轧机AGC油缸试验台设计与关键技术研究

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液压自动厚度控制系统(液压AGC)是现代大型板带轧机的核心系统,现代板带材轧机对钢板质量要求的不断提高,其性能好坏或工作是否正常是决定钢带质量和产量的关键。液压AGC以重载、高精度、高响应及机电液耦合为特征,由液压系统、控制系统、机架辊系、伺服元件等构成,通过力马达、伺服阀、伺服缸等转换元件及辊系、轧件、动力润滑轴承等工作界面构成了机械与液压能量之间的转换,从而形成机电液多重交叉耦合与复杂的内部反馈,容易产生耦合振荡或故障。轧机液压AGC系统在线监测和故障诊断的重点主要是机械设备。液压伺服油缸是电液伺服系统或比例系统中的执行元件,其作用十分重要。通过伺服油缸,从而实现对该负载的运动方向、位置、速度等随意的控制。而作为液压系统回路中的一个关键环节,其性能指标直接影响系统的精度和动、静态特性,故当其出现故障时,调试和故障诊断难度很高,常因无法及时排除故障而被迫停产检修。因此,进行AGC伺服液压缸测试系统研究是十分重要的。  本论文主要研究七部分内容:  第一章简要阐述了轧机液压AGC的发展现状和轧机液压AGC试验台的研究目的和意义,并就国内外有关液压测试和诊断技术的现状及发展趋势作了综合评述。对本论文的主要研究内容进行了概述。  第二章介绍了目前液压缸测试平台常用的两种加载方式及其加载方法。针对液压AGC缸的测试,详细介绍了轧机液压AGC加载装置的设计过程,用解析法和有限单元法对AGC油缸试验台加载机架进行了分析计算,提出了改造设计方案;运用优化设计方法对改造设计进行了优化。  第三章简要叙述了液压传动与控制的工作原理,详细阐述了液压AGC伺服油缸模拟试验台的液压泵站部分、伺服缸测试部分和伺服缸运输小车部分的液压系统的设计、通过计算对参数进行设定和液压元件的选择,并阐述了液压AGC伺服油缸模拟试验台控制装置的选择设计和液压泵站的设计。  第四章对液压AGC伺服缸测试的原理和方案设计做了详细阐述。包括需要进行静态测试的六个项目,分别是:动作试验、空载启动压力测试、带载动摩擦力测试、偏摆测试、耐压试验和内泄漏测试;动态测试的两个主要项目:频率特性测试和阶跃响应测试。对其需要进行测量的数据进行了分析,对其需要的试验方法进行了阐述。  第五章详细阐述了轧机AGC油缸的关键试验技术。利用ansys软件对AGC油缸活塞密封的摩擦力进行了材料非线性模型的仿真、接触分析仿真、有限元仿真并且对仿真结果进行了分析。建立液压AGC试验台伺服系统的数学模型,确定该系统的主要参数,通过计算来选择液压AGC试验台的控制伺服阀,并将所选择的伺服阀加载到该系统中,进行仿真分析确定可行性。并且建立液压AGC缸的内泄漏模型,确定内泄漏的检测方法和计算数据,利用实验室设备搭建轧机液压AGC加载装置及其他相关的液压系统,通过具体的试验对内泄漏情况进行了实际的测试。  第六章介绍了由工控机、测试系统(包括数据采集与处理、信号转换等)、压力传感器、位移传感器,PLC等组成测试系统的液压AGC伺服缸总体设计,包括硬件框架的构建和硬件系统与软件系统之间的通讯问题的解决,然后介绍了由NI LabVIEW软件进行编制的系统组成及各个组成部分的特点,以及轧机AGC油缸测试系统监测参量的分析与要求。利用LabVIEW软件可方便地对系统界面进行可视化设计,为系统控制提供人机对话窗口。  第七章全面总结了全文所做的主要工作和所研究问题的结论,并对今后需要展开的进一步研究提出了建议。  本文在总结国内外大量文献资料的基础上,从轧机液压AGC原理和模型出发,并结合实际项目、实验数据和仿真分析数据,就轧机AGC油缸试验台设计与关键技术研究展开了较深入的研究。
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