Устройство регулирования положения гидронажимного механизма прокатной клети

 

О Л И С А Н И Е <>925459

И,ЗОБРЕТЕ Н ИЯ

Союз Советскик

Социалистических

Республик

К АЗТОРСКОмУ СВиДЕТЕЛьсТВ1 (61) Дополнительное к авт. свид-ву— (22) Заявлено 04.04.80 (21) 2904544i22-02 с присоединением заявки— (23) Приоритет— (51)Р1 Кq.з В 21 В 37/08 йкударственный комитет

СССР па делан изобретений и открытий (43) Опубликовано 07.05.82. Бюллетень № 17 (53) УДК 621.771.01, (088.8) (45) Дата опубликования описания 07.05.82 (72) Авторы изобретения

А. Е. Браун, Б. Н. Дралюк и А. Е. Тикоц кии

Научно-исследовательский институт тяжелого машиностроения

{71) Заявитель

1 (54) УСТРОЙСТВО РЕГУЛИРОВАНИЯ

ПОЛОЖЕНИЯ ГИДРОНА)КИМНОГО МЕХАНИЗМА

ПРОКАТНОЙ КЛЕТИ

Изобретение касается автоматического управления прокатными станами.

Наиболее близким к предложенному устройству по технической сущности и достигаемому результату является устройство, содержащее первый сумматор, регулятор положения, электрогидравлический усилитель и датчик положения, причем выход регулятора положения соединен со входом электрогидравлического усилителя, а выход датчика положения — с входом первого сумматора (1).

Недостатком такого устройства является неодинаково быстрое регулирование положения гидронажимного механизма при различных режимах работы. Время переходных процессов в отдельных режимах может превышать время при оптимальной настройке рвтулятора положения более чем в 3 — 5 раз. Это связано с изменением перепада давления на электрогидравлическом усилителе, работающем на несим- метричный гидроцилиндр одностороннего действия, какими являются цилиндры гидронажимного механизма.

Целью изобретения является повышение быстродействия регулирования положения гидронажимного механизма при разных перепадах давления на электрогидравлическом усилителе.

Поставленная цель достигается тем, что устройство, содержащее первый сумматор, регулятор положения, электрогидравлический усилитель и датчик положен ния, причем выход регулятора положения соединен с входом электрогидравлического усилителя, а выход датчика положения— с входом первого сумматора, дополнительно содержит блок деления, первое и второе динамические звенья, квадратичный преобразователь, компаратор, датчик давления жидкости гпдроцилиндра„второй сумматор и блок выделения модуля, причем выход первого сумматора соединен с первым входом блока деления, выход которого связан с входом регулятора положения, выход элсктрогидравлпческого усилителя через первый вход первого динамического звена соединен с входом второго динамического

20 звена, выход которого связан с вторым входом первого динамического звена и с входом датчика положения, выход первого дпнампческого звена соединен с входом датчика давления жидкости гидроцилинд25 ра, выход которого связан с первым входом второго сумматора, второй вход которого соединен с выходом компаратора, вход компаратора связан с выходом регулятора положения, выход второго сумматора че30 рез блок выделения модуля соединен с

925459 входом квадратичного преобразователя, выход которого связан с, вторым входом блока деления.

На чертеже изобр>ажены структурная схема предложенно>го устройства регулирования и структура прокатной клети с гидронажимным 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 P жидкости в поршневой полости гидроцилиндра в зависимости от расхода жидкости в условиях загруженной прокатной клети; положение 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 с>ум>матора 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 сумматора 1О, второй вход которого соединен через иомпаратор 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, P, а могут быть описаны тремя уравнениями: уравнением усилий в клети, уравнением расхода жидкости в гидроцилиндре и линеаризованным уравнением электрогидравлического усилителя. На основании этих уравнений передаточные функции динамических звеньев 5 и 6 могут быть представлены в следующем виде:

К,(7 >Р -1) (1" = -Я- = (.. -)(-.,.с 1)

a S

Р С(Т Р+1 где К, — коэффициент;

Ть Т2, Т3, Т4 — постоянные времени;

S — площадь поршня в гидроцилиндре;

С вЂ” модуль жесткости клети.

Устройство работает следующим образом.

При изменении сигнала задания U „ на выходе сумматора появляется напряжение, которое в блоке деления делится на корректирующий сигнал U» и далее поступает на регулятор положения. ля режима напора когда U„U„„, — (U.— U.,).K

U„для режима слив

60 где — Р.

Р=— н а (U.,— U„„), — Q — U,.

Q= > з ос ((» у >» ц >

0 б посв

Выходное напряжение U, 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 за1О висимости от направления тока по катушке (от полярности Ур). Подсоединение поршневой полости гидроцилиндра к напорной магистрали через дросселирующую щель определенной площади (режим напора)

15 приводит к появлению потока рабочей жидкости с определенным расходом из напорной магистрали в поршневую полость, при этом перепад давления на дросселирующей щели (на гидроусилитель) будет равен:

Р„,, = Є— Р, где Р„ — постоянное давление напора жидкости.

При направлении расхода жидкости в

25 гидроцилиндр гидронажимной механизм перемещается в сторону увеличения усилия прокатки. При подсоединении поршневой полости к сливной магистрали (режим слива) рабочая жидкость под действием уc-,:

30 лия прокатки вытесняется из поршневой полости на слив, нажимной механизм перемещается в сторону уменьшения усилия, при этом перепад давления на гидроусплителе равен:

35 пл н > со> где Р„, — давление в сливной магистрали, которое можно принять равным нулю.

40 Перемещение гидронажимного механизма будет продолжаться до тех пор, пока сигнал обратной связи U„ñ выхода датчика положения не будет равен сигналу задания U,.

45 Расход жидкости через гидроусилитель подчиняется закону прохождения жидкости через отверстие и в единицах, отнесенных к базовым велнчинам, может быть определен как:

Q—

Vl p(U, — „).

925459

߄— номинальный расход жидкости через гидроусилитель;

-U< — базовое напряжение системы управления;

К вЂ” коэффициент усиления пропорционального регулятора положения.

Из приведенных уравнений следует, что

"расход жидкости через тидроусилитель зависит от перепада давления на нем, который может меняться в широких пределах; это эквиналентно изменению в тех же пределах коэффициента усиления по контуру регулирования положения.

Коэффициент усиления по контуру регулирования положения может быть получен неизменным, если:

U„=VI — Р— в режиме напора, U„=V P — в 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 U, вырабатывается следующим образом: в режиме напора выходное напряжение регулятора положения U, 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 — P. Таким Образом, на выходе алгебраического сумматора име ют для режима напора: 1 — P, а после блока выделения модуля и квадратичного пре.и l образователя: 1 — P. В режиме слива меняется полярность U: на выходе комнаратор а напряжение становится равным нулю, а на выходе алгебраического сумматора — Р, блок 9 выделяет модуль данного напряжения и после квадратичного преобразователя появляется сигнал U,. =

= У.

Компаратор выполняется на операциоННоМ усилителе с 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, и двух диодов. Квадратичный преобразователь, осуществляющий операцию определения корня квадратного из входной величины, реализуется на 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 гидронажпм ным механизмом имеются такие, датчики для регулирования давления в гидроцилиндре.

Эффективность от использования предложенного устройства заключается в повышении быстродействия гидронажимното механизма при регулировании положения пли усилия прокатки в режимах работы, когда перепад давления на электрогидравлическом усилителе меньше номинального.

Эффективность от внедрения на один непрерывный стан холодной прокатки соста-. вит 100 тыс. рублей.

Формула изобретения

Устройство регулирования положения гидронажимного механизма прокатной клети, 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, о т л ич а ю щ е е с я тем, что, с целью повышения быстродействия регулирования положения гидронажимного механизма, оно 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 электрогидравлнческого усилителя через первый вход 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 динамического звена связан с входом датчика давления жидкости гидроцилиндра, выход которого соединен с первым входом второго сумматора, второй вход которото связан с выходом компаратора, вход компаратора соединен с выходом регулятора положения, выход второго сумматора через блок выделения модуля связан с входом квадратичного преобразователя, выход которого соединен с вторым входом блока деления.

Источник информации, принятый во внимание при экспертизе:

1. Development of Hydravlic Roll «Posi.

tioning Device Мй Electrohydravlic Secvo .а!е» Kakichi Frekai, 24, 1975, № 11.

925459

Составитель В. Авакова

Редактор 3. Бородкина

Техред А. Камышникова

Корректор С. Файн

Тип. Харьк. фил. пред. «Патент»

Заказ 407/331 Изд Хо 130 ::о, гнс: се

НПО «Поиск» Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, 7К-35, Раушская наб., д. 4/5