Устройство регулирования положения гидронажимного механизма прокатной клети Советский патент 1982 года по МПК B21B37/62 

входом квадратичного преобразователя, выход которого связан о вторым входом блока деления. На чертеже изображены структурная схема предложенного устройства регулирования и структура прокатной клети с гидронажнмным механизмом (ПК). Они включают первый сумматор 1, выход которого соединен: с первым входом блока 2 деления, выход последнего связан с входом регулятора 3 положения, выход которого соединен с входом электрогидравлического усилителя 4, который управляет величиной расхода Q жидкости, поступающей в гидроцилиндр нажимного механизма. Первое динамическое звено 5, соединенное с выходом усилителя 4, характеризует процесс изменения давления Р жидкости в поршневой полости гидроцилиндра в зависимости от расхода жидкости в условиях загруженной прокатной клети; ноложение а, занимаемое гидронажимным мех)анизмом, определяется выходом второго динамического звена 6, вход которого соединен с выходом звена 5 и измеряется датчиком 7 положения, выход которого соединен с входом румматора 1, второй вход блока 2 связан с выходом квадратичного преобразователя 8, вход которого соединен с выходом блока 9 выделения модуля, вход этого блока связан с выходом второго сумм-атор;а 10, второй вход которого соединен через компаратор 11 с выходом регулятора 3, а первый вход - с выходом датчика 12 давления жидкости в гидроцилиндре. Процессы в прокатной клети с гидронажимным механизмом для малых изменений координат Q, Р, а могут быть оцисаны тремя уравнениями: уравнением усилий в клети, уравнением расхода жидкости в гидроцилиндре и линеаризованным уравнением электрогидравлическо.го усилителя. На осноБ.ании этих уравнений передаточные функции динамических звеньев 5 и 6 могут быть представлены в еледующем виде: Я /Г,(Г,Р:-1) (r p-Mxr p-i) s (f)6 p c( + lУ коэффициент; гдеKi Tb T,, Гз, 74 постоянные времени; площадь поршня в 55 гидроцилиидре; С - модуль жесткости клети. Устройство работает следующим образом. При изменении сигнала задания -U з на выходе сумматора появляется напряжение, которое в блоке деления делится на корректирующий сигнал {7к и далее поступает на регулятор положения. для когд для где Выходное напряжение L/p, приложенное к электромагнитной катушке электрогидроусилителя, вызывает протекание по. катушке соответствующей величины тока, пропорционально которому изменяется величина открытия дросселирующих отверстий, подсоединяющих поршневую полость гидроцилиндра или к магистрали с постоянным давлением напора или к сливной магистрали в зависимости от направления тока по катушке (от полярности Up). Подсоединение норшневой полости гидроцилиндра к напорной магистрали через дросселирующую щель определенной площади (режим напора) приводит к появлению потока рабочей жидкости с определенным расходом из напорной магистрали в поршневую полость, при этом перепад давления на дроссели-рзющей щели (на гидроусилитель) будет равен: .пд РН где Я„- постоянное давление напора н идПри направлении расхода жидкости в гидроцилиидр гидронажимной механизм перемещается в сторону увеличения усилия прокатки. При подсоединении поршневой полости к сливной магистрали (режим слива) рабочая жидкость под действием ус;: ЛИЯ прокатки вытесняется из поршневой полости на слив, нал имной механизм перемещается в сторону уменьшения усилия, при этом перепад давления на гидроусилителе равен: Р -РР пд - н .сл, где РСЛ - давление в сливной магистрали, которое можно принять равным нулю. Перемещение гидронажимного механизма будет продолжаться до тех пор, пока сигнал обратной связи Uос с выхода датчика положения не будет равен сигналу задания Uz . Расход жидкости через ги дроусилитель нодчиняется закону прохождения жидкости через отверстие и в единицах, отнесенных к базовым величинам, может быть апределен как: (u, - u,,}-K ежима напора, t/3 Уос, У P(U, - U,,)-K ежима слива ft/з - ). Р . Q п т I 3 Q - УЪ -fj-II . , , UK (/o,-,t/,-,

- номинальный расход жидкости

через гидроусилитель; UQ - базовое напряжение системы

управления;

К - коэффициент усиления пропорционального регулятора положения.

Из приведенных уравнений следует, что расход жидкости через гидроусилитель зависит от перепада давления на нем, который может меняться в широких пределах; это эквив1алентио изменению в тех же пределах коэффициента усиления по контуру регулирования положения.

Коэффициент усиления по регулироваиия положения может быть получен неизменным, если:

I-Я - в режиме напора, f к -f Р - Б режиме слива.

В этом случае при любом перепаде давления переходные процессы регулирования положения могут быть получены одинаковыми и оптимальными по быстродействию.

Соответствующий режиму работы корректирующий сигнал и вырабатывается следующим образом: в режиме н апора выходное напряжение регулятора положения Up имеет положительную полярность, при этом выходное напряжение компаратора максимальное и в относительных единицах равно +.1. Напряжение на выходе датчика давления имеет всегда отрицательную полярность, изменяется только по величине пропорционально давлению в гидроцилиндре и в относительных единицах может быть записано -Р. Таким образом, на выходе алгебраического сумматора имеют для режима напора: 1-Р, а после блока выделения модуля и квадратичного преобразователя: V 1-Р. В режиме слива меняется полярность Up: на выходе компаратора напряжение становится равным нулю, а на выходе алгебраического сумматора -Р, блок 9 выделяет модуль данного напряжения и после квадратичного преобразов/ателя появляется сигнал UK

Vl.

Ко.мпаратор выполняется на операционном усилителе о однополярным стабилитроном в обратной связи, что позволяет на выходе иметь напряжение или равное напряжению пробоя стабилитрона, или близкое к нулю в зависимости от полярности напряжения на выходе регулятора давления. Выделение модуля осуществляется при помощи одного операционного усилителя с коэффициентом, равным 1, п двух диодов. Квадратичный преобразователь, осуществляющий операцию определения корня квадратного из входной величины, реализуется иа операционном усилителе и

квадраторе, включенном в обратную отрицательную связь усилителя. Установка дополнительного датчика давления жидкости гидроцилиндра, используемого в предложенном устройстве, не требуется, так как в каждой системе управления гидронажимным механизмом имеются такие датчики для регулирования давления в гидроцилиндре.

0 Эффективность от использования предложенного устройства заключается в повышении быстродействия гидронажимного механизма при регулировании положения цли усилия прокатки в режимах работы, когда перепад давления на электрогидравлическом усилителе меньще номинального. Эффективность от внедрения на один непрерывный стан холодной прокатки составит 100 тыс. рублей.

Формула изобретения

Устройство регулирования положения гидронажимного механизма прокатной

5 1слети, содержащее первый сумматор, регулятор положения, электрогидравлический усилитель и датчик положения, причем выход регулятора положения соединен с входом электрогидравлического усилителя, выход датчика положения соединен с входом первого сумматора, отличающ ееся тем, что, с целью повыщения быстродействия регулирования положения гидронажимного механизма, оно

5 дополнительно содержит блок деления, первое и второе динамические звенья, квадратичный преобразователь, компаратор, датчик давления жидкости гидроцилиндра, второй сумматор и блок выделения модуля, причем выход первого сумматора соединен с первым входом блока деления, выход которого соединен с входом регулятора положения, выход электрогидравлического усилителя через первый вход

5 первого динамического звена связан с входом второго динамического звена, выход которого соединен с вторым входом первого динамического звена и с входом датчика положения, выход первого дивамичес0 кого звена связан с входом датчика давления жидкости гидроцилиндра, выход которого соединен с первым входом второго сумматора, второй вход которого связан с выходом компаратора, вход компаратора

5 соединен с выходом регулятора положения,. выход второго сумматора через блок1 выделения модуля связан с входом квадратичного преобразователя, выход которого соединен с вторым входом блока деле0 ния.

Источник информации, принятый во внимание при экснертизе:

1. Development of Hydravlic Roll «Positioning Device with Electrohydravlic Secvo65 vale Kakichi Frekai, 24, 1975, № 11.