Устройство управления летучими ножницами с механизмом выравнивания скоростей

 

Изобретение относится к машиностроению, а именно к системам управления оборудованием летучих ножниц, производйщцх порезку проката на заданные длины на ходу и снабженных механизмом выравнивания скоростей ножей ножниц и проката в мдмент реза. Цель изобретения - упрощениеустройства и повышение его надежности. Устройство содержит двигатель 1 постоянного тока, сочлененный с барабанами летучих ножниц через механизм выравнивания скоростей, датчики скорости проката' 8 и двигатели 4, блок 9 задания средней скорости, блоки задания 10 и определения 16 энергетической скорости, задатчик 16 длины, регуляторькскорости 15 и тока 12, усилитель 13 мощности, датчик 14 тока, звено 17 компенсации ЭДС двигателя и датчик реза. Блок 16 определения энергетической скорости обеспечивает формирование.сигнала обратной связи без датчика на валу барабонов ножниц, работающего в тяжелых условиях циклической ударной нагрузки, что повышает надежность устройства, Опреде-. ление энергетической скорости производится в соответствии с законом сохранения суммарной кинетической энергии двухмассовой системы по текущим значениям скорости двигателя и передаточного числа механизма выравнивания скоростей, которое однозначно определяется углом поворота вала двигателя относительно точки реза и заданной длиной порезки проката. 5 ил.^Изобретение относится к машиностроению, в частности к конструкции систем управления оборудованием летучих ножниц, производящих порезку проката на ходу на заданные мерные длины и снабженных механизмом выравнивания скоростей (МВС).Известно устройство, содержащее установленный между валом приводного двигателя и валом барабанов ножниц механизм выравнивания скоростей, связанныеЬ ва-лом двигателя и с валом ножниц соответст- 'венно датчики скорости двигателя и ножниц, связанный с прокатом посредством мерительного ролика датчик скорости проката, блоки задания средней и энергетической скорости привода, задатчик длины, блок определения.энергетической скорости привода, регуляторы скорости и тока, звено компенсации ЭДС двигателя, усилитель мощности и датчик тока.ГОо ^ ю>&hO

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (sl)s В 23 О 25/00, 36/00

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (61) 1574383 (21) 4810866/02 (22) 04.04.90 (46) 15.02.92. Бюл. ¹ 6 (71) Украинский государственный проектный и проектно-конструкторский институт

"Тяжпромэлектропроект" (72) И.Д.Розов, В.П.Руденко и В.И.Холодный (53) 621.967 (088,8) (56) Авторское свидетельство СССР

¹ 1234072, кл. С 23 D 25/ 16, 1984.

Авторское свидетельство СССР

¹ 1440627, кл. В 23 D 25/00, 1987.

Авторское свидетельство СССР

¹ 1574383, кл. В 23 О 25/06, 1988. (54) УСТРОЙСТВО УПРАВЛЕНИЯ ЛЕТУЧИМИ НОЖНИЦАМИ С МЕХАНИЗМОМ ВЫРАВНИВАНИЯ СКОРОСТЕЙ (57) Изобретение относится к машиностроению, а именно к системам управления оборудованием летучих ножниц, производящих порезку проката на заданные длины на ходу и снабженных механизмом выравниВания скоростей ножей ножниц и проката в момент реза. Цель изобретения — упрощение

Изобретение относится к машиностроению, в частности к конструкции систем управления оборудованием летучих ножниц,. производящих порезку проката на ходу на заданные мерные длины и снабженных механизмом выравнивания скоростей (МВС), Известно устройство, содержащее уста-. новленный между валом приводного двигателя и валом барабанов ножниц механизм выравнивания скоростей, связанные с ва„„5Q „„1712079 А2 устройства и повышение его надежности.

Устройство содержит двигатель 1 постоянного тока, сочлененный с барабанами летучих ножниц через механизм выравнивания скоростей, датчики скорости проката 8 и двигатели 4, блок 9 задания средней скорости, блоки задания 10 и определения 16 энергетической скорости, задатчик 16 длины, регуляторыскорости 15 и тока 12, усилитель 13 мощности, датчик 14 тока, звено 17 компенсации ЭДС двигателя и датчик реза, Блок 16 определения энергетической скорости обеспечивает формирование сигнала обратной связи без датчика на валу барабнов ножниц, работающего в тяжелых условиях циклической ударной нагрузки, что повышает надежность устройства. Определение энергетической скорости производится в соответствии с законом сохранения суммарной кинетической энергии двухмассовой системы по текущим значениям скорости двигателя и передаточного числа механизма выравнивания скоростей, которое однозначно определяется углом поворота вала двигателя относительно точки реза и заданной длиной порезки проката. 5 ил. лом двигателя и с валом ножниц соответст венно датчики скорости двигателя и ножниц, связанный с прокатом посредством мерительного ролика датчик скорости проката, блоки задания средней и энергетической скорости привода, задатчик длины, блок определения. энергетической скорости привода, регуляторы скорости и тока, звено компенсации ЭДС двигателя, усилитель мощности и датчик тока.

1712079

Использование в этом устройстве датчика скорости на валу ножниц, звена компенсации ЭДС двигателя; блоков задания и определения энергетической скорости двигателя обеспечивает расчет и регулирование заданной энергетической скорости системы, определяющей суммарную кинетическую энергию двухмассовой системы электропривода, При этом колебания скорости привода вкаждом цикле порезки,,вызванные действием механизма выравнивания скоростей, сопровождаются только обменом кинетической энергией между обеими массами без перекачки энергии из сети в систему электропривода и обратно на разгон и замедление вращающихся масс в цикле порезки. Из сети потребляется энергия только на восполнение фрикционных потерь и потерь энергии при резе проката, что обеспечивает существенное снижение потерь в якорной цепи приводного электродвигателя, снижает его нагрев и создает предпосылки для роста производительности участка порезки.

Недостатком такого устройства является его пониженная надежность,в работе, обусловленная наличием датчика скорости на валу барабанов ножниц, где он испытывает значительную циклическую ударную нагрузку от резов проката, что отрицательно сказывается на его работоспособности.

Цель изобретения — упрощение устройства и повышение его надежности.

Поставленная цель достигается тем, что в устройство управления летучими ножницами с механизмом выравнивания скоростей введен датчик реза, выход которого подсоединен к третьему входу блока определения энергетической скорости, второй вход которого подсоединен к выходу задатчика длины, а блок определения энергетической скорости выполнен в виде последовательно соединенных интегратора, функционального преобразователя и устройства умножения, выход которого является выходом блока, информационный вход интегратора и второй вход устройства умножения являются первым входом блока определения энергетической скорости, вход обнуления интегратора является третьим входом блока, а второй вход функционального преобразователя — вторым входом блока определения энергетической скорости.

Наличие в устройстве датчика реза, фиксирующего момент реза, а также построение блока определения энергетической скорости на основе интегратора, функционального преобразователя и устройства умножения, что позволило непрерывно вычислять энергетическую скорость двухмассовой системы по текущим значениям скорости двигателя и передаточного числа МВС, которое однозначно определяется углом поворота вала двигателя относительно точки реза и заданной длиной отрезаемо5 го проката. Такое определение сигнала энергетической скорости двухмассовой системы позволяет отказаться от датчика скорости на валу барабанов ЛН, работающего в условиях значительных циклических удар10 ных нагрузок, что в итоге приводит к упрощению устройства и повышению его надежности.

На фиг,1 приведена функциональная схема предлагаемого устройства; на фиг.2—

15 функциональная схема блока задания энергетической скорости; на фиг,З вЂ” функциональная схема блока определения энергетической скорости; на фиг,4 и 5 — графики, поясняющие работу устройства.

20 Устройство содержит двигатель 1, сочлененный через механизм выравнивания скоростей (МВС) 2 с барабанами летучих ножниц (ЛН) 3. С валом двигателя связан датчик 4 скорости двигателя и датчик 5 реза.

25 С прокатом 6 посредством мерительного ролика 7 связан датчик 8 скорости проката.

Канал задания скорости содержит последовательно соединенные блок 9 задания средней скорости и блок 10 задания энерге30 тической скорости, управляемые от задатчика 11 длины, В контур регулирования тока двигателя входят регулятор 12 тока, усилитель 13 мощности, двигатель 1 и датчик 14 тока.

35 В контур регулирования энергетической скорости входят регулятор 15 скорости, датчик 4 скорости двигателя и блок 16 определения энергетической скорости.

Канал компенсации внутренней обрат40 ной связи по ЭДСдвигателя содержитзвено

17 компенсации ЭДС, воздействующее на регулятор 12 тока, Блок 10 задания энергетической скорости, в свою очередь, содержит функциональ45 ный преобразователь 18 и устройство 19 умножения. Блок 16 определения энергетической скорости содержит интегратор 20, функциональный преобразователь 21 и устройство 22 умножения, 50 Устройство работает следующим образом.

Мгновенное значение передаточного числа механизма выравнивания скоростей определяется выражением

55 . а

Щ

1712079 где а, р — углы поворота от точки реза соответственно вала. двигателя и вала ножниц; е — относительный эксцентриситет

МВС, определяемый отношением абсолют- 5 ного эксцентриситета к радиусу кривошипа;

P — угол между кулисой/вала ножниц и плоскостью кривошипа.

При этом для упомянутых углов МВС справедливы уравнения связей между ними: 10

sin P = е з! и у, (2) (3) 15 травЂ

Таким образом, мгновенное значение передаточного числа МВС однозначно определяется значением угла поворота вала ножниц и величиной эксцентриситета, уста- 20 навливаемого в соответствии с заданной, длиной отрезаемых заготовок (листов).

B момент реза справедливо соотношение

a=P =@ =0. (4) При этом выражение (1) для передаточного числа принимает вид . 30

1 — е

1+я (5) Средняя угловая скорость привода (за время одного оборота) не зависит от вели- 35 чины эксцентриситета, установленного в механизме выравнивания скоростей, и определяется выражением

2 и 2 х Ч - (6) .

©ср — з.с— где Т вЂ” время одного оборота ЛН;

V — скорость проката; ! — заданная длина порезки заготовок, 45

Соотношение (6) реализуется в блоке 9 задания средней скорости.

Наличие МВС с переменным в цикле. порезки передаточным числом при непрерывном вращении привода ножниц приво- 50

1 дит к возникновению установившихся периодических колебаний скорости (период равен времени одного оборота) двухмассовой системы электропривода, первую массу которого определяет момент инерции на.ва- 55 лу приводного двигателя, а вторую — момент инерции на валу барабанов ЛН. Поэтому в. основу работы устройства положено регулирование некоторой энергетической скорости привода, характеризующей суммарную величину кинетической энергии приводного двигателя и барабанов летучих ножниц и определяемой из выражения для полной кинетической энергии двухмассовой системы (1+ !2 )Шэ !1 л1 !2 О3

2 2 2 где си1, гл г — угловые скорости соответственно вала приводного двигателя и вала барабанов ЛН;

I1, !2 — моменты инерции соответственно на валу двигателя и на валу барабанов

ЛН; аЪ вЂ” энергетическая скорость системы.

Если обозначить = l2/I>, то с учетом соотношения (1) из выражения (7) получим! (1 + Л) и4= а3 (! (д) ) + Л ), (8) откуда следует связь между угловой скоростью барабанов ножниц и энергетической скоростью двухмассовой системы

1 +il,.2()+ (9) Для удовлетворения требований качественного реза линейная скорость. ножей в момент реза должна быть равна скорости полосы, т.е. соотношение (9) при этом пр;нимает вид глл2.р = йЪ = — (10)

1+Л V

)2«А Вн где RH — радиус ножей ножниц.

Найдем связь между энергетической и средней скоростями системы, подставив в выражение (10) значение скорости проката из (6), /1+Л L

+я 2 Re

L — — ср, откуда в, и., — г-,-л., (1 г)! +Л где Lo = 2 лй — периметр траектории ножей ножниц, Поскольку согласно соотношению (5) величина передаточного числа МВС при резе

1712079! р определяется значением относительного эксцентриситета е, а последний„ как показано ниже, однозначно определяет длину отрезаемых заготовок, то выражение (12) можно представить в виде произведения 5 двух сомножителей в котором второй оомножитель имеет вид 10

15 (14) Выражение (13) и реализуется в блоке

10 задания энергетической скорости при помощи устройства 19 умножения и функцио- 20 нального преобразователя 18, в котором набрана одна из кривых, в зависимости от конкретного значения для данного привода величины Л, семейства зависимостей Р(1 ) от относительной длины порезки, 25

Из выражения (7) по аналогии с соотношением (9) следует также связь между текущей угловой скоростью вала двигателя и энергетической скоростью системы (18) (15) 35

Расчет соотношений (14) и (19) для раз40 личных значений параметров il ие, проведенный на ЗВМ, дал возможность получить приведенное на фиг.4 семейство зависимостей F(L) = l p для различных значений

Л= l1/Iz, а также приведенное на фиг,5 се45 мейство зависимостей относительной длины порезки L/Lo от относительного эксцентриситета е. При этом полагается, что для каждого конкретного привода ЛН определяется величина Л= Iz/11, чем фикси- °

50 руется соответствующая кривая из семейств кривых, приведенных на фиг.4 и 5.

Для эффективного регулирования энергетической скорости электропривода требуется блокировать обмен энергией между

55 сетью и двигателем постоянного тока с независимым возбуждением при колебаниях в цикле порезки его ЭДС, вызванных соответствующими колебаниями его скорости. Эту задачу выполняет звено 17 компенсации

©э.э =иср F (1 ) (13) Поскольку соотношение (1) устанавливает связь значения передаточного числа

МВС от текущего значения угла а поворота вала двигателя (углы р N j3 однозначно связаныы с углом а) и относительного эксцентриситета я, а последний однозначно определяет длину порезки, то выражение (15) можно представить в виде произведения двух сомножителей а =в f (а, L). (16) Выражение (16) и реализуется в блоке

16 определения энергетической скорости при помощи устройства У-2 22 умножения.

При этом сомножитель. 1(а,L) формируется на выходе функционального преобразователя 21, а угол а поворота вала двигателя от точки реза вычисляется интегратором 20, который интегрирует сигнал со1 угловой скорости двигателя от датчика 4 и циклически обнуляется по сигналу от датчика 5 реза.

Сигнал йЬ из блока 16 определения энергетической скорости используется в качестве сигнала обратной связи в регуляторе

15 скорости, на вход задания которого подается сигнал йЪэ, формируемый в блоке 10 задания энергетической скорости в соответствии с выражением (13).

Найдем связь между относительной длиной порезки и относительным эксцентриситетом MBC при регулировании энергетической скорости. Для этого определим среднюю скорость системы на основе интегрирования за время цикла Т элемента времени dt d р/в

2 л 2 И 2 л ° (17)

Т Т 2Х

j dz о о

При подстановке в соотношение (17) выражения и из (9) получим интегральную связь между средней и энергетической скоростями в двухмассовой системе

2 к +

1 Л

Щр =04

Х 12(р)+Л ° dip о

Совместное решение выражений (18) и (12) с учетом соотношения (1) дает искомую интегральную связь заданной длины порезки с эксцентриситетом МВС

Х I2(р, я)+Л d V) (19) >> q < y + g

1712079

ЗДС, которое формирует подаваемый на вход регулятора 12 тока сигнал положительной обратной связи по ЭДС в соответствии с передаточной функцией

Nims(P)

Е» P PÒ ° в P 1+РТу

= Ке (20) где Ке — коэффициент пропорциональности 10 между ЭДС и угловой скоростью двигателя; .

Tp — сумма малых некомпенсируемых постоянных времени в контуре регулирования тока.

Наличие звена 17 компенсации ЭДС 16 двигателя наряду с непрерывной работой регулятора 16 энергетической скорости двухмассового привода обеспечивает высокую экономичность привода, так как колеба- . ния скорости в каждом цикле порезки, .20 вызванные действием механизма выравнивания скоростей, сопровождаются только обменом энергией между обеими вращаю- . щимися массами без перекачки энергии из-, сети в привод и обратно на разгон и тормо- $6 жение вращающихся масс. Обмен энергией с сетью имеет место только при ускорениях и замедлениях агрегата; а на установившейся скорости из сети потребляется мини-мальная энергия для компенсации момента 30 трения и момента реза при поддержании,, заданного уровня энергетической скорости привода. Однако в данном устройстве отсутствует датчик скорости на валу ножниц, ра-,ботающий в тяжелых условиях циклической 36 ударной нагрузки

Таким образом, наличие в данном устройстве датчика реза и построение блока определения энергетической скорости с непрерывным вычислением ее по текущим значениям скорости двигателя и передаточного числа МВС, которое однозначно определяется углом поворота-вала двигателя и заданной длиной порезки, позволяет в сравнении с известным упростить устройство и повысить его надежность.

Формула изобретения

Устройство управления летучими ножницами с механизмом выравнивания скоростей поавт. св. %1674383, отл ич а ю щее с я тем, что, с целью упрощения устройства и повышения его надежности, в него введен датчик реза, выход которого подсоединен к третьему входу блока определения энергетической скорости, второй вход которого подсоединен к выходу задатчика длины, а блок определения энергетической скорости выполнен в виде последовательно соединенных интегратора, функционального преобразователя и устройства умножения, выход которого является выходом блока, .информационный вход интегратора и второй вход устройства умножения являются первым входом блока определения энергетической скорости, вход обнуления интегратора является третьим входом блока, а второй вход функционального преобразователя является вторым входом блока определения энергетической скорости.

1712079

ЧЗЭС

F(l)

1 06

f,0

4,0 (О

<,о 0 02 04 06 08 f0 (, 1712079

Еп о

1 . 50

Составитель И.Розов

Редактор Л.Веселовская Техред M.Mîðãåíòàë Корректор Н.Ревская

Заказ 494 Тираж Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., 4/5

Производственно-издательский комбинат,"Патент", г. Ужгород, ул.Гагарина, 101

Устройство управления летучими ножницами с механизмом выравнивания скоростей Устройство управления летучими ножницами с механизмом выравнивания скоростей Устройство управления летучими ножницами с механизмом выравнивания скоростей Устройство управления летучими ножницами с механизмом выравнивания скоростей Устройство управления летучими ножницами с механизмом выравнивания скоростей Устройство управления летучими ножницами с механизмом выравнивания скоростей Устройство управления летучими ножницами с механизмом выравнивания скоростей 

 

Похожие патенты:

Изобретение относится к машиностроению, в частности к конструкции систем управления оборудованием летучих ножниц, производящих порезку проката на ходу и снабженных механизмом выравнивания скоростей, установленным между валом привода и валом барабанов ножниц

Изобретение относится к машиностроению, а именно к системам управления оборудованием летучих ножниц, осуществляющих порезку проката на заданные длины и снабженных механизмом выравнивания скоростей ножей ножниц и проката в момент реза

Изобретение относится к обработке металлов давлением, в частности к металлорежущему оборудованию, и может быть использовано для разрезки длинномерного проката на мерные длины в заготовительном производстве

Изобретение относится к машиностроению , а именно к оборудованию для обработки длинномерных изделий резанием

Изобретение относится к машиностроению , а именно к системам управления электроприводом летучих ножниц, производящих порезку полосового материала на ходу на заданные мерные длины и снабженных механизмом выравнивания скоростей

Изобретение относится к машиностроению , в частности к оборудованию производства мелкосортного проката, и может быть использовано для управления пневмоприводом летучих ножниц

Изобретение относится к машиностроению , в частности к оборудованию управлением механизмами реза бесконечного изделия на мерные длины на ходу

Изобретение относится к машиностроению, в частности к конструкции систем управления оборудованием летучих ножниц, производящих порезку проката на ходу и снабженных механизмом выравнивания скоростей, установленным между валом привода и валом барабанов ножниц

Изобретение относится к машиностроению, а именно к системам управления оборудованием летучих ножниц, осуществляющих порезку проката на заданные длины и снабженных механизмом выравнивания скоростей ножей ножниц и проката в момент реза

Изобретение относится к прокатному оборудованию, в частности к режущим устройствам , служащим для резки плоского проката, и может использоваться в линиях станов горячей прокатки

Изобретение относится к обработке металлов давлением, в частности к машинам для измельчения металлических лома и отходов

Изобретение относится к машиностроению , в частности к автоматизации управления агрегатами резки проката на сортовых и заготовительных станах

Изобретение относится к обработке металлов давлением, в частности к устройствам для резки изогнутого профиля шахтной металлической крепи

Изобретение относится к производству горячекатаного листового проката на широкополосовых станах в черной и цветной металлургии

Изобретение относится к машиностроению , а именно к системам управления электроприводом летучих ножниц, производящих порезку полосового материала на ходу на заданные мерные длины и снабженных механизмом выравнивания скоростей

Изобретение относится к обработке металлов давлением и может быть использовано для резки непрерывно движущегося материала

Изобретение относится к листопрокатному производству и предназначено для использования на летучих ножницах барабанного типа при резе концевых участков раската широкополосных станов горячей прокатки

Изобретение относится к машиностроению, а именно к системам управления оборудованием летучих ножниц, производйщцх порезку проката на заданные длины на ходу и снабженных механизмом выравнивания скоростей ножей ножниц и проката в мдмент реза

Наверх