試析金屬帶材壓力加工中張力控制系統(tǒng)

摘 要：隨著社會(huì)的不斷發(fā)展，中國(guó)的工業(yè)和加工工業(yè)的進(jìn)步，各種先進(jìn)的科學(xué)技術(shù)在實(shí)際工作中得到了有效的應(yīng)用。文章詳細(xì)介紹了金屬帶材壓力加工中復(fù)雜的張力控制系統(tǒng)應(yīng)用。所謂的復(fù)合張力系統(tǒng)是直接和間接張力系統(tǒng)結(jié)合起來，以達(dá)到更好的控制效果，整個(gè)控制系統(tǒng)是單獨(dú)劃分為不同的階段，然后為有效監(jiān)管的張力和控制。

關(guān)鍵詞：金屬帶材壓力加工；直接張力控制；間接張力控制；復(fù)合張力控制

張力控制系統(tǒng)是最重要的軋機(jī)設(shè)備之一，張力系統(tǒng)的質(zhì)量直接關(guān)系到帶材軋制的厚度，表面光潔度高，體積松緊帶材軋制，制和間接均勻度，平整度和產(chǎn)量低，對(duì)生產(chǎn)具有重要意義。張力控制包括直接張力控張力控制。直接控制系統(tǒng)是有效地利用張力傳感器，實(shí)際張力是測(cè)得的實(shí)際張力和由此產(chǎn)生的給定的比較研究張力的系統(tǒng)，并從中獲得偏移值的張力傳感器處理系統(tǒng)的張力，根據(jù)偏差有效的控制系統(tǒng)，實(shí)際的張力和給定無限接近的張力，直到達(dá)到一致。

由于這是一種測(cè)量-對(duì)比-調(diào)節(jié)的過程，所以直接控制也被稱為反饋控制，以良好的精度和時(shí)效性，準(zhǔn)確性和速度，一般用于相對(duì)高的張力控制應(yīng)用。間接張力控制系統(tǒng)不使用任何檢測(cè)器來測(cè)量實(shí)際張力，只在一定的張力設(shè)定值，各種參數(shù)通過影響張力的分析進(jìn)行綜合分析因素的工作人員，然后結(jié)果要調(diào)整，以達(dá)到維持穩(wěn)定的張力的目的。自從引進(jìn)和間接張力控制的分析，沒有形成一個(gè)相對(duì)封閉的回路控制，而是通過有效監(jiān)管的電流保持恒定的張力，使張力控制也被稱為間接張力控制一對(duì)新的補(bǔ)償方案張力控制系統(tǒng)四輥單機(jī)架可逆精軋機(jī)，和它的組成部分，包括一個(gè)輥?zhàn)樱D(zhuǎn)速計(jì)，大約的厚度，大約張力計(jì)，周圍的夾送輥，繞卷筒驅(qū)動(dòng)馬達(dá)。因?yàn)樗且环N可逆的機(jī)器，因?yàn)楫?dāng)右卷軸開卷機(jī)，軋輥與它必須留自然成為一個(gè)卷繞機(jī)中，當(dāng)工作到張力計(jì)和厚度的右側(cè)，而左側(cè)暫時(shí)不工作時(shí)，帶材軋制慢慢從左至右進(jìn)行。無論是在一個(gè)相對(duì)恒定的速度或變速軋制過程中，系統(tǒng)必須保持穩(wěn)定的閉環(huán)控制系統(tǒng)。

1 張力控制方法

以減少?gòu)埩驮黾酉到y(tǒng)，以實(shí)現(xiàn)在該張力時(shí)，必須考慮動(dòng)態(tài)扭矩加速或減速產(chǎn)生的張力帶來影響的過程中的控制，將盡力確保該卷取機(jī)的移動(dòng)速度與磨機(jī)相一致，從而消除所帶來的振蕩體系，確保產(chǎn)品質(zhì)量的張力。

在加工的過程中，卷徑與負(fù)載質(zhì)量會(huì)有一定程度的增加，而且還會(huì)有外界的眾多因素造成系統(tǒng)模型的參數(shù)變化，在工作當(dāng)中一定要對(duì)這一點(diǎn)加以重視，一旦發(fā)現(xiàn)情況要立即進(jìn)行高效處理，以維持張力的穩(wěn)定。為了對(duì)上面所提到的這些會(huì)對(duì)系統(tǒng)張力造成干擾的因素進(jìn)行有效的解決，應(yīng)將間接法與直接法進(jìn)行有機(jī)的結(jié)合，綜合二者的優(yōu)點(diǎn)，對(duì)系統(tǒng)當(dāng)中的張力加以控制，使其始終保持在相對(duì)穩(wěn)定的范圍之內(nèi)。

除進(jìn)程的加速和減速在軋機(jī)速度恒定的狀態(tài)變化的張力進(jìn)行調(diào)整，還要考慮變化將產(chǎn)生滾動(dòng)，避免振蕩。

在加工中，軋輥直徑的負(fù)荷和質(zhì)量將被提高到一定程度，但會(huì)有許多外部因素引起的系統(tǒng)模型參數(shù)，這些參數(shù)必須注意，如果在發(fā)現(xiàn)的情況下的工作立即有效地處理，以保持一個(gè)穩(wěn)定的張力。對(duì)于那些對(duì)上述系統(tǒng)有效的解決方案，直接法和間接法所造成的干擾因素的張力應(yīng)有機(jī)地結(jié)合這兩種集成在其中的張力控制，以始終保持在一個(gè)相對(duì)穩(wěn)定的范圍內(nèi)，保持系統(tǒng)上的優(yōu)勢(shì)。

（1）為了保障建張與消張階段張力的穩(wěn)定性與安全性，可采用間接張力控制法，有針對(duì)性的在這個(gè)過程中，有效地補(bǔ)償動(dòng)態(tài)張力的變化。

（2）與所述相對(duì)的間接張力控制方法，以及直接張力控制方法，由于其相對(duì)高精確度的方法，它通常被施加到穩(wěn)定軋制階段。

2 工藝要求

在這個(gè)工藝加工過程中，要求我們必須做好準(zhǔn)備工作，了解每個(gè)過程的關(guān)鍵點(diǎn)要求，以保證加工精度。在進(jìn)行過程中，開卷機(jī)首先進(jìn)行工作，這個(gè)環(huán)節(jié)要觀察前夾送輥工作是否正常，運(yùn)行狀態(tài)是不是正常， 才能保障加工的順利進(jìn)行。

具體的參數(shù)要求：開卷機(jī)的卷筒直徑為0.5m，最大開卷直徑為1.3m。卷取機(jī)的卷取速度為1.515m/s，軋制速度5.0m/s。卷取張力范圍為A：8000-80000N。采用恒張力卷取，卷筒部分的飛輪轉(zhuǎn)矩為40kg·m2。卷筒的寬度450mm，外徑500mm，電動(dòng)機(jī)為并勵(lì)式直流電動(dòng)機(jī)，轉(zhuǎn)速0-1560r/min，輸出功率145kW。

3 控制原理

3.1 間接張力控制法

在建張和消張的階段，采用間接張力控制法：如之前所說的， 還有很多間接張力控制的方法，但目前比較普遍的為最大力矩法。最大力矩控制系統(tǒng)具有如下一些優(yōu)點(diǎn)：

（1）在磁場(chǎng)范圍內(nèi)電機(jī)線圈直徑的變化而變化不再受限，可以選擇，以便于標(biāo)準(zhǔn)化的電機(jī)制造；

（2）低速輥直徑?jīng)]有達(dá)到最大值，則不會(huì)達(dá)到電樞電流的最大值，從而降低機(jī)械應(yīng)力和損耗；

（3）采用先升壓弱磁控制，往往在全磁電機(jī)啟動(dòng)時(shí)，減少無功功率的影響；

（4）由于電機(jī)總是在全電壓狀態(tài)下，從而大大提高了功率因數(shù)。在軋制過程中，保證了控制的精度應(yīng)在加速和減速變化，例如每一批次不同寬度條帶的直徑，與夾送輥和卷取機(jī)摩擦之間的變化量被認(rèn)為是卷取機(jī)的轉(zhuǎn)矩。它連同張力調(diào)節(jié)，是張力控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)和調(diào)試的關(guān)鍵問題。

3.2 直接張力控制法

在穩(wěn)態(tài)軋制階段，采用直接張力控制法：直接張力控制方法的原理：主要單元是電流調(diào)節(jié)器，轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)器，張力調(diào)節(jié)器，控制對(duì)象（卷軸和DC馬達(dá)，減速機(jī)等。）及其反饋回路的組成；

（1）當(dāng)卷點(diǎn)動(dòng)，啟動(dòng)，停止，調(diào)速器投入運(yùn)行，當(dāng)系統(tǒng)的速度和電流雙閉環(huán)調(diào)速系統(tǒng)；

（2）當(dāng)卷取機(jī)工作正常，張力構(gòu)建，速度調(diào)節(jié)器被裁剪，開環(huán)速度環(huán)的等效，速度環(huán)路解除，只有目前的單圈工作，因?yàn)榫o張電路的輸入端，緊張構(gòu)成一個(gè)閉環(huán)系統(tǒng)，在這種情況下，在操作中的張力環(huán)，該系統(tǒng)工作在間接張力控制狀態(tài)，用最大轉(zhuǎn)矩控制方法。實(shí)現(xiàn)恒張力控制。即超過基本速度，對(duì)于反電動(dòng)勢(shì)E項(xiàng)的閉環(huán)調(diào)節(jié)恒定的狀態(tài)下，電機(jī)繞組勵(lì)磁系統(tǒng)；

（3）如果在加工中發(fā)現(xiàn)張力不足的時(shí)候，就要通過調(diào)節(jié)設(shè)備將張力調(diào)高，滿足加工的需要，這個(gè)系統(tǒng)的控制就需要雙向調(diào)節(jié)的實(shí)時(shí)跟蹤的自適應(yīng)系統(tǒng)來完成。

4 結(jié)束語

綜上所述，我們可以清楚地看到，在加工機(jī)械牛金屬條的過程中，張力控制系統(tǒng)是非常重要，張力控制過程中，我們習(xí)慣于采取的方式是最大扭矩，也可以采取恒功率控制的方式。但是，需要這兩種方法來考慮如何加強(qiáng)控制精度，精度控制，包括動(dòng)態(tài)和靜態(tài)兩種情況，所以我們可以引入自適應(yīng)控制技術(shù)或更先進(jìn)的智能控制技術(shù)，保證精確度。

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作者簡(jiǎn)介：張忠東（1968-），男，湖北省黃梅縣人，華南理工大學(xué)機(jī)械系畢業(yè)，本科，現(xiàn)任職于中冶南方武漢中冶易新科技有限公司，工程師，研究方向：壓力加工。