轧机液压压下AGC系统伺服阀的选择.pdf

2 0 1 1年 7月 第 3 9卷 第 l 4期 机床与液压 MACHI NE TOOL ＆ HYDRAUL I CS I 『 u 1 ． 2 01 l Vo 1 ． 3 9 No ．1 4 D O I 1 0 ． 3 9 6 9 ／ j ． i s s n ． 1 0 0 1 3 8 8 1 ． 2 0 1 1 ． 1 4 ． 0 2 3 轧机液压压下 A G C系统伺服阀的选择 孙春耕 ，周永明 ，袁锐波 ，吴张永 1 ．昆明理工大学流体控制工程研 究所，云南昆明 6 5 0 0 9 3 ； 2 ．新余钢铁集团有限公司，江西新余 3 3 8 0 0 1 摘要 介绍了轧机液压压下 A G C控制系统及其特点，根据 A G C系统性能参数确定了液压压下缸的参数，并选定轧机 液压压下 AG C控制系统伺服阀的型号。 关键词轧机；压下 A G C系统；伺服阀 中图分类号T H1 3 7 文献标识码B 文章编号1 0 0 1 3 8 8 1 2 0 1 1 1 40 6 8～ 2 S e l e c t i o n o f S e r v o ． v a l v e i n M i l l Hy d r a ul i c Pus h． d o wn AGC S y s t e m SUN Ch u n g e n g ， ZHOU Yo n g mi ng ， YUAN Ru i b o ，W U Zh a n g y o n g 1 ． I n s t i t u t e o f F l u i d P o w e r C o n t r o l E n g i n e e r i n g ，K u n mi n g U n i v e r s i t y o f S c i e n c e a n d T e c h n o l o g y ， Ku n mi n g Yu n n a n 6 5 0 0 93， Ch i n a； 2 ． X i n y u I r o nS t e e l G r o u p C o ． ，L t d ． ， X i n y u J i a n g x i 3 3 8 0 0 1 ，C h i n a Ab s t r a c t Mi l l h y d r a u l i c p u s h d o w n AG C s y s t e m a n d i t s f e a t u r e s we r e d e s c r i b e d ．Ac c o r d i n g t o p e r f o r ma n c e p a r a me t e r s o f AGC s y s t e m．t h e p ara me t e m o f t h e h y d r a u l i c c y l i n d e r w e r e d e t e r mi n e d a n d t h e s e r v o v a l v e i n mi l l h y d r a u l i c p u s h d o w n AGC c o n t r o l s y s t e m wa s s e l e c t e d． Ke y wo r d s Mi l l ；Hy d r a u l i c p u s h d o w n AGC s y s t e m ；S e r v o v alv e A G C伺服液压系统是热轧专 门用来提供动力轧 制力最关键的生产设备 ，是精轧轧辊压下动力的主要 控制来源 ，其运行状态的好坏将直接影响到轧辊的工 作状态，进而影响到热轧产品的质量。由液压压下系 统实现轧机刚度的动态调节，这样不仅可以做到在轧 制过 程 中 的 实 际 辊 缝 值 固定 不 变 ，即 “ 恒 辊 缝 控 制” ，从而保证了实际轧制厚度不变，并且可以根据 实际生产情况的变化 ，相应地控制轧机刚度来获得所 要求 的轧 出板材厚度 。 1 液压压下 A G C的特点 液压压下 A G C压下缸放在上支承辊轴承座与压 下螺丝 或牌坊 顶 面 之 间 时 ，压下 缸 倒置 ，即活 塞杆不动，缸体运动。由于压下力很大，且精度和稳 定性要求很 高 ，因此 A G C系统一般 采用三 通 阀 一不 对称缸控制模式，即将标准四通伺服阀当三通阀用 ， 压下缸活塞腔受控，活塞杆腔通恒定低压。低压P 0 ． 5 M P a 左右，其作用是轧制时防止活塞杆腔空吸并 吸入灰尘 。 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P 2 ／ 3 P ；但P 也不应过大，应 保证伺服阀阀口上有足够压降，以确保伺服阀的控制 能力 ，这里取 P I ． 2 3 M P a 。 压下控制状态下，背压 P 0 ． 5 MP a 。 2 压下缸参数的确定与计算 2 ． 1 活 塞直径 D 活塞杆 直径 d 压弋 力 F A d 9 L A t p l 式 中A 为活塞腔工作面积 ，m ； A 为活塞杆 腔面积 ，m 。 令面积 比 o l A ／ A 得 A F ／ p - p ／ a 由 F 3 7 0 0 0 k N，P L 2 3 M P a ， P 0 ． 5 M P a ，并 取 O t 4 ，得 A 1 ． 6 1 7 5 m 。 D 1 ． 43 m 取 D1 4 5 0 m m，d1 2 5 0 mm 则 A 1 ． 6 5 m ，A 0 ． 4 2 m ，o t A c ／ , 4 3 ． 9 3 ，P L 2 2 ． 4 2 MPa 。 2 ． 2行程 s 压下缸行程可根据来料最大厚度 、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 8 0 mm。 2 ． 3液压谐 振频 率核 试验 对于三通阀控制的差动缸，液压谐振频率 ／ n e A ／fl e A 0 3 h ，＼ ／ √ 收稿 日期 2 0 1 0 0 9 0 2 作者简介孙春耕 1 9 7 8 一 ，男，工学硕士，讲师，主要从事流体传动及控制方面的教学 和科研工作。电话0 8 7 1 51 3 9 22 7， E ma i l s e g b b 2 00 4 1 2 6． e o m。 第 1 4期 孙春耕 等轧机液压压下 A G C系统伺服阀的选择 6 9 式中 A 。 1 ． 6 5 I n ，为压下缸活塞腔工作面积 ； 为油液的容积弹性模量 ，考虑到系统在 2 3 M P a左右 的高压状态下工作，取 1 0 0 0 M P a ；V o 为压下缸 活塞腔控制容积 ，考虑到伺服阀块直接贴装在压下缸 缸体上 ，管道容积极小 ，则 I ， c j A s 式中s 0 ． 0 8 m，为压下缸行程 ； mt mR ／ 2m 9 6 ． 5 1 0 k g； m 为上辊系 的运动质量 ，m 1 8 51 0 k g ； m。 为压下缸缸体运动质量 ，m 4 1 0 。 k g 。 将 A 。 、 、s 、 诸参数代人 中，可计算出 t O h4 6 2 ． 3 r a d ／s7 3 ． 6 2 Hz 。 由于 很高，可以不必担心 A G C系统的动态响 应 。 2 ． 4 负载流量 由压下速度 6 m m ／ s ，可求出伺服阀的负载流 量 Q I ． A 4 0 7 ． 1 5 L ／ m i n 。 3 伺服阀的选择及其参数 选用 M O O G D 7 9 2系列三级伺服阀，主要参数如 下 额定流量 Q 6 3 0 L ／ m i n 单边 却 3 ． 5 M P a ； 最大工作压力 3 5 M P a ；输人信号 1 0 V或 1 0 m A； 响应 时 间 从 0至 1 0 0 ％行 程 4～1 2 m s ；分 辨率 0 ． 2 ％；滞环 0 ． 5 ％；零漂 A T5 5 K 2 ％；总的 零位泄漏量 最大值 1 0 L ／ m i n ；先导阀的零位泄漏量 最大值 6 L ／ m i n 。 液压站供油压力 P 2 9 M P a ，液压站至伺服阀 的管路 总压 降 卸， 一1 M P a ，伺服阀 回油管路压 降 △ p T O ． 5 MP a ，额定负载压力P 2 2 ． 4 2 MP a ，阀口 实际压降 △ p P 一△ p 一 P 一 P 5 ． 0 8 MP a ，于是伺 服 阀的工作流量 厂 _ Q Q N√ 5 9 ． o in 由 Q L 7 5 9 ． 0 lMm i n及 A 。 1 ． 6 1 7 5 i n ，可得 实 际压下速度 d Q L ／ A 。 7 ． 6 7 m m ／ s 。 为达到输入振幅 A 0 ． 1 m m下系统频宽不小于 1 0 H z ，即 ≥6 2 ． 8 3 r a d ／ s的条件，应使动态速度 7 ． 6 7 mm／s ≥ A 6 ． 2 8 mm／s 。 可见 ，选用 Q 6 3 0 l Mm i n伺服阀可 以满足静态 及动态速度要求。 4结论 文中没有采用繁冗的控制理论的数学分析和设计 方法 ，而是通过一种简单易懂的方法阐述其理论 ，用 实用、快速的估算方法，通过案例对轧机液压压下 A G C系统的伺服阀的选择进行计算分析，所选用的 D 7 9 2三级伺服阀能提高压下系统的控制精度和响应 速度 ，保证产品的目标厚度、同板差和异板差。在液 压压下 A G C系统中能满足实际生产需要。 参考文献 【 1 】 吴振顺． 液压控制系统 [ M] ． 北京 高等教育出版社 ， 2 0 0 8 ． 5 ． 【 2 】杨逢瑜． 电液伺服与电液比例控制技术[ M] ． 北京 清华 大学出版社， 2 0 0 9 ． 5 ． 【 3 】袁子荣． 液气压传动与控制 [ M] ． 重庆 重庆大学出版 社 。 2 0 0 2 ． 3 ． 【 4 】安东， 刘援朝． 液压轧机压下系统的静态参数选择及计 算[ J ] ． 液压与气动， 2 0 0 7 2 5 05 1 ． 【 5 】李昕． 液压 A G C动力机构设计分析[ J ] ． 一重技术 ， 2 0 0 6 6 1 6一l 7 ． 上接第 5 5页 K T ，直流伺服电机 1 开始带动伺服阀芯转动，经预 定延时时间后 转过某预定角度 ，K T 的动断延时 断开触点使 K M 断电，直流伺服电机停止转动。当 随动阀套转动至其与伺服阀芯之间的开 口度逐渐变小 关闭后，随动阀套和输出轴也会 自动停止转动。关掉 按钮开关 s B ，各元器件恢复初始状态。 同理，分别按下按钮开关 s B ， 、s B 、s B 、S B 、 s B 和 s B ，将分别控制动力平台其余 6 种空间转动。 4结论 三维转动动力平台液压驱动系统的设计为样机的 试验提供了条件 。设计的液压及其控制系统经 M A T - L A B仿真，验证了其能够满足三维转动动力平 台的 运动控制要求 ，其原理是可行的。在此基础上，作者 将进一步完善该系统 ，将在 B o s c h - R e x r o t h液压控制 试验平 台搭建该系统 以进行试验验证 。 参考文献 【 1 】 周赞． 基于运动解耦的三维动力平台控制系统设计与研 究[ D] ． 扬州 扬州大学， 2 0 0 9 ． 4 ． 【 2 】 周骥平， 朱兴龙 ， 周赞， 等． 一种三维解耦型动力平台专 利 中国， Z L 2 0 0 8 2 0 1 8 4 8 5 6 ． 9 [ P ] ． 2 0 0 9 0 7 ． 【 3 】 周赞， 周骥平 ， 朱兴龙， 等． 应用运动解耦的三维动力平 台的设计与研究 [ J ] ． 现代制造工程 ， 2 0 0 9 3 1 1 5 1 l 8． 【 4 】 吴弈嶙 ， 翟新红． 液压伺服控制系统的特点[ J ] ． 中国高 新技术企业， 2 0 o 8 1 5 5 9 6 2 ． 【 5 】 杨振中． 解耦型液压伺服肩关节的设计及其控制系统研 究[ D] ． 扬州 扬州大学， 2 0 0 7 ． 4 ．