摘要本设计为卷取机跑偏控制系统的设计。

按照给定的每一部分的控制要求，借鉴已有的设计方案，针对实际生产工作中的问题绘出卷取机跑偏控制系统的系统原理图。

同时对液压传动理论、液压元辅件的选择与设计进行了较为深入的学习。

让我们对自己的专业有了更进一步的理解。

关键词:跑偏;液压元辅件AbstractThis paper is a design on hydraulic serve system of coiling machine. According to every part’s requirement and the problem of hydraulic and press system of hydraulic serve system in practice, using the existent system design designed a hydraulic serve system of coiling machine. I draw the picture of press and hydraulic system of coiling machine. In the meantime, a thorough research is done about the theory of hydraulic drive system, design and selection of hydraulic components and accessories.let our construction to my book。

Keywords: EPC;hydraulic components and accessories目录第一章绪论 ............................................................................. 错误！未定义书签。

1.1研究的目的及意义 ................................................................ 错误！未定义书签。

1.2国内外发展及状况 ................................................................ 错误！未定义书签。

1.3带材卷取机负载（工艺）分析 (1)1.4带材卷取机主要技术要求 (2)本章小结 (3)第二章带材卷取机总体设计方案 (4)2.1带材卷取机机械传动方案 (4)2.2带材卷取机电气控制方案 (4)2.3带材卷取机液压传动总体设计方案 (4)本章小结 (5)第三章带材卷取机主要技术指标计算 (6)3.1带材卷取机静态设计 (6)3.1.1伺服阀 (6)3.1.2液压缸主要规格尺寸 (6)3.1.3传感器 (7)3.2带材卷取机动态设计 (8)3.2.1各环节传函 (8)3.2.1.1伺服阀83.2.1.2液压动力机构93.2.1.3光电检测器和伺服放大器93.2.2系统方块图 (10)3.2.3伯德图 (10)3.2.4确定开环增益 (11)3.2.5动态分析 (11)3.3带材卷取机校核计算 (11)3.3.1稳态误差校验 (11)3.3.2系统精度指标校验 (11)本章小结 (12)Ⅰ第四章带材卷取机其它元件计算选择 (13)4.1泵的选择 (13)4.2阀的选择 (13)本章小结 (14)第五章带材卷取机泵站校核计算 (15)5.1带材跑偏控制系统压力损失计算15 5.2带材跑偏控制系统效率计算15 5.3带材跑偏控制系统液压冲击计算15 5.4带材跑偏控制系统发热计算15本章小结 (16)第六章结论 (17)致谢 (18)参考文献 (19)Ⅱ第一章绪论1.1 研究的目的及意义在带钢的连续轧制过程中,由于带钢厚度不均、浪形及横向弯曲、辊子偏心或有锥度、张力不适或张力波动较大等诸多原因,会出现带钢偏跑现象,这将使带钢卷取不整齐,增加带边的剪切量消耗,造成不必要的浪费,因此有必要对带钢卷取的偏跑进行控制。

1.2国内外发展及状况卷取机是连轧生产线上极其重要的设备，其工作性能的好坏直接影响到成品的质量和整个机组的生产效率。

研究高性能的卷取机是世界各地钢铁生产厂家的重要任务。

在国外，经过许多年的发展，已达到了一个相当高的水平，而且新型的卷取系统均为国外的产品。

在国内，由于经济发展状况原因，现有的带钢生产线中，所使用的卷取机技术大部分较为落后。

卷取机及其控制系统存在很多缺陷，在实际生产中的问题很多，带钢卷取质量不稳定，卷形不良始终困扰着不少钢铁企业。

因此，深入研究卷取机的动力学行为以及设计开发具有良好地控制性的卷取机控制系统，从而实现新型卷取机系统的国产化生产与设计，是一项十分紧迫的任务，意义十分深远，有着巨大经济效益。

1.3带材卷取机负载（工艺）分析卷取机是带钢生产线上的关键设备，对带材连续生产进行跑偏控制，从而实现带钢卷取机的自动对齐。

带钢卷取控制系统属于光电液伺服控制系统，一般由光电传感器，伺服放大器，伺服比例阀，伺服液压缸和液压站等组成。

光电检测器一般由发射光源和光电二极管接收器组成，光电管作为电放大器的输入桥，钢带正常运行，光电管接受一般光照，其电阻为R，经过调整，电桥平衡无输出。

当带钢跑偏，带边偏离监测器中央时，电阻值R随光照而变化，使电桥失去平衡，从而造成调节偏差信号，此信号经三极推挽放大器发达后，在伺服阀差动连接的线圈上产生差动电流，于是伺服阀输出以正比与差动电流△i的流量，是伺服液压缸拖动卷取机的卷筒，想跑偏的方向追踪，从而实现了钢带自动卷齐。

由于检测器安装在卷取机移动部件上随同跟踪实现位置反馈，很快使检测器中央又对准带边，于是在新的平衡状态下卷取，完成了一次自动纠偏过程。

另设一辅助液压缸拖动检测器，一遍在卷完一卷要切断钢带前检测器能自动退出，而在卷取下一卷前又能使检测器自动复位对准带边。

1.4带材卷取机主要技术要求1.机组速度V≤5m/s。

2.负载情况以惯性负载为主，摩擦与粘性负载较小。

卷取机移动部件总质量G1=30x10000N,最大钢卷重量G2=30x10000N,故负载质量为：M1=G1+G2/g=6x10000Kg。

3.工作行程 H=400mm。

4.带钢宽度变化范围：7cm。

5.张力情况：恒张力控制。

6.工作环境：冷轧厂连续生产机组。

本章小结对所设计的控制对象及系统要求有清晰认识，是设计合理的，令人满意的控制算法，选用经济的，可行的实现途径的必要前提和准备。

本章对卷取机寻边控制系统的组成及工作原理作了简单的介绍，明确了纠偏控制系统的有关参数及要求，为寻边控制系统的设计提供了相关的依据。

第二章带材卷取机总体设计方案2.1带材卷取机机械传动方案卷取机在卷绕带钢的时候必须有一定的卷取张力。

卷取张力的值的大小取决于卷取机的工作状态和产品规格，设定张力过大会破坏产品内部组织结构，并且使设备电机容量增大，反之过小的卷取张力设定也会影响产品的质量，可以造成带钢跑偏，松卷等现象，可见卷取张力过大或者过小均会影响卷取机的正常工作。

带钢所受张力的产生原理是由于带材在轧机出口处的线速度低于卷取机入口处线速度。

这两点间速度差的积分用来描述带钢张力模型。

主要用液压缸伸缩来控制。

是利用液压流体动力的反馈控制原理工作的。

2.2带材卷取机电气控制方案该控制系统的优点是响应速度快，控制精度高；电反馈和校正方便，信号处理灵活；位置跑偏输入信号，经过光电检测器，输出信号，给电液伺服阀作用给阀-液压缸-负载。

达到控制目的。

2.3带材卷取机液压传动总体设计方案本钢的液压压下控制系统有两种典型的模式：一种为液压压下位置控制方式，另一种为液压压下轧制力控制方式。

液压压下控制系统由PI控制器，伺服放大器，伺服阀，液压缸及其辊系负载，位移传感器及液压管路等构成。

本章小结本章概述该系统的组成部分，介绍了构成的主要思想。

对所要设计的系统有了一个具体的思路。

为以下的设计做了好的铺垫。

第三章 带材卷取机主要技术指标计算3.1带材卷取机静态设计 3.1.1伺服阀滑阀的静态特性就是压力-流量特性，经推导和简化以后得到四边滑阀的压力-流量特性方程l S XVl p xv P K Q )sin(1-=p W C k d /=L Q 为负载流量L P 负载压力1S P 为供油压力v x 为阀芯的位移d C 为流量系数ρ为液体密度W 为面积梯度3.1.2液压缸主要规格尺寸带钢的横向位移实际上是一个随机信号，可用正弦信号逼近。

因此，在求取负载轨迹方程式时，可用速度幅值作为最大工作速度，频率为系统频宽的一个正弦信号作为卷取机的典型信号，即t ft V V m ππ6sin 03.02sin ==动力机构的平衡方程为375006cos 42412/+=+=t mg dt mdv F πμ惯性负载或弹性负载的负载轨迹是一个正值椭圆曲线，负载轨迹的通式可表示为122=⎪⎭⎫⎝⎛+⎪⎭⎫ ⎝⎛m m V V F F找阀控缸动力机构的输出特性与该负载轨迹相切，并使两者的最大功率点尽量靠近，负载轨迹的最大功率点可通过求导数并令其为零求得，其值为：6找一个阀控缸动力机构的输出特性与该负载轨迹相切，并使两者的最大功率的轨迹点尽量重合或靠近。

负载功率为21⎪⎭⎫ ⎝⎛-=Fm F VmFW L令WL 对F 求导并令其为零，求得最大功率点的负载力为 F=28300N ; V=0.028m/s液压动力机构的最大功率点公式为A P F S 232=AQ V 031=是动力机构和负载轨迹点相重合，并认为他们在该点相切，则A ，Qs 2分别为：2421015.10623m P F A S -⨯==min /89.3032L VA Q s ==这里参照同类机组，供油压力取4mpa ，根据上式计算结果，液压缸直径取标准值mm125=φ后241015.106m A -⨯=3.1.3传感器该系统采用美国FIFE 公司产的DAC-004型二极管阵列式光电传感器。

该传感器的输入-输出具有良好的线性特性。

精度：0.1mm ，视场：1000mm,模拟输出量：0-10mA 。

7sm V m /03.0=NF m80000=3.2带材卷取机动态设计 3.2.1各环节传函 3.2.1.1伺服阀选取63bar 的DYC 系列两级滑阀式电液伺服阀，其空载流量min /766.38min /89.3040630L L Q =⨯=选取DYC 系列供油压力Ps=63bar 时，额定空载流量为40L/min 伺服阀可以满足要求，该伺服阀的额定电流为300mA ,当阀工作在Ps=35bar 时空载流量为min /88.276340350L Q =⨯=则伺服阀流量增益为()A s mAL I Q K SV //1093.03.0min/88.27330-⨯===伺服阀的传递函数通常用振荡环节来近似，由于一般情况下伺服阀的固有频率是液压固有频率h W 的三倍以上，现取s rad W SV /300=,并根据经验暂取伺服阀阻尼比5.0=SV ξSV K 为伺服阀流量增益SV W 为伺服阀固有频率 SV ξ为伺服阀阻尼比813005.023001093.012223220+⨯+⨯=++==-⎪⎭⎫⎝⎛S SS W W SK IQ S G SVSV SVSVSV ξ3.2.1.2液压动力机构A为液压缸有效工作面积241015.106m A -⨯=h ξ为液压缸阻尼系数3.0=h ξ(根据同类机组测定）h W 为液压固有频率 ()s rad M V A W tt e h /379.48105.7101675.211015.10610700044442452=⨯⨯⨯⨯⨯⨯⨯==--βe β为液压油体积弹性模数25/107000m N e ⨯=βA 为液压缸的有效工作面积t M 为负载质量kg M t 4105.7⨯=t V 为系统总压缩体积34410167.2115.11071.12215.015.1m LA Vt --⨯=⨯⨯⨯=⨯=（计算液压缸的容积时，考虑到管道容积，加上系数） 由此得到液压缸-负载的传递函数()⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛+⨯+⨯=⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛++==-1379.483.02379.481051.106/112/122422S SS S W W S S AQ Y S G h hh h ξ3.2.1.3光电检测器和伺服放大器 根据式i SV i V K A K K K 14424.0/== 得出k=128光电检测器和伺服放大器可看成比例环节。