供油油箱相連通；在所述左張力控制單元內(nèi)還設(shè)置有第一背壓測量口、第一工作 油口、第二工作油口及第一有桿腔壓力測量口，在第一背壓測量口連接有第一油壓傳感器， 第一工作油口與左張力液壓缸的無桿腔相連通，第二工作油口與左張力液壓缸的有桿腔相 連通，在第一有桿腔壓力測量口連接有第二油壓傳感器； 所述右張力控制單元的高壓進(jìn)油口與高壓油輸入口相連通，右張力控制單元的回油口 與高壓油供油油箱相連通；在所述右張力控制單元內(nèi)還設(shè)置有第二背壓測量口、第三工作 油口、第四工作油口及第二有桿腔壓力測量口，在第二背壓測量口連接有第四油壓傳感器， 第三工作油口與右張力液壓缸的有桿腔相連通，第四工作油口與右張力液壓缸的無桿腔相 連通，在第二有桿腔壓力測量口連接有第三油壓傳感器。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種直拉式冷軋實(shí)驗(yàn)機(jī)液壓張力控制系統(tǒng)，其特征在于：所 述恒背壓控制單元包括第一單向閥、第一溢流閥及第二溢流閥，所述恒背壓控制單元的進(jìn) 油口與第一單向閥入口、第一溢流閥入口及恒背壓控制單元的第二壓力測量口相連通，第 一單向閥出口與第二溢流閥入口、恒背壓控制單元的出油口及第一壓力測量口相連通，第 一溢流閥出口與第二溢流閥出口及恒背壓控制單元的回油口相連通。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種直拉式冷軋實(shí)驗(yàn)機(jī)液壓張力控制系統(tǒng)，其特征在于：所 述左張力控制單元包括第一過濾器、第二單向閥、第三單向閥、第一蓄能器、第一伺服閥及 第一比例溢流閥，所述左張力控制單元的背壓進(jìn)油口與第一背壓測量口及第一工作油口相 連通，左張力控制單元的高壓進(jìn)油口與第一過濾器入口相連通，第一過濾器出口與第二單 向閥入口相連通，第二單向閥出口與第一伺服閥的壓力油口及第一蓄能器相連通；所述第 一伺服閥的工作油口與第一比例溢流閥入口、左張力控制單元的第二工作油口及第一有桿 腔壓力測量口相連通，第一比例溢流閥出口與第一伺服閥的回油口及第三單向閥入口相連 通，第三單向閥出口與左張力控制單元的回油口相連通。
4. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種直拉式冷軋實(shí)驗(yàn)機(jī)液壓張力控制系統(tǒng)，其特征在于：所 述右張力控制單元包括第二過濾器、第四單向閥、第五單向閥、第二蓄能器、第二伺服閥及 第二比例溢流閥，所述右張力控制單元的背壓進(jìn)油口與第四工作油口及第二背壓測量口相 連通，右張力控制單元的高壓進(jìn)油口與第二過濾器入口相連通，第二過濾器出口與第五單 向閥入口相連通，第五單向閥出口與第二伺服閥的壓力油口及第二蓄能器相連通；所述第 二伺服閥的工作油口與第二比例溢流閥入口、右張力控制單元的第二有桿腔壓力測量口及 第三工作油口相連通，第二比例溢流閥出口與第二伺服閥的回油口及第四單向閥入口相連 通，第四單向閥出口與右張力控制單元的回油口相連通。
5. 采用權(quán)利要求1所述的直拉式冷軋實(shí)驗(yàn)機(jī)液壓張力控制系統(tǒng)的控制方法，其特征在 于包括如下步驟： 步驟一：啟動液壓泵，同時高壓油輸入口接通高壓油； 步驟二：在液壓系統(tǒng)首次運(yùn)行時，手工調(diào)節(jié)恒背壓控制單元中第一溢流閥、第二溢流閥 的設(shè)定壓力，具體過程如下： ① 給第一伺服閥、第二伺服閥同時輸入正的控制信號，使第一伺服閥的工作油口與第 一伺服閥的回油口相連通，使第二伺服閥的工作油口與第二伺服閥的回油口相連通，左張 力液壓缸、右張力液壓缸的活塞在無桿腔背壓推動下伸出至極限位置，并保持靜止?fàn)顟B(tài)； ② 手工調(diào)節(jié)第一溢流閥至設(shè)定壓力Pyll，手工調(diào)節(jié)第二溢流閥至設(shè)定壓力Pyl2,且使 Pyll = Pyl2 ； 步驟三：給第一比例溢流閥及第二比例溢流閥輸入額定控制信號，同時利用第一伺服 閥、第二伺服閥、第一位移傳感器和第二位移傳感器，使左張力液壓缸和右張力液壓缸工作 在位置閉環(huán)狀態(tài)并裝夾待軋?jiān)嚰? 步驟四：確定第一伺服閥的控制量SV1、第二伺服閥的控制量SV2、第一比例溢流閥的 控制信號PVz及第二比例溢流閥的控制信號PVy，具體過程如下： ①根據(jù)軋制規(guī)程，確定設(shè)定軋制速度Vs及軋制方向，通過設(shè)定軋制速度Vs及軋制方向 分別計(jì)算出第一伺服閥的控制量SVl和第二伺服閥的控制量SV2,并對第一伺服閥和第二 伺服閥進(jìn)行實(shí)際控制； 其中，第一伺服閥的控制量SVl及第二伺服閥的控制量SV2的計(jì)算過程如下： 1) 當(dāng)軋制方向?yàn)橛勺笙蛴視r，第一伺服閥處于工作油口向回油口通油狀態(tài)，第二伺服 閥處于壓力油口向工作油口通油狀態(tài)； 其中，第一伺服閥的控制暈SVl的計(jì)算公式為： 'm
* - _ 式中，SVlmax為第一伺服閥的額定控制信號，Vs為設(shè)定軋制速度，Ayl為左張力液壓缸 的活塞有桿腔有效作用面積，Qm為第一伺服閥的額定流量，Δ P N1為第一伺服閥的閥口額定 壓差，ΔΡ1為第一伺服閥的閥口實(shí)際壓差； 其中，第二伺服閥的控制量SV2的計(jì)算公式為：
式中，SV2max為第二伺服閥的額定控制信號，Vs為設(shè)定軋制速度，Ay2為右張力液壓缸 的活塞有桿腔有效作用面積，Qn2為第二伺服閥的額定流量，△ P N2為第二伺服閥的閥口額定 壓差，ΔΡ2為第二伺服閥的閥口實(shí)際壓差； 2) 當(dāng)軋制方向?yàn)橛捎抑磷髸r，第一伺服閥處于壓力油口向工作油口通油狀態(tài)，第二伺 服閥處于工作油口向回油口通油狀態(tài)； 其中，第一伺服閥的控制量SVl的計(jì)算公式為：
式中，SVlmax為第一伺服閥的額定控制信號，Vs為設(shè)定軋制速度，Ayl為左張力液壓缸 的活塞有桿腔有效作用面積，Qm為第一伺服閥的額定流量，Δ P N1為第一伺服閥的閥口額定 壓差，ΔΡ1為第一伺服閥的閥口實(shí)際壓差； 其中，第二伺服閥的控制量SV2的計(jì)算公式為：
式中，SV2max為第二伺服閥的額定控制信號，Vs為設(shè)定軋制速度，Ay2為右張力液壓缸 的活塞有桿腔有效作用面積，Qn2為第二伺服閥的額定流量，△ P N2為第二伺服閥的閥口額定 壓差，ΔΡ2為第二伺服閥的閥口實(shí)際壓差； ②根據(jù)軋制規(guī)程，確定左張力設(shè)定值Tl和右張力設(shè)定值T2,根據(jù)左張力設(shè)定值Tl和右 張力設(shè)定值T2,分別計(jì)算出第一比例溢流閥的預(yù)設(shè)信號PVll和第二比例溢流閥的預(yù)設(shè)信 號PV12,并通過左張力設(shè)定值Tl與左實(shí)際張力值反饋的差值、右張力設(shè)定值T2與右實(shí)際張 力值反饋的差值，由第一比例溢流閥的調(diào)節(jié)器計(jì)算出第一比例溢流閥的調(diào)節(jié)信號PV21，由 第二比例溢流閥的調(diào)節(jié)器計(jì)算出第二比例溢流閥的調(diào)節(jié)信號PV22,并將第一比例溢流閥的 預(yù)設(shè)信號PVll與調(diào)節(jié)信號PV21相加，作為第一比例溢流閥的控制信號PVz，將第二比例溢 流閥的預(yù)設(shè)信號PV12與調(diào)節(jié)信號PV22相加，作為第二比例溢流閥的控制信號PVy，具體計(jì) 算過程如下： 1) 第一比例溢流閥的預(yù)設(shè)信號PVll的計(jì)算公式為：
式中，Tl為左張力設(shè)定值，Pyll為第一溢流閥的手工設(shè)定壓力值，Awl為左張力液壓缸 的活塞無桿腔有效作用面積，Ayl為左張力液壓缸的活塞有桿腔有效作用面積，PVIn為第一 比例溢流閥的額定控制信號，Pyl NS第一比例溢流閥的額定控制壓力； 因此，第一比例溢流閥的控制信號PVz為： PVz = PV11+PV21 式中，PVll為第一比例溢流閥的預(yù)設(shè)信號，PV21為第一比例溢流閥的調(diào)節(jié)信號； 2) 第二比例溢流閥的預(yù)設(shè)信號PV12的計(jì)算公式為：
式中，T2為右張力設(shè)定值，Pyl2為第二溢流閥的手工設(shè)定壓力值，Aw2為右張力液壓缸 的活塞無桿腔有效作用面積，Ay2為右張力液壓缸的活塞有桿腔有效作用面積，PV2N為第二 比例溢流閥的額定控制信號，Py2 NS第二比例溢流閥的額定控制壓力； 因此，第二比例溢流閥的控制信號PVy為： PVy = PV12+PV22 式中，PV12為第二比例溢流閥的預(yù)設(shè)信號，PV22為第二比例溢流閥的調(diào)節(jié)信號。
【專利摘要】一種直拉式冷軋實(shí)驗(yàn)機(jī)液壓張力控制系統(tǒng)及方法，屬于冷軋張力控制技術(shù)領(lǐng)域。本發(fā)明包括左張力液壓缸、右張力液壓缸、液壓泵、恒背壓控制單元、左張力控制單元及右張力控制單元，本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比，在液壓張力控制系統(tǒng)中，可以使出口側(cè)和入口側(cè)的比例溢流閥的溢流量都大幅減小，使張力控制精度隨之得到很大改善；在比例溢流閥工作時，可以有效避開非線性區(qū)及死區(qū)，有利于發(fā)揮比例溢流閥的性能，并提高張力控制精度；本發(fā)明的液壓張力控制系統(tǒng)無需對前滑率及后滑率進(jìn)行預(yù)測，而是通過對伺服閥的控制量進(jìn)行預(yù)設(shè)定，并結(jié)合比例溢流閥的壓力控制實(shí)現(xiàn)高精度張力控制，最終增強(qiáng)張力控制系統(tǒng)的魯棒性。
【IPC分類】F15B1-02, B21B37-48, F15B11-16, F15B13-06
【公開號】CN104722587
【申請?zhí)枴緾N201510105358
【發(fā)明人】王貴橋, 李建平, 高揚(yáng), 張福波, 孫濤, 孫杰, 牛文勇, 鄒杰, 吳巖, 花福安, 吳迪, 王國棟
【申請人】東北大學(xué)
【公開日】2015年6月24日
【申請日】2015年3月10日