Принцип работы

Процесс производства проката осуществляется в несколько стадий, каждая из которых включает следующие основные технологические операции:

· подготовка метала к прокатке;

· нагрев метала перед прокаткой(при горячей прокатке);

· прокат метала;

· отделка метала

Процесс прокатки происходит по следующему принципу: участок полосы от толщиномера, установленного перед клетью (входного толщиномера), рабочих валков (зоны прокатки) L разбивается на фиксированное количество участков N. На каждом из участков толщиномером измеряют отклонение толщины подкатаΔ H от номинальной толщины и записывают это значение в ячейку памяти специально организованного буфера. При прокатке полосы эти значения считываются с определенным упреждением, и которое зависит от текущей скорости прокатки, количества участков, величин задержки толщиномеров и инерционности гидронажимного устройства.

Требования к надежности:

Средняя наработка на отказ, не менее 20000 ч

Средняя наработка на сбой, не менее 5000 ч

Среднее время на восстановление работоспособности, менее 2 ч

Средний срок службы с учетом проведения восстановительных

работ, не менее 10 лет

Коэффициент технического использования, не менее 0.95

Условия эксплуатации:

Климатическое исполнение и категория изделия – УХЛ4.2.

Температура окружающего воздуха от -45 до +40 º C

Относительная влажность (при 35º C) от 40 до 90%

Атмосферное давление от 84 до 107 кПа

Группа исполнения изделия по стойкости к механическим факторам – М1.

Диапазон вибрационных нагрузок от 1 до 35 Гц

Амплитуда ускорения 5 м/с²

Принципиальная схема реверсивного стана холодной прокатки с АСРТ

полосы показананарисунке1.Станимеетвалковуюсистемупосхеме1-2-3-4, намоточноеисматывающееустройства.ВсоставАСРТвходят: два

измерителятолщины–ИТ1иИТ2 –навходеинавыходеизклети;

датчикиугловыхперемещенийBR1, BR2, установленныенавалках;

гидравлическоенажимноеустройство(ГНУ), штокицилиндровкоторого

кинематическисвязаныссистемойвалковдлясозданиятребуемогоусилияпрокатки.

Важнейшей составной АСРТ является гидронажимное устройство (ГНУ), быстрота срабатывания и точность отработки сигналов которого в конечном итоге определяют качество прокатанной полосы.

Привод валков состоит из пропорциональногогидрораспределителя и двух вертикально расположенных гидроцилиндров (см. рисунок 1).

Схемагидронажимного устройства и рассмотрим нагрузки, действующие на ГЦ. На шток гидроцилиндра действуют нагрузки, которые могут быть разделенына инерционную, позиционную и трение

Инерционнаянагрузканаприводсоздаетсямассамиперемещаемыхсускорениемчастейрегулирующегооргана. Массыперемещаемыхприводомчастейзаменяютприведеннойкнаправлениюдвижениявыходногозвенамассой. Связьвыходногозвенаприводасрегулирующиморганомобъектауправленияобладаетупругостьюс_св.

Позиционная нагрузка характеризуется зависимостью усилий, преодолеваемых приводом при управлении регулирующим органом объекта, от положения выходного звена привода. Часто позиционная нагрузка принимается в виде линейной зависимости усилия (силы или момента) от положения выходного звена привода.

Силытрениянагружаютприводивозникаютвследствиедвижениярегулирующегоорганавокружающейсреде. Зависимостисилтренияотскорости V элементамогутбытьдостаточносложными.

Составимуравнениягидропривода, предполагая, чтопитаниеегожидкостьюосуществляетсяотисточникаснеограниченнымрасходомприp_п = const. Трубопроводбудемсчитатьнастолькокоротким, чтоволновыепроцессынеучитываются.СогласновторомузаконуНьютона, уравнениедвижениягидроцилиндра:

(1)

гдеp_н = p₁– p₂ - перепаддавлениявполостяхгидроцилиндраиз-задействиянагрузки;

(P_ТР)_Ц - силатрения, приложеннаякпоршнюгидроцилиндра;

z и z_m - координаты, определяющиеположениепоршняимассы m;

m_П - массапоршняиштокагидроцилиндра;

F_Ц - рабочаяплощадьпоршнягидроцилиндра.

Уравнениенагрузкинаштокгидроцилиндра:

(2)

(P_ТР) - силатрения, действующаяввиденагрузкисосторонырегулирующегооргана, управляемогоприводом.

Пригидравлическомтрении:

(3)

гдеk_ТР= n_Pvtgα = - определяетсяпохарактеристикам, указаннымв [1];

n_Pv- коэффициентмасштабов.

Сучетомпоследнего, имеем:

m (4)

Поуравнениюрасходовнайдемскоростьдвиженияпоршнягидроцилиндрасучетомсжимаемостижидкостииупругостиегоопоры. Присмещениизолотникавлевоотнейтральногоположениявверхнююполостьгидроцилиндрапоступаетжидкостьсмассовымрасходом (безучетаутечекизполости):

(5)

гдеρ ₁ - плотностьжидкостивверхнейполостигидроцилиндра;

Q₁ - объемныйрасходжидкости, втекающийвверхнююполостьгидроцилиндра;

V₁ - объемжидкости, заключенныйвверхнейполостигидроцилиндра;

V_1ТР - объемжидкостивтрубопроводе, соединяющемзолотниковыйраспределительсверхнейполостьюгидроцилиндра.

Продифференцируемпоследнееуравнениеиполучим:

(6)

гдеB_ж1 - модульобъемнойупругостижидкостивверхнейполостигидроцилиндра.

ОбъемV_1ТРсчитаемпостояннымиуравнение (6) приводимквиду:

(7)

ОбъемV₁полостигидроцилиндраизменяетсявследствиеперемещенияпоршняисамогогидроцилиндраиз-заупругостиегоопоры:

(8)

гдеdz_Ц - координата, определяющаяположениягидроцилиндраотносительновнешнейопоры.

Массойгидроцилиндраможнопренебречь. Следовательно, дляприращенийдействующихнанегосил, записываемуравнение:

(9)

Сучетом (8) и (9) соотношение (7) дляверхнейполостигидроцилиндраприметследующийвид:

(10)

Иуравнениерасходажидкостидлянижнейполостигидроцилиндра:

(11)

где B_Ж2 - модульобъемнойупругостижидкостивнижнейполостигидроцилиндра.

Прирассмотрениитакогоположениягидроцилиндра, когдаобъемы V₁и V₂можнопринятьпостояннымииравными V₀ - половиневсегообъема

гидроцилиндра, возможнозначительноеупрощениесистемыуравнений. Крометого, допустимосчитать, что:

(12)

Когдапозиционнаянагрузкиприуказанномположениипоршняравнанулю, давлениявполостяхгидроцилиндраблизкикзначению (p_П–p_СЛ) / 2, чтопозволяетпрималыхсодержанияхнерастворенноговоздухавжидкостиполагать:

(13)

Тогда:

(14)

Сучётомсказанногопросуммируемвыражения (10) и (11), получим:

(15)

где E'_Ц - приведенныймодульупругостигидроцилиндрасупругойопорой.

(16)

При с_ОП ∞:

(17)

Расходжидкости Q₃являетсянелинейнойфункциейперемещениязолотника x₃иперепададавленияp_Н:

(18)

Расчетнелинейнойсистемыуравнений (1)-(18) достаточносложен. Припромышленнойнастройкесистемынеобходимополучитьдостаточноточныечисловыезначениянеизвестныхкоэффициентовуравнений, которыенеобходимыдляэффективногоиспользованияданноймодели.

Однако, возможнополучитьлинейнуюматематическуюмодельданнойсистемывмалыхотклоненияхпутемлинеаризациисогласнометодике [1].

Структураполученноймоделипоказананарисунке3. Систематретьегопорядкавотклоненияхописываетработугидроприводасдроссельнымрегулированием.

Структурная схема:

- передаточная функция дросселя, представленного в виде интегрирующего звена;

– передаточная функция цилиндра;

K_З, K_OC– коэффициенты пропорциональности;

Δ h_ОТКЛ – отклонение толщины подката от номинального значения, м;

Δ Х_М – перемещение обобщенной координаты приведенной массы;

S - операторЛапласа.

Период срабатывания дросселя T_Гп=1с.

W_ДР=

K₃=

где Umax – максимальное напряжение на выходе датчика,

Pmax- соответствующая давление цилиндра.

Umax=20B;

Pmax=40Bт;

Для приведения к безразмерному виду заменяем:

где =1кПа;

где =1В;

Тогда

K₃=
K_ОС= e^{- sτ}

T_ц=2с

Тогда:

W(p)=

Передаточная функция дросселя

Общая передаточная функция