两辊数控液压卷板机的研究

两辊数控液压卷板机的研究 * 两辊数控液压卷板机的研究 梁生龙 ( ，519090) 珠海城市职业技术学院 广东 珠海 ，、、、，: 摘 要目前国内的卷板机主要采用三辊式或四辊式的卷圆过程需要预弯对中卷圆矫圆等工艺过程而两辊式数 ，。、控液压自动卷板机免除了上述工艺可以一次成型重点介绍了两辊卷板机的卷板原理结构以及实现同步 ，，。控制的 方案 气瓶 现场处置方案 .pdf气瓶 现场处置方案 .doc见习基地管理方案.doc关于群访事件的化解方案建筑工地扬尘治理专项方案下载 通过改变三辊卷板的卷制方法和应用液压同步控制系统提高了卷板的效率和精度 关键词: 同步; 控制系统; 两辊卷板机; 液压; 伺服阀 : TH16: A1006 ) 4414( 2010) 04 ) 0051 ) 02: 中图分类号 文献标识码 文章编号 Reseach of double ) olle NC )h ydaulic cimpe rrrrrr ang Sheng) ong Lil ( Zhuha cty poytechncZhuha Guangdong 51909 0Chna) iili，i，iAbstact: At presen，tthe domestic crimper mainly be threer ollers or fourr ollers，which needs four ropcesses such as pre) r flex，middle )l ine matching，rounding and its correction, But the double )r oller crimper can omit such process, In this pa- per，the working principles and structure doof uble )r oller crimper and its scheme torea lize synchronoucso ntrol are mainly in- troduced, Throughc hanging the rolling method of thtrei ple )r oller crimper and application of thes ynchronized hydraulic con- trol system，improve the efficiency and accuracy of dthoeu ble )r oller crimper, Key words: synchronization; control system; double )r oller crimper; hydraulic; servo valve ，，1 由液压单元驱动垂直上升和下降上棍为刚性辊是 前 言 ，，从动辊固定安装在机床床身上当下辊上升至与上 两辊卷板机是专供金属板的卷曲和弯曲圆筒之 ，，棍接触时上棍将随着下辊一起旋转塑性金属板通 ，( ) ，， 用它主要用 来 卷 板 钢 板快速批量制造薄壁管 ，过卷板机的上辊和下辊之间时金属板就被卷制成所 、、，，( ) 通风管道烟囱过滤器汽车排气管储液气罐等 。，，需的圆筒卷圆过程完成后下辊液压下降轧辊锁 ，、、、、等是锅炉造船石油化工水泥电机及机器制造业 ，。紧头打开即可取出产品 。中主要设备之一 ，两辊数控液压自动卷板机完全改变了三辊卷板 ，、、、， 的卷制方法免除预弯对中卷圆矫圆等工艺过程 ，，，。操作方便近似无直边一次成型效率高笔者对两 ，辊卷板机的卷板过程进行分析并介绍了实现下辊同 。步控制精度的方案 2 两辊卷板机的卷板过程分析 1 图 两辊卷板机的卷圆过程示意图 三辊卷板机必须通过预弯、对中、卷圆、矫圆四个 ,1,，，过程才能完成而两辊数控液压自动卷板机完全 ，， 改变了三辊卷板的卷制方法免除了上述工艺过程 。，可一次成型两辊卷板机的上辊为刚性滚下辊是柔 ，性辊当下辊在上辊的挤压下会有一定的径向凹型变 ，形当钢板被送入上辊和下辊之间时就会被两辊对滚 ，，卷制成圆筒从微观的角度来讲被卷制成的圆筒实 ，1 。际上由无数段小圆弧所构成卷圆过程如图 所示 3 两辊卷板机的结构设计 2 图 数控两辊卷板机的结构图 两辊卷板机结构简图如图 2 所示，两辊数控液压 ，，卷板机有上下两个辊子其中下辊为柔性辊是主动 ，通过对两辊卷板机工作原理和结构分析当支撑 辊，由电动机通过减速器及其联轴器进行驱动，并且 * 2010 ) 06 ) 23: 收稿日期 作者简介: 梁生龙( 1982 )) ，男，山西盂县人，硕士，主要从事机电一体化设备研究方面的工作。 应用与试验 机械研究与应用 ??欘欘欘欘欘欘欘欘欘欘欘欘欘欘欘欘欘欘欘 欘欘欘欘欘欘欘欘欘欘欘欘欘欘欘欘欘欘欘 ，，下辊的顶轴上升和下降不同步时导致两辊之间的轴 死区及严重的流量非线性保障双缸下行过程中的同 3 ，，，，线不平行如图 所示这样在卷制圆筒时会出现圆筒 步精度在液压系统中增加液压旁路并在旁路中采 ，，。一端被压 延使 得 圆 筒 一 端 直 径 变 大影 响 工 件 进 用国产伺服阀同时控制双缸的同步下行当达到卷 ,1,。，，，1 ，度所以提高 两 辊 卷板机的加工精度关 键 就 是 板的指定位置时伺服阀开始工作缸 为主动缸两 。在确保机床导轨的平行度满足技术要求的情况下提 个位移传感器分别检测两缸的位置信号当两缸因 。、高同步控制的精度 负载不平衡泄漏及几何尺寸误差等因素而出现不同 ，、、步运行时则由传感器变换电路比较电路等检测和 ，，比较得出的偏差值将作为控制信号驱动控制阀的 ，2 ，阀芯作微小位移从而对缸 进行补油或放油补偿 ，。两缸的同步误差直到两缸同步运行该系统中采用 ，? 1 mm 这种闭环控制方法时可以达到 的同步控制 。精度要求 3 图 数控两辊卷板机轴线不平行示意图 ,2 : 4,4 液压同步控制回路的实现 、在液压控制系统中由于液压系统的液体压缩泄 、，漏阻尼等特点尤其是在外载力较大和外载力不断 变化及设备本身的不平衡与设备运动行程较大的因 ，，素下实现液压缸较高的同步精度有很大难度因此 、、对同步系统的设计方案控制方法同步性能等方面 的研究会最终关系到两辊数控液压卷板机的实际运 。行状态是否能够真正达到设计的要求 ，为了实现下辊同步可通过两个液压缸推动两头 4 图 双液压缸同步控制系统的原理图 。4 ， 顶轴来实现液压同步回路的工作原理如图 所示 、、控制回路主要有电液换向阀比例调速阀伺服阀等 5 两辊卷板机控制系统的实现 。，组成电液换向阀主要用来改变油路方向使得下辊 两辊卷板机采用的是数控系统，采 用 PLC 作 为 ，正常上升和下降主油路上采用双比例换向阀可以控 ，，整个控制系统的核心触摸屏作为人机界面系统动 ，。制流量和速度伺服阀用来控制双缸的同步运行 380V、50Hz ，力线路采用 三 相 交 流 电 源 供 电控 制 电 为了达到卷板的精度要求，要保证顶轴 1 和顶轴 380V 220V、110V 。路通过变压器将 转换为 供电控 2 ，1 2 的同步也就是必须保证缸 和缸 同步上升和同 ，制部件和显示器集中安装在操作台上控制原理如图 ，“”。 步下降采 用 的 方 案 按主 从 方 式 实 现 同 步 控 制5 所示。 ，，以其中一个液压缸为主控缸为理想输出它的运动 ，，为主运动设另一个缸为从动跟踪主控缸的理想输 。PLC 出并达到同步驱动用 作为整个控制系统的核 ，PLC ，心信号由 给定电控器将其输入电压转换为比 ，，例调速阀的控制电流控制阀的流量从而控制缸的 。1 ，工作速度比例调速阀 接收速度指令信号比例调 2 速阀 同时接收速度指令信号和两液压缸位移的偏 5 图 两辊卷板机控制原理图 ，1 ，2 ，差信号这样缸 为主动缸缸 为从动缸改变指令 。信号即可改变两缸的移动速度 6 结 论 L1 、L2 通过光栅线位移传感器 测出缸的即时位 ，两辊数控液压自动卷板机完全改变了三辊卷板 ，V1、V2，V1 V2 移其输出值为电 压 与 的 差 值 反 映 ，、、、， 的卷制方法免除预弯对中卷圆矫圆等工艺过程，， 了两缸伸出长度的不一致将其作为反馈电路输入 ? 1mm。 通过采用液压同步控制系统使卷圆精度达到 ，经放大后作为系统负反馈叠加至系统的输入端从而 ，两辊卷板机的液压伺服系统采用双闭环控制从原理 ，。即时修正位移确保双缸的同步运行 ( 下转第 55 页) 在轧辊的轧制的过程中，为了避免比例调速阀的 52 应用与试验 机械研究与应用 ??欘欘欘欘欘欘欘欘欘欘欘欘欘欘欘欘欘欘欘 欘欘欘欘欘欘欘欘欘欘欘欘欘欘欘欘欘欘欘= V / ( K ×S ) 。，: V / U3, 4622m，。如果测量值为振幅则 标 定 值为 μ而没有达到其设计理想值 g x2 ，综上所述该变幅杆在谐振频率和振幅方面都达 = K ×S ×( 2f) ; ，:π如果测量值为振速则标定值为 g ，，到了设计目标故该变幅杆设计合理且能够满足使 V / U= 2 × π × f × K × S。 x g 。用要求 ( 2) 将压电式加速度传感器通过螺纹连接在变 。幅杆小端 ( 3) INV将压电式加速度传感器的输出端接入 ) 4 ，多功能抗混滤波放大器中进行电荷放大并进行 低通滤波。 ( 4) N3060F )5120 IV将 放 大 器 接 型 智 能 信 号 ，。采集处理分析仪并将输出端数据线与电脑连接 ( 5) 测量压电换能器的振动特性 测试仪器与 : YM3371 、H66MC 、 装置数 字 频 率 计超 声 波 发 生 器 5 图 变幅杆振动特性测试 ) 4 、PCM 、 INV 多功 能 抗 混 滤 波 放 大 器数 据 采 集 器 N306DF YD10D IV智能信号采集处理分析仪及 压电 5 结 论 。4 。式加速度计测试系统图如图 所示 ANSYS 借助 软件对设计的变幅杆进行了数值仿 。， 真通过仿真初步了解了该变幅杆的基本振动特性 20, 338kHz，仿真结果显示其谐振频率为 放大倍数为 2, 9。通过智能信号采集处理分析仪及阻抗分析仪对 。变幅杆的实际振动性能进行了测试结果显示其振 19, 836kHz，10m。动频率为 振幅为 μ 4 图 换能器测试系统图 试验结果表明实际谐振频率及放大系数都小于 ，设计频率分析其原因主要是由于超声波传递过程中 4, 3 试验结果及分析 、的机械能损耗所用 材料 关于××同志的政审材料调查表环保先进个人材料国家普通话测试材料农民专业合作社注销四查四问剖析材料 实际力学性能参数与设计用 5( a) 。图 所示的是变幅杆谐振的频率测试其谐 理想参数不一致以及变幅杆的加工误差等因素引起 19, 23kHz，振频率为 由此可见该变幅杆谐振 频 率 符 。，的由于误差在容许范围内所以该变幅杆满足实验 。合使用要求变幅杆实测频率和数值分析所得到的 。要求 ，频率有一定差别可能是变幅杆所用材料的实际性能 :参考文献 ，参数跟设计手册有一定差别所致或者是实际加工出 ,1, , ( ) ,M,, : ,,隈部淳一郎日精密加工振动基础与应用北京机械 。5( b) 的变幅杆存在形位误差和尺寸误差图 所示的 1985,，工业出版社 ,2, 张云电, 超声加工及其应用,M,, 北京: 国防工业出版社，1995, ，是变幅杆振幅的实际测试情况实测中变幅杆的输出 ,3 , 林 忠 茂, 超 声 变 幅 杆 的 原 理 和 设 计 ,M,, 北 京: 科 学 出 版 10m ，振幅接近 μ基本满足使用要求其振动曲线和理 社， 。12m ， 想余弦振动曲线较为吻合设计振幅为 μ左右1987, 。实际情况和设计情况有一定出入分析其原因主要 ,4, , M,, : ，,张文志韩清凯机械结构有限元分析哈尔滨哈尔滨工业 2 : 有 个?超声波在变幅杆中传播时的能量损耗会导 2006,， 大学出版社 ,5, 王国强, 实用工程数值模拟技术及其在 ANSYS 上 的 实 践 ,M,, ; 致变幅杆振幅衰减?换能器的输出振幅在测试中仅 西安: 西北工业大学出版社，1999, 櫒櫒櫒櫒櫒櫒櫒櫒櫒櫒櫒櫒櫒櫒櫒櫒櫒櫒櫒櫒櫒櫒櫒櫒櫒櫒櫒櫒櫒櫒櫒櫒櫒櫒櫒櫒櫒櫒櫒櫒櫒櫒櫒櫒櫒櫒 ( 52 )上接第 页 : 参考文献 ，上是用误差来消除误差因此不会形成与液压缸行程 ,1, , J, ，,,刘芳华卢道华水平下调式三 辊数控卷板机的设计 中 国 ; ，有关的累计误差实践证明采用伺服阀驱动的液压 ，2003( 12) : 117 ) 119,制造业信息化 ,2, 刘延俊, 液压与气压传动,M,, 北京: 机械工业出版社，2007, ，系统保证了下辊的同步上升与下降保证了上棍和下 ,3, . ) ,M,, : 成大先 机械 设 计 手 册 液 压 控 制 北 京化 学 工 业 出 版 ，，，辊的间隙部位一致提高了产品的精度操作方便近 2001,，社 ，，，，似无直边一次成型效率高避免了次品的产生大 ,4, , ,J,, 宋亚林三辊卷板机的液压同步控制回路改进 液 压 与 气 。大提高了工作效益 ( 10) : 74 ) 75,，2009动 55