SU916000A1 - Устройство регулирования усилия в прокатной клети с гидронажимным механизмом - Google Patents

Description

Изобретение относится к авто^ати-1 Ческому упрс&лению прокатными станами.

Наиболее близким к предлагаемому $ по технической сущности и достигаемому эффекту является устройство, содержащее регулятор давления, электрогидравлический усилитель, датчик давления жидкости в гидроцилиндре . и сумматор, причем первый и второй входы сумматора соединены соответственно с выходом задатчика и выходом датчика давления жидкости в гидроцилиндре гидронажимного механизма, а сумматор, регулятор давления, электрогидравлический усилитель и гидронажимной механизм соединены последовательно.

Электрогидравлический усилитель в зависимости от величины тока в его 20 электромагнитной катушке меняет расход жидкости, поступающей в исполнительный гидроцилиндр, вызывая перемещение поршня в -этом цилиндре и изменение усилия прокатки. Пропорционально усилию прокатки меняется и давление в поршневой полости цилиндра 11].

Недостатком регулирования усилия прокатки по сигналам датчиков давле-,3«

ния является присутствие постоянной статической ошибки, вызванной наличием сухого трения между поршнем и корпусом гидроцилиндра, а также между подушками опорных валков и направляющими станины клети. Величина сухого трения, приходящегося на один гидроцилиндр, в среднем составляет Ют.

Цель изобретения - повышение статической точности регулирования усилия прокатки при упрощении устройства за счет использования дешевых датчиков давления жидкости в цилиндрах гидронажимного устройства как источников сигнала обратной связи по усилию прокатки.

Поставленная цель достигается тем, что предлагаемое устройство, содержащее регулятор давления, электрогидравлический усилитель, датчик давления жидкости в гидроцилиндре и сумматор, причем первый и второй входы сумматора соединены соответственно с выходом задатчика и выходом датчика давления жидкости в гидроцилиндре гидронажимного механизма, а сумматор, регулятор давления, электрогидравлический усилитель и гидронажимной механизм соединены последовательно,

3

916000

4

дополнительно содержит блок с релейной характеристикой и гистерезисом^ причем вход данного блока соединен с выходом регулятора давления, а выход -с третьим входом сумматора.

Блок с характеристикой типа ''гистерезис¹' имеет выходное напряжение соответствующее величине сухого трения, возникающего при перемещении гидронажимного механизма и шириной петли,зависящей от величины утечек.

На чертеже изображены структурная схема предлагаемого устройства регулирования (УР) и структура прокатной клети с гидронажимным механизмом (ПК), которые включают в себя сумматор 1, подключенный ко входу регулятора 2 давления, выход которого подсоединен к электрогидравлическому усилителю 3, который соединен с динамическим звеном 4, характеризующим процесс изменения давления жидкости в поршневой полости гидроцилиндра Р в зависимости от расхода жидкости О через электрогидравлический усилитель в условиях нагруженной прокатной клети, при этом выход звена 5, подсоединенного к звену 4, определяет величину силы Р со стороны гидроцилиндра, а выход звена 6, подключенный к звену 5, характеризует изменение усилия прокатки Р_п .Давление в гидроцилиндре измеряется датчиком 8,выход которого подключен ко входу сумматора. Усилие прокатки отличается от усилия со стороны гидроцилиндра на величину сухого трения Ггр , которое определяется выходом звена 7, подключенного к выходу блока З.Блок 9 компенсации сухого трения своим входом подключен к регулятору давления,а его «выход — к сумматору.

Динамические звенья 4-7 описывают прокатную клеть с гидронажимным механизмом как объект регулирования. Представление прокатной клети в таком виде удобно для пояснения сущности предлагаемого устройства регулирования. Процессы в гидронажимном механизме для малых изменений координат О,Р,Р,Р_п,Р_тр могут быть описаны тремя основными уравнениями: уравнением усилий в клети, уравнением расходов жидкости в гидроцилиндре и линеатизованным уравнением электрогидравлического усилителя. На основании· этих уравнений передаточные функции динамических звеньев в

4-7 могут быть представлены в следующем виде : .

15

20

25

30

45

50

55

эд

1Р)л

^т«⁴⁴

τ,,τ, ,τ,,τ,,

о

•тр40

60

где К., - - коэффициент,

постоянные времени, площадь поршня в гидроцилиндре, величина силы сухого трения. / ·

Устройство работает следующим образом.

Изменение сигнала Од приводит к появлению напряжения на выходе сумматора, которое поступает на регулятор давления, выходное напряжение регулятора 0_р определяет величину расхода жидкости <3 , поступающей в поршнев'по полость гидроцилиндра, при этом перемещается его поршень, что в условиях нагруженной клети приводит к изменению давления Р - усилия со .стороны гицроцилиндра Р, и усилия прокатки Р· . Перемещение поршня и изменение усилия ирокаткй будет продолжаться' до тех пор, пока сигнал с датчика давления 0_ОС не будет равен сигналу задания и_э .

Таким образом, при астатическом регуляторе давления сигнал задания точно определяет величину давления жидкости Р:

' р = к-Из · ,

где К - передаточный коэффициент замкнутого контура давления.

Усилие прокатки определяется следующим соотношением

Ρ_η = Р+Р ТР - ки з 5+Ртр Б1дп ΰ .

Таким образом, усилие прокатки определяется сигналом задания с ошибкой, величина которой постоянна и равна Ртр , а знак ошибки соответствует направлению перемещения поршня в гидроцилиндре или (что то же самое) направлению расхода жидкости 0 через электрогидравлический усилитель, которое определяется знаком выходного напряжения регулятора давления и_Р

Для компенсаций данной ошибки, вызванной наличием сухого трения, предлагается? дополнительно основноному сигналу задания 0¾ на вход сумматора подавать сигнал Ч_к из блока 9 компенсации; величина этого сигнала должна соответствовать Р^р , а полярность - направлению перемещения поршня.

Уравнение для усилия прокатки с компенсацией сухого трения:

Р_п= ки_г5 + р|р 5±дп θ-κυ*5 зтдп и_р:

где и¹* - напряжение с выхода блока компенсации.При условии,что и_к

К5

65

5

916000

6

можно записать? Р = ки ₅ 5, что указывает на отсутствие статической ошибки в изменении усилия прокатки по сигналу задания. Характеристика '‘вход-выход’’ блсса компенсации (фиг.2) имеет вид типа '‘гистерезис'' с выходным напряжением и/ =

в некоторых случаях не примейять дорогостоящие непосредственные датчики усилия прокатки-месдозы. Эф-, фективность от внедрения на один непрерывный стан холодной прокатки сос

5 тавляет 50 тыс.рублей.

Наличие-утечки в электрогидравлическом усилителе приводит к появлению на выходе регулятора давления пос-|0 тоянного напряжения, компенсирующего расход, идущий на утечки. Это напряжение, может вызывать ложные перебрасывания выходного напряжения в блоке компенсации. Чтобы исключить эти перебрасывания, ширина петли в гистерезисной. характеристике блока компенсации должна превышать величину постоянного напряжени’я, вызванного утечками .Так как утечки имеют, как правило, одно направление, петля ха- 20 рактеристики смещена в соответствующую сторону от начала· координат.

Блок компенсации может быть реализован, например, на одном дифференциальном операционном усилителе 25 с положительной обратной связью, определяющей ширину петли в характеристике и со стабилитронами в обратной связи, ограничивающими выходное напряжение усилителя на уровне . 30

Эффективность предлагаемого устройства ^заключается в повышений точности регулирования усилия в прокатной клети при помощи датчика давления жидкости в поршневой полости гид- 35 ронажимного механизма, что позволяет

Claims (1)

1. Формула изобретения

   Устройство регулирования усилия в прокатной клети с гидронажимныМ механизмом, содержащее регулятор давления, электрогидравлический усилитель , датчик давления жидкости в гидроцилиндре и сумматор, причем первый и второй входы сумматора соединены соответственно с выходом задатчика и выходом датчика давления жидкости в гидроцилиндре гидронажимного механизма, а сумматор, регулятор давления, злектрогидравлический усилитель и гидронажимной механизм соединены последовательно, о тли ч аю щ е е с я тем,что,с целью повышения статической точности регулирования усилия прокатки, оно дополнительно содержит блок с релейной характеристикой и гистерезисом причем вход данного блока соединен с выходом регулятора давления, а выход - с третьим входом Сумматора.