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        試析金屬帶材壓力加工中張力控制系統(tǒng)

        2014-08-27 04:10:21劉勉
        卷宗 2014年7期
        關(guān)鍵詞:探討研究

        摘 要:隨著我國工業(yè)生產(chǎn)水平的不斷提高,工業(yè)生產(chǎn)領(lǐng)域取得了巨大的發(fā)展成就,一系列先進(jìn)的生產(chǎn)科學(xué)技術(shù)被應(yīng)用在實(shí)際工作中。張力控制失效問題是金屬帶材壓力加工過程中需要面對的重要問題,其對帶材的質(zhì)量以及企業(yè)的經(jīng)濟(jì)效益都有很大影響。本文在此背景下對金屬帶材壓力加工中的張力控制系統(tǒng)進(jìn)行了探討分析。

        關(guān)鍵詞:金屬帶材壓力加工;張力控制系統(tǒng);探討研究

        張力控制問題是影響軋材質(zhì)量的主要問題,因此張力控制系統(tǒng)便成為軋制生產(chǎn)中的關(guān)鍵設(shè)備之一。研究張力控制系統(tǒng)可以幫助我們有效解決張力控制失效問題,從而提高帶材加工效率、質(zhì)量以及經(jīng)濟(jì)效益。這對促進(jìn)國民經(jīng)濟(jì)的持續(xù)健康發(fā)展具有十分現(xiàn)實(shí)的意義。

        1 張力控制系統(tǒng)總體結(jié)構(gòu)分析

        張力控制系統(tǒng)作為軋制生產(chǎn)過程中的重要設(shè)備,其結(jié)構(gòu)構(gòu)成比較復(fù)雜,涉及技術(shù)眾多,這無疑增加了我們控制帶材壓力加工張力的難度,因此文章有必要對張力控制系統(tǒng)的總體結(jié)構(gòu)進(jìn)行簡要說明。

        在上圖中,數(shù)字1代表軋輥、2代表液壓壓下系統(tǒng)、3代表測厚儀、4代表張力傳感器、5代表夾送輥、6代表卷筒、7代表開卷或者卷取機(jī)。冷軋精軋機(jī)的開卷工作與卷取工作是同時進(jìn)行的,其中上圖中的卷取輥與夾送輥共同構(gòu)成張力控制系統(tǒng)。在冷軋精軋機(jī)中由卷取機(jī)對張力進(jìn)行控制。

        2 軋機(jī)工作的工藝要求以及系統(tǒng)設(shè)計思想分析

        2.1 軋機(jī)工作的工藝要求

        冷軋精軋機(jī)的具體工作流程如下:開卷機(jī)工作將帶材送入開卷夾送輥中,然后再將帶材送入軋機(jī)進(jìn)行軋制工作;軋制完成后,帶材從軋機(jī)中被送到卷取夾送輥,然后由卷取機(jī)將帶材卷取并脹緊。另外,軋機(jī)還要滿足一系列的參數(shù)要求:

        第一,尺寸要求:冷軋精軋機(jī)開卷機(jī)的卷筒直徑為0.5m,最大可以開卷直徑為1.3m的帶材。同時不論是開卷還是卷取,卷筒的寬度為450mm,最大外徑為500mm。

        第二,速度要求:冷軋精軋機(jī)的卷取速度要保持在1.5~15m/s之間,軋制速度控制在0~0.5m/s之間,同時電動機(jī)的轉(zhuǎn)速要控制在0~1560r/min之間。

        第三,其他要求:軋制過程中的張力要控制在8000~80000N之間,同時電動機(jī)的輸出功率要穩(wěn)定為145KW。另外,帶材厚度、帶材寬度等都有一定的技術(shù)要求。

        2.2 張力控制系統(tǒng)的設(shè)計思想分析

        在設(shè)計張力控制系統(tǒng)時,要致力于解決以下三個問題:

        第一,軋機(jī)在開始工作的加速階段或者結(jié)束工作的減速階段,張力控制系統(tǒng)要補(bǔ)償因速度變化造成動態(tài)力矩變化而引起的張力變化,要使軋機(jī)的工作速度與卷取機(jī)的工作速度保持一致,從而減少張力的變化。

        第二,控制因卷徑的變化而引起的張力變化,從而減少張力變化對帶材軋制質(zhì)量造成的影響。

        第三,處理因卷徑以及卷取機(jī)負(fù)載質(zhì)量的增加以及外界其他因素變化而造成的控制系統(tǒng)模塊參數(shù)改變的問題,保持整個控制系統(tǒng)的穩(wěn)定性,從而避免張力發(fā)生變化,控制帶材軋制質(zhì)量。

        為解決以上三個問題,一般采用張力間接控制法以及張力直接控制法等兩種方法結(jié)合的方式對軋制過程中的張力進(jìn)行控制。例如:在張力出現(xiàn)以及張力消失的階段采用間接法,此時對張力進(jìn)行動態(tài)補(bǔ)償;在穩(wěn)定工作階段,采用直接發(fā),從而精確的控制張力。可以說以上三個問題不僅只是張力控制系統(tǒng)中需要面度的問題,而且還是張力控制系統(tǒng)的設(shè)計指導(dǎo)思想。

        3 張力控制方法分析

        3.1 間接張力控制方法

        間接張力控制方法主要被應(yīng)用在軋機(jī)開始工作張力出現(xiàn)以及軋機(jī)停止工作張力消失的階段,即我們通常所說的消張以及建張階段。在控制建張以及消張階段的張力時,我們一般采用最大力矩法,之所以采用這種方法是因為該方法具有一定的優(yōu)點(diǎn):

        第一,最大力矩法法采用了先升壓后弱磁的控制技術(shù),這樣就使得電動機(jī)在很長一段時間內(nèi)處在滿磁的狀態(tài)下,從而避免了無功功率對電機(jī)的沖擊,延長了電機(jī)的使用壽命,降低了生產(chǎn)成本.

        第二,先升壓后弱磁的技術(shù)使得電機(jī)長時間處于全電壓的工作狀態(tài)中,因此電動機(jī)的功率因素大大增加,工作效率明顯提高。

        第三,卷徑的變化無法影響到電動機(jī)的磁場變化,導(dǎo)致電動機(jī)的磁場變化范圍可以隨意選擇,這樣大大降低了電動機(jī)的生產(chǎn)標(biāo)準(zhǔn),從而降低了帶材加工的生產(chǎn)成本。

        第四,電動機(jī)工作電流不會輕易達(dá)到最大值,因此電動機(jī)的工作損耗大大減少。

        3.2 直接控制方法

        在軋制工作穩(wěn)定進(jìn)行的階段,需要使用直接控制方法對張力進(jìn)行控制,而想實(shí)現(xiàn)對張力的有效控制,需要電流調(diào)節(jié)器、速度調(diào)節(jié)器、張力調(diào)節(jié)器以及控制對象等構(gòu)件和環(huán)節(jié)的協(xié)同工作。

        首先,在設(shè)備開始運(yùn)行時,速度調(diào)節(jié)器開始工作,控制設(shè)備的加速度。

        其次,當(dāng)軋機(jī)進(jìn)行穩(wěn)定工作狀態(tài)時,速度調(diào)節(jié)器的轉(zhuǎn)速環(huán)停止工作,張力調(diào)節(jié)器的張力環(huán)開始工作,此時系統(tǒng)對張力的控制按照間接控制方法進(jìn)行,從而實(shí)現(xiàn)對恒定張力的準(zhǔn)確控制。

        另外,在系統(tǒng)工作中,若發(fā)現(xiàn)張力不足,系統(tǒng)會自動對設(shè)備進(jìn)行調(diào)節(jié),從而提高系統(tǒng)的張力,確保帶材的軋制質(zhì)量。

        4 結(jié)語

        張力控制系統(tǒng)在金屬帶材壓力加工過程中發(fā)揮著重要作用,關(guān)系到加工產(chǎn)品的質(zhì)量。本文率先分析了冷軋精軋機(jī)的構(gòu)成以及張力控制系統(tǒng)的構(gòu)成,然后研究了設(shè)備的工作原理以及系統(tǒng)的設(shè)計思想,最后對生產(chǎn)過程中采用的張力控制方法進(jìn)行了探討,為金屬帶材壓力加工提供了理論參考。

        參考文獻(xiàn)

        [1]張忠東.試析金屬帶材壓力加工中張力控制系統(tǒng)[J].科技創(chuàng)新與應(yīng)用,2014(10)

        [2]單秀慶.金屬帶材壓力加工中張力控制系統(tǒng)的探究[J].科技創(chuàng)業(yè)家,2013(20)

        作者簡介

        劉勉(1984-),男,河南,本科,中級,研究方向:有色金屬加工。

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