不锈钢冷轧带钢轧机液压压下装置设计

课程设计___ ________

2012-12-21．

目录

摘要1

Abstract2

1 绪论3

1.1 课题背景3

1.1.1 AGC概述3

1.1.2AGC控制的发展情况3

1.1.3AGC控制的发展趋势4

1.1.4AGC控制存在的问题4

2 方案论述及确定6

2.1液压压下装置的特点6

2.2方案论证及确定6

3液压系统主要参数计算及元件选择9

3.1 初选系统工作压力9

3.2 液压缸尺寸计算及选择9

3.2.1缸尺寸的确定9

3.2.2 负载压力的计算9

3.2.3系统流量计算10

表3-3系统流量10

3.3液压缸主要尺寸确定11

3.4 液压缸强度和稳定性计算：12

3.4.1缸筒壁厚的校核12

3.5 液压泵和电动机的选择12

3.5.1选择液压泵12

3.5.2选择电动机13

3.6 液压辅助元器件选择13

3.6.1过滤器选择14

3.6.2蓄能器的选择14

3.6.3其他元器件15

表3-4 液压系统各元件一览表15

3.7油箱尺寸计算16

3.7.1油箱容量的经验公式16

3.7.2油箱结构的设计16

3.7液压压下系统性能验算17

4 液压压下系统的安装与维护20

4.1液压压下系统的安装20

4.2 液压压下系统的维护20

5 总结错误！未定义书签。

22献文考参．

摘要

本设计系统为1450五机架冷连轧初轧机工作辊液压压下系统，钢板轧机的轧辊的位置偏差进行反馈纠正，通过这套伺服控制系统，可以精确控制轧机轧制钢板的厚度.本文主要分析了AGC系统国内外发展现状和存在的问题，进行方案设计，原理分析，参数设计，液压元器件选择，还对系统安装维护做出分析，针对已有的设计存在的问题进行创新改善，保证在轧机在轧制过程中控制.

油箱AGC 液压冷轧机关键词

Abstract

The design system for the1450 five stand cold rolling mill hydraulic AGC control system for steel mill roll position feedback error correction is a servo control system. Mill at home and abroad are introduced the development of hydraulic AGC control of the state and development trends and existing problems. The design principles include tank Manifold design, Design, valve assembly design, system component selection, design and pump station design, the spirit of reasonable co-exist with a certain margin system . of the the requirements, ensure the process the principles of design cost to plate steel thickness control can control this Through servo system precisely the of rolling mill.

Cold Rolling MillHydraulic AGCPumping Station Keywords

1 绪论

1.1 冶金AGC系统在国内外发展现状及存在的问题

1.1.1 AGC概述

AGC（Automation Gauge Control）,即为厚度自动控制.厚度是板带钢最主要的尺寸之一，随着技术的进步，厚度自动控制已成为现代化板带钢生产中不可缺少的重要组成部分.厚度自动控制（AGC-Automation Gauge Control）的基本方式是通过测厚仪或者其他传感器对带钢的实际轧出厚度进行连续测量，根据实测值

与给定值相比较得到的偏差信号，借助各种测量装置调整压下量、张力或压下

速度，将轧机出口厚度控制在允许的偏差范围内.

其基本方式就是通过测厚仪或者其他传感器对带钢的实际轧出厚度进行连续测量，根据实测值与给定值相比较得到的偏差信号，借助各种测量装置调整压下量、张力或压下速度，将轧机出口厚度控制在允许的偏差范围内.

1.1.2AGC控制的发展情况图1-1 AGC控制方式简图

近30年来，国外轧机的装备水平发展很快.在冷带轧机上广发利用液压压下、

液压弯辊、厚度自动控制、板形控制和计算机控制等技术、在新技术运用方面均已采用液压AGC系统与计算机控制相结合的DCS，装设了测量精度高的三测仪表（测厚、测压、测张），且装设了板形检测装置.而国内轧机设备还比较落后，特别是自动控制系统.即使60年代中期从日本、美国等引进的当时属于较先进的单机架轧机，由于当时技术水平的限制，多数未达到设计目标，面临着改造.在

采用新技术方面，部分设备采用了液压压下，少数设备将原有的机液伺服改成了电液伺服系统，并装设了AGC系统，安装了三测仪表，实现了张力闭环控制，但是精度不高.面对国内轧机的这种情况及资金短缺的实情，在吸收国外AGC先进控制的基础上，开发实用性、高精度自控系统装备现有的设备，能使我国钢铁冷轧设备的控制水平进一步提高.

由于轧机自动化水平及对板带材的质量要求越来越高，对轧机执行机构及控目前，液压技术的应用程度和水平，已成为冶金设.制系统性能的要求也越来越高．

备技术水平高低的一项衡量指标.其中液压AGC(Automatic Gauge Control)系统是所有冶金设备中液压技术应用的典型代表，是现代化轧机设备的核心技术.液压AGC系统运行状态的好坏，直接决定了轧机的工作可靠性.长期以来，由于机械设备水平的整体差距，我国的轧机设备主要依赖进口，在技术特别是核心技术方

面受到限制.虽然近年来在先进技术的应用方面有重大突破，但仍局限在单机应用的水平.因此，开展液压AGC系统故障诊断技术的研究不仅对提高轧机设备的生产率、提高设备的维护管理水平具有重要意义，同时也对提高国产轧机设备的应用水平具有重要的社会意义.

1.1.3AGC控制的发展趋势

在连轧工艺发展过程中，轧制过程模型研究一直为钢铁研究企业所重视，由于轧制内部机理十分复杂，目前对数学模型研究多集中在轧机体系模型，分析轧制过程中某一因素对厚度的影响，如张力、轧辊变形等，所建的模型缺乏全面、完整性.因此，建立一个全面、完整、正确的机电一体化轧制模型，进行轧机体系在轧制过程中的实时动态研究是目前的发展趋势.

采用智能控制技术（如神经网络）提高自适应学习的精度.

模型计算过程中考虑单元细化，如有限元方法和有限元思想的使用.

在控制策略的研究方向，基于反馈控制理论，控制模型出现了两个研究方向.一是复合控制，即在常规PID控制的基础上，加入前馈、压力、秒流量等控制策略.这种方法在轧钢工业中得到广泛应用，效果良好；二是利用被控对象建模的新方法（如人工神经网络）、自适应控制、预测控制、优化控制的新算法，构造单环反馈系统，由于这些算法在理论推到研究上有许多假设条件，与实际有很大差距，随着算法的进一步改进，这个方向无疑有很大的发展前景.

1.1.4AGC控制存在的问题

虽然AGC在各个方面都有了不同程度的发展，但是，由于各方面因素的限制以及AGC控制方式很多，各种AGC复合体统往往相互关联，相互影响，实际上存在最优组合方案.存在的问题和带来的难点主要有：

1) 建立真实反映被控对象内在本质的数学模型比较复杂.冷轧机阀控液压系统是一个多变量、非线性、强耦合、参数时变的且带有随机干扰的不确定系统.目前轧机系统的模型都用二阶惯性环节简化代替，由此利用经典的控制方法设计的.

控制器很难进一步提高厚度控制的精度，难以适应轧制工艺

2) 对于闭环系统而言，系统设定值的精度难以保证，从而限制了AGC的控制精度.

3) 影响出口厚度波动的因素很多.

.测厚仪的安装位置，导致了检测到的出口厚度在反馈控制上的滞后4)

2 方案论述及确定

2.1液压压下装置的特点

随着工业的发展，带钢的轧制速度不断提高，产品的尺寸精度日趋严格.特别是采用厚度自动控制（AGC）系统以后,电动压下装置已远远不能满足工艺要求.目前，新建的冷连轧机组生产线几乎全部采用液压压下装置，热带钢连轧机精轧机组最后一架轧机也往往装有液压压下装置.

所谓全液压压下装置，就是取消了电动压下装置，其辊缝的调整均由带位移传感器的液压缸来完成.与电动压下装置比较，全液压压下装置有以下特点：

1.快速响应性好，调整精度高；

2.过载保护简单可靠；

3.采用液压缸压下可以根据需要改变轧机当量刚度，轧机实现从“恒辊缝”；

4.到“恒压力”轧制，以适应各种轧制及操作情况；

5.较机械传动效率高；

6.便于快速换辊，提高轧机作业率.

2.2方案论证及确定

经过小组讨论，针对该设计要求的工序动作，拟定以下三种方案：

第一种方案原理分析：该系统采用双变量液压泵作为油源，一台工作，一台备用，这样可以减少故障带来的经济损失，采用伺服变量泵可以调节流量，来控制系统运行速度，达到调速的目的，在控制油路上采用三位四通电磁伺服阀来进行调平，当系统出现倾斜时，位移传感器和压力传感器反馈信息，控制伺服阀调整进油，以保持两个液压缸同步，该系统将冷却油路设在系统回油路上，不需要另外的液压泵进行循环，这样减少了液压站投资.该系统结构紧凑，既能达到调速.

的目的，又能实现双缸同步运行

方案一图2-1

第二种方案原理分析：辅泵有三个作用：给主泵柱塞泵供油以延长主泵工作寿命、给执行元件液压缸有杆腔产生被压、使多余流量通过溢流阀形成冷却循环；主泵定为恒压变量泵，保证阀台伺服阀的工作稳定性；主泵出口的电磁溢流阀做安全阀用，蓄能器作为辅助动力源，两个温度控制器的作用是保证冷却器和加热器使用时的适当温度.该系统冷却回路单独使用液压泵进行循环，这样减少了系统回路的压力损失，在总油路上有一个较大的蓄能器进行保压蓄能，在两个液压缸的压下油路上没有进行保压，不能及时补充压下压力.：

方案二图2-2

第三种方案原理分析：该系统使用定量泵进行供油，使用伺服阀进行变换油路，而且该系统使用的是单作用缸，需要另外使用平衡缸，该系统也没有调速回. 路，不能实现变速，也没有保压蓄能设备，不能及时补充系统压力

方案三2-3 图综合分析以上三种方案的优缺点，第一种方案经济，结构紧凑，又能达到设.案方种一第择选故，作动的求需计．

3液压系统主要参数计算及元件选择3.1 初选系统工作压力，初定系统工作压力根据各种机械常用的系统工作压力

数据，由表3-1Ps=10Mpa

各种机械常用的系统工作压力图3-1 表

类型重型机械、拉床龙门刨床磨床建筑机械、机床起重运输机械液压凿岩机工作压0.8～2 3～5 2～8 8～10 10～18 20～32

/MPa

力3.2 液压缸尺寸计算及选择

3.2.1缸尺寸的确定

前面初选系统压力Ps=10Mpa

已知：总轧制力Fmax=2.6MN

则液压缸最压下力Fmax1 = 1.3MN

液压缸压下速度Vc=15mm/s

液压缸最大行程S=150mm

1)活塞直径D的确定

4F4?1.3D???0.441m0?KP3.14?0.85?10S（3-1）D=500mm

取

K=0.85 K为负荷系数，取其中d

）确定活塞杆直径20.6 因为取d的比值大于与Do0.7Do

＝d 所以?500=350mm

d=0.7得出负载压力的计算3.2.2

d?500mm轧辊直径1d?900mm支承辊直径

2??32?3?7.8?2500?10.21)t?1450?m?10?(14

??32?3?7.8?107.)19?m?1450?10t?(900?24

4N104?g?9.(F?m?m)?231

P?0.5MPP为系统背压，根据参考，估计BB22dD?c??0.512D

（3-2）

??JJ?0.92gg液压缸的机械效率，取表3-2 各工况负载压力

压力计算式工况数值610?1F.31?0.51?2P??cp?.1?B1快下8.27MP

?JA292500?.?0g14

610?F.312???51?0.?2.1cpP?B28.27MP

慢下?JA292.500??0g14

4F104?9.3?0cp?.51?2.1P???B1快上2.09MP

?JA2292.(500?300)??0g24

3.2.3系统流量计算

系统流量3-3表

工况速度计算式数值

??23mL6010.018?500???0Aq?v?快下211.9518?v111mins41

??23mL60???.?Av?q0015500?10慢下15?v176.6122mins42

?32?260??028?(50010?300?)q?vA?0.

液压缸主要尺寸确定3.3L=150mm 液压缸的最大行程1) 最小导向长

度2)是指活塞杆全部伸出时，从活塞宽度的中点到导向套滑动面H最小导向长度.

中点的距离500150LDmm260H?????）H=350mm （3-3 取max22202B=(0.6~1)D 根据液压缸工作压力和密封方式确定，一般取活塞宽

度B300mm?500?B?0.6D?0.6所以）缸筒壁厚计算3DP max?????2（3-4）40512.275?8.?P?1.5P?1.)

MP (P取最大工作压力max?MP?353取安全系数45热轧无缝钢管，调质处理，

屈服强度缸体选用s?????88.4353/?25/n?MP n=5 材料的许用应力为

???2?88.225

s PD12.405?500max???35?.14mm

??500?2?240?580mmD?D??mm40?，缸的外径考虑一定的刚度取14）缸筒底部厚度

P1.5?8.27max??0.433?500?.?0433D?81.17mm???88.25底部设计为平面

?mm?85取）导向套滑动面长度5A?(0.6~1)d 80mm?D导向套滑动面长度，时，取A?0.6d?0.6?350?210mm 所以．

为保证最小导向长度，不宜过分的增大导向套长度和活塞宽度，最好的办法度长K，其加装一个隔离套之是在导向套与活塞间

mm95?300)/2??B)/2?350-(210HC?-(A 3-5 （）3.4 液压缸强度和稳定性计算：3.4.1缸筒壁厚的校核DP y????

?2，由《机械设计手册》公式23.6—22

??????,