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机械毕业设计论文
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机械毕业设计51开卷机毕业设计,机械毕业设计论文
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河南机电高等专科学校毕业设计 1 另有 cad图、动画 联系 956290203 摘 要 冷轧带钢的开卷绝大多数采用 筒 式开卷机，其设备配置较为简单，主要由 筒 及其传动系统，压紧辊，活动支撑和推卷、卸卷等装置组成。 小型冷带钢 开卷机 仅用来开卷，有时还用来卷取。在轧制过程中依靠这类开卷设备可以建立前后张力，这样可以降低轧制压力，改善轧辊的轧制稳定性。 根据现场调研，原开卷机的张力较小，现增加了带钢的张力，进行了主要零件的强度计算，并进行了轧机经济效益评价。该开卷机保证卷取的恒定张力，提高了带钢的表面质量。 开卷机是成卷轧制和带材精整机 组中的重要设备。在可逆式冷、热轧带材轧机的前后均装有开卷机，在不可逆冷、热轧带材轧机以及某些精整作业线上的出口端也装设带材开卷机。开卷机有很大的张力以保证降低轧制压力，减少带钢翘曲现象，从而提高带钢产品质量。 该轧机可供小型冷轧厂使用，具有良好的经济效益。 关键词： 开卷 机，表面质量，恒定张力 The design of decoiling unit abstract One of the decoiling belted steel fetches the overwhelming majority and adopts reel type a fetching machine, its device layout is comparatively simple, by the reel and transmission mainly , compress tightly the roller , support and pushes one , unload the devices , such as one ,etc. to make up in activity. Small-scale cold a fetching machine of belted steel is not only used for twining one but also used for opening a book sometimes. Tension before and after depending on this each and fetching equipment and can be set up in the rolling course, so can reduce the rolling pressure , improve the rolling stability of the roll . According to surveying and studying live, the tension of original fetching machines is relatively small, increase the tension with steel now, selected the capacity of the electrical machinery again at the same time . The intensity of carrying on the major part is calculated, and carry on the economic benefits of the rolling mill and appraise . This fetching machine adopts the adjustable speed electrical machinery of direct current, guarantee a invariable tension fetched, have improved the surface quality with steel. This rolling mill is for small-scale cold-rolled factory to use , have good economic benefits. Keyword: decoiling unit, surface quality, invariable tension nts河南机电高等专科学校毕业设计 2 绪论 开卷 机是轧钢成卷生产不可少的设备。保证 开卷 机顺利工作对提高轧机生产率有很重要意义。冷轧机组中， 开卷 机用于 将钢卷伸展 。采用恒张力轧制，可以提高带钢质量。 例如对于 1700冷轧机组 开卷 机设计 ，其用于二机架冷轧机组中。首先，选择 开卷 机的设计方案，并对设计方案进行评述。由于冷带钢卷取张力大，采用四棱锥 筒 结构。用液压缸移动斜楔进行胀缩。将四棱锥体单独加工装在 筒 轴上，这样改进，加工方便。当锥体磨损后可以单独更换。这样，可以降低设备维修费用。另外，四个扇形块边采用搭接技术，防止 筒 胀开后出现空隙，减少钢卷局部压扁，提高钢卷质量。去掉钳口，采用助卷器卡紧带钢头部，方便卸卷。 带钢 卷开 过 程中对 筒 的压力并计算卷取轴弯曲强度 ， 对支承轴承进行选择和校核。采用合理的润滑方案、润滑方法和控制技术，使卷取机技术先进，经济合理。强度足够，有广泛的使用价值，可用于酸洗、热处理、镀锌和镀锌机组中。 nts河南机电高等专科学校毕业设计 3 第一章 开卷机的概念 和发展趋势 1.1 选题的背景和目的 开卷 机的设计，除了按一般机械设计程序进行机构和强度设计外，尚有几个与工艺和操作有关特殊问题。如机构选择、主要参数确定、 筒 压力计算和张力、调速、卷取质量等。 开卷 机的结构形式的选择，热带钢 卷取机装在热带钢轧机的后面地下式 开卷 机，一般三辊式成形辊布置多支点棱锥型 筒 。冷轧带钢卷取机安装冷轧机组、平整机组外，广泛用于各类纵切和横切精整机组、重卷机组和酸洗机组的不同部位以满足不同的工 艺要求。 在可逆式冷轧机上轧制时，带钢张力由 开卷 机产生，因而这种 开卷 机要承受很大的张力，宽带钢的张力可达 400500 千牛，特别多辊轧机轧制合金薄带材时，带钢对卷取机的径向压力极大，长期以来多采用带钳口的实心 筒 。再设置重卷机组倒卷，多采用八棱锥无缝隙 筒 ，以防止 筒 损坏坯带材表面。冷带钢 开卷 机是冷轧生产的重要设备。 1.2 开卷机的概述 开卷设备大体可分为：悬臂式开卷机、双圆柱头式开卷机 和双锥头式开卷机。悬臂式开卷机具有刚性大，开卷张力大等优点，因此适用于较薄带材的开卷。 悬臂式开卷机和双圆柱头式开卷机及 双锥头式开卷机已成功地应用于带材精整机组及冷连轧机组。最近几年，西德和美国一些机械制造公司和生产厂商，大力推广双圆柱头式开卷机。国外生产事件证明，双圆柱头式开卷机上料操作方便，工作平稳可靠，其结构也比悬臂式开卷机简单。其缺点是，由于采用两套传动装置，双圆柱头式开卷机 设备重量比悬臂式开卷机要大。 由于双锥头式开卷机，锥头部分和带内卷圈接触面积太小，带张力操作时，容易损坏带材头部，所以目前已不大采用。 图 1.1 为某机组悬臂式开卷机的结构形式。 nts河南机电高等专科学校毕业设计 4 图 1.1 悬臂式开卷机 1 筒 2 传动装置 3 减速机 4 电机 5 胀缩油缸 6 对中油缸 1.3 开卷机的结构 1.3.1 单 筒 可胀缩开卷机 这种结构开卷机，其结构上与张力卷取机基本相同 ，但在开卷机 筒 上无钳口装置。案 筒 结构形式不同，可分为单 筒 棱锥式开卷机和单 筒 链板式开卷机。 图 1.2 为单 筒 链板开卷机 机构。它在带钢精整机组的头部，用来开卷厚度为 0.6毫米，宽度为 500 毫米的带卷。卷重为 15 吨，开卷速度为 3 米 /秒。 筒 的缩径机构，依靠仅作径向运动的四块弓形块 3 来实现。弓形块 3 与内 筒 1用链板 2 铰接 ，内 筒 1 与心轴 4 采用其尾部的垫板 5 连接在一起。心轴 4 则与 筒端部的轴向胀缩液压缸活塞杆相连。若轴向液压缸进行压力压油时，活塞杆与心轴 4 一起做轴向移动使 筒 缩径。借助于弹簧的作用，使活塞杆与心轴 4 复位， 筒胀径。 图 1.2 单 筒 链板式开卷机结构 1 内 筒 2 链板 3 弓形块 4 心轴 5 垫板 这种开卷机进适用于开卷张力不大于 1000 公斤的卷重在 15 吨以下的横切机组、清洗机组、退火 机组等精整机组。对于处理卷重较大和开卷张力较大的带卷时，可采用单 筒 棱锥式开卷机。 图 1.3 为单 筒 棱锥式开卷机。它用于双机架平整机组，带材厚度为 0.15-0.8 毫米，宽度为 550-1270 毫米。开卷速度为 33 米 /秒或 23 米 /秒。开卷张力为 2270 公斤，卷重为 20000-45000 公斤。 这种开卷机 筒 由活动支撑轴颈 1、拉杆 2、空心轴 3、扁销 4.弓形块 5、棱锥轴 6 以及滑键 7 等组成。 nts河南机电高等专科学校毕业设计 5 图 1.3 单卷棱锥式开卷机的 筒 结构 1 活动支撑轴颈 2 拉 杆 3 空心轴 4 扁销 5 弓形块 6 棱锥轴 7 滑键 这种单 筒 棱锥式开卷机与链板式开卷机比较，具有刚性好、开卷张力大、设备重量较轻等优点，目前已被广泛采用。 1.3.2 双锥头无胀缩开卷机 图 1.4 为双锥头无胀缩开卷机。它用来开卷厚度为 1.5-5 毫米，宽度为 1500 毫米的带材，开卷速度为 1 米 /秒。这种开卷机结构简单，其缺点是圆锥头与带卷内孔容易产生打滑。为了克服这一缺点，可采用锥头可胀缩开卷机。 图 1.4 双锥头无胀缩开卷机 nts河南机电高等专科学校毕业设计 6 1.3.3 双圆柱头可胀缩开卷机 双圆柱头可胀缩开卷机按其胀缩方式的不同，还可分为径向液压缸胀缩双圆柱头式开卷机和轴向液压缸胀缩双圆柱头开卷机两种 。 双圆柱头式开卷机用于酸洗机组、剪切机组及冷连轧机组。一般来说，这种开卷机用来开卷张力不大的带厚为 2-8 毫米的热轧带钢。 对于薄带钢和大张力开卷时，则采用悬臂式开卷机。 图 1.5为径向液压缸胀缩双圆柱头开卷机。开卷机左右锥头分别由液压缸 2操作，可沿其水平方向移动。 借此夹持带卷内径，并对中机组中心线。圆柱胀缩由二个 图 1.5 径向液压缸胀 缩双圆柱头开卷机 径向液压缸来实现。 为了使两个径向液压缸 4 作同步径向运动，利用齿轮 3 实现机械同步。这种结构上克服了上述锥头无胀缩开卷机的打滑现象，使用情况表明，效果良好。 轴向液压缸双圆柱头开卷机，用于五机架冷连轧机组。带材厚度为 1.5-6 毫米，带材宽度为 550-1530 毫米。屈服极限为 37 公斤 / 2毫 米 。最大卷重为 45000 公斤。开卷速度为 10.5 米 /秒 。开卷张力为 920-9200 公斤。 筒 结构如图 1.6 所示， 筒 直径为 610 毫米，胀径时为 630 毫米，缩径时为 560毫米。 筒 长度为 855 毫米，由于 筒 较短，把与轴向胀缩液压缸活塞直接相连的拉杆头部做成锥形，在锥形部位加工出燕尾槽滑动面，使它与弓形 3 相配合，构成斜契滑动机构。推动弓形块胀开， 筒 胀径。轴向胀缩液压缸反向动作时，借助拉杆端部上的燕尾槽是 筒 缩径。轴向胀缩 活塞直径为 440 毫米，行程为 221 毫米。 nts河南机电高等专科学校毕业设计 7 1.6 轴向液压缸胀缩的双圆柱头开卷机的 筒 结构 1 空心轴 2 拉杆 3 弓形块 轴向液压缸胀缩双圆柱头开 卷机与径向液压缸找那个所双圆柱头开卷机相比，仅仅是圆柱头胀缩液压缸布置方式不同。制造和使用等方面来看，轴向液压缸胀缩双圆柱头开卷机较好。 图 1.7 胀缩液压缸和回转接头 1 拉杆 2 活塞 3 回转接头 nts河南机电高等专科学校毕业设计 8 1 4 开卷机的发展 趋势 薄板、带钢的生产技术是钢铁工业发展水平的一个重要标志。薄钢板除了供汽车、农机、化工、食品罐头、建筑、电器等工业使用外，还与日常生活有直接关系，如家用电冰箱、洗衣机 、电视机等都需要薄钢板。因而在一些工业发达的国家中，薄钢板占钢材的比例逐年增加，在薄板、带钢中，冷轧产品占很大部分。 近年来， 冷轧带钢 生产技术的发展主要有以下几个方面： 增加钢卷质 (重 )量。增加钢卷质量是提高设备生产能力的有效方法，因为冷轧带钢 是以钢卷方式生产的，每一个钢卷在送到机组内轧制或处理前，都必须经过拆捆、开卷、穿带，然后加速到正常速度工作，在每一卷终了时又需要有减速、剪切、卷取及卸卷的过程，占用较多的生产时间。钢卷质量增大后，可相应地增加作业的时间，而且由于每卷带钢长度的增加， 带钢在稳定速度下轧制的时间也相应增加，机组的速度才能真正得到提高，带钢的质量也才能 得以改善。然而，钢卷质量也不可无限制地增加，它受到开卷机 等机械设备的结构与强度的限制，也受到电动机调速范围的限制，而且卷重太大还会给车间内钢卷的运输和存放带来困难。目前，冷轧带卷的质量已达 40t，个别的达到 60t，以带钢单位宽度计算的卷重达到 30-36kg mm。 提高机组和轧机的速度。 20世纪 50 年代 开卷机 大都在 20m s左右， 60年代以来已逐步提高到 30m s 左右，最高轧制速度达 37.5m/s。六机架冷连轧机的最 高轧制速度已超过了 40m/s。但是，轧制速度的进一步提高会受到工艺润滑材料与方式的限制。其他作业线 (如单机架平整机组、双机架平整机组、各剪切机组、连续热镀锌机组、酸洗机组、电镀锡机组等 )的机组速度也都相应提高。 (3)提高自动化程度。在生产操作自动化方面，普遍采用各种形式的极限开关、光电管等、对每个动作实行自动程序控制，实现了钢卷对中、带钢边缘纠偏、机组中带钢速度的自动调整、剪切钢板的自动分选等自动化操作和控制。 (4)改进生产工艺。不断采用新工艺、新设备，例如深冲钢板连续退火作业线和浅槽盐酸酸 洗、 HC 轧机、和异步轧制等，以简化冷轧工艺过程，提高 冷轧带钢 的精度和节省能量。 nts河南机电高等专科学校毕业设计 9 第二章 开卷机设计计算 2.1 开卷机筒设计 胀缩式 筒 基本上有以下四种结构形式的：弓形板式、平行四连杆式、四棱锥式、四斜契式。其中平行四连杆式和四棱锥式两种结构比较常见。 平行四连杆式 筒 是用四块结构尺寸基本相同的弧形板组成，每块弧形板和轴上的支撑套筒用四条短连杆相联形成平行四连杆机构，依靠短连杆倾角变化产生筒径的胀缩（图 2.1） 图 2.1 平心四连杆式 筒 四棱锥式 筒 的筒体由 四块扇形板组成，扇形板的内侧有阶梯形斜面与中心四棱锥的阶梯斜面相配合，利用四棱锥的少量轴向滑动形成外径的胀缩（图 3）。 图 2.2 四棱锥式 筒 2.2 开卷机张力的确定与形成 精整机组开卷张力的选用，与机组尾部卷去张力一样，应该十分慎重。不合适的开卷张力，会影响到精整机组正常生产。一般开卷张力为 T= bh nts河南机电高等专科学校毕业设计 10 式中 b-带钢宽度，毫米 ； h-带钢厚度，毫米 ； -单位张力，公斤 / 2毫 米 。在机组头部一般可取 =0.3-0.66 公斤/ 2毫 米 。再设计计算时，上述单位张力还可按下列经验公式计算 =ks式中 s-带钢 屈服限，公斤 / 2毫 米 ； K 张力系数 机 组 名 称 K 值 连 续 酸 洗 机 组 0.004-0.005 点 解 清 洗 机 组 电 镀 锡 机 组 热 镀 锡 机 组 电 绝 缘 涂 层 机 组 连 续 退 火 机 组 横 切 机 组 张 力 矫 直 机 组 0.03-0.05 纵 切 机 组 0.8（ 0.33-14h+0.022h ）， h 为带厚 表 2-1 张力系数 机组张力的选用应十分慎重。采用大张力，使传动设备加大，增加投资。过大的张力还可能拉断带材。小张力可能使带材跑偏。实际上常按生产经验选用。一般可按表 2.2 选取单位张力 机组区域 单位张力值 （ MPa） 机组区域 单位张力值 卷机段： 作业段： 酸洗机组 10-40 热处理 2-8 镀锌机组 8-70 酸洗 7-10 镀锡机组 10-40 活套段： 电解清 洗机组 30 塔式 5-15 退火机组 20-30 车式 10-20 开卷段 3-9 图 2.2 单位张力 值 开卷机张力的形成主要有三种方式：机械抱闸式、磁粉制动器式、直流拖动式。 机械抱闸式的特点是结构简单，投资少，但张力不易控制。通过磁粉制动器形成张卷开力 ，可以通过调整激磁电流调节系统张力大小，易于实现自动控制，但所能解形成的最大张力受磁粉制动器最大力矩限制，因此适用于小开卷张力机组。大中型带材精整机组一般采用直流拖动方式形成所需的开卷张力。 nts河南机电高等专科学校毕业设计 11 2.3 开卷机对中调节 对于一般的带材精整机组，都要求开卷机具有对中调整功能，即爱上卷时和工作过程中，始终保证带材中心线与机组中心线重合，以保证机组能正常工作。 目前采用的纠偏系统主要有光电液纠偏系统和气电液纠偏系统。但光电液 系统应用比较成熟。 在光电液纠偏系统中，光电头固定在带材的边缘，使带材 位于光源的中心线位置，当带材跑偏时，将引起电信号的变化，系统将此变化反馈给液压对中油缸，推动开卷机，实现自动对中。 2.4 压锟压紧力计算 一般在开卷机上均设有压锟，用来压紧带材，增加制 动力矩，有利于正常开卷。有时还可以把压做成传动，这样对开卷引料也有一定好处。如图 4 所示，压紧力 P可按下式决定： PRsin =M弹 、 塑； P= MRsin弹 、 塑(N) 式中： R 带卷半径（ m）； -开卷角（。）； M弹、塑-带材在压锟压紧力作用下，带材所产生弹塑弯曲力矩值（ Nm）； M弹、塑可由下式决定： M弹、塑= 2 2 2 2 211b h s 1b h h 3 h h b s6 4 1 2 （ ） （ ） 式中： 1h-带材横截面上弹性区部分高度，即 1h= s 2R (mE ）； h 带材厚度（ m）； s -带材屈服限（ MPa） E 带材弹性模量（ MPa）。 图 2.3 压紧力受力分析 图 2.4 带卷力分析 nts河南机电高等专科学校毕业设计 12 2.5 筒 径向压力 N 计算 为了不使带卷内径与 筒 打滑，必须胀紧 筒 ，产生足够的摩擦力。使此摩擦力产生力矩值，与开卷张力所引起力矩值相平衡（如图 2.4）所示 。据此可写出平衡方程，从而可决定 筒 径向压紧力 N。 D d d T D TT = F = N ; N = N2 2 2 d （ ）式中 ： Dd=-带卷卷径比，即带卷外径与内径之比； -带卷内径与 筒 的摩擦系数，并按此径向压紧力 N，设计计算 筒 胀缩机构。实际计算时，考虑受力不均匀，开卷张力一般取 1.3-1.5t 计算。 2.6 开卷机传动功率计算 此开卷机采用无压锟设计，由于带钢在 筒 与引料锟之间要下垂 ，张力 T 对下垂度 x值所产生的力矩，应与带钢的弹塑性弯曲力矩相平衡，即如图 2.5 所示。侧有 Tx=M弹 、 塑； T=M弹 、 塑/x 式中 M弹、塑-带钢弹塑力矩，即 M弹、塑= 2 sbhx若 k=0.8，则 M弹 、 塑=0.98 2bh4 s 2bh4 sx 下垂度，毫米。 筒 传动力矩 M 可按下列式子确定 M= T（ R-x） - M弹= T（ R-x） - dQ2式中 T 开卷张力，公斤； R 卷带半径，毫米； -筒 轴承处摩擦系数，对于圆柱滚动轴承 =0.008； d 轴承处枢轴直径，对于滚动轴承取平均直径，毫米； Q 由 筒 自重及张力在轴承处所引起 的反力，公斤。 求出 筒 力矩后，即按下式计算传动功率 N= Mv102 R卷式中 R 卷带半径，毫米； nts河南机电高等专科学校毕业设计 13 M卷-筒 传动力矩，公斤 毫米； V 开卷速度米 /秒； -传动效率，一般取 =0.9。 图 2.5 图无压锟的开卷机受力图 附：开卷机主要机构三维（ pro/e）设计图 nts河南机电高等专科学校毕业设计 14 第三章 开卷机主轴设计与计算 3.1 开卷机技术参数 开卷机是成卷扎制和带材精整机组中的重要设备。开卷机主要用于支承钢带卷，并和直头机一起把钢带送入矫平机。本开卷机采用胀缩式 筒 ，可以适应多种内径变化。其技术参数为 电机功率 /KW 2.2 转速 r/min 125 料宽 /mm 300 卷重 /kg 2000 3.2 估算轴的直径及机构设计 当轴的支撑位置和轴所受载荷大小、方向、作用点及载荷种类均已确定，支点反力及弯矩可以求得时，可按弯矩合成的理论进行近似计算。 图 3.1 主轴简图 1 安装齿轮 2 主轴 3 轴承 4 张紧装置 外缸筒是用来防止塑性层不遭破裂。随着压力的增加，塑性厚度也增加。弹性层厚度减少，最后发生破裂。因此只要注意到厚壁筒内应力分布的变化规律，就可以大大提高缸筒内的工作压力。 作用在内壁的当量应力既可能是压应力也能使压应力，主要取决于压力是从缸的内面作用还是从外面作用。若是内压力1p则当量应力为拉应力，若是外压力Hp作用则当量应力为压应力，因此可以利用外压力并同时考虑内压力的作用，使作用在内壁上的压力减小或降到很低。 首先，根据轴的直径计算公式初步估算直径：轴计算截面上的工作应力 221341 0 ( ) 1 (1 )M T dd （） nts河南机电高等专科学校毕业设计 15 轴的直径 22 1 / 3 1 / 3411 0 ( ) 1( ) ( ) 1M T dd（） 式中 轴计算截面上的合成玩弯矩，； 轴计算截面上的扭矩， 传递功率，； 转速， ； 根据扭应力变化性质而定的校正系数 ； 空心轴内径0d与外径之比， 0d .； 1许用疲劳应力，。 选择轴的材料为钢，经调质处理，可知材料的机械性能为 s；b；1；1； . 510 代入（）式得 考虑到安装张紧装置需加键槽，故将其轴径增加。因此取轴径为根据轴的受力，选取圆锥滚子轴承。装轴承处的直 径1d，2d。初选和，其宽度分别为 .和。 . 轴上受力分析 轴上受力如图 3.2（） 所示。计算时，通常把轴当作置于铰链支座上的梁，轴上零件传来的力，通常作为集中力，其作用点取为零件轮廓宽度的中点。轴上扭矩则从轮毂宽度的中点算起。轴上支撑反力的作用点，根据轴承的类型和组合确定。 如果作用在轴上的各载荷不再同一平面内，可分解到个相互垂直的平面 上，然后分别求出这个平面内的弯矩，再按矢量法求的合成弯矩。 轴承受的弯矩 . . . 轴传递的转矩 . . 齿轮圆周力 tFcd 齿轮径向力 rFtF . nts河南机电高等专科学校毕业设计 16 （）在水平平面内的支反力（图 3.2（） 由AM得BZRrF 因此BZR；AZRBZR 齿轮的作用力在水平平面的弯矩（图 3.2（） DZMAZR . （）在垂直平面内的支反力（图 3.2（） AYR（）tF BYRtF 齿轮的作用力在 水平 平面的弯矩（图 3.2（） DYMAYR . （）由于负载0F的作用，在支点和处的支反力（图 3.2（） 由BM得AOR0F AOR；BORAOR0F 由于负载0F的作用而产生的弯矩图如图 3.2（）所示： BOM 0F . . nts河南机电高等专科学校毕业设计 17 图 3.2 轴所受载荷 .轴的强度校核 根据轴的结构 尺寸及弯矩图，截面 处的弯矩较大，且有轴承配合引起的应力集中，因此，处是危险截面。现对其进行强度校核。 由于该减速机轴的传动，弯矩引起对称循环的弯应力，而转矩引起的为脉动循环的剪应力。 抗弯断面系数 3 4(1 )32d . 410 弯曲应力幅47 8 7 9 .21 .4 1 0BMW . 附：开卷机主轴三维设计图 nts河南机电高等专科学校毕业设计 18 第四章 开卷机恒张力控制系统 4.1 硬件组成 开卷电机型号为 Z4-315-11,功率为 110KW、电压为 400V。电流为 324A。转速为 400r/min，供电装置采用意大利 Ansaldo 全数字传动模块，型号为 SPDM450RCF，CPU 为型号 416-2DP。主站与从站间通信方式为 Profibus-DP。 PLC 控制系统完成操作连锁，卷径计算，速度、加速度及张力的设定，断带保护和准确停车等功能。通过数字量输入模板 DI 把各传动系统的启动好、停止、轻故障、重故障、就绪信号 送入 PLC,PLC 则根据整个轧机的工艺连锁条件和操作指令，再通过数字量输出模板 DQ 向传动系统发出启动、停止命令。每卷的初始卷径、带宽、比重和各道次的入口厚度、出口厚度、轧制速度、单位张力、屈服强度等参数，经上位机键盘输入，上位机通过 Siemens 公司的 CP5613 卡与 PLC 通信。 根据以上这些参数计算出每卷各道次的主机速度设定值，同时计算开卷电机 张力设定值，速度设定值和张力设定值通过模拟量输出模板 AQ 送到传动系统的调节回路。各传动系统速度、电流和磁通实际值通过模拟量输入模板 AI 送给 PLC，并分别在上位机 和操作台显示。为了进行卷径计算，分别在左卷、左侧量锟、右卷、右侧量锟上装有脉冲发生器，这些脉冲分别送入西门子高速计数器模板FM450，高速计数器根据 Step7 软件中设置的工作方式对开卷机和测量锟转过的脉冲进行计数，并由其脉冲值计算当时卷径。 4.2 开卷机工作状态分析 主机与开卷机间带钢的张力由开卷机建立，开卷过程即维持带钢张力恒定的动态调节过程。开卷机上料时需点动工作，张力给定不投入，系统为典型的速度的、电流双闭可逆调速系统。穿带完成后建立静张力，大小由操作台给出，此时系统为电流单闭环控制系统，达到给 定张力后开卷机处于堵转状态，静张力建立。建立静张力前开卷机处于电动状态；建立静张力时开卷机处于堵转状态，传动 SPDM的晶闸管始终工作于整流状态。开卷机具体工作状态分析如下： ( )开卷机静张力建立的过程时开卷机逆时针旋转左卷取工作，电机处于电动状态，晶闸管处于整流状态，输出整流电压dU=2342 cosU （ 为触发角，2U为交流侧相电压有效值）。 （）静张力建立时，带钢线速度为零，开卷机反电动势 E 为 0，开卷机堵转，晶闸管变流装置处于整流状态，建立堵转电流ddIU/R（dU为晶闸管变流装置输出的整流电压） （）静张建立进入反接制动状态。主机升速拉动带钢使开卷机开卷工作，晶闸管变流装置输出电压 U 开始下降，开卷机被拉动旋转，反电动势 E 与电动势相比反向，电枢电流dI （ U+E） /R(E 为绝对值 )。 ( )开卷电机再发生电制动状态。主机升速，此时晶闸管变流装置输出电压 Unts河南机电高等专科学校毕业设计 19 也反向，此时 U 与 E 符号相同，但 E 的绝对值大于 U 的绝对值，此时晶闸管变流装置处于逆变状态。正常开卷时由带钢张力产生。 4.3 开卷机恒张力控制实现 开卷张力产生的张力矩与电机电磁力矩应相等。则张力zF的机电参数表达式： zF=1 TKI/D （ 1） 式中：1K为常数； 为开卷机磁通量；TI为开卷电动电枢电流； D 为带卷瞬时卷径。由式（ 1）得： TI=zFD/1K（ 2） 结论 1：在基速以下，开卷机电机磁通 保持恒定，即全磁状态，电枢电流TI与卷径 D 成正比变化，可实现恒张力控制。 由式（ 2）得： TI=zFD/1K=zFD enC/1K enC=（eCi/1K E）zFv （ 3） 结论 2：在基速以上，若保持反电势 E 恒定，控制电枢电流TI与带钢线速度 v 成正比，可实现恒张力控制的。 SPDM 接收来自 PLC 的张力设定值，通过其内部软件进行张力自动控制，实现恒张力调节。 4.4 瞬 时筒径 D 的计算 为实现恒张力 精度控制和动态补偿，必须精确测量并记忆卷材瞬时卷径 D 值。由带钢线速度 v 和开卷电机转速 n，利用公式 v=Dn /i 即可推导并计算出瞬时卷径 D 值。卷径计算记忆单元如图 4.1 所示。 图 4.1 卷径记忆单元框图 nts河南机电高等专科学校毕业设计 20 第五章 支撑液压装置的设计 5.1 开卷机液压系统的作用 由于在开卷机上 当卷材装加上去之后直径较大，但随着开卷设备的工作，卷材直径会慢慢变小，其重量也会随之变轻，为了使卷材开卷后保持水平伸展，并且使卷材在开卷机上有足够的支撑力，需选用一个液压系统， 将供压、保压和释压在这个系统上同时完成。下图便是它的简单的液压原理图： 图 5.1 液压原理图 nts河南机电高等专科学校毕业设计 21 容易看出，主控制阀和下降速度控制阀和回油阀，单向阀都是相通的，主控制阀就是一个三位五通阀，回油阀是二位二通阀，通过换位达到控制油路的作用。 5.2 液压系统工作原理 作为用在开卷机系统中控制提升器上升、下降、中立位置的 液压系统 有四个基本工作位置，即：提升、中立、下降和快速升降。 在提升位置的工作特性 液压系统 在提升位置时，泵通过吸油过滤器从变速箱壳体内吸取液压油，通过泵以后形成高压油，然后通过系统的安全阀 (V)来 到分配器的进油口。系统安全阀在选装多路阀时即为多路阀的安全阀否则需要另外在管路上增加安全阀，以保证整个拖拉机的液压系统的安全。阀芯处于提升位置，因此阀芯与阀套控制油孔被密封，因此控制回油阀的油路被关闭即回油阀处于密封状态，主要油道的液压油无法通过回油阀泄油，因此只能打开单向阀进入提升器油缸内，进入油缸后的液压油推动活塞向后移动，提升臂向上抬起从而达到提升器的提升。由于单向阀打开后其壳体内部油道是与安全阀相通，此时如果下速阀是打开状态，液压油通过下速阀、壳体工艺孔、进入主控制阀的泄油孔，但是由于主控制阀的泄油 被阀芯密封，所以液压油无法泄压，只能进入到液压缸内。 在中立位置时的工作特性 主要有两个油路，一个是泵出来的高压油，一个是液压油缸和分配器内部形
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