一种在线检测冷轧板表面摩擦系数的系统及其使用方法与流程

文档序号:12358505阅读:来源:国知局

技术特征:

1.一种在线检测冷轧板表面摩擦系数的系统,其特征在于:它包括2个液压缸、表面摩擦系数检测装置和过程控制系统;所述液压缸上连接有进油管和出油管,进油管上安装有电磁调节阀,出油管上安装电磁开关阀;液压缸还安装有压力传感器和位移传感器(14);所述表面摩擦系数检测装置包括工作辊(16)、支承辊(17)、轴承座(18)、直流发电机(19)和电流表(20);工作辊(16)和支承辊(17)相对设置于冷轧板(21)的上、下表面,工作辊(16)两端的轴肩安装于2个轴承座(18)中,轴承座(18)分别与2个液压缸的活塞杆(3)连接,通过活塞(2)的运动带动工作辊(16)的上下移动;工作辊(16)的一端与直流发电机(19)连接,电流表(20)安装在直流发电机(19)上;所述过程控制系统包括计算机(25)、与计算机(25)接连接用于控制液压缸活塞(2)动作的电磁调节阀PLC和电磁开关阀PLC,与计算机(25)连接用于反馈液压缸中压力信息、活塞位移信息和电流表(20)的电流信息的信息反馈PLC(30)。

2.如权利要求1所述的一种在线检测冷轧板表面摩擦系数的系统,其特征在于:所述2个液压缸分别固定于液压缸支架(1)上,每个液压缸的活塞(2)将液压缸分为上腔和下腔,上腔连接上腔进油管(4)和上腔出油管(5),上腔进油管(4)上安装上腔电磁调节阀(6),上腔出油管(5)上安装上腔电磁开关阀(7);下腔连接下腔进油管(8)和下腔出油管(9),下腔进油管(8)上安装下腔电磁调节阀(10),下腔出油管(9)上安装下腔电磁开关阀(11);上腔和下腔上分别安装有上腔压力传感器(12)、下腔压力传感器(13);液压缸内安装位移传感器(14);上腔出油管(5)和下腔出油管(9)远离与液压缸连接的一端与液压油箱(15)相连;

所述表面摩擦系数检测装置还包括联轴器(22)、从动轴(23)和直流发电机支架(24);工作辊(16)通过联轴器(22)与从动轴(23)的一端连接,从动轴(23)的另一端与直流发电机(19)连接,电流表(20)安装在直流发电机(19)上,直流发电机支架(24)与液压缸的活塞杆(3)固定连接实现与活塞(2)的同步移动;

所述过程控制系统包括计算机(25)、分别与计算机(25)连接进行数据通讯的液压缸上腔电磁调节阀PLC(26)、液压缸下腔电磁调节阀PLC(27)、液压缸上腔电磁开关阀PLC(28)、液压缸下腔电磁开关阀PLC(29)和信息反馈PLC(30);液压缸的上、下腔电磁调节阀PLC分别与液压缸上、下腔电磁调节阀相连接;液压缸上、下腔电磁开关阀PLC分别与上、下腔电磁开关阀相连接;信息反馈PLC(30)分别与上腔压力传感器(12)、下腔压力传感器(13)、位移传感器(14)和电流表(20)相连接,并将相关信息实时反馈给计算机(25)。

3.如权利要求1或2所述的一种在线检测冷轧板表面摩擦系数的系统,其特征在于:所述液压缸的上腔和下腔还安装有上腔液压溢流阀(31)和下腔液压溢流阀(32)。

4.一种在线检测冷轧板表面摩擦系数的系统的使用方法,其特征在于:包含以下步骤:

步骤1:通过计算机(25)控制液压缸中活塞(2)向上移动,带动工作辊(16)上移,使工作辊(16)与支承辊(17)之间的辊缝大于冷轧板(21)的厚度;

步骤2:通过计算机(25)控制液压缸中活塞(2)向下移动,带动工作辊(16)下移,当电流表(20)的电流值大于零时,表明工作辊(16)已经与冷轧板(21)表面接触,继续保持工作辊(16)下移使工作辊(16)作用到冷轧板(21)的压力逐渐增大,计算机(25)利用其内置的压力计算模型,得到当前时刻工作辊作用到冷轧板(21)上的压力大小,即:

<mrow> <mi>F</mi> <mo>=</mo> <mfrac> <mrow> <msup> <mi>P</mi> <mi>&tau;</mi> </msup> <mo>&CenterDot;</mo> <mi>&pi;</mi> <mrow> <mo>(</mo> <msup> <mi>D</mi> <mn>2</mn> </msup> <mo>-</mo> <msup> <mi>d</mi> <mn>2</mn> </msup> <mo>)</mo> </mrow> </mrow> <mn>2</mn> </mfrac> <mo>+</mo> <mi>G</mi> </mrow>

式中:F为工作辊作用到冷轧板表面的压力,单位:N;

Pτ为上腔压力传感器反馈出的液压缸上腔内的液压油压力,单位:Pa;

D为活塞大圆直径,单位:m;

d为活塞连杆直径,单位:m;

G为工作辊重量,单位:N;

步骤3:当电流值不再增大时,计算机(25)记录下电流变化曲线的拐点值I0以及所对应的工作辊(16)作用到冷轧板(21)上的压力值F0,根据安培定则,得到作用到直流发电机(19)上的安培力,即:

FA=B·I0·L

式中:FA为作用到直流发电机上的安培力,单位:N;

B为直流发电机上磁体的磁感应强度,单位:T;

I0为电流表反馈给计算机的电流变化曲线的拐点值,单位:A;

L为直流发电机机线圈上的导线长度,单位:m;

根据牛顿力学定律,得到工作(16)辊与冷轧板(21)表面之间的摩擦力为FA

步骤4:计算机(25)根据上述检测结果,得出相应工艺条件下的冷轧板表面的摩擦系数,即:

<mrow> <mi>&mu;</mi> <mo>=</mo> <mfrac> <msub> <mi>F</mi> <mi>A</mi> </msub> <msub> <mi>F</mi> <mn>0</mn> </msub> </mfrac> </mrow>

式中:μ为冷轧板表面的摩擦系数。

5.如权利要求4所述的一种在线检测冷轧板表面摩擦系数的系统的使用方法,其特征在于:具体的步骤包括:

步骤1:关闭上腔电磁调节阀(6)、下腔电磁调节阀(10)、上腔电磁开关阀(7)和下腔电磁开关阀(11);

步骤2:计算机(25)通过控制液压缸下腔电磁调节阀PLC(27)和液压缸上腔电磁开关阀PLC(28),打开下腔电磁调节阀(10)和上腔电磁开关阀(7),活塞(2)在液压油的压力下向上移动,带动工作辊(16)向上移动;当位移传感器(14)将活塞(2)的最高点位置信息反馈至计算机(25)后,控制计算机(25)将下腔电磁调节阀(10)和上腔电磁开关阀(7)关闭,此时,工作辊(16)与支承辊(17)之间的辊缝大于冷轧板(21)的厚度;

步骤3:计算机(25)通过控制液压缸上腔电磁调节阀PLC(26)和液压缸下腔电磁开关阀PLC(29),打开上腔电磁调节阀(6)和下腔电磁开关阀(11),确保上腔电磁调节阀(6)的开度不变,活塞(2)带动工作辊(16)向下移动;当电流表(20)通过信息反馈PLC(30)反馈到计算机(25)的电流值大于零时,计算机(25)逐渐增大上腔电磁调节阀(6)的开度,液压缸上腔内的油压将逐渐增大,电流值逐渐增大,工作辊(16)作用到冷轧板(21)的压力也将逐渐增大;计算机(25)利用其内置的压力计算模型,得到当前时刻工作辊(16)作用到冷轧板(21)上的压力大小,即:

<mrow> <mi>F</mi> <mo>=</mo> <mfrac> <mrow> <msup> <mi>P</mi> <mi>&tau;</mi> </msup> <mo>&CenterDot;</mo> <mi>&pi;</mi> <mrow> <mo>(</mo> <msup> <mi>D</mi> <mn>2</mn> </msup> <mo>-</mo> <msup> <mi>d</mi> <mn>2</mn> </msup> <mo>)</mo> </mrow> </mrow> <mn>2</mn> </mfrac> <mo>+</mo> <mi>G</mi> </mrow>

式中:F为工作辊作用到冷轧板表面的压力,单位:N;

Pτ为上腔压力传感器反馈出的液压缸上腔内的液压油压力,单位:Pa;

D为活塞大圆直径,单位:m;

d为活塞连杆直径,单位:m;

G为工作辊重量,单位:N;

步骤4:当电流值不再增大时,计算机(25)记录下电流变化曲线的拐点值I0以及所对应的工作辊(16)作用到冷轧板(21)上的压力值F0,然后根据安培定则,得到作用到直流发电机(19)上的安培力,即:

FA=B·I0·L

式中:FA为作用到直流发电机上的安培力,单位:N;

B为直流发电机上磁体的磁感应强度,单位:T;

I0为电流表反馈给计算机的电流变化曲线的拐点值,单位:A;

L为直流发电机机线圈上的导线长度,单位:m;

根据牛顿力学定律,得到工作辊(16)与冷轧板(21)表面之间的摩擦力为FA

步骤5:计算机(25)根据步骤4的检测结果,得出相应工艺条件下的冷轧板(21)表面的摩擦系数,即:

<mrow> <mi>&mu;</mi> <mo>=</mo> <mfrac> <msub> <mi>F</mi> <mi>A</mi> </msub> <msub> <mi>F</mi> <mn>0</mn> </msub> </mfrac> </mrow>

式中:μ为冷轧板表面的摩擦系数。

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