全液壓矯直機輥縫調整系統(tǒng)的校準與標定

趙 崠 吳慶君

(1.太原重工股份有限公司矯直機研究所，山西030024;

2.淮南市石油化工機械設備有限公司技術部，安徽 232033)

全液壓矯直機輥縫調整系統(tǒng)的校準與標定

趙 崠1吳慶君2

(1.太原重工股份有限公司矯直機研究所，山西030024;

2.淮南市石油化工機械設備有限公司技術部，安徽 232033)

矯直機輥縫調整系統(tǒng)的準確標定是設定工藝參數(shù)、保證矯直質量的重要前提。針對全液壓矯直機的標定特點，介紹了其控制方式、標定工序與專用工具。

液壓矯直機;輥縫調整;標定

全液壓矯直機輥縫調整系統(tǒng)校準與標定的目的是：在所設定的標定力下，找到并記錄當上、下排工作輥縫值為0時的AGC缸行程基準位置與機架剛性的合理校準值，并通過對此基準數(shù)據(jù)的傳輸計算創(chuàng)建校準位置，作為矯直工藝中設定輥縫值、傾動值與補償值的計算依據(jù)。

1 全液壓矯直機的輥縫調整系統(tǒng)

以一臺4 300 mm寬厚板9輥熱板材矯直機進行說明：

全液壓矯直機的輥縫調整系統(tǒng)，采用四個安裝在機架橫梁上的帶位移傳感器的長行程AGC液壓缸實現(xiàn)壓下動作;在控制系統(tǒng)的作用下，由

AGC缸調整上排矯直輥位置實現(xiàn)輥縫值的設定，也可對設備進行超載保護。每個液壓缸由一個比例伺服閥控制動作，通過壓力與位移傳感器測量矯直力與活塞行程，實現(xiàn)從“恒輥縫”到“恒壓力”的調整要求。

1.1 液壓缸與元件部分

液壓缸數(shù)量：4個

活塞直徑：?680 mm

活塞桿直徑：?475 mm

活塞行程：370 mm

油缸最大工作壓力：塞端27.5 MPa

單缸最大力：10 MN

位移傳感器：油缸活塞中心安裝，精度0.005 mm，掃描周期2 ms

壓力傳感器：與液壓管路連接，0～35 MPa對應電流4 mA～20 mA

1.2 自動控制方式

1.2.1 位置控制方式

以控制AGC缸的行程來調整輥縫值，自動化系統(tǒng)在調整過程中會依據(jù)調整量的大小，按調整位移的動態(tài)變化，實時按比例調整壓下速度，到達指定位置值后發(fā)出調整到位信號，從而實現(xiàn)輥縫值的設定。

1.2.2 受力控制方式

以控制AGC缸的受力來調整輥縫值，自動化系統(tǒng)在調整過程中會依據(jù)調整量的大小，按調整受力的動態(tài)變化，實時按比例調整壓下速度，到達指定受力值后發(fā)出調整到位信號，從而實現(xiàn)輥縫值的設定。

2 全液壓矯直機輥縫調整系統(tǒng)的標定特點與標定工具

全液壓矯直機的標定方法是：通過4個壓下AGC缸，對置于上、下排工作輥間的標定板施加設定的標定力，獲得以AGC缸行程基準位置與機架剛性的合理校準值為依據(jù)的基準數(shù)據(jù)，通過對基準數(shù)據(jù)傳輸計算創(chuàng)建上、下排工作輥縫0位值的校準位置。

全液壓矯直機的輥縫0位值可分為：4個壓下液壓缸各自的輥縫0位值，矯直機入口側的一對液壓缸的輥縫平均0位值，矯直機出口側的一對液壓缸的輥縫平均0位值。

2.1 標定特點

在標定過程中至少需要兩個位置值和受力值作為控制方式轉化點。

首先，液壓缸要以位置控制方式運行至上矯直輥與標定板接觸位置，此時液壓缸校準力為“No.0”(受力為0)，但考慮到壓力傳感器的檢測精度為+/－0.05 MPa，另外還存在一些由于制造安裝誤差造成的微小不均勻受力，以及來自調整系統(tǒng)本身的動力影響，不能保證系統(tǒng)能夠精確地檢測出“No.0”位置。此時可以檢測當四個液壓缸受力之和大于0.2 MN時，各液壓缸停止在該位置，并把此位置作為上矯直輥與標定板接觸位置，成為第一個控制方式轉化點，將位置控制方式轉化為受力控制方式。

在受力控制方式下，4個AGC主液壓缸獨立動作，調整校準力到“No.1”(最大受力的7.5%)大約15 s后，時間監(jiān)控將檢測到所有液壓缸受力值達到一致。在此條件下持續(xù)穩(wěn)定受力30 s～60 s，觀察受力變化范圍不超過±50 kN。

隨后，在可以得到機架剛性的合理校準值，且保證矯直輥與標定板不被破壞的前提下，進一步將校準力過渡到“No.2”(最大受力的25%)，并使各液壓缸處于穩(wěn)定的受力狀態(tài)。在此條件下穩(wěn)定持續(xù)30 s～60 s，觀察受力變化范圍不超過±50 kN;每個液壓缸的位置變化和受力值將被讀出、存儲并傳送以創(chuàng)建新的校準位置。該位置值將作為AGC缸平行功能的一部分存儲，此時的校準位置值成為第二個轉化點，控制方式再次由受力控制轉回到位置控制。

主調整系統(tǒng)打開矯直機輥縫，標定工序結束。

2.2 標定工具

標定工序需要一塊厚度尺寸嚴格控制、沒有表面缺陷并滿足相關力學性能要求的標定板作為專用工具。

3 輥縫調整系統(tǒng)的自動校準與標定工序

矯直機標定前，首先要通過主傳動系統(tǒng)將標定板運行到上、下排工作輥之間，其停止位置應使矯直機上工作輥壓下的時候每根輥子都能與標定板接觸，檢查板面清潔無損壞，如圖1所示。

執(zhí)行以下自動校準與標定工序：

(1)切斷主傳動控制。

(2)停止每個AGC缸的功能，將輸出設置為零。

(3)上工作輥彎輥補償設置為零。

(4)調整下排工作輥進、出料側的輥子高度與其余三根下工作輥在同一平面上。

(5)檢查下排工作輥整體位于軋制線相切位置。

(6)開啟高、中壓泵站，壓力顯示正常。

(7)AGC缸以位置控制方式壓下，使上排工作輥接觸到標定板，當檢測受力大于0.2 MN時停止。

(8)液壓缸的控制方式由位置控制方式轉換為受力控制方式。

(9)調整校準力到3 MN，檢測并調整4個液壓缸受力值達到一致;在此條件下穩(wěn)定受力持續(xù)30 s～60 s，觀察受力變化范圍不超過±50 kN。

(10)調整校準力到10 MN，檢測并調整4個液壓缸受力值達到一致;在此條件下穩(wěn)定受力持續(xù)30 s～60 s，觀察受力變化范圍不超過±50 kN。

圖1 標定板與標定位置Figure 1 Demarcated panel and demarcated position

(11)程序讀出、存儲并傳送每個液壓缸的位置和受力實時數(shù)據(jù)，以此計算創(chuàng)建記錄校準位置。

(12)液壓缸的控制方式由受力控制轉換為位置控制方式。

(13)標定完成，輥縫向上開啟20 mm。

(14)啟動主傳動取出標定板。

4 標定板的技術參數(shù)要求

標定板的技術參數(shù)依據(jù)矯直輥的排列、輥身長度尺寸、所受標定力的大小、加工制造的工藝合理性需滿足以下要求：

(1)標定板的幾何尺寸與精度要求

幾何尺寸/mm：65×4 000×4 100

尺寸公差/mm：65 ±0.1

表面光潔度/μm：Ra3.2

位置公差/mm：上、下面相對平行度0.1

形狀公差/mm：上、下面各自平面度0.2

(2)標定板的力學性能要求

計算單輥最大接觸壓應力：σmax

接觸體的形式：半徑為R的圓柱體與平面

式中，E是鋼質彈性模量，E=2.1×104 kg/mm2;P是單根工作輥施加的最大壓力，P=2 500 kN;L是輥身長度，L=4 300mm;R是輥身半徑，R=160 mm。

選標定板材料的屈服極限Re≥450 MPa。

5 結論

準確的校準標定是設定工藝參數(shù)、保證矯直質量的重要前提。矯直機在操作之前都要運行標定工序，如在設備投入使用之前，設備生產(chǎn)中每次完成換輥之后，甚至在正常生產(chǎn)運行中每隔一、兩周也都要進行一次標定工序，以校準系統(tǒng)基準點的誤差，預測出機械或自動化控制系統(tǒng)中的問題。自動校準與標定程序運行準確高效，減輕了工人的勞動強度，提高了矯直板材產(chǎn)品質量和設備的生產(chǎn)效率。

編輯 傅冬梅

Alignment and Demarcation of Roll Gap Adjustment System for Full Hydraulic Straightener

Zhao Dong，Wu Qingjun

Accurate demarcation of straightener rollgap adjustment system is the key precondition to set technological parameter and guarantee straightening quality.Regarding to demarcated features of full hydraulic straightener，its controlmeans，demarcated procedure and special tool have been described.

hydraulic straightener;roll gap adjustment;demarcation

TG333.2+3

A

2013—04—15