Нажимное устройство

(54) НАЖИМНОЕ УСТРОЙСТВО Изобретение относится к прокатному производству и может быть исполь. зовано при автоматизации прокатных станов для регулирования раствора валков и в гидросистемах прессов дляч5 повышения быстродеиствия гидравлических мультипликаторов.Известно нажимное устройство для регулирования давления в прокатном стане, состоящее из однокамерного1 О силового гидроцилиндра соединенного с одноканальным объемным регулятором давления рабочего тела, и датчика положения плунжера силового гид. роцилиндра, вход которого кинемати 15 чески связан с плунжером силового гидроцилиндра, а выход подсоединен ко входу объемного регулятора давле" ния рабочего тела 11.Однако это устройство не позволяет добиться точной обработки управляющих и возмущающих воздействий изза конечной величины жесткости гидро системы. Кроме того, реализация нажимного устройства с одноканальным объемным регулятором проблематична при одновременном решении вопросов заданного количества регулирования и устойчивости системы управления приводом, в частности при отработке больших по амплитуде и малых по частоте, а также малых по амплитуде и больших по частоте управляющих и возмущающих воздействий.Наиболее близким к предлагаемому по технической сущности и достигаемому эффекту является нажимное устройство прокатного стана, содержащее силовой гидроцилиндр, первый и второй электрогидравлицеские приводы, именуемые в дальнейшем каналами, выходы которых гидравлически соединены с внутренней полостью силового гидро. цилиндра, первый и второй датчики положения и давления, соединенные соответственно с выходами первого и второго электрогидравлических приводов, источник сигнала задания, под 90090630 Вторрй электрогидравлический привод содержит последовательно соединенные однокаскадный золотниковый распределитель и электромеханический блок управления.Введение сумматора в сочетании с двухкамерным гидроцилиндром позволяет первому электрогидравлическому приводу - первому грубому каналу автономно отрабатывать сигналы управления. Второй электрогидравличес кий привод - второй тонкий канал,50 55 соединенного к одному из входов решающего устройства, к двум другимвходам которого подсоединены первыйи второй датчики, а выход решающегоустройства соединен со входами электрогидравлицеских приводов 21.Однако известное устройство необеспечивает высокое качество воспроизведения сигналов управления вовсем амплитудно-частотном диапазоне 1 Оуправляющих и возмущающих воздействий, что не позволяет повысить точность и быстродействие позиционирования нажимного устройства и неисключает взаимное влияние каналов(электрогидраелицеских приводов),Цель изобретения - повышение точ.ности и быстродействия позиционирования нажимного устройства путемпрецизионного воспроизведения сигналов управления,Поставленная цель достигаетсятем, что в нажимное устройство, содержащее датчики положения и давления, двухкамерный силовой гидроцилиндр, первый и второй электрогидравлические приводы, причем камерагидроцилиндра с большей площадьюсоединена с выходом первого электро.гидравлического привода, а камерас малой площадью - с выходом второго электрогидравлического привода,вход датчика давления соединен свыходом второго электрогидравлического привода, входы решающего устройства соединены с выходами датчика и задатчика положения, а. выходсо входом второго электрогидравлического привода, дополнительно введен сумматор, выход которого соединен со входом первого электрогидравлического привода, а входы - с вы"ходами датчика давления и решающегоустройства, выход которого такжесоединен со входом второго электрогидраелического привода. в данном случае является компенсирующим каналом, т.е, каналом, работающим по ошибке отработки первого канала заданного воздействия,Предлагаемое техническое решение обуславливает повышение быстродействия и точности регулирования нажим- ного устройства.Применение второго электрогидравлицеского привода в виде последовательно соединенных однокаскадного золотникового распределителя и электромеханического блока управления золотником повышает динамические характеристики нажииного устройства. Наличие в нажимном устройстве быстродействующего канала обеспечит его высокую чувствительность что необходимо для прецизионного воспроизведения сигналов управления.На чертеже изображена функциональная схема нажимного устройства.Устройство содержит силовой гидроцилиндр 1, встроенный между станиной 2 клети и подушкой 3 нижнего опорного валка. Силовой гидроцилиндр 1 выполнен двухкамерным, т.е. содержит камеру 4 с малой площадью и камеру 5 с большой площадью. С плунжером 6 силового гидроцилиндра 1 кинематически связан вход датчика .7 положения. К камере 5 силового гидроцилиндра 1 подсоединен выход объемного электрогидравлического привода, включающего цилиндр-корректор 8, двигатель 9, перемещающий плунжер 10 цилиндра- корректора 8, блок 11 управления, называемый в дальнейшем первым каналом 12 управления, К камере 4 силового гидроцилиндра 1, подсоединен выход дроссельного электрогидравлического привода включающего однокаскадный золотьиксвый распределитель 13 и связанный с ним электромеханический блок 14 управления, называемый в дальнейшем вторым каналом 15 управления. К малой камере 4 силового гидро- цилиндра 1 подсоединен дифференциальный датчик 16 давления. Задающее устройство 17 положения плунжера 6 силового гидроцилиндра 1 связано с решающим устройством 18, которое своим выходом одновременно подключено через сумматор 19 ко входу 20 первого канаФла 12 управления и непосредственноко входу второго канала 1 управле;ния. Ко второму входу решающего устройства 18 подключена обратная связь по положению силового гидроцилиндра0906 6 5 1 О 15 эо 25 зо зз 4 О 43 5 90выполненная в виде датчика 7 положения. Выход. дифференциального датчика 16 давления подключен ко входу первого канала 12 управления через второй вход сумматора 19 и нормально открытый контакт 21. Гидромагистрали камер 4 и 5 силового гидроцилиндра 1 при настройке соединены между собой управляемым разделительным клапаном 22.Устройство работает следующим образом,Рассматриваются три режима работы устройства; режим уравновешивания (после перевалки) валкое, режим настройки клети на заданный раствор и режим прокатки.В режиме уравновешивания обеспечивается заполнение гидромагистралей и внутренних полостей двухкамерного .силового гидроцилиндра 1, подрыв нижнего опорного валка и установка требуемого уровня прокатки. Требуемый подрыв валков обеспечивается вторым каналом 15 управления в функции сигнала задающего устройства 17. Разделительный клапан 22 открыт. Гидросистемы камер 4 и 5 соединены между собой, Плунжер 10 цилиндра-корректора 8 по цепи местной обратной связи по положению (не показана), установлен в среднее положение. Сигнал управления с задающего устройства 17 поступает на вход второго канала 15 управления. Элект. ромеханический блок 14 управления перемещает однокаскадный эолотниковый распределитель 13 в левое положение. Рабочая жидкость от насосного агрегата высокого давления (не показана) одновременно поступает в камеры силового гидроцилиндра 1. Пе,ремещение плунжера 6 и соответствую.щий подрыв валков осуществляется до тех пор пока ошибка рассогласования между сигналом задания и сигналом обратной связи по положению плунжера не станет равной нулю. При этом однокаскадный золотниковый распределитель 13 занимает нейтральное положение по каналу внутренней обратной связи по положению (не показан) и обеспечивает уравновешивание системы.В режиме настройки клети на заданный раствор, управляемый клапан 22 запирается и разделяются гидро- магистрали камер силового гидроцилиндра, нормально открытый контакт . 21 замыкается. Описанное состояниеобуславливает отработку управляющего сигнала задающего устройства 17двумя каналами управления 12 и 15 одновременно. Причем взаимосвязи между элементами устройства обуславливают итерационный алгоритм функционирования последнего, решающего задачу прецизионного воспроизведенияполезного сигнала последовательнымиприближениями. В двухканальной итерационной системе имеет место двухступенчатое преобразование полезного сигнала: входным сигналом первого канала 12 является задающее воздействие, а эквивалентным полезнымсигналом второго 15 (компенсирующего) - ошибка воспроизведения первого канала. Это обеспечивает инвариантность системы по отношению к полезному сигналу и помехам, воздействуюцим на объект управления. Сигналуправления, как указывалось выше,одновременно поступает на входы первого 12 и второго 15 каналов управления. При этом, в силу различногобыстродействия каналов, в начальныймомент времени динамика устройства определяется более быстродействующим каналом - дроссельным электрогидравлическим приводом, обладающим ограниченными силовцми параметрами, новысоким быстродействием, так как не"большое гриращение объема жидкостичерез эолотниковый распределитель вызывает значительное приращение давления в малой камере гидроцилиндра 1и соответственное перемещение плун"жера 6 и валков вверх. Перемещениеплунжера 10 цилиндра-корректора 8обеспечивает увеличение давления вбольшой камере 5 силового гидроцилиндра 1 и соответствующее перемещение плунжера 6 и валков вверх. По иере обработки управляющего сигнала (уменьшение раствора валков) ошибка рассогласования по положениюч плунжера на выходе решающего устройства 18 становится равной нулю. Однако абсолютный сигнал на входе первого канала 12 отличен от нуля; так как давление в малой камере гидроци" линдра 1 отличается от начального . своего значения. Поэтому работа первого канала 12 (движение плунжера 10) продолжается из-эа наличия положительной связи его входа с давлением в малой камере.Перерегулирование раствора валков в результате работы первого канала 12 обуславливает сигнал ошибкина выходе решающего устройства 18.Ввиду высокой чувствительности второ.го канала 15, последний отрабатывает этот сигнал ошибки таким образом,чтобы увеличить раствор валков путемснижения давления в малой камере 4.Такая взаимосвязанная работа каналовуправления 12 и 15 в переходном режиме будет до тех пор, пока не станетравным нулю сигнал на выходе дифференциального датчика 16, При этомдавление рабочего тела в большой камере 5 гидроцилиндра 1 изменяетсяна величину, обусловленную требуемымперемещением валков, и первый канал12 принимает на себя всю статическуюнагрузку. При отсутствии дополнительной нагрузки на валки получаетсялишь увеличение объема рабочего тела в обоих камерах 4 и 5 гидроцилин"дра 1,В режиме прокатки исходное состояние устройства аналогично режиму настройки клети на Заданный раствор.По.управляющему воздействию устройство работает по алгоритму, описанному выше,Изменение раствора прокатнцх валков вследствие нестабильности усилия прокатки, а, следовательно, положения плунжера 6 силового гидроцилиндра 1; обуславливает приращениесигнала на выходе датчика 7 положения, что вызывает появление сигналаошибки на выходе решающего устройства 18. Дальнейшая работа устройствааналогична описанному выше.Таким образом, предлагаемое устройство позволяет наиболее полно использовать динамические и точностныевозможности каждого канала, и, следовательно, более качественно компенсировать весь спектр возмущающихвоздействий и достичь высокую точность позиционирования и быстродействия нажимного устройства.5 Формула изобретения1. Нажимное устройство, содержащее датчики положения и давления,решающее устройство, силовой двух"10 камерный гидроцилиндр, первый и второй электрогидравлические приводы,причем камера гидроцилиндра с большей площадью соединена с выходом пер.вого электрогидравлического привода,15. а камера с меньшей площадью - с выходом второго электрогидравлическогопривода, вход датчика давления соединен с выходом второго электрогидравлического привода, входы решаю 2 о щего устройства соединены с выходамидатчика и задатчика положения, а выход - со входом второго электрогидравлического привода, о т л и ч а ющ е е с я тем, что, с целью повыше-.25 ния точности позиционирования и быстродействия, в него дополнительновведен сумматор, выход которого соединен со входом первого электрогидравлического привода, а входы - сзе выходами датчика давления и решающе"го устройства, выход которого такжесоединен со входом второго электрогидравлического привода.2. Нажимное устройство по и. 1,о т л и ч а ю щ е е с я тем, чтовторой электрогидравлический приводсодержит последовательно соединенныеоднокаскадный золотниковый распределитель и электромеханический блок управленияИсточники инФормации,принятые во внимание при экспертизе1. Патент Японии Ь" 50-4470,кл. В 21 В 37/00, кл. 12 С, 1975.2. Патент Японии й 47-51701,кл, В 21 В 37/00, кл, 12 С 211,4,1972.рректор Ю.Иакаренк Редак филиал ППП "Патент", г. Ужгород, ул. Проектная Заказ 1227/5 ВНИИП по 11303