книги из ГПНТБ / Кожевников С.Н. Гидравлический и пневматический приводы металлургических машин

здесь ра-х, п = Рк-

Характер изменения расхода жидкости Q0 зависит от возму­ щения, возникающего при изменении проходного отверстия дрос­ селя или давления жидкости в источнике питания.

личины, пропорциональной силам трения клапана и затяжки пружины при неподвижном клапане. Во 2-й фазе имеет место движение клапана. В результате увеличения проходного отвер­ стия давление перед клапаном понижается, и под действием пру­ жины клапан изменяет направление движения, перекрывая про­ ходное отверстие частично или полностью. В последнем случае следует рассматривать остановку клапана с ударом.

Согласно уравнениям (117) — (120) с ограничением по фазам движения составлена блок-схема электронной модели (рис. 154), воспроизводящая динамические процессы в гидромеханической системе клапана.

Решение системы уравнений (118) осуществляется элементар­ ными блок-схемами, включающими интеграторы и сумматоры 4—12 и 15. На входы интеграторов 6 и 15 подаются напряжения, соответствующие граничным условиям (119) и (120).

Решение уравнения (117) движения клапана осуществляется сумматором 19, блоком 20 функциональных преобразований п интеграторами 24 и 25. Давление потока жидкости на клапан вос­ производится с помощью блока 17 функциональных преобразова­ ний и блока 18 произведения. Ограничение по скорости у, опре­ деляющее длительность фазы изменения давления жидкости пе­ ред клапаном до величины, при которой происходит трогание клапана, осуществляется диодом 21. В момент, когда напряжение на выходе сумматора 19 достигнет напряжения, соответствую­ щего силе трогания клапана, диод 21 отопрется, блокируясь кон­ тактом 22 реле (на схеме не показано). Ограничение по переме­ щению при посадке клапана на седло, определяющее длитель­ ность фазы движения, осуществляется диодом 23 и усилителем 26 с большим коэффициентом усиления.

Типичные осциллограммы, иллюстрирующие работу элект­ ронной модели гидравлического клапана с учетом сжимаемости жидкости и волновых явлений в трубопроводе, представлены на рис. 155. Осциллограммы (за исключением показанных на рис. 155, ж) получены для трубопровода длиной 1,4 м и диамет-

230

На рис. 155, а и в показаны переходные процессы в закрытом трубопроводе, начальное давление в котором рп при мгновенном открытии полного и частичного сечения дросселя. В этом случае граничное условие в сечении х = I имело вид Q„ = 0. Распростра-

Рис. 154

няясь со скоростью с, волна давления достигает закрытого конца

дросселю давление ро становится больше давления жидкости в резервуаре. Превышение давления определяется сопротивлением дросселя и при малом сопротивлении невелико. При малом про­ ходном сечении дросселя (рис. 155, е) гидравлическое сопротив­ ление трубопровода сглаживает волновые эффекты, и давление рк у закрытого конца трубопровода не превышает значения рр.

231

На рис. 155, б зафиксирован переходной процесс, возникаю­ щий в трубопроводе с установившимся режимом истечения при мгновенном закрытии клапана. В этом случае начальные и гра­

клапан при подходе к нему волны давления поднимается и,как только давление станет меньше величины, определяемой силой трогания клапана с места, опускается на седло, совершая таким образом только несколько колебаний, и оставаясь в дальнейшем

232

неподвижным на седле (рпс. 155, е). Обращает на себя внимание тот факт, что с увеличением затяжки пружины частота колебаний клапана возрастает.

На осциллограмме, приведенной на рис. 155, ж, представлен режим колебаний клапана, полученный в результате наложения

блюдается при большой жесткости и малой предварительной за­ тяжке пружины.

При учете только сжимаемости жидкости возможны два типа переходных процессов при срабатывании клапана: затухающий колебательный (при большем коэффициенте h демпфирования он становится апериодическим) и автоколебательный. Первый про­ цесс наблюдается в случае, когда усилие затяжки пружины мало по сравнению с величиной ppF (рис. 155, з). При увеличении за­ тяжки пружины режим срабатывания клапана может быть авто­ колебательным (рис. 155, и). При Та + Т ^ ppF клапан не сра­ батывает.

НАЖИМНЫЕ УСТРОЙСТВА ДЛЯ РЕГУЛИРОВАНИЯ ТОЛЩИНЫ ЛИСТА

Одним из показателей качества листового проката является продольная и поперечная разнотолщнпиость. Существующие до­ пуски на разнотолщнпиость листа не отвечают требованиям мно­ гих отраслей промышленности, а фактические отклонения разме­ ров выходят за пределы допусков. Кроме прямых потерь метал­ ла, разнотолщнпиость горячекатаных полос осложняет операции их дальнейшего передела и приводит к браку готовых изделий.

Уменьшение разнотолщннности можно добиться автоматичес­ ким регулированием толщины полосы [12] и применением жест­ ких рабочих клетей [32]. За рубежом и в СССР разработаны раз­ личные устройства и системы регулирования толщины полосы, которыми оснащены прокатные станы [35]. Наиболее широкое распространение получили системы, построенные по способу из­ менения установки валков при прокатке.

Сравнительно новым и перспективным является регулирова­ ние толщины полосы изменением давления на подушки валков при помощи специальных гпдродомкратов [38], устанавливаемых

опорных и рабочих валков, и с их помощью создается относитель­ но небольшое добавочное давление распора, которое складыва­ ется с давлением металла на валки. Регулирование производится изменением давления жидкости в рабочих цилиндрах гидродом­ кратов. Основное усилие прокатки воспринимается обычными

233

винтами, а на долю гидродомкратов приходится лишь усилие, необходимое для корректировки разнотолщинностн. В связи с этим гидродомкраты имеют небольшие размеры, что позволяет применять их даже на существующих станах без каких-либо серь­ езных изменений конструкции.

Эксплуатация гидравлических систем регулирования толщи­ ны листа показала преимущество таких систем перед электроме­ ханическими.

При разработке и проектировании гидравлических систем ре­ гулирования толщины необходимо выбрать нх параметры, удов­ летворяющие условиям точности размеров годного продукта.

Исследуемые в прокатных станах системы характеризуются переменной структурой, большой приведенной массой жидкости (на два порядка больше массы валковой системы), наличием длинных (до 40 м) трубопроводов и резким, практически мгно­ венным приложением и снятием нагрузки при захвате и выбросе полосы.

Рассмотрим систему (рис. 156, а), разработанную ВНИИМЕТМАШем для станов горячей прокатки листа, в кото­ рой цилиндры гндрораспора установлены между подушками опорных валков клети. Давление жидкости в цилиндрах создает­ ся с помощью винтового гидродомкрата 2 (мультипликатора) с электрическим приводом 3. В системе применено гидравлическое уравновешивание поршней мультипликатора. На опорные вал­ ки, опирающиеся на станину клети, воздействует внешнее возму­ щение при прокатке листа. Отклонение хс (рис. 156, б) валков на элементе сравнения сопоставляется с заданным воздействием А'3 . Сигнал рассогласования подается в систему управления электро­ двигателем мультипликатора, изменяющего давление жидкости и компенсирующего случайно изменившееся усилие прокатки.

Параметры исследуемой системы следующие: масса валковой системы с подушками 108 кг, масса механизма уравновешивания валков 8,5 кг, масса станины 211 кг, масса нажимного устройства

цилиндре 10—60 мм, количество цилиндров 8, диаметр цилиндра

234

Т и Яд—сила трения и приведенное усилие электродви­ гателя;

Р п , Р у в п Я у м — усилия прокатки п уравновешивания валков и мультипликатора.

От системы ураЬнобеишдатя Валков

В эквивалентной расчетной схеме количество участков, на ко­ торое разбивается трубопровод, выбрано п = 4 из условия сохра­ нения динамических характеристик системы при наивысшей час­ тоте возмущения.

235

Составленную математическую модель необходимо допол­ нить уравнениями, описывающими переходной процесс в элект­ родвигателе, и соотношением, устанавливающим зависимость давления р п от толщины h прокатываемой полосы:

Г с

т) — к. п. д. редуктора и винтовой пары; d — средний диаметр винта;

a — угол подъема винтовой линии;

236

вцилиндре гндрораспора

(128). Блок 27, включенный

вобратную связь интегра­ тора, ограничивает напряже- "-^ ние на двигателе.

по перемещению поршня станины, регулируя заданную толщину листа. Диоды 8, 12, 16 и 24 ограничивают падение давления в системе в случае разрыва столба жидкости в трубопроводе [выражение (90)]. Диоды 19 и 20 и контакты 21 реле 30 управ­ ляют силовыми потоками в мультипликаторе в зависимости от соотношения давлений в системах гидрораспора и уравновеши­ вания и от направления вращения электродвигателя. На схеме

условия, задаваемые на выходы интеграторов.

237

Как видно из представленной на рис. 158 осциллограммы, захват полосы валками и выброс полосы из валков сопровожда­ ется резкими колебаниями давления жидкости в системе. При ис­ ходном давлении 250 кгс/см2 в системе захват полосы толщиной 2—3 мм (усилие прокатки Рп = 1-Ю6 кгс) сопровождается па­ дением давления в системе ниже давления парообразования, в

Другим важным фактором, определяющим изменения давле­ ния, является жесткость сс' станины. При существующей тенден­ ции повышения жесткости клетей листовых станов пики давления в гидросистемах будут уменьшаться. Это очевидно, поскольку с увеличением жесткости с'с уменьшается деформация станины, а следовательно, и деформация столба жидкости в гидроцилин­ драх распора валков.

Такие параметры системы, как жесткость с'в валков, жест­ кость с'п полосы, высота Н столба жидкости в гидроцилиндрах распора (если объем жидкости в них значительно меньше объ-

238

ема системы), не оказывают заметного влияния на динамику си­ стемы.

Пики давления в системе можно значительно уменьшить, ус­ тановив демпфер гидравлического удара. Простейшим типом демпфера является дополнительная емкость, подключаемая к трубопроводу.

Как уже отмечалось, быстродействие гидромеханической сис­ темы зависит от инерционности привода гидродомкрата. Быстро­ действие системы можно повысить при существующем приводе за счет расположения мультипликатора у клети стана. В этом слу­ чае длина трубопровода может быть уменьшена до 5 м, пики дав­ ления не будут превышать 15% от перепада давления. Вместе с этим возрастает скорость повышения давления, поскольку умень­ шается объем системы. Таким путем можно повысить быстродей­ ствие системы примерно в 8 раз.

Г л а в а XI

ДИНАМИЧЕСКИЙ РАСЧЕТ ГИДРАВЛИЧЕСКИХ ТОРМОЗНЫХ УСТРОЙСТВ

ТИПЫ ГИДРАВЛИЧЕСКИХ ТОРМОЗНЫХ УСТРОЙСТВ

гидравлические тормозные устройства, которым можно придатьлюбую характеристику выбором ее параметров. Ускорение при торможении а зависит от разности приведенных сил движущих; и сил сопротивления, отнесенных к приведенной массе тормоз­ ной системы. В случае постоянной приведенной массы

т

Если приведенная масса переменная, то

т2т dx

Эти выражения позволяют сделать заключение, что получить, отрицательное ускорение можно в результате изменения силы либо на входе (РА), либо на выходе системы (Рс). В применении к гидравлическим системам торможение уменьшением силы Ря можно реализовать непрерывным или ступенчатым изменением производительности насоса; при этом обязательно должно быть

239