CN116550767A - 一种抑制极薄带轧制过程中张力波动的半自动调节装置 - Google Patents
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Abstract
本发明具体公开一种抑制极薄带轧制过程中张力波动的半自动调节装置，包括半自动张力调节器、半自动变刚度变阻尼调谐质量阻尼器、卷取机、张力辊和二十辊系；所述半自动张力调节器设置于卷取机和张力辊之间；所述半自动变刚度变阻尼调谐质量阻尼器设置于张力辊和二十辊系之间。本发明可以用来降低二十辊轧机轧制极薄带时启动、停机时张力的短暂的波动冲击，提高系统稳定性，吸收二十辊轧机轧制极薄带的过程中产生的持续的微扰动，实现轧制过程中张力的柔性稳定调整。
Description
技术领域
本发明涉及极薄带轧制领域，特别涉及一种抑制极薄带轧制过程中张力波动的半自动调节装置。
背景技术
极薄带轧制过程中产生的波动会使张力辊的张力调节不稳定，从而导致轧制性能的不稳定，甚至产生断带现象，出现停机故障。出现波动的情况主要分为三种:轧机启动和停机时会产生较大的波动冲击，轧制过程中由于带厚不均产生的波动以及控制系统不稳定引起的波动。
因此考虑设计一种张力调节装置，以抑制轧机启动和停机时会产生较大的波动冲击，并考虑将调谐质量阻尼器应用到极薄带轧制中，以抑制轧制过程中由于带厚不均产生的张力波动以及控制系统不稳定引起的张力波动。
调谐质量阻尼器由质量块、阻尼器和弹簧组成，当需要抑制振动的结构体产生振动引起调谐质量阻尼器的振动时，调谐质量阻尼器中的质量块会给结构体一个反向的惯性力，当调谐质量阻尼器的频率与结构体产生的振动频率一致时，会产生良好的减振效果。但由于结构体由于使用功能变化等原因，结构体会在运行过程中发生自振频率的变化，导致调谐质量阻尼器的减振效果不佳。电涡流阻尼器相对于硅油阻尼器由于易于维护、且耐久性好的优点开始被广泛使用。电涡流阻尼器的原理是：磁体质量块在产生振动时，与导体板发生相对运动切割磁感线，在导体板中产生电动势，形成涡流电，通过导体板的发热来耗散振动能量，从而实现振动控制。
传统的电涡流调谐质量阻尼器无法调节自身频率和阻尼，不合适的恢复力会使控制效果下降，甚至产生反作用。因此，考虑如何实时调节阻尼器的阻尼和频率具有实际意义。
发明内容
本发明解决的目的在于提供一种抑制极薄带轧制过程中张力波动的半自动调节装置，用来降低二十辊轧机轧制极薄带时启动、停机时张力的短暂的波动冲击，提高系统稳定性，吸收二十辊轧机轧制极薄带的过程中产生的持续的微扰动（如：轧制过程中由于极薄带厚度不均匀引起的波动、控制系统不稳定引起的波动）实现轧制过程中张力的柔性稳定调整。
为了达到上述目的，本发明提供一种抑制极薄带轧制过程中张力波动的半自动调节装置，其采用的技术方案如下：
一种抑制极薄带轧制过程中张力波动的半自动调节装置，包括半自动张力调节器、半自动变刚度变阻尼调谐质量阻尼器、卷取机、张力辊和二十辊系；
所述半自动张力调节器设置于卷取机和张力辊之间；
所述半自动变刚度变阻尼调谐质量阻尼器设置于张力辊和二十辊系之间。
作为优选，所述半自动张力调节器2包括张力调节器和伺服控制单元；
所述张力调节器包括电动推杆、挡板、阻尼器、第一弹簧、第一槽、第一轴承座、第一压力辊；
所述伺服控制单元包括压力传感器和第一控制器。
作为优选，所述电动推杆与所述挡板固连，所述电动推杆通过导线与第一控制器建立连接；
所述第一弹簧的一端与压力传感器相连，另一端与挡板固连；
所述阻尼器内嵌在所述第一弹簧中；
所述第一压力辊两端安装所述第一轴承座，所述第一轴承座安装在所述第一槽中；
所述压力传感器安装在第一轴承座一端，用于检测所述第一压力辊受到的压力，所述压力传感器通过导线与第一控制器建立连接。
作为优选，所述半自动变刚度变阻尼调谐质量阻尼器包括阻尼组件、半自动变刚度组件、半自动变阻尼组件和伺服控制组件。
作为优选，所述阻尼组件包括固定壳、第二弹簧、伸缩杆、第二轴承座、第二槽、质量块和第二压力辊；
所述半自动变刚度组件包括电动机、钟形罩、液压泵、软管和油液；
所述半自动变阻尼组件包括电机、齿条、齿轮、导体导磁板和永磁体；
所述伺服控制组件包括第一加速度传感器、第二加速度传感器和第二控制器。
作为优选，所述固定壳与所述第二槽固连；
所述伸缩杆嵌套在所述第二弹簧内，
所述第二弹簧的一端与所述第二加速度传感器相连，另一端与所述质量块固连；
所述第二压力辊的两端安装所述第二轴承座，所述第二轴承座307安装在所述第二槽中；
所述质量块两侧对称设置有两排所述永磁体；
所述导体导磁板对称设置于所述质量块的两侧；
所述导体导磁板一面为导磁板，另一面为导体底板，所述导体导磁板将导体底板面对永磁体放置，并与所述齿条固连，所述齿条与所述齿轮啮合连接，所述齿轮上连接有所述电机；
所述质量块内部为中空，内部装有所述油液，并通过所述软管连接所述液压泵，所述液压泵通过所述钟形罩与所述电动机连接；
所述第一加速度传感器设置于所述质量块的上侧中心位置，用于检测所述质量块的竖向加速度；
所述第二加速度传感器安装在所述第二轴承座上，用于检测所述第二压力辊的竖向加速度，
所述第一加速度传感器和所述第二加速度传感器均通过导线与控制器建立连接。
本发明的有益效果是：
1、本发明实现了电涡流调谐质量阻尼器的半自动变刚度，实现了阻尼器竖向频率的实时调整；
2、本发明实现了电涡流调谐质量阻尼器的半自动变阻尼，保证了良好的减振效果；
3、本发明一定程度上消除了轧制过程中的极薄带应力，得到了合适的极薄带张力；
4、本发明设计的半自动张力调节器降低了二十辊轧机轧制极薄带时启动和停机时张力的短暂的波动冲击，提高了系统稳定性；
5、本发明设计的半自动变刚度变阻尼调谐质量阻尼器可以吸收二十辊轧机轧制极薄带的过程中产生的持续的微扰动，实现轧制过程中张力的柔性稳定调整。
附图说明
为了更清楚地说明本发明具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍。在所有附图中，类似的元件或部分一般由类似的附图标记标识。附图中，各元件或部分并不一定按照实际的比例绘制。
图1示出了根据本发明实施例的一种抑制极薄带轧制过程中张力波动的半自动调节装置的总装示意图。
图2示出了根据本发明实施例的一种抑制极薄带轧制过程中张力波动的半自动调节装置的总装前视图。
图3示出了根据本发明实施例的一种抑制极薄带轧制过程中张力波动的半自动调节装置的半自动张力调节器的示意图。
图4示出了根据本发明实施例的一种抑制极薄带轧制过程中张力波动的半自动调节装置的半自动变刚度变阻尼调谐质量阻尼器示意图。
图5示出了根据本发明实施例的一种抑制极薄带轧制过程中张力波动的半自动调节装置的半自动变阻尼组件示意图。
图6示出了根据本发明实施例的一种抑制极薄带轧制过程中张力波动的半自动调节装置的半自动变阻尼组件示意图。
图7示出了根据本发明实施例的一种抑制极薄带轧制过程中张力波动的半自动调节装置的半自动变刚度组件示意图。
图中，1为极薄带；2为半自动张力调节器，201为电动推杆，202为挡板，203为阻尼器，204为第一弹簧，205为第一槽，206为第一轴承座，207为第一压力辊，208为压力传感器；3为半自动变刚度变阻尼调谐质量阻尼器，301为电机，302为齿条，303为齿轮，304为固定壳，305为第二弹簧，306为伸缩杆，307为第二轴承座，308为第二槽，309为导体导磁板，310为质量块，311为永磁体，312为第二压力辊，313为电动机，314为钟形罩，315为液压泵，316为第一加速度传感器，317为第二加速度传感器；4为二十辊系；5为张力辊；6为卷取机。
具体实施方式
以下通过特定的具体实例说明本发明的实施方式，本领域技术人员可由本说明书所揭露的内容轻易地了解本发明的其他优点与功效。本发明还可以通过另外不同的具体实施方式加以实施或应用，本说明书中的各项细节也可以基于不同观点与应用，在没有背离本发明的精神下进行各种修饰或改变。需说明的是，在不冲突的情况下，以下实施例及实施例中的特征可以相互组合。
在本发明的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上；术语“上”、“下”、“左”、“右”、“内”、“外”、“前端”、“后端”、“头部”、“尾部”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”等仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。
在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
下面结合附图和实施例，对本发明的具体实施方式作进一步详细描述。
请参照附图1-7：
本发明实施例提供一种抑制极薄带轧制过程中张力波动的半自动调节装置，该装置包括半自动张力调节器2、半自动变刚度变阻尼调谐质量阻尼器3。半自动张力调节器2安装在卷取机6和张力辊5之间，半自动变刚度变阻尼调谐质量阻尼器3安装在张力辊5和二十辊系4之间。
半自动张力调节器2包括张力调节器和伺服控制单元；其中，张力调节器包括电动推杆201，挡板202，2个阻尼器203，2个第一弹簧204，第一槽205，第一轴承座206，第一压力辊207；伺服控制单元包括压力传感器208和第一控制器。
电动推杆201与挡板202固连，通过导线与第一控制器建立连接；第一弹簧204的一端与压力传感器208相连，另一端与挡板202固连；阻尼器203内嵌在第一弹簧204中；第一压力辊207两端安装第一轴承座206，第一轴承座206安装在第一槽205中；压力传感器208安装在第一轴承座206一端，用于检测第一压力辊207受到的压力，压力传感器208通过导线与第一控制器建立连接。
具体工作时，电动推杆201推动半自动张力调节器2以接触极薄带1，通过第一压力辊207的重力对极薄带1施加初始压力，控制器根据压力传感器208得到的压力大小调整电动推杆201的推动长度，从而得到最佳的极薄带1张力，尽可能消除极薄带1的应力；第一压力辊207受到轧机启动和停机时产生的波动冲击时，阻尼器203和第一弹簧204将波动冲击尽可能抑制，从而使极薄带1在轧制过程中的张力调节更加柔和，使控制系统更加稳定。
半自动变刚度变阻尼调谐质量阻尼器3包括：阻尼组件、半自动变刚度组件、半自动变阻尼组件和伺服控制组件；其中，阻尼组件包括固定壳304，2个第二弹簧305，伸缩杆306，第二轴承座307，第二槽308，质量块310，第二压力辊312；半自动变刚度组件包括电动机313，钟形罩314，液压泵315，软管和油液；半自动变阻尼组件包括电机301，2个齿条302，齿轮303，导体导磁板309，永磁体311；伺服控制组件包括第一加速度传感器316，第二加速度传感器317和第二控制器。
固定壳304与第二槽308固连；伸缩杆306嵌套在第二弹簧305内，第二弹簧305的一端与第二加速度传感器317相连，另一端与质量块310固连；第二压力辊312两端安装第二轴承座307，第二轴承座307安装在第二槽308中；质量块310两侧对称设置有两排永磁体311，导体导磁板309对称设置在质量块310两侧；导体导磁板309一面为导磁板，另一面为导体底板，导体导磁板309将导体底板面对永磁体311放置，并与齿条302固连，齿条302与齿轮303啮合连接，齿轮303上连接有电机301；质量块310内部为中空设计，内部装有油液，其通过软管连接液压泵315，液压泵315通过钟形罩314与电动机313连接；第一加速度传感器316设置在质量块310上侧中心位置，用于检测质量块310的竖向加速度，第二加速度传感器317安装在第二轴承座307上，用于检测第二压力辊312的竖向加速度，第一加速度传感器316和第二加速度传感器317均通过导线与控制器建立连接。
具体工作时，当极薄带1在轧制过程中由于带厚不均产生波动或是控制系统不稳定引起波动时，波动通过第二压力辊312，第二弹簧305传递到质量块310，引起质量块310的竖向振动，从而带动永磁体311与导体导磁板309发生切割磁感线运动，产生涡流电，通过导体导磁板309的发热来消耗振动能量，从而实现波动的抑制；第二控制器将接收到的第一加速度传感器316与第二加速度传感器317的加速度信号，通过Hilbert-Huang变换算法得到其瞬时振动频率，当发现质量块310的振动频率与极薄带1的振动频率不一致时，第二控制器分别通过控制电机301和电动机313工作，电机301工作带动齿轮303转动，进而带动两个齿条302的共向或反向移动，以此来改变导体导磁板309与永磁体311间的距离，最终改变电涡流阻尼的大小，实时调节电涡流阻尼的大小以达到最佳的振动能量消耗作用；电动机313工作带动液压泵315调节质量块310内的油液的多少，以此来改变半自动变刚度变阻尼调谐质量阻尼器的刚度，实时调谐其频率以达到最佳的振动控制效果。
最终实现轧制过程中张力的柔性稳定调整。
以上实施方式仅用于说明本发明，而并非对本发明的限制，有关技术领域的普通技术人员，在不脱离本发明的精神和范围的情况下，还可以做出各种变化和变型，因此所有等同的技术方案也属于本发明的范畴，本发明的专利保护范围应由权利要求限定。
Claims (6)
1.一种抑制极薄带轧制过程中张力波动的半自动调节装置，其特征在于，包括半自动张力调节器、半自动变刚度变阻尼调谐质量阻尼器、卷取机、张力辊和二十辊系；
所述半自动张力调节器设置于卷取机和张力辊之间；
所述半自动变刚度变阻尼调谐质量阻尼器设置于张力辊和二十辊系之间。
2.如权利要求1所述的抑制极薄带轧制过程中张力波动的半自动调节装置，其特征在于，所述半自动张力调节器包括张力调节器和伺服控制单元；
所述张力调节器包括电动推杆、挡板、阻尼器、第一弹簧、第一槽、第一轴承座、第一压力辊；
所述伺服控制单元包括压力传感器和第一控制器。
3.如权利要求2所述的抑制极薄带轧制过程中张力波动的半自动调节装置，其特征在于，所述电动推杆与所述挡板固连，所述电动推杆通过导线与第一控制器建立连接；
所述第一弹簧的一端与压力传感器相连，另一端与挡板固连；
所述阻尼器内嵌在所述第一弹簧中；
所述第一压力辊两端安装所述第一轴承座，所述第一轴承座安装在所述第一槽中；
所述压力传感器安装在第一轴承座一端，用于检测所述第一压力辊受到的压力，所述压力传感器通过导线与第一控制器建立连接。
4.如权利要求1所述的抑制极薄带轧制过程中张力波动的半自动调节装置，其特征在于，所述半自动变刚度变阻尼调谐质量阻尼器包括阻尼组件、半自动变刚度组件、半自动变阻尼组件和伺服控制组件。
5.如权利要求4所述的抑制极薄带轧制过程中张力波动的半自动调节装置，其特征在于，所述阻尼组件包括固定壳、第二弹簧、伸缩杆、第二轴承座、第二槽、质量块和第二压力辊；
所述半自动变刚度组件包括电动机、钟形罩、液压泵、软管和油液；
所述半自动变阻尼组件包括电机、齿条、齿轮、导体导磁板和永磁体；
所述伺服控制组件包括第一加速度传感器、第二加速度传感器和第二控制器。
6.如权利要求5所述的抑制极薄带轧制过程中张力波动的半自动调节装置，其特征在于，所述固定壳与所述第二槽固连；
所述伸缩杆嵌套在所述第二弹簧内，
所述第二弹簧的一端与所述第二加速度传感器相连，另一端与所述质量块固连；
所述第二压力辊的两端安装所述第二轴承座，所述第二轴承座安装在所述第二槽中；
所述质量块两侧对称设置有两排所述永磁体；
所述导体导磁板对称设置于所述质量块的两侧；
所述导体导磁板一面为导磁板，另一面为导体底板，所述导体导磁板将导体底板面对永磁体放置，并与所述齿条固连，所述齿条与所述齿轮啮合连接，所述齿轮上连接有所述电机；
所述质量块内部为中空，内部装有所述油液，并通过所述软管连接所述液压泵，所述液压泵通过所述钟形罩与所述电动机连接；
所述第一加速度传感器设置于所述质量块的上侧中心位置，用于检测所述质量块的竖向加速度；
所述第二加速度传感器安装在所述第二轴承座上，用于检测所述第二压力辊的竖向加速度，
所述第一加速度传感器和所述第二加速度传感器均通过导线与控制器建立连接。
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