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专利号: 2021115296018
申请人: 杭州电子科技大学
专利类型:发明专利
专利状态:已下证
专利领域: 基本上无切削的金属机械加工;金属冲压
更新日期:2024-01-05
缴费截止日期: 暂无
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摘要:

权利要求书:

1.基于前馈控制法的带钢冷轧过程油膜厚度测量与调节装置,其特征在于:包括两辊轧机、轧制速度调节装置、咬入角测量装置、带钢变形抗力测量装置、带钢入/出口速度测量装置、乳化液系统和数据处理中心系统;所述两辊轧机为冷轧机,包括机架(2)、上轧辊(1)、下轧辊(9)、滚柱轴承(6)、轴承座(7)和底座(8);上轧辊(1)两端辊颈通过滚柱轴承(6)连接两侧机架(2)上的轴承座(7);下轧辊(9)两端辊颈通过滚柱轴承(6)连接两侧机架(2)上的轴承座(7);上轧辊(1)与下轧辊(9)之间的间隙用于轧制带钢(12);两侧的机架(2)分别与对应两侧的底座(8)通过大螺栓(11)相连接;机架(2)的两侧边留有螺栓孔用于连接咬入角测量装置。

2.根据权利要求1所述的基于前馈控制法的带钢冷轧过程油膜厚度测量与调节装置,其特征在于:所述轧制速度调节装置包括电机(16)、传动轴(17)、联轴器(18)、减速机输入轴齿轮(19)、人字齿轮座(20)、上传动万向节轴(21)和下传动万向节轴(22);电机(16)通过传动轴(17)和联轴器(18)连接减速机输入轴齿轮(19);减速机输入轴齿轮(19)与人字齿轮座(20)连接,人字齿轮座(20)通过上传动万向节轴(21)和下传动万向节轴(22)对应连接上轧辊(1)和下轧辊(9),电机(16)输出的转矩通过传动轴(17)、联轴器(18)、减速机输入轴齿轮(19)、人字齿轮座(20)、上传动万向节轴(21)、下传动万向节轴(22)进行降速增扭后传至上轧辊(1)和下轧辊(9);通过改变电机(16)的转速可以实现轧制速度的调节。

3.根据权利要求1所述的基于前馈控制法的带钢冷轧过程油膜厚度测量与调节装置,其特征在于:所述咬入角测量装置包括带钢轧制前后两套板厚测量机构,每套板厚测量机构设有上下两组行程检测装置,每组行程检测装置设有1个第一“U”形固定支架(4‑1)和3个行程位置传感器(13‑1);第一“U”形固定支架(4‑1)两端通过螺栓分别与两侧机架(2)连接,第一“U”形固定支架(4‑1)长边等距离安装3个行程位置传感器(13‑1),上下两组行程检测装置成对称布置,形成一套板厚测量机构;当上下两组行程检测装置中间有带钢时,就能测出带钢对应位置的厚度;其中轧制前板厚测量机构上侧行程检测装置的第一“U”形固定支架(4‑1)连接乳化液系统(15)的核心部件和入口速度传感器(14‑1),轧制后板厚测量机构上、下侧行程检测装置的第一“U”形固定支架(4‑1)连接带钢变形抗力测量装置和出口速度传感器(14‑2)。

4.根据权利要求3所述的基于前馈控制法的带钢冷轧过程油膜厚度测量与调节装置,其特征在于:所述带钢轧制前后两套板厚测量机构工作原理一致;结合带钢轧制前后板厚的比较值与轧辊直径,利用公式 其中h0为带钢初始厚度,h1为带钢轧制后厚度,D为轧辊直径,计算出咬入角α。

5.根据权利要求1所述的基于前馈控制法的带钢冷轧过程油膜厚度测量与调节装置,其特征在于:所述带钢变形抗力测量装置包括上液压板(23‑1)、下液压板(23‑2)、材料试验机(24)、电感千分表(25)、信号传输线(26)、X‑Y记录仪(27)和电阻应变仪(28);带钢变形抗力测量装置还包括上下两组测量机构,上测量机构的与材料试验机(24)连接,材料试验机(24)与轧制后板厚测量机构上侧行程检测装置的“U”形固定支架连接,上下两组测量机构的连接方式一致并成对称布置;带钢变形抗力测量装置采用电测法,将轧制后的带钢置于两个平行的上、下液压板之间进行压缩,通过电感千分表(25)和材料试验机(24)把载荷和压下量变为电信号,用X‑Y记录仪27把二者的函数关系记录下来,设备通过数据处理得出带钢变形抗力数值Ks。

6.根据权利要求1所述的基于前馈控制法的带钢冷轧过程油膜厚度测量与调节装置,其特征在于:所述带钢入/出口速度测量装置主要包括入口速度传感器(14‑1)与出口速度传感器(14‑2),入口速度传感器(14‑1)与轧制前板厚测量机构上侧行程检测装置的“U”形固定支架连接,出口速度传感器(14‑2)与轧制后板厚测量机构上侧行程检测装置的第一“U”形固定支架(4‑1)连接,速度传感器采用激光测速原理,对带钢轧制过程的入口速度v0和出口速度v1进行精准测量,并将检测数据传送至数据处理中心,用以计算油膜厚度。

7.根据权利要求1或3所述的基于前馈控制法的带钢冷轧过程油膜厚度测量与调节装置,其特征在于:所述乳化液系统包括喷嘴(29)、回油管(30)、油箱(31)、乳化液(32)、集滤器(33)、乳化液供给泵(34)、循环油注口(35)、输油管(36)、过滤器(37)、压力调节器(38)和压力分配管(39);2组压力分配管(39)分别与轧制前板厚测量机构上下侧行程检测装置的第二“U”形固定支架(4‑2)连接,1组压力分配管(39)装有压力调节器(38)、输油管(36)、回油管(30)和喷嘴(29),8个喷嘴(29)等距离安装于压力分配管(39),每个喷嘴(29)相对于轧辊工作面角度位置都进行精准设计,每个喷嘴(29)壳体与压力分配管(39)连接处设有第一密封圈(41‑1)和第二密封圈(41‑2),避免漏液造成喷油压力不足,上下两组压力分配管的连接方式一致并成对称布置。

8.根据权利要求1所述的基于前馈控制法的带钢冷轧过程油膜厚度测量与调节装置,其特征在于:所述喷嘴(29)由进油滤网(40)、第一密封圈(41‑1)、第二密封圈(41‑2)、轴针孔(42)、针阀(43)、衔铁(44)、回位弹簧(45)、电磁线圈(46)、线速插接器(47)和壳体(48)组成;喷嘴(29)通过线速插接器(47)与数据处理中心系统进行信息交互,当需要喷射乳化液(32)时,乳化液供给泵(34)抽吸油箱(31)里的乳化液(32),乳化液(32)经过集滤器(33)进行第一次过滤,滤掉金属屑、粉尘油泥等粗颗粒杂质,乳化液(32)在输油管(36)中通过过滤器(37)进行第二次过滤,滤除油、水等浑浊液,经过两次过滤后洁净乳化液流入压力分配管(39),压力分配管(39)配合压力调节器(38)将管内的乳化液均匀压力分配至各个喷嘴(29),喷嘴(29)内部设有进油滤网(40),进行第三次精滤后将按照既定流量将乳化液喷淋至带钢(12)和轧辊的轧制工作面,管内未喷出的乳化液通过回油管(30)流入油箱(31),已喷出的部分乳化液由回收装置处理后通过循环油注口(35)流入油箱(31);当需要调节喷射乳化液喷射流量时,数据处理中心系统向喷嘴(29)的电磁线圈(46)供电,产生的磁场吸起衔铁(44),衔铁(44)拉起针阀(43),乳化液(32)从轴针孔(42)喷射,当停止供电时,在回位弹簧(45)的作用下,衔铁(44)推动针阀(43)关闭,停止乳化液(32)喷射,数据处理中心系统根据带钢轧制过程的油膜厚度技术状况,通过改变向喷嘴(29)的电磁线圈(46)供电时间来调节乳化液喷射流量,达到带钢轧制过程油膜厚度精准控制要求。

9.根据权利要求8所述的基于前馈控制法的带钢冷轧过程油膜厚度测量与调节装置,其特征在于:所述数据处理中心系统包括数据库(50)、有效性分析模块(51)、数据过滤模块(52)、传感器(53)、电机(16)、喷嘴(29)和显示/警报装置(54);数据库(50)、有效性分析模块(51)、数据过滤模块(52)、传感器(53)和显示/警报装置(54)电连接,其中,数据过滤模块(52)与电机(16)和喷嘴(29)电连接。

10.根据权利要求9所述的基于前馈控制法的带钢冷轧过程油膜厚度测量与调节装置,其特征在于:采集带钢变形抗力值Ks、带钢轧制入口速度v0和出口速度v1,根据数据库写入的乳化液技术参数,乳化液浓度影响系数Kc、油膜粘度压缩系数θ、初始动力粘度η0;写入的轧机设备参数,工作辊表面与带钢表面纵向粗糙度影响系数Kg、工作辊表面纵向粗糙度写入的冷轧过程轧制工艺参数以及带钢技术参数,带钢表面纵向粗糙度 再依据轧制变形区润滑油膜厚度计算公式 实时计算并监测带钢轧制过程的油膜厚度。