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液压与气动2010年第10期

十二辊可逆式冷轧机主压下装置液压伺服

系统可靠性研究

毛智勇,刘 建

Thestudyonreliabilityofmainpressingdevicehydraulicservosystem

for12 highreversiblecoldrollingmill

MAOZhi yong,LIUJian

(北京联合大学机电学院,北京 100020)

摘 要:该文对多辊可逆式冷轧机主压下装置液压伺服系统进行了分析研究。针对目前采用的 喷嘴 挡板 式电液伺服阀作为伺服控制单元出现的抗污染能力差,易 卡死 ,对维护要求高,系统整体运行的可靠性受到制约等问题,提出了采用抗污染能力强,运行可靠度高的 射流管 式电液伺服阀替代 喷嘴 挡板

式电液伺服阀的可能性。并对 射流管 式电液伺服阀做为控制单元的压下装置液压位置伺服系统进行了数学建模、基于MATLAB/Simulink基础上的仿真与动态特性分析,获得了可行性结论。该项研究对今后板带材轧机压下自动厚度控制系统的设计或改造中采用 射流管 式电液伺服阀做为控制单元,提高整机系统维护性和可靠性,提供了设计依据。

关键词:压下装置;液压伺服系统;MATLAB/Simulink仿真;动态特性

中图分类号:TH137 文献标识码:B 文章编号:1000 4858(2010)10 0018 04

引言

12辊轧机是上世纪80年代在国内发展起来的新型轧机,由于该轧机具有较强的轧制能力和较好的板形

控制能力,被广泛用于冷轧合金钢和不锈钢薄板生产。

本文所介绍的1400mm十二辊双机架可逆冷轧机组,主机采用1 2 3塔形辊系结构,工作辊直径 110~120mm,可不经中间退火,达到90%以上的总压缩率,从而达到节能和降低产品单产成本的目的。

轧机压下装置通常由自动厚度调控系统和液压伺服阀控液压缸系统组成。自动厚度调控系统通常均由多种厚度自动控制系统组成,称为AGC即厚度自动控制系统(AutomaticGaugeContro,l简称AGC),其目的是获得板带材纵向厚度的均匀性,生产出合格产品,是提高带材厚度精度的重要方法。由于电液伺服阀具有精度高和响应快的特点,AGC多采用 喷嘴 挡板 式电液伺服阀控制执行元件(液压缸或液压马达),以实现对轧制板带材厚度和板形的控制。但由于 喷嘴 挡板 式电液伺服阀价格昂贵,抗污染能力差,使AGC的制造成本、维护成本较高,从而影响了系统运行的可靠性和性价比。本文主要研究的是采用 射流管 式电

图1 液压压下位置控制系统方框图

液伺服阀替代 喷嘴 挡板 电液伺服阀的可行性。对探寻提高轧机整体运行的可靠性和降低运行维护成本具有一定的现实意义。

1 压下装置液压位置伺服控制系统数学模型的建立1.1 压下装置液压位置伺服控制系统结构

轧机压下液压位置伺服控制系统(见图1),为位置闭环,

负载类型一般为弹性负载。

由于压下液压缸采用的是活塞缸,为不对称液压缸。而实际上电液伺服阀无论是 喷嘴 挡板 阀还是 射流管 阀,实际上自身都构成了一个闭环控制系统,其执行部分均为四通滑阀。因此,采用对称四通阀与不对称液压缸的控制存在不相容性。研究表明,只

收稿日期:2010 03 24

作者简介:毛智勇(1954!),男,浙江奉化人,教授,主要从事流体传动与控制的研究工作。