轧机的主动式振动阻尼系统的制作方法
【专利摘要】一种轧机的主动式振动阻尼系统，其包括轧制机架和用于轧制辊(1、1’)的弯曲的调整系统，该调整系统具有作用在轧制辊(1、1’)的垫座(20)上的液压致动器(2’、2”、2”’、2iv)和液压供给回路(7、9、11、12)以及喷射器(8’、8”、8”’、8iv)，优选地，喷射器(8’、8”、8”’、8iv)为压电喷射器，其直接地插入至液压致动器(2’、2”、2”’、2iv)的室(6’、6”、6”’、6iv)中，具有运用由高压油的喷射所导致的阻尼效应的优势。
【专利说明】轧机的主动式振动阻尼系统发明领域
[0001]本发明涉及一种特别是用于冷乳制带料的乳制机架的振动阻尼系统。
【背景技术】
[0002]乳制机架包括如在图1中示出的至少一对工作辊或乳制辊或汽缸1、I’，该至少一对工作辊或乳制辊或汽缸在乳制过程中直接地与带料接触，该乳制机架被用于带料的冷乳制。两个工作辊中的一个竖直地重叠另一个。
[0003]这种构造被限制在可应用辊自身的弹性变形的力中。为了消除这种缺点，使用包括多个辊的乳制机架，该乳制机架包括至少两个乳制辊1、I’和两个静止辊1、1 ’，该两个静止辊抵抗乳制辊1、I ’的弹性变形，该乳制辊旨在直接与待乳制的材料接触，如在图1b中在图解中示出。
[0004]乳制机架的其他构造从现有技术是已知的，其中，两个辊是工作辊，两个辊是中间辊并且两个辊是静止辊。具有多个汽缸或辊的构造也是已知的，一些作为示例被示出在图lc、Id、Ie 中。
[0005]每个乳制机架设置有多样的液压致动器，包括:
[0006]-例如，两个液压汽缸，其被放置在例如机架的顶部上或机架之下，并作用在静止的垫座(chock)上以便调节乳制棍之间的距离，因此控制正被乳制的带料的厚度；
[0007]-四个或更多的液压弯曲汽缸，其用于工作辊的每一垫座，限定所谓的弯曲控制系统，该弯曲控制系统作用在工作辊的垫座上，改变它们的弹性变形允许控制正被乳制的带料的平面性。
[0008]乳制力被施加到静止辊的颈部上以控制正被乳制的带料的厚度，同时通过弯曲控制系统将另外的力施加在工作辊的垫座上以控制正被乳制的带料的平面性。
[0009]弯曲系统通过伺服阀控制，伺服阀控制液压弯曲汽缸的室内的压力，以获得所需的工作辊的弹性变形程度。
[0010]控制辊的弯曲的伺服阀具有在约50-200ms的响应时间，其截止频率小于50Hz。
[0011]由于所有乳机基本上都尝试以一定的速度尽可能最长时间地乳制，该速度接近传动系可实现且安装在设备中的电源所允许的最大速度，因此乳制速度界定每个单独的乳机的能力。
[0012]在乳制过程期间，可能产生一些力，所述力在一定的条件下可能会触发主要是在工作辊的竖直布置方向上的共振。
[0013]这些力可以通过以下项产生:
[0014]-带料自身，由于其固有厚度或硬度变化；
[0015]-在乳制空间内摩擦力的变化，特别当到达极限速度时导致润滑膜的即使是暂时的破损；
[0016]-在磨削操作期间引起的工作辊中的缺陷；
[0017]-机架机械上的不适合的条件，例如各种部件之间的磨损、间隙和损坏的乳制轴承；
[0018]-同时地伴随着厚度急剧减少和高乳制速度的乳制硬材料。
[0019]正如任何机械元件一样，乳制机架具有一些特有的共振频率。如果所述力具有接近或匹配这样的特有的共振频率的频率，可以引起一些振动现象。
[0020]这些现象伴随着横向于乳制方向的辊的移动出现，即，竖直地出现，并且可以达到不可控并且不适合乳制过程的宽度。
[0021 ]这些现象称为颤振，并且可以产生表面损伤，例如浅/深带料痕迹或厚度变化，导致带料浪费，该缺陷取决于机架如何振动。
[0022]为了避免正被乳制的带料缺陷或破损，其可能导致乳制机架的损坏，当检查颤振现象时，负责控制乳制过程的人通常降低乳制速度或施加用于这样的现象的阻尼工序。
[0023]两种主要颤振类型在本领域被称为第三或第五倍频振动(third-orfifth-octaveresonant vibrat1n)。
[0024]第三倍频的共振发生在10Hz到200Hz之间的频率，同时那些第五倍频的共振发生在500Hz到700Hz之间的频率。
[0025]这样的现象特征在于不同的振动模式:第三倍频共振包括第一振动模式，在该第一振动模式中，工作辊和相关的静止辊相应地移动，同时，顶部和底部的辊在相反的相位上振动;第五倍频共振包括第二振动模式，在该第二振动模式中，工作辊振动同时静止辊不运动。
[0026]当这些共振现象发生在乳制过程期间时，乳制速度可以减小乳机的设计速度的20%至 50%。
[0027]因此，颤振是影响乳机可操作性的重大问题，因为除了引起产品损耗外，乳机的生产能力被显著地降低。
[0028]考虑到此问题的重要性，在乳制过程中的颤振现象已经是深度研究和实验活动的对象。
[0029]通过应用合适地安装至乳制机架的振动传感器或测速仪，共振现象的触发可以被确定并且被发信号，以便尽可能多地预测乳机的减速。
[0030]这样的系统目前以完全自动的方式被使用，并且允许乳机振动级别的恒定的和连续的证实，也促进了乳机的预防性维修进度。
[0031]这样系统允许最小化性质上的降低，但不解决涉及乳制设备生产能力的降低的问题。
[0032]主动式或被动式振动阻尼系统的制造已是研究学科，以允许以更接近并更接近于乳机的设计速度的速度的乳制工艺。
[0033]AT507087A4公开一种用于冷乳机或热乳机的液压系统中的压力振荡的半主动式降低的设备和方法。在此文件中，“压力振荡的半主动式降低”意为通过被动式压力振荡阻尼器降低在液压系统中的压力振荡宽度，其中被动式阻尼器的固有频率可以通过驱动器改变。所以本文件的技术教义在于避免使用主动式振动阻尼系统，这是由于另外地通过致动器被引进液压系统中的能量重要地使整体系统的稳定性变差，并且该能量可以导致系统的响应中的毁坏。尤其地，AT507087A4解决方案提供了在液压管道中使用赫姆霍兹共振器(Helmholtz resonator)来降低压力振动。此系统允许耗尽连接至液压管道的与液压汽缸的室不同的室中的流体的振动能，因此在液压管道内压力振荡被降低。该阻尼系统是被动的并且被控制以根据正确的运行频率校准系统，修改了室的容积。驱动器简单地改变共振器容积而不喷射更多的液体进入液压系统中。这种容积变化改变振荡阻尼器的固有频率，由此使振荡阻尼器的固有频率适合压力振荡频率。
[0034]被动式阻尼系统的另外的示例在W000/23204中被提议，其中，压电致动器作用在辊调节系统的液压流体上。压电驱动器嵌入在液压系统的压力容器的其中一个壁中，使得致动器可以仅执行液压流体的一次位移，因此引起在容器内压力的变化，其导致多个汽缸乳机的调节。还在这种情况下，致动器也不向液压系统中喷射另外的流体。
[0035]发明概述
[0036]本发明的目标在于提供一种用于冷乳机的共振振动的主动式阻尼系统，该系统是简单的并且是容易实用的，同时维持高效能。
[0037]本发明的另一个目标在于提供一种用于冷乳机的共振振动的主动式阻尼系统，相比于现有技术，该系统是可选的并且是改进的，该系统确保更高的综合的简单性和小尺寸。
[0038]本发明涉及一种用于特别是用于乳制带料的乳制机架的主动式振动阻尼系统，其包括两个或更多的具有相应的垫座的工作辊，该阻尼系统包括根据权利要求1的具有作用在所述垫座上的相应的可移动活塞和相应的室的多个液压致动器;用于向所述多个液压驱动器供给的液压回路;在所述液压回路内的一个或多个喷射器;其特征在于，所述一个或多个喷射器直接布置在液压驱动器的相应的室的结构内或液压驱动器的相应的室的结构的附近，以便致动工作辊的主动式振动阻尼，所述喷射器适合于在电力控制单元的控制下将被加压的油类喷射至液压致动器的相应的室中。
[0039]液压回路有利地包括:
[0040]-适合于从第一液压站或公司吸入油类或其他合适的液压流体以向所述液压致动器供给的低压致动管道，
[0041]-和高压分支或管道，S卩，具有比沿着致动管道的运行压力高的油压，该高压分支或管道适合于从第二液压站或公司吸入油类或其他合适的液压流体。
[0042]喷射器适合于使液压致动器的相应的室与所述高压分支相通，所述喷射器在优选的变型中大致充当相应的室的盖。
[0043]根据本发明，流体喷射通过例如大约1000巴的高压分支或管道和例如大约200巴的低压致动管道的运行压力之间的压力差被确定。
[0044]喷射器的致动系统旨在根据已知控制算法开启孔口。
[0045]喷射器，其优选地为压电类型，其用于获得在衰减发生在用于带料的冷乳制的乳制机架中的振动时的更快速以及更有效的响应，该喷射器有利地直接地布置在主体内或直接接近液压致动器，以更多地改善液压系统的响应。
[0046]此外，因为能量通过喷射器被另外地引进液压系统中，因此本发明阻尼系统是排他的主动式阻尼系统。因此，本发明阻尼系统以动力学方式作用，通过将新流体喷射至液压系统中向该液压系统施加一些力。阻尼系统通过根据辊的位移速度喷射新油类方便地施加力，以便使液压系统稳定。本质上，本发明主动式阻尼系统施加与振动的力相反的力，由此新的扰动被引进液压系统中，其抵消振动产生的扰动。
[0047]从属权利要求描述了本发明的优选的实施方案。
[0048]附图简述
[0049]本发明的另外的特征和优势将依据借助于附图通过非限制性示例示出的用于乳机(特别是用于带料的冷乳机)的共振振动的主动式阻尼系统的优选但非排他的实施方式的详细描述而变得更明显，在附图中:
[0050]图1a至Ie示出了一些现有技术的乳制机架构造的示例，根据本发明主动式振动阻尼系统可以被施加到其；
[0051]图2示出没有主动式阻尼系统的乳制机架的振动模式；
[0052]图3示出了两个曲线图，分别描绘了被乳制的带料的厚度随时间的变化和在相同的时间区间的确定所述厚度变化的力的图案;竖直虚线标示当现象发生时的时间点，并且水平虚线标示带料的破损极限；
[0053]图4示意性地示出了根据本发明的三个另外的曲线图的示例，从上至下描绘了被乳制的带料的厚度随时间的变化、在相同的时间区间的确定所述厚度变化的力的图案、和针对消除所述力的效果的阻尼作用的图案；
[0054]图5示出了本发明的主动式阻尼系统实施至乳机的乳制机架的垫座的图解；
[0055]图5a示出了图5中图解的局部变型；
[0056]图6示出了在第一种变型中的本发明的主动式阻尼系统的部件的图解；
[0057]图7示出了在第二种可选变型中的本发明的主动式阻尼系统的部件的图解；
[0058]图8示出了在第三种可选变型中的本发明的主动式阻尼系统的部件的图解。
[0059]图中同样的参考标记和字母表示同样的元件或部件。
[0060]本发明的优选实施方式的详细描述
[0061]参考在图2中的类型的机架，示出了用于带料的乳制机架的简化的动力学模型。其中示出了机架在不同频率值的典型的振动模式:特别地，在该示例中，取决于检测中的机架的尺寸和弹性特征，得到对于132Hz、174Hz、544Hz和666Hz的频率的振动模式。因此当体积、弹性硬度和阻尼参数变化时，固有共振频率改变，已知每个乳制机架具有其自身的共振频率。
[0062]由于本发明的主动式阻尼，不考虑临时的或静止的状态产生的不稳定性，由于相反的阻尼Fs，力Fv被抵消。
[0063]图3示出了当本发明的主动式阻尼系统被禁用或没有被设置时的第三倍频共振振动的示例。具体地，在图3的上方曲线图中，示出了带料厚度公差变化，该公差变化在通过竖直的虚线标示的颤振触发器开始超出由频带标示的的其最佳情况的点处通常为+/_2μπι;由于共振发生在比乳机的平面性的控制系统的通频带的频率高的频率处，因此厚度变成可变。在图3的下方曲线图中，示出了引起这样的公差变化的力的图案。因此，在相似的情况下，乳制的带料的厚度承受变化，该变化可到达并且超过+/_50μπι，伴随着带料自身破损的风险。
[0064]此外，图2示意性地示出了当本发明的主动式阻尼系统不存在或被禁用时，包括两个工作辊1、1’和只有两个静止辊10、10’的乳制机架的振动模式。
[0065]如在下文详细描述的，本发明包括主动式振动阻尼设备在用于控制工作辊I和I’的弯曲的设备内(即，在用于控制工作辊的平面性(弯曲)的系统内)的集成。
[0066]参考图5中的主动式阻尼系统的示意性构造，示出上部工作辊I的垫座20，但是为了便于理解，除了其对称布置之外等同于垫座20的下部工作辊I’的垫座没有被示出。垫座20的端部20a、20b分别地布置在液压致动器2’、2”、2” ’和2iv的活塞3’、3”、3”，、3iv之间，也简称为弯曲汽缸。
[0067]具体地，液压致动器2’、2”、2”’和21V的运动被配合，使得上方辊I的提升对应于下方辊I’的下降，反之亦然。为了这样做，使致动器对2’、2”和2”’、2〃在相互接近/隔开的相同方向上协调地共同工作，同时在下方辊I’的垫座上运行的液压致动器对(没有示出)在相互接近/隔开的相同方向上协调地共同工作。
[0068]弯曲汽缸2’、2”、2”’、21V通常通过以已知方式从合适的液压公司或设备吸入油类的致动管道11(在图5中没有示出)供给。
[0069]对于每个弯曲汽缸2’、2”、2”’、21V，一个或更多的相应的喷射器8’、8”、8” ’、81ν被另外地设置，该喷射器通过机械装置被控制，如在图6中，或通过电磁阀被控制，如在图8中。优选地，喷射器是压电式的，如在图7的图解中被示出的，这样的变型允许对控制的更好的反应。喷射器使弯曲汽缸2’、2”、2” ’、21V的室6’、6”、6” ’、61ν与设置在乳制设备中的液压回路的高压分支12相通。
[0070]在图6的图解中示出的喷射器68通过凸轮被机械地控制，该凸轮以在箭头61的方向上指向的驱动力起作用，喷射器68具有电磁类型的阀62以便控制加压的油类，该电磁类型的阀根据产生振动的主动式阻尼以消除颤振现象的控制算法通过将油从孔口 65喷射至室6’、6”、6” ’、6iv中来与凸轮的作用同步地被控制。
[0071]在图8的图解中示出并且与图6中的喷射器相似的喷射器88通过液压电磁阀82装提供油类的喷射控制并且通过孔口 85将油类喷射到腔6’、6”、6”，、61V中。
[0072]特别参考图7，压电式的喷射器(其中它们中的一个的图解由参考标记78示出，其可以被用于本解决方案中)也是用于将燃料供给至柴油发动机中的类型，如同之前的喷射器那样，该压电式的喷射器具有高的控制动力学和在两个连续的喷射之间的200ys的最小间隔；这样的喷射器是商业可获得的。应理解，所有的喷射器8’、8”、8”，、81V互相完全相同，与它们的量无关。
[0073]压电式喷射器8’、8”、8”’、8iv被电力地驱动并且通过电力控制单元5，或控制单元CU以协调的方式被合适地控制，该控制单元基于通过用于探测发生在机架内的振动的仪器接收的信号来探测振动级别并且利用便利的主动式阻尼定律(即，通过已知类型的合适的控制算法，其控制产生主动式阻尼所需要的阀的打开和关闭)来控制压电阀72(图7)。
[0074]当需要时，电力控制单元5通过电控制部来激活压电喷射器8’、8”、8”’、81V的压电阀72，使得瞬间引进的高压油从高压分支12穿过孔口75进入弯曲汽缸2’、2”、2” ’、21V的室中，以便根据上面提及的阻尼定律衰减乳制机架内的不期望的振动。
[0075]允许主动式阻尼被产生的喷射器控制过程包括以下步骤:
[0076]I)通过由诸如振动传感器或测速仪的所述探测仪器执行的连续控制来探测颤振现象，
[0077]2)在电控制单元5中处理所获取的数据，以及
[0078]3)控制喷射器8’、8”、8”，、8iv以使它们将油类引进至弯曲室6’、6”、6”，、6iv中以便衰减机架的竖直振动。
[0079]在弯曲汽缸2’、2”、2”’、21V的弯曲室6’、6”、6” ’、61ν内并沿着弯曲汽缸的致动管道11的油类操作压力达到约200巴。当压电喷射器8’、8”、8”’、81V打开它们的阀并且允许油类流过时，在高压管道12内的油类压力是700至1800巴，并且该油类压力对应于将油类引进至弯曲汽缸2’、2”、2” ’、21V的弯曲室6’、6”、6” ’、61ν中的压力。
[0080]在第一种变型中，优选的压电喷射器8’、8”、8”’、81V有利地直接地放置在弯曲汽缸2，、2”、2”，、21V的相应的弯曲室6’、6”、6”，、61ν的结构内，其中喷射孔口直接与相应的弯曲室相通，使得具有立即并且最佳的效应，并且避免如果阻尼效应沿着供给管道以距相应的弯曲室更大的距离被施加时导致的必要的毁坏。
[0081]根据涉及本发明的主动式阻尼系统的压力，用于每个弯曲汽缸2’、2”、2”，、21V的两个或更多的压电喷射器8’、8”、8”，、81V也可以被设置，以便实现更宽范围效应并且抵抗可能发生在乳制设备内的任何类型的振动。
[0082]在图5a中示出的第二种变型提供了喷射器8’、8”、8”，、Slv，其有利地放置在直接接近弯曲汽缸2’、2”、2” ’、21V相应的弯曲室6’、6”、6” ’、61ν的结构。为了简化目的，在图5a中仅一个喷射器和仅一个弯曲室6，被不出。
[0083]优选地，单一的喷射器的注射孔口与连接套管50的第一侧直接相通，该连接套管5 O为例如T型的，该连接套管接近相应的弯曲室放置并且通过导管延伸部(condui textens1n) 51连接至相应的弯曲室，使得仍具有立即并且最佳的效应，并且避免如果阻尼效应沿着供给管道或致动管道11以距相应的弯曲室更大的距离施加时导致的必要的毁坏。连接套管50与相应的弯曲室6’的结构之间的距离范围优选地从0.5m至10m，优选地从0.5m至lm，从Im至5m，从5m至10m。导管延伸部51覆盖连接套管50和相应的弯曲室6’的结构之间的距离，将连接套管50的第二侧连接至弯曲室6’。致动管道11通过连接套管50的第三侧连接至所述导管延伸部51。
[0084]主动式阻尼管道的油类被有利地但不是必要地从乳制机架的液压站9(图5)吸入，被过滤并且被插入高压分配器12的管道或分支或共有的轨道中，该高压分配器12以其容积补偿由于喷射器造成的瞬时压力差值的体积补偿。栗7可以在扭矩(无刷式)上被控制以维持管道中的压力恒定。可选地，小蓄电池4(图5)也可以被使用。
[0085]由于上文描述的本发明主动式阻尼系统的构造，多样的优势被实现:
[0086]将已经广泛商业可用的喷射器用于其他应用中，主动式阻尼系统的制造导致就成本而言的相当大的优势；
[0087]在包括将喷射器布置在弯曲汽缸室中或将喷射器布置在弯曲汽缸室附近的优选变型中，由高压油类喷射导致的整体阻尼效应被运用；
[0088]主动式阻尼系统是小尺寸的；
[0089]由于除了现有的液压设备，不需要新的复杂的液压设备，所以在乳制设备设计中可获得的设备的简化性不是第二重要的。
[0090]在不同的优选的实施方式中示出的元件和特征可被组合，而不脱离本发明的保护范围。
【主权项】
1.一种主动式振动阻尼系统，其用于特别是用于乳制带料的乳制机架，所述主动式振动阻尼系统包括两个或更多的具有相应的垫座(20)的工作辊(1、1’)，所述阻尼系统包括: 多个液压致动器(2’、2”、2” ’、21V)，其具有作用在所述垫座(20)上的相应的可移动的活塞(3’、3”、3”，、3iv)，和相应的室(6’、6”、6”，、6iv)， 液压回路，其用于向所述多个液压致动器(2’、2”、2” ’、21V)供给，一个或多个喷射器(8’、8”、8”，、81V)，其在所述液压回路内， 其特征在于，所述一个或多个喷射器(8’、8”、8”，、81V)被直接布置在所述液压致动器(2’、2”、2” ’、21V)的所述相应的室(6’、6”、6” ’、61V)的结构内或所述液压致动器(2’、2”、2” ’、21V)的所述相应的室(6’、6”、6” ’、61V)的结构的附近，以便致动所述工作辊(1、1’)的主动式振动阻尼，所述喷射器适合于在电控制单元(5)的控制下将加压的油类喷射至所述液压致动器(2’、2”、2” ’、2iv)的相应的室(6’、6”、6” ’、6iv)中。2.根据权利要求1所述的主动式阻尼系统，其中，所述液压回路包括适合于从第一液压站吸入油类以向所述液压驱动器(2’、2”、2” ’、21V)供给的驱动管道(11)，和具有比沿着所述致动管道(11)的运行压力大的油压、适合于从第二液压站吸入油类的高压分支(12)。 且其中，所述喷射器(8’、8”、8” ’、81V)适合于使所述液压致动器(2’、2”、2” ’、21ν)的所述相应的室(6’、6”、6” ’、61V)与所述高压分支(12)相通。3.根据权利要求1或2所述的主动式阻尼系统，其中，所述一个或多个喷射器(8’、8”、8”’、81V)是压电类型的。4.根据权利要求1所述的主动式阻尼系统，其中，所述喷射器的喷射孔口(65、75、85)与相应的室(6’、6”、6” ’、6iv)直接相通。5.根据权利要求1所述的主动式阻尼系统，其中，所述喷射器的所述喷射孔口(65、75、85)与连接套筒(50)的第一侧直接相通，所述连接套筒被接近相应的弯曲室放置并且通过导管延伸部(51)连接至相应的所述弯曲室。6.根据权利要求5所述的主动式阻尼系统，其中，所述导管延伸部(51)将所述连接套筒(50)的第二侧连接至所述弯曲室，同时，通过所述连接套筒(50)的第三侧将所述致动线路(11)连接至所述导管延伸部(51)。7.根据前述权利要求中的一个所述的套装，其用于主动地阻尼发生在乳机中的振动。8.—种乳机，其包括至少一个带料乳制机架、作用在所述乳制机架的所述工作棍(1、I’)的所述垫座(20)上的多个液压驱动器(2’、2”、2” ’、21V)以及根据权利要求1至4中的一项所述的主动式阻尼系统。
【文档编号】B21B37/00GK106029243SQ201480069000
【公开日】2016年10月12日
【申请日】2014年12月22日
【发明人】斯特凡诺·德尔特德斯科, 安德烈·德卢卡
【申请人】丹尼尔和科菲森梅克尼齐有限公司