mm 成品尺寸0.3mm ×1850mm 20Cr 来料尺寸1.2mm ×1850mm 成品尺寸0.4mm ×1850mm 三、轧辊尺寸的设定 设计课题为“2030五机架冷连轧机组压下规程设计及F1机座机架设计与分析”，则工作辊的辊身长度 L=2030mm ，辊身长度确定后即可根据经验比例值法确定轧辊直径，精轧机座设计时 1L / 2.1~4.0, D = 2L /1.0~1.8, D = 12/1.8~2.2, D D = 其中L 为辊身长度， 1 D 为工作辊直径， 2 D 为支承辊直径。

液压控制系统复习资料(王春 行版)

一、简略设计应用电液比例阀控制的速度控制回路。画出原理图并加以说明。 该液压控制系统由控制计算机、比例放大器、电液比例方向阀、液压泵、液压缸、基座、负载、位移传感器和，数据采集卡组成，如图1所示。 图1 电液比例阀控制的速度控制回路 液压系统采用定量泵和溢流阀组成的定压供油单元，用电液比例方向阀在液压缸的进油回路上组成进油节流调速回路，控制活赛的运行速度。位移传感器检测出液压缸活塞杆当前的位移值，经A/D 转换器转换为电压信号，将该电压信号与给定的预期位移电压信号比较得出偏差量，计算机控制系统根据偏差量计算得出控制电压值，再通过比例放大器转换成相应的电流信号，由其控制电液比例方向阀阀芯的运动，调节回路流量，从而通过离散的精确位移实现对负载速度的精确调节。 二、说明使用电液闭环控制系统的主要原因。 液压伺服系统体积小、重量轻，控制精度高、响应速度快，输出功率大，信号灵活处理，易于实现各种参量的反馈。另外，伺服系统液压元件的润滑性好、寿命长；调速范围宽、低速稳定性好。闭环误差信号控制则定位更加准确，精度更高。

三、在什么情况下电液伺服阀可以看成震荡环节、惯性环节、比例环节？ 在大多数的电液私服系统中，伺服阀的动态响应往往高于动力元件的动态响应。为了简化系统的动态特性分析与设计，伺服阀的传递函数可以进一步简化，一般可以用二阶震荡环节表示。如果伺服阀二阶震荡环节的固有频率高于动力元件的固有频率，伺服阀传递函数还可以用一阶惯性环节表示，当伺服阀的固有频率远远大于动力元件的固有频率，伺服阀可以看成比例环节。 四、在电液私服系统中为什么要增大电气部分的增益，减少液压部分的增益？ 在电液伺服控制系统中，开环增益选得越大，则调整误差越小，系统抗干扰能力就越强。但系统增益超过临街回路增益，系统就会失稳。在保持系统稳定性的条件下，得到最大增益。从提高伺服系统位置精度和抗干扰刚度考虑，要求有较高的电气增益K P，因此，液压增益不必太高，只要达到所需要的数值就够了。同时，电气系统增益较液压增益也易于调节，同时成本低。 五、结合实际应用设计应用电液私服控制的位置控制系统。画原理图并加以说明。 设计送料机械手移送机构液压伺服系统工作原理图如图2所示。 图2 送料机械手移送机构液压伺服系统工作原理图 1—液压缸；2、3—液控单向阀；4、13、18—电磁换向阀；5—电液伺服 阀； 6、15—压力继电器； 该回路设计具有以下几个特点： （1）伺服泵站由交流电机、轴向柱塞泵、溢流阀、单向阀、过滤器、蓄能器，压力继电器、压力表、加热器以及冷却回路等组成。泵站同时具备温度、液位等信号的监测、报警功能，自动化程度较高。液压系统的启动、停止、溢流阀的动作、报警、紧急情况处理等由计算机及

液压传动装置电气控制系统的设计说明

天津渤海职业技术学院 毕业设计说明书 专业电气自动化 课题名称液压传动装置电气控制系统的设计学生蕊蕊 指导老师秦立芳利 电气工程系 ２００9年3月

容摘要 液压传动是用液体作为工作介质来传递能量和进行控制的传动方式。液压系统利用液压泵将原动机的机械能转换为液体的压力能，通过液体压力能的变化来传递能量，经过各种控制阀和管路的传递，借助于液压执行元件(缸或马达)把液体压力能转换为机械能，从而驱动工作机构，实现直线往复运动和回转运动而进行能量传递的一种传动方式。由于液压执行结构尺寸小，反应速度快，调节性能好，传递的力和扭矩较大，操纵、控制、调节比较方便，容易实现功率放大和过载保护，因此被广泛应用于机械制造、冶金、工程机械、农业、汽车、航空、船舶、轻纺等行业。近年来，又被应用于太空跟踪系统，海浪模拟装置，宇航环境模拟火箭发射助飞装置。 在机械加工中，例如组合机床加工长孔，为满足其技术要求并达到相应的自动化水平，加工前，应按工艺工程进行可行性模拟加工试验。本方案即为满足液压试验装置设计电气控制和自动控制。 本课题属于典型的机电技术结合项目，通过对课题的设计，研究和制作过程可达到综合利用自动化专业理论知识，提高专业综合操作技能，提高分析、组织能力，拓展学科领域的目的，并为机械加工生产技术改革提供试验操作平台。 常用词；液压装置、电器控制、PLC可编程控制器 致谢： 在本次毕业设计过程中得到了众多老师的帮助，在此表示忠心的感谢!同时也感谢这三 年来在学习和生活上给予帮助的所有老师!

目录 第1章设计对象及基本要求 (4) 1.1 设计对象 1.2 基本要求 1.3 技术要求 第2章电气线路的设计 (5) 2.1 线路设计的基本原理 2.2 绘制原理图 2.3 元器件的选择 2.4 元器件的分布图 第3章柜体电气线路的安全 (11) 第4章电气控制柜的通电试验 (15) 4.1 通电前的检查 4.2 电气控制柜的调试 第5章按给定实验项目进行的调试 (15) 5.1 用PLC可编程控制项目进行编程设计 第6章使用说明书 (18) 第7章结果分析 (18) 参考文献 (19)

热轧窄带钢压下规程设计

201224050120 河北联合大学轻工学院 课程设计 题目：12mm热轧窄带钢压下规程设计 专业：金属材料工程 班级：12轧钢 学生姓名：赵凯 指导老师：李硕 日期：2015年12月3日

目录 1 任务要求 (3) 1.1 任务要求 (3) 1.2 原料及产品规格 (3) 2 压下规程设计 (3) 2.1 产品规格 (3) 2.2 设计原则 (3) 2.3 粗精轧道次，分配压下量 (4) 2.3.1轧制道次的确定 (4) 2.3.2 粗轧机组压下量分配 (4) 2.3.3 精轧机组的压下量分配 (5) 2.4 咬入能力的校核 (6) 2.5 计算轧制时间 (6) 2.5.1 粗轧速度制度 (6) 2.5.2 精轧速度制度 (7) 2.5.3 各道轧件速度的计算 (8) 2.6 轧制压力的计算 (9) 2.6.1 粗轧温度的确定 (9) 2.6.2 精轧机组温度确定 (10) 2.6.3 粗轧段轧制力计算 (10) 2.6.4 精轧段轧制力计算 (13) 2.7 轧辊强度校核 (14) 2.7.1 支撑辊弯曲强度校核 (15) 2.7.2 工作辊的扭转强度校核 (16) 3 设计总结 (19)

一、设计任务 1、任务要求 （1）、产品宽度1650mm,厚度12mm （2）、简述压下规程设计原则 （3）、选择轧机型式和粗精轧道次，分配压下量 （4）、校核咬入能力 （5）、计算轧制时间 （6）、计算轧制力 （7）、校核轧辊强度 2、坯料及产品规格 依据任务要求典型产品所用原料： 坯料：板坯厚度：120mm 钢种：Q235 最大宽度：300mm 长度：7m 产品规格： 厚度：12mm 板凸度：6错误!未找到引用源。 坯料单重：2t 二、压下规程设计 1、产品宽度300mm,厚度12mm 2、设计原则 压下规程设计的主要任务就是要确定由一定的板坯轧成所要求的板、带产品的变形制度，亦即要确定所需采用的轧制方法、轧制道次及每道次压下量的大小，在操作上就是要确定各道次辊缝的位置（即辊缝的开度）和转速。因而，还要涉及到各道次的轧制速度、轧制温度及前后张力制度及道次压下量的合理选择，因而广义地来说，压下规程的制定也应当包括这些内容。 通常在板、带生产中制定压下规程的方法和步骤为：

中厚板生产压下规程课程设计-轧制规程设计

《塑性成型工艺（轧制）》课程设计说明书 课题名称15×2100×9000mm轧制规程设计指导教师 专业小组 小组成员 2013年06月15日

《塑性成型工艺（轧制）》课程设计任务书 10级材料成型与控制工程专业 设计小组：第12小组成员： 设计课题：中厚板轧制规程设计指导教师：张金标 设计小组学生学号产品牌号产品规格/mm 1Q23510×2000×9000 24510×1900×10000 312CrNi3A12×1800×10000 44Cr1313×1700×9000 5Q23512×2100×12000 6458×1800×13000 712CrNi3A14×2000×9000 84Cr1312×2000×8000 9Q2359×2050×12000 104510×2300×12000 1112CrNi3A13×1900×12000 124Cr1315×2100×9000 二、设计条件 机组：双机架串列式可逆机组(二辊可逆轧机粗轧，四辊可逆轧机精轧)。 主电机：二辊轧机主电机型号ZD250/120，额定功率25002kw，转速0~40~80rpm，过载系数2.25，最大允许传递扭矩1.22MN.m；四辊轧机主电机型号ZD250/83，额定功率20502kw，转速0~60~120rpm，过载系数2.5，最大允许传递扭矩0.832MN.m。 三、设计内容 制定生产工艺及工艺制度；确定轧制方法；确定轧制道次，分配道次压下量；设计变形工具；计算力能参数；校核轧辊强度及主电机负荷；绘制轧辊零件图、轧制表。 四、设计时间 设计时间从2013年06月03日至2013年06月14日，为期两周。 五、设计要求 每个设计小组提供6个以上设计方案，1成员完成1个设计方案的全部设计工作；组内分析、评价各个方案的设计结果，以最佳方案作为本组设计方案；小组提交最佳方案的设计说明书1份，组员提交个人的设计小结（简述方案、设计思路、计算过程和结果评价）。 材料成型教研室

液压控制系统设计

1 液压缸选型 四足机器人大腿上的液压缸所受的推力较大，而小腿上的液压缸所受的推力较小，而且，4个大腿上的液压缸所受的最大推力接近，4个小腿上的液压缸所受的最大推力也接近。因而，在设计液压缸时，大腿上的液压缸设计成相同尺寸，小腿上的液压缸设计成相同尺寸。 而四足机器人髋上的液压缸仅在四足机器人受到横向冲击的情况下工作。根据仿真结果可知，髋上的4个液压缸所受到的最大推力为 1.8kN，最大速度为130mm/s。由于髋上的液压缸推力和速度比大腿与小腿上的液压缸推力和速度小很多，在设计时，总流量主要考虑大腿和小腿上液压缸的叠加，髋上的液压缸流量由蓄能器供给。 根据仿真计算结果图，大腿上的液压缸所受最大推力取8kN，小腿上的液压缸所受的最大推力取4kN，即液压系统的最大载荷为8kN。查阅《液压工程师技术手册》如下表所示， 当载荷为5~10kN时，工作压力宜取1.5~2MPa，为了使液压控制系统的动态性能更好，同时使机械结构更紧凑，取液压缸的负载压力为6MPa。 液压缸暂定交由常州恒力液压有限公司生产。 1.1 大腿上的液压缸 大腿上的液压缸设计成相同尺寸，该液压缸的最大负载压力为P Lm=6MPa，所受最大负载推力为F m=8kN。 P1A1?P2A2=F 其中，P1——液压缸无杆腔压力； P2——液压缸有杆腔压力； D2； A1——液压缸无杆腔有效面积，A1=π 4 （D2?d2）； A1——液压缸无杆腔有效面积，A2=π 4 F——负载推力； 液压缸负载压力F满足：

P Lm=F m A1 =P1?P2 A2 A1 =6MPa 由上式可以得到 A1=F m P Lm = 8000 6 mm2=1333.3mm2 所以， D=4A1 π = 4×1333.3 π =41.2mm 圆整后取D=40mm。 查阅《液压工程师技术手册》如下表所示， 取d=25mm。根据仿真结果，液压缸行程大于70mm即可。液压缸和伺服阀组合成的液压包外形图按照之前设计的电动缸伺服电机外形图设计。 1.2 小腿上的液压缸 小腿上的液压缸设计成相同尺寸，该液压缸的最大负载压力也为P Lm=6MPa，所受最大负载推力为F m=4kN。 P1A1?P2A2=F 其中，P1——液压缸无杆腔压力； P2——液压缸有杆腔压力； A1——液压缸无杆腔有效面积，A1=π 4 D2； A1——液压缸无杆腔有效面积，A2=π 4 （D2?d2）； F——负载推力； 液压缸负载压力F满足： P Lm=F m 1 =P1?P2 A2 1 =6MPa 由上式可以得到 A1=F m Lm = 4000 mm2=666.6mm2 所以，

车床液压系统自动机床控制系统设计

新疆大学 实习（实训）报告 实习（实训）名称：电气控制与PLC综合实践 学院：新疆大学科学技术学院 专业、班级：电气12-1班 指导教师：努尔哈孜·朱玛力 报告人：郜志强 学号：20112450079 时间：2015年6月19日--7月3日

1设计部分 设计题目：车床液压系统自动机床控制系统设计 在机械工业中，传统普通车床仍占有相当比例，其中部分车床采用液压系统来控制刀具的自动切换，机床电气控制部分多应用继电器——接触器控制来实现，这类系统元器件多，体积大，连线复杂，可靠性和可维护性低，故障率高，工作效率低，而随着计算机技术、电子技术等的发展，计算机控制技术在液压传动控制中也得到了广泛的应用。以计算机技术为核心的PLC(可编程序控制器)具有抗干扰性强，运行可靠等诸多优点在工业自动化领域已被广泛应用。本文即是利用PLC控制技术，对传统液压回路进行系统控制设计，变传统电气控制为PLC

控制。 1.1车床液压控制回路的液压元件构成 此车床液压控制回路主要由以下原件组成：左夹紧液压缸用于夹紧工件和卸下工件，中横向进给液压缸带动刀具横向进给，右纵向进给液压缸带动刀具纵向进给，6个电磁换向阀控制进给液压缸的前进与后退，2个调速阀控制进给液压缸进给速度，双联泵提供液压油输出，另外采用3个单向阀控制液压油流动方向，减压阀和压力继电器监控夹紧缸的油压。 1.2 车床液压控制回路的工作原理 液压控制回路如图1所示，其作用主要是能够控制车床完成完整的切削加工过程，并且工作一个循环，分为8个步聚：1、装件夹紧；2、横快进；3、横工进；4、纵工进；5、横快退；6、纵快退；7、卸下工件；8、原位停止；各步骤的切换分别由行程开关SQ1、SQ2、SQ3、SQ4、SQ5、SQ6、SQ7控制，具体工作循环如图2所示。行程开关用于控制液压回路中6个电磁换向阀电磁铁的通电与否，进而改变液压油流向，影响液压缸实现动作顺序，完成切削过程。断电情况如表1所示。

中厚板压下规程课程设计

辽宁科技大学 课程设计说明书 设计题目：EH32中厚板轧制规程的编制学院、系：材料与冶金学院 专业班级：材料加工工程11级2班 学生姓名： 指导教师： 成绩： 2014年12 月31 日

目录 1前言 (2) 1.1 EH32中厚板产品介绍 (2) 1.2 EH32中厚板成分介绍： (2) 2中厚板生产工艺流程简介 (2) 3. 轧制规程编制 (5) 3.1轧制工艺参数设计 (5) 3.1.1选择坯料 (5) 3.1.2坯料尺寸的确定 (5) 3.1.3确定轧制方法 (5) 3.1.4确定轧制道次 (6) 3.1.5道次压下量的分配 (6) 3.1.6速度制度 (8) 3.1.7轧制时间 (8) 3.1.8温度制度 (9) 3.2轧制力的计算 (11) 3.2.1平均单位压力 (11) 3.2.2总轧制力的计算 (11) 3.3计算传动力矩 (12) 3.3.1轧制力矩的计算 (12) 3.3.2附加摩擦力矩的计算 (12) 3.3.3空转力矩的计算 (13) 3.3.4动力矩的计算 (13) 4辊型设计计算 (15) 5设备校核 (18) 5.1轧辊强度校核 (18) 5.1.1支撑辊强度校核 (19) 5.1.2 工作辊强度计算 (19) 5.1.3接触应力的计算 (20) 5.2主电机功率校核 (21) 5.2.1电机过载校核 (21) 5.2.2电机的发热校核 (21) 6结语 (22) 7参考文献 (23)

1前言 1.1 EH32中厚板产品介绍 一般船体结构钢A、B、D、E级是根据钢材冲击温度来区分的，各等级钢的冲击值均相同，不是根据强度等级区分的。 A级钢是在常温下（20℃）所受的冲击力。 B级钢是在0℃下所受的冲击力。 D级钢是在－20℃下所受的冲击力。 E级钢是在－40℃下所受的冲击力。 高强度船体结构钢又可分为AH32 DH32 EH32 AH36 DH36 EH36。 1.2 EH32中厚板成分介绍： EH32化学成分： 碳(C)≤0.18 锰(Mn)0.90～1.60 铝(Al)≥0.015 硅(Si)0.10～0.50 磷(P)≤0.04 硫(S)≤0.04 屈服强度σs (MPa)315 2中厚板生产工艺流程简介 中厚板的生产工艺流程根据每个厂的生产线布置情况、车间内物流的走向以及其主要产品品种和交货状态的不同而具有其各自的特点，但加热、轧制、冷却和精整剪切仍是中厚板生产工艺流程的核心部分，而具体的工艺流程一般可根据成品的交货状态，分为直接轧制交货、热处理交货和抛丸或涂漆交货。 工艺流程简介图：原料检查→原料清理→加热→除鳞→粗轧→精轧→矫直→冷却→表面检查→切头切尾→精整。 原料的选择与加热

万吨热连轧轧制规程设计方案

太原科技大学 课程设计 题目：100万吨热连轧工艺设计 院系：材料科学与工程学院专业：机械设计及其自动化班级：机自0911班 学生姓名：张骁康 学号：200812030534 指导老师：杨霞 日期：2018年1月4日

目录 一.题目及要求 二.工艺流程图 三.主要设备的选择 3.1立辊选择 3.2轧机布置 3.3粗轧机的选择 3.4精轧机的选择 3.5工作辊窜辊系统 四．压下规程设计与辊型设计 4.1压下归程设计 4.2道次选择确定 4.3粗轧机组压下量分配 4.4精轧机组压下量分配 4.5校核咬入能力 4.6确定速度制度 4.7轧制温度的确定 4.8轧制压力的计算 4.9传动力矩 五．轧辊强度校核 5.1支撑辊弯曲强度校核 5.2工作辊的扭转强度校核 六．参考文献

一题目及要求 1.1计题目 已知原料规格为1.5~19.6×1250~1850mm，钢种为Q345A，产品规格为19.6×1250mm。 1.2的产品技术要求 <1）碳素结构钢热轧板带产品标准，尺寸、外形、重量及允许偏差应符合GB-709-88标准 钢板长度允许偏差 切边钢板宽度允许误差 2>表面质量：表面要缺陷少，需要平整，光洁度要好。

二工艺流程图 坯料→加热→除鳞→定宽→粗轧→(热卷取→开卷>→精轧→冷却→剪切→卷取 三主要设备的选择 轧钢机是完成金属轧制变形的主要设备，因此，轧钢机能力选取的是否合理对车间生产产量、品种和规格具有非常重要的影响。 选择轧钢设备原则： （1）有良好的综合技术经济指标； （2）轧机结构型式先进合理，制造容易，操作简单，维修方便； （3）有利于实现机械化，自动化，有利于工人劳动条件的改善； （4）备品备件要换容易，并有利于实现备品备件的标准化； （5）在满足产品方案的前提下，使轧机组成合理，布置紧凑； （6）保证获得质量良好的产品，并考虑到生产新品种的可能； 热带轧机选择的主要依据是：车间生产的钢材品种和规格。轧钢机选择的主要内容是：选取轧机的架数、能力、结构以及布置方式。最终确定轧钢机的结构形式及其主要技术参数。 3.1立辊选择 立压可以齐边<生产无切边带材）、调节板坯宽度并提高除磷效果。立压轧机包括：大立辊、小立辊及摆式压力机三种，各自特点如下： 大立辊：占地较多，设备安装在地下，造价高，维护不方便。而其能力较强，用来调节坯料宽度。 小立辊：能力较小，多用于边部齐边。 摆式侧压：操作过程接近于锻造，用于控制头尾形状，局部变形，提高成材率效果较好。缺点是设备地面设备占用场地较多，造价较高。 本设计采用连铸坯调宽，生产不同宽度带卷，选择小立辊齐边。 3.2 轧机布置 现代热带车间分粗轧和精轧两部分，精轧机组大都是6~7架连轧，但其粗轧机数量和布置却不相同。热带连轧机主要区分为全连续式，3/4连续式和1/2连续式，以及双可逆粗轧等。<1）全连续式： 全连续式轧机的粗轧机由5~6个机架组成，每架轧制一道，全部为不可逆式。这种轧制机产量可达500~600万吨/年，产品种类多，表面质量好。粗轧全连轧布置见图1a。但设备多，投资大，轧制流程线或厂房长度增大。而且由于粗轧时坯料短，轧机效率低，连轧操作难度大，效果并不很好，所以一般不采用粗轧连轧设计。 <2）3/4连续式

液压PLC控制系统设计

机电一体化专业综合实验液压PLC控制系统设计

目录 一、实验总体规划............................................................................... 错误！未定义书签。 1.1实验目的 ......................................................................................................... 错误！未定义书签。 1.2实验器材 ......................................................................................................... 错误！未定义书签。 1.3实验要求 ......................................................................................................... 错误！未定义书签。 1.4实验内容 ......................................................................................................... 错误！未定义书签。 二、系统设计........................................................................................................... 错误！未定义书签。 2.1 总体方案设计 ................................................................................................ 错误！未定义书签。 2.2 零件图 ............................................................................................................ 错误！未定义书签。 2.3 加工示意图、动作循环图 ............................................................................ 错误！未定义书签。 2.3.1加工工艺流程设计 ............................................................................... 错误！未定义书签。 2.3.2工件加工工艺过程设计 ....................................................................... 错误！未定义书签。 2.3.3动作循环图 ........................................................................................... 错误！未定义书签。 2.4液压回路设计 ................................................................................................. 错误！未定义书签。 2.4.1 设计思路 .............................................................................................. 错误！未定义书签。 2.4.2 液压回路得电顺序表 (6) 2.5 PLC控制系统设计 (6) 2.5.1系统功能设计 (6) 2.5.2 I/O口的点数及地址分配、PLC选型 (7) 2.6 电气原理回路设计（见附录） (8) 2.8 PLC程序设计 (10) 2.8.1流程图 (10) 2.8.2 全局变量表 (11) 2.8.3程序设计 (12) 三、PLC程序设计、调试遇到的问题 (19) 四、结论 (19) 五、自我总结 (20)