國產(chǎn)修磨機(jī)臺車精準(zhǔn)控制研究

靳峰峰 王學(xué)

摘 要：一煉鋼廠國產(chǎn)修磨機(jī)，承載著公司鋼坯的修磨任務(wù)。修磨機(jī)主要由磨頭、臺車和上下料臺架構(gòu)成。臺車作為一個(gè)過渡和承載單元，它的精準(zhǔn)運(yùn)動(dòng)直接影響到鋼坯的修磨效果。國產(chǎn)修磨臺車是由液壓滾筒來驅(qū)動(dòng)的。臺車速度控制依據(jù)不同的操作模式和不同的控制要求來設(shè)計(jì)，根據(jù)修磨的功率和修磨深度，把給定速度轉(zhuǎn)換為卷筒換向閥的輸出，來精確控制臺車往返。

關(guān)鍵詞：修磨;編碼器;給定;臺車

中圖分類號：TG580.2 ? ? ? ?文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A

doi：10.14031/j.cnki.njwx.2020.03.017

Absrtact：The domestic grinding machine of a steel making plant carried the grinding task of the company's billets. The grinding machine was mainly composed of a grinding head a trolley and a loading and unloading platform. The trolley as a transition and load-bearing unit， whose precise movement directly affected the grinding effect of the billet. The domestic grinding trolley was driven by a hydraulic roller. The speed control of the trolley was designed according to different operating modes and different control requirements. According to the grinding power and grinding depth， the speed output was converted to the reel proportional reversing valve given to accurately control the vehicle back and forth.

Key words： dressing; encoder; given; trolley

0 引言

修磨機(jī)主要用于磨削加工連鑄坯料表面，去除坯料表面氧化皮和局部缺陷，最終保證產(chǎn)品的質(zhì)量。修磨機(jī)主要由磨頭、臺車和上下料臺架構(gòu)成。修磨機(jī)臺車主要由車體、車輪、減震墊塊、翻料、夾緊裝置、臺車液壓站、減速電機(jī)等組成。修磨時(shí)候，坯料放在臺車上與臺車一起運(yùn)動(dòng)。臺車最大載重量10 t。修磨機(jī)臺車的精準(zhǔn)控制通過影響整個(gè)修磨機(jī)的修磨質(zhì)量，從而間接影響工件的最終修磨質(zhì)量，因此修磨機(jī)臺車速度的精準(zhǔn)控制顯得尤其重要。

1 臺車傳動(dòng)原理

臺車傳動(dòng)部分由進(jìn)口力士樂液壓馬達(dá)、減速機(jī)、張緊油缸、緩沖器組成。修磨機(jī)臺車速度必須按修磨工藝要求。在修磨過程中液壓馬達(dá)可以在操作臺上隨時(shí)調(diào)整臺車速度（0～60 m·min-1內(nèi)無極調(diào)速）和位置，整體結(jié)構(gòu)耐用，易于檢修。臺車工作時(shí)，控制要求快速起停、正反向運(yùn)動(dòng)，并且要求啟動(dòng)、制動(dòng)過程平穩(wěn)無沖擊。

臺車傳動(dòng)裝置采用的液壓馬達(dá)為力士樂內(nèi)置式液壓卷揚(yáng)減速機(jī)，通過液壓馬達(dá)驅(qū)動(dòng)動(dòng)力帶動(dòng)卷筒鋼絲繩拉動(dòng)臺車做往復(fù)運(yùn)動(dòng)，在導(dǎo)輪處的鋼絲繩配有張緊裝置，通過張緊液壓缸來控制鋼絲繩的張緊力，從而補(bǔ)償修磨過程中的鋼絲繩的變化量。

2 臺車運(yùn)動(dòng)控制

2.1 修磨臺車運(yùn)動(dòng)

修磨臺車配備SICK激光測距儀、卷筒配備編碼器等設(shè)備配合控制臺車位置。臺車速度控制采用高響應(yīng)的比例閥和恒壓變量泵組成負(fù)載敏感速度伺服系統(tǒng)， 通過反饋控制可使臺車的行駛速度按工藝要求實(shí)現(xiàn)10～60 m·min-1連續(xù)控制， 同時(shí)實(shí)現(xiàn)臺車運(yùn)動(dòng)的緩啟動(dòng)和緩制動(dòng)。

臺車比例換向閥的給定是依靠速度的給定值和設(shè)定的速度區(qū)間進(jìn)行比較來實(shí)現(xiàn)的。利用速度差反饋它的控制分為三種狀態(tài)，分別是非深度模式下依靠旋鈕來實(shí)現(xiàn)臺車速度的3擋位控制，依次為慢、中、快。調(diào)整方法：在PLC控制柜內(nèi)設(shè)三個(gè)電位器，分別為三種速度用：Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ擋三種速度。

深度模式下的臺車速度設(shè)定為8個(gè)修磨速度狀態(tài)和靠近兩端時(shí)的低速狀態(tài)，在換向過程中還需要考慮換向時(shí)間從而減小換向沖擊。

2.2 修磨臺車速度控制程序

修磨臺車正反向行駛時(shí)，將速度給定值轉(zhuǎn)換為臺車卷筒換向閥的輸出。在深度模式、左右極限低速模式和擋位控制三種模式下，再通過6個(gè)區(qū)間的速度差調(diào)節(jié)來實(shí)現(xiàn)臺車速度的輸出控制，從而控制比例換向閥的給定來控制卷筒，驅(qū)動(dòng)臺車左右往返運(yùn)動(dòng)。

臺車行走通過卷筒鋼絲繩來實(shí)現(xiàn)整個(gè)往復(fù)運(yùn)動(dòng)。通過鋼絲繩的張緊開關(guān)來觸發(fā)臺車是允許的，并不是直接進(jìn)行修磨。先檢測臺車上鋼坯的始端和末端位置，計(jì)算出鋼坯的長度，設(shè)置此次修磨臺車的初始狀態(tài)。通過激光測距儀實(shí)時(shí)檢測臺車位置和左右換向的位置進(jìn)行對比實(shí)現(xiàn)換向操作。

3 臺車速度優(yōu)化控制

通過速度給定值和速度設(shè)定區(qū)間的閉環(huán)控制能夠控制臺車比例換向閥的給定值。實(shí)際臺車運(yùn)動(dòng)過程中考慮到鋼絲繩和慣性的影響，鋼絲繩的牽引本身屬于柔性，再加上修磨過程中臺車的慣性，僅僅依靠速度給定是不夠的。尤其在臺車制動(dòng)、啟動(dòng)和換向過程中，速度的控制還是滯后。為了優(yōu)化這些問題，采用臺車位移來實(shí)現(xiàn)臺車雙閉環(huán)控制。臺車實(shí)際行走速度依靠現(xiàn)場激光測距儀反饋的實(shí)際臺車位移來計(jì)算。根據(jù)激光測距儀來定位臺車的位置，臺車實(shí)際位置和5個(gè)定位距離進(jìn)行比較，左側(cè)和右側(cè)總共10個(gè)數(shù)值。

4 結(jié)論

國產(chǎn)修磨機(jī)臺車速度的精確控制才能夠修磨出表面合格的鋼坯，臺車速度控制依據(jù)不同的操作模式和不同的控制要求來設(shè)計(jì)，臺車速度的計(jì)算除了要根據(jù)要求外，還應(yīng)注意修磨的功率和修磨深度、修磨進(jìn)給的步長等因素，這些變量決定了臺車的速度。

參考文獻(xiàn)：

[1]王強(qiáng).熱修磨機(jī)進(jìn)口磨頭的國產(chǎn)化研制[J].機(jī)械管理開發(fā)，2012（2）：89-90..

[2]趙斌.鋼坯修磨臺車速度控制系統(tǒng)的研究[J].機(jī)床與液壓，2013，20（1）：17-19.

[3]曹曉東，溫黎明，張勇.修磨機(jī)臺車上下料免對中機(jī)構(gòu)[J].機(jī)械工程師，2013（5）：199-200.

[4]機(jī)械設(shè)計(jì)手冊編委會(huì).機(jī)械設(shè)計(jì)手冊[M].北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2004.