[發(fā)明專利]一種帶鋼精整機組助卷張力預設定及控制方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201810060106.9
• 申請日: 2018-01-22
• 公開（公告）號: CN108268066B
• 公開（公告）日: 2021-04-20
• 發(fā)明（設計）人: 孫亞波;崔衛(wèi)華;劉渭苗;李宏偉;馬偉然
• 申請（專利權）人: 中國重型機械研究院股份公司
• 主分類號: G05D15/01
• 分類號: G05D15/01;G05D17/02
• 代理公司: 北京輕創(chuàng)知識產權代理有限公司 11212
• 代理人: 談杰

1.一種帶鋼精整機組助卷張力預設定及控制方法，其特征在于按照以下步驟進行：

步驟一：計算卷取第1圈時的助卷張力預設定值T₁；

步驟二：計算卷取第i圈時的助卷張力預設定值T_i，i＝2～N；

步驟三：設i＝1；

步驟四：比較卷取機轉矩反饋值T_f與助卷張力預設定值T_i的大小，如果T_f-T_i＞ΔT，ΔT為轉矩控制精度，則卷取機實時速度v_a＝v_l-v_m，v_l為機組速度，v_m為控制系統(tǒng)速度激勵值，轉到步驟四繼續(xù)執(zhí)行；

步驟五：比較卷取機轉矩反饋值T_f與助卷張力預設定值T_i的大小，如果T_f-T_i＜-ΔT，則卷取機實時速度v_a＝v_l+v_m，v_l為機組速度，v_m為控制系統(tǒng)速度激勵值，轉到步驟五繼續(xù)執(zhí)行；

步驟六：判別i＜N是否成立？若成立，令i＝i+1，轉到步驟四；否則，轉到步驟七；

步驟七：助卷卷取控制結束；

所述步驟1計算卷取第1圈時的助卷張力預設定值T₁過程如下：

為了確定帶鋼彎曲至目標曲率所需的最小張力，將卷筒與已經卷取完的帶鋼看成一個整體，從帶鋼頭部開始逆卷取方向取四分之一單元進行受力分析，根據彈性力學，其水平和豎直方向的受力平衡及力矩平衡列出平衡方程：

式中：T為帶鋼張力，單位：N；F為周向力，單位：N；p為外圈帶鋼受到的均布壓應力，單位：MPa；τ為外圈帶鋼受到的均布摩擦應力，單位：MPa；M_w為A截面的內力矩，單位：Nm；θ為方位角，單位：rad；R為卷筒半徑，單位：mm；B為帶鋼寬度，單位：mm；

由于外圈帶鋼所受壓應力較小，認為其處于臨界滑移狀態(tài)，則：

τ＝μp (2)

式中：μ為帶鋼與卷筒間的摩擦系數；

聯立式(1)和式(2)可得到：

根據彎曲彈塑性理論，可知內力矩M_w如下：

式中：h為帶鋼厚度，單位：mm；σ_s為帶鋼屈服強度，單位：MPa；h_t為彈塑性分界區(qū)域的帶鋼厚度，單位：mm，E為帶鋼彈性模量，單位：MPa；

聯立式(3)和式(4)可得助卷張力最小值T_min為

為了避免帶鋼和卷筒之間以及帶鋼和已卷取帶鋼之間的打滑現象，助卷張力最大值T_1max計算如下：

帶鋼在徑向的力平衡方程式：

皮帶的徑向力平衡方程式：

根據式(6)、(7)得到

式中：B_b為皮帶寬度，單位：mm；T_b為皮帶張力，單位：N，式中，P_h為油壓，MPa；D₀、d₀為液壓缸缸徑、桿徑，mm；Q為皮帶包覆力，單位：MPa；Q_R為帶鋼與卷筒間的正壓力，單位：MPa；

忽略高次無窮小量，有

當dθ→0時，

考慮到帶鋼和卷筒間的摩擦，并忽略皮帶和帶鋼間的摩擦，在圓周方向的力平衡方程為：

當dθ→0時，有dT＝μQ_RB_bRdθ

將式(9)代入，得到

當帶鋼頭部進入與卷筒包角為θ的C點時，帶鋼與卷筒的切點B點處張力可根據式(11)得到

經積分可得T_θ＝T_b(e^μθ-1) (13)

當帶鋼頭部到達壓輥與卷筒的接觸點D處時，在壓輥力P的作用下，

帶鋼與卷筒的切點B點處的張力為

式中為皮帶助卷包角；

從而得到助卷張力最大值T_1max：

卷取第一圈時，助卷張力預設定值T₁為：

T₁＝a(T_min+T₀)+b(T_1max+T₀) (16)

式中：a、b為加權系數，取a＝0.5、b＝0.5；

T₀為助卷皮帶包覆卷筒時，卷筒轉動阻力，單位：N；

所述步驟2計算卷取第i圈時的助卷張力預設定值過程如下：

卷取第i圈時，i＝2～N，帶鋼已經成圈，靠助卷張力包覆在已卷取得帶鋼上，助卷張力與設定值T_i設為：

式中：T_p為助卷完成后的卷取張力設定值，單位：N；

以卷取前N圈的所述助卷張力預設定值T_i為控制目標，卷取機采用力矩控制模式，實現助卷張力預設定控制及閉環(huán)控制。