专利名称：液压恒功率无级调速控制张力卷取机的制作方法
液压恒功率无级调速控制张力卷取机，本发明用来控制张力卷取机，以使轧材在轧制时保持恒张力。
众所周知，轧材在轧制时要求张力卷取机对其的张力保持恒定，这是冷轧的工艺要求，但轧材在卷取过程中由于卷取半径逐渐增大势必导致张力卷取机对轧材的张力也随之增大，为此就必须采取必要措施使张力卷取机在轧材轧制时对轧材的张力保持恒定。附
图1示出轧材轧制的示意图，其中1为支撑辊，2为工作辊，3为轧材，4为张力卷取机的卷筒，T为卷取张力，V为轧材在轧机出口处的线速度，迄今为止，所使用的张力卷取机有三种形式1)摩擦式张力卷取机，它利用输出轴端面摩擦产生的摩擦力矩来控制张力卷取机，当卷取半径增大时，摩擦力矩就增大，这样就抵消了因卷取半径增大而造成的对轧材的张力增大，但这种卷取机仅适用于卷取半径较小，或单卷重量较轻的轧材生产，随着冷轧生产的发展，这种形式的卷取机已逐步淘汰。
2)直流调速恒张力卷取机，它是利用安装在轧机出口端上的张力传感器所测得的讯号，反馈以后来控制直流电机的转速使其适应轧机出口速度，并使卷筒上轧材的线速度略高于轧机的出口速度，这种在卷取机上配置的直流调速控制是一个闭环控制系统，虽然这种形式的卷取机使用时张力稳定、调速方便，但全套控制系统必须包括检测装置，讯号转换放大装置，脉冲触发电路可控硅整流电路等几个部分，因此费用昂贵，而且随着驱动功率的增大费用更是成倍增加，况且维修、操作的难度也较高。
3)液压张力卷取机，它是依靠电流伺服阀及脉冲电路等控制系统来控制张力的，因此它也是藉张力讯号的反馈来控制卷取机的转速，也是一种闭环控制系统，这种卷取机使用时张力稳定，操作方便，但与直流调速恒张力卷取机相似，由于全套装置也必需包括张力传感器，讯号转换放大器，脉冲触发电路、电流伺服阀、油马达等装置，因而费用也较昂贵。
从上述看出，目前普遍采用的直流调速恒张力卷取机和液压张力卷取机其控制系统由于都欲直接从轧材上所测得的张力讯号改变来控制卷取机卷筒转速，从而达到使卷取机对轧材保持恒张力的目的，因此不可避免地造成卷取机控制系统庞大，造价昂贵的缺点，本发明的目的，就是要跳出从轧材的张力讯号反馈来控制卷取机卷筒转速的设计思想，设计出一种费用低，使用方便，轧材在轧制时张力稳定，采用开环控制形式控制卷取机，使卷取机对轧材的张力在轧材轧制时保持恒定的方案，本发明采取的措施是通过控制卷取机的恒功率来使卷取机对轧材在轧制时保持恒张力，而恒功率的控制在机械工程上是极方便的，例如可采用由恒功率油马达作为执行元件的液压系统即可满足。
本发明的依据是，如果假定轧材在轧机出口处的线速度为V，那么根据工艺要求，轧材在某一道次内的轧制过程中V为常数，而如果假定轧材所受到的卷取机的张力值为T，那么根据工艺要求，轧制时，T也应为一恒定值，由此可看出，在某一道次内，轧材在轧机出口处的功率N0＝V×T也应是一恒定值，这个功率值也是驱动卷筒所需的功率，当然应该考虑到驱动装置的总传动效率η总，那么驱动卷筒所需的功率N1＝T×V/η总，对不同厚度、不同品种的轧材来说，所需张力是不相同的，但是对于每一个确定的道次，它所要求的张力和速度都是确定的，即这一个驱动功率在确定的道次内应是恒定的，因此，只要我们能设法使卷取机的驱动功率值在每一轧制道次内保持恒定，那么，卷筒对轧材的张力值必定是恒定的，要控制卷取机的卷筒在每一轧制道次内保持恒功率值在机械上是不困难的，例如可采用恒功率油马达作为执行元件的液压系统即可满足，这是因为油马达的输入功率N= (PQ)/(612ηym) ，其中P为油马达进出口压力差，Q为油马达的输入流量，ηym为油马达效益，一般来说油马达是通过驱动减速箱从而带动卷取机卷筒转动的，卷筒从减速箱处获得的功率N卷＝Nym/η减(η减为减速箱的效率)，因此只要Nym是一恒定值，那么由于η减是一常数，所以当采用恒功率油马达作为执行元件时因此N卷也是一恒定值，由于卷取功率N卷＝M·W1，其中M为卷筒的转矩，W1为卷筒的转动角速度，而且M＝T·D/2(D/2为某一瞬间的卷取半径值，因此它是一变量)，我们又知W1＝2π/60·n1(n1为卷筒转速)，因此在卷取过程中，随着轧材在卷筒上的圈数增加，卷取半径D/2随之线性增大，由于N卷＝Nym/η减＝常数，必然会引起卷筒转速的线性降低，这就是建立在本发明恒功率驱动基础上的无级调速原理，同理，在油马达输出端的传动轴上，也可用下式表示，Nym＝M0·W0，式中M0为油马达轴端转矩，W0为油马达轴端角速度，当卷取半径D/2增大时，只要油马达输出功率Nym不变，必然引起W0线性降低，因此我们只要采用一套液压控制系统，能够在一定范围内调节功率输出值，并且在一个轧制道次内保持恒功率输出，就可确保张力卷取机的卷筒对轧材的张力为恒张力，也即能达到直流调速恒张力卷取机和液压张力卷取机的效用，我们发现只要采用恒功率油马达作为执行元件的液压控制系统即可满足卷取机驱动功率为恒功率的要求。
本发明的特征在于通过采用以恒功率油马达作为执行元件的液压控制系统来控制卷取机的驱动功率为恒功率，从而使卷取机卷筒对轧材的张力为恒张力。
本发明由于采用开环控制形式，因此不需要如直流调速张力卷取机和液压张力卷取机所需要的用检测张力的讯号进行反馈，也不需要讯号转换放大装置，从而大大节省了投资费用，而且由于系统简单，故障率也大为降低，从而大大提高了设备的可靠性。况且本发明中恒功率控制是利用液体压力进行的，而液体压力变化在控制系统中是非常敏感的，因此其作用效果和响应速度是很迅速的，再之与目前所使用的卷取机相比，由于辅助元件相应减少，因而相应的也增大了操作空间。
目前我们在昆明重型机器厂生产的
45/
200的四辊冷轧机上设计了一套由油马达作为执行元件的液压控制系统来控制卷取机，选用ZMN系列油马达作为执行元件，输出恒功率，最高功率可达5个千瓦，张力值可0～800kg内任意调节，而且每一确定的轧制道次内张力恒定，波动范围约3%，与直流控制系统相比，成本降低60%，设备可靠度大大提高，而且设备紧凑，占用现地小。
本发明可应用于各种规格的冷轧卷取机，因此推广前景相当可观。
本发明可应用于各种规格的冷轧卷取机，张力调节范围及功率大小都可根据轧制工艺确定，在连续退火炉上卷取装置也可应用本发明的恒张力控制原理。
权利要求
1.一种液压恒功率无级调速控制张力卷取机。其特征在于，通过采用以恒功率油马达作为执行元件的液压控制系统来控制卷取机的驱动功率为恒功率，从而使卷取机卷筒对轧材的张力为恒张力。
全文摘要
一种液压恒功率无级调速控制卷取机，本发明的特征在于，通过采用以恒功率油马达作为执行元件的液压控制系统来控制卷取机的驱动功率为恒功率，从而使卷取机卷筒对轧材的张力为恒张力。由于本发明为开环控制形式，因此无需用检测张力讯号进行反馈，也不需要讯号转换放大装置，因此投资费用大大降低，而且由于系统简单，故障率也大为降低，经我单位在昆明重型机器厂生产的Φ45/Φ200四辊冷轧机使用，张力稳定，成本仅为直流调速系统的1/5左右。
文档编号B21B1/28GK1057413SQ90102878
公开日1992年1月1日 申请日期1990年6月15日 优先权日1990年6月15日
发明者李龙根 申请人:上海冶金工业学校