剪切控制

2024-11-04

剪切控制（共7篇）

剪切控制篇1

1 前言

石膏板生产线是自动化流水生产线,石膏板湿板的定长剪切是石膏板生产线中一个重要工艺环节,石膏板工艺对湿板切断有两点要求:1)剪切的精度;2)实现刀刃切板时刀刃的线速度与石膏板运动的速度同步,保证湿板切断后的质量。

目前国内外主要是采用PLC功能模块+伺服控制系统的方法来实现定长剪切,然而由于检测、建模、算法等原因,剪切的精度一般只能控制在2‰左右。本文通过研究石膏板切刀的运动模型,提出了一种新的控制算法,并用PLC语言实现了这种控制算法,最后采用PLC+直流伺服控制的模式设计制造了一套石膏板湿板定长剪切伺服控制系统。这套系统具有很好的动静态特性,精度高,系统稳定,满足了工艺要求。

2 伺服控制系统的原理及控制算法设计

2.1 伺服控制系统的剪切原理

本石膏板定长剪切伺服控制系统的工作原理框图如图1,本系统由光电编码器检测部分、中央处理器PLC部分、伺服控制器和伺服电机执行部分组成。在系统运行中,由检测轮上装的光电编码器来在线检测石膏板运动的速度Vt和石膏板运行的实际长度L,当石膏板运行的实际长度L与给定长度L′相等时,由伺服控制系统控制的运动中的上刀辊刀刃和下刀辊刀刃刚好啮合,从而定长剪断石膏板。其中下刀辊连接的光电编码器用来检测刀刃在运动圆周的具体位置,PLC是控制系统的核心。

2.2 伺服控制系统的数学建模

刀刃运动控制模型示意图如图2。本系统把刀刃运行一周分成三个区:加速区GB、同步区BC和减速区CG,刀刃切完一块板后(即运动一周)停在G点。刀刃开始剪切石膏板时,先从停止点G加速运动到B点,刀刃到B点时线速度与石膏板的运动速度刚好相等,即在同步区实现剪刃速度和石膏板运动速度的同步,然后刀刃在A点对石膏板进行剪切,切完板后,刀刃从C点以同步速度开始减速到0,最后刀刃停在G点。根据设计的刀刃运动模型,对各区段数学建模如下:

在上面的公式中,N是刀刃加速区总脉冲数;Vt是切刀刀刃线速度;Vt是石膏板运动速度;C0刀刃到达零点时的圆周脉冲数;B是刀刃位置反馈的实际脉冲数。

下面通过一具体的例子来说明系统算法的操作过程:

1)假设需定长剪切的石膏板剪切给定长度L′为3000毫米,切刀刀刃的半径是192毫米,石膏板的运动速度Vt是45米/分。

若刀刃位置反馈编码器为10000个脉冲/周,则刀刃脉冲当量为0.01206毫米/脉冲;同步区BC所占刀刃圆周的角度是36度,刀刃加速区对应脉冲数是7000个,同步区对应脉冲数是1000个,减速区对应脉冲数是2000个。

若对应剪切给定长度L′为3000毫米的脉冲数为120000个脉冲,则测长的脉冲当量是0.025毫米/脉冲。

系统通过检测轮检测石膏板的运行速度Vt和石膏板运行长度L(实际长度L为0到3000毫米,对应0到120000个脉冲数,到3000毫米切一次),并将石膏板的运行速度Vt和石膏板运行长度L传送给PLC。

2)PLC根据上述信号计算上、下刀辊的旋转速度参数。刀刃运行一周具体情况如下:

加速区:刀刃从停止点G由速度0开始平稳加速,到加速区终点B刀刃线速度达到45米/分,且到B点时刀刃刚好与石膏板板面接触;

同步区:同步区刀刃速度保持恒定,且略快于石膏板运动速度,在此BC刀刃的线速度是46.35米/分;

减速区:在减速区CG,刀刃速度由46.35米/分平稳减速到0。

刀刃的运转是由伺服控制器驱动的伺服电机来控制的,伺服控制器的速度给定输入是-10V-+10V的模拟量电压信号。该信号对应PLC中0-4095的整数。

3)当石膏板运动的实际长度L与给定长度L′(在此是3000mm)相等时,由PLC控制伺服控制器,然后再通过伺服电机控制上刀辊和下刀辊的刀刃啮合,在同步区BC定长剪断石膏板。

3 伺服控制系统的实现

3.1 伺服控制系统的硬件设计

本系统的硬件框图如图3所示,本系统设计采用美国Allen-Bradley公司的PLC-5系统。主要硬件包括:

CPU:PLC-5系列可编程控制器的1785-L20B型;

高速计数器模块:1771-VHSC;

模拟量输出模块:1771-OFE2;

开关量输人模块:1771-IBD;

开关量输出模块:1771-0W16;

电源:1771-P6S。

硬件还包括控制切刀剪刃的直流伺服控制器、直流伺服电机,以及测石膏板长和测切刀刀刃位置的增量型编码器。

3.2 伺服控制系统的软件设计

本系统用PLC语言实现了设计的数学模型,采用了AB的Rs Logix5软件对PLC进行了编程。图4是采用Rs Logix5软件编程的界面图,设计的PLC程序由7个程序组成:

1)LAD2主程序;

2)LAD3-BTR_BTW CPU对PLC高速计数模块和模拟量输入/输出模块的读写程序;

3)LAD4-INTIAL初始化程序,如设置光电编码器的脉冲当量,伺服电机的减速比等;

4)LAD5-CUT实现算法的剪切主程序;

5)LAD6-CUT_LOGIC逻辑程序,用于控制检测轮的抬起、落下,刀刃的抬起、落下等;

6)LAD7-MAN_CUT手动剪切程序,用于调试时的手动试车;

7)LAD8-MSG消息传送程序,用于和其他PLC控制站的通讯等。

4 结语

本系统在北新集团建材股份有限公司石膏板生产线切刀控制站投入使用运行。该系统运行多年来,系统运行稳定,故障率低,可靠性高,绝对精度达到3000mm±2mm,相对精度达到0.67‰。本系统不仅可推广应用到纸面石膏板行业石膏板湿板切断系统,而且还可以推广到类似的定长剪切系统,比如钢带的定长剪切等。

参考文献

[1]唐世钢、王树田.PLC-5系列可编程序控制器.华中理工大学出版社,1995.

[2]解丽萍.PLC自动控制技术在圆盘式倍尺飞剪上的应用.山东冶金,Vol.22,No.3 32-34,2000.6.

[3]葛芦生等.飞剪计算机速度控制系统.自动化仪表,第21卷第5期38-40,2000.5.

[4]白宏成等.石膏板定长剪切控制系统.《专利库》2008-05-28

倍尺飞剪的剪切自动化控制篇2

关键词：剪切精度,优化剪切,倍尺长度,S120系统

1 前言

宣钢型棒厂二棒生产线引进意大利工艺, 全套设备由达涅利提供, 中冶京城进行调试, 年产量可达100万吨以上。本生产线可生产直径Φ12～Φ50mm的带肋钢筋和Φ18～Φ50mm的圆钢棒材, 主要以二切分和三切分为主, 最高轧制速度可达18米/秒。倍尺飞剪有曲柄式、回转式、曲柄+飞轮三种, 可针对不同的工艺要求进行选择。

2 飞剪的组成及原理

飞剪传动部分由电机、齿轮减速箱、剪机及碎料收集装置等装置组成。其中所有电机均为交流电机, 传动系统全部采用西门子公司的Sinamics S120系列产品。Sinamics S120是西门子公司推出的全新的集V/F、矢量控制及伺服控制于一体的驱动控制系统, 它不仅能控制普通的三相异步电动机, 还能控制同步电机、扭矩电机及直线电机。其强大的定位功能能实现轴的绝对、相对定位。内部集成的DCC (驱动控制图表) 功能, 用PLC的CFC编程语言来实现逻辑、运算及简单的工艺等功能。Sinamics S120产品包括:用于共直流母线的DC/AC逆变器和用于单轴的AC/AC变频器。共直流母线的DC/AC逆变器通常又称为Sinamics S120多轴驱动器, 其结构形式为电源模块和电机模块分开, 一个电源模块将三相交流电整流成540V或600V的直流电, 将电机模块 (一个或多个) 都连接到该直流母线上, 特别适用于多轴控制, 尤其是造纸、包装、纺织、印刷、钢铁等行业。优点是各电机轴之间的能量共享, 接线方便、简单。单轴控制的AC/AC变频器, 通常又称为Sinamics S120单轴交流驱动器, 其结构形式为电源模块和电机模块集在一起, 特别适用于单轴的速度和定位控制。

飞剪电气控制部分是由中冶京城瑞达电器有限公司自主研发的, 核心硬件由PLC控制系统、现场及HMI操作系统和传动控制系统三部分组成 (如图1所示) 。

2.1 倍尺飞剪的控制及操作

倍尺飞剪的操作和控制是在操作台和地面站完成的。其中, 在操作台设置有一触摸屏, 通过触摸屏上的画面可以实现倍尺飞剪的参数设定、状态显示、控制功能选择、辅助诊断和故障报警等功能 (如图2所示) 。

2.2 倍尺飞剪的检测系统

飞剪剪刃位置控制是由T400模块 (含CERISTAR飞剪控制软件) 与传动装置共同组成的高精度的伺服控制系统。控制结构上由内到外依次是电流环、速度环、位置环。飞剪的剪刃位置是由飞剪电机轴端增量编码器与原位标定接近开关共同完成。

3 飞剪的剪切长度及精度调整

从原理上讲, 出口机架脉冲编码器直接准确反映的是轧辊的转动 (角度) , 测量时我们认定轧辊转动角度与轧件运行长度成正比 (即出口机架脉冲编码器每一个脉冲代表的轧件行走长度) 。3#飞剪的剪切长度完全依赖脉冲当量的准确度和稳定度, 即剪切长度=脉冲当量×脉冲数, 在出口机架速度不变的情况下, 脉冲当量的大小直接影响剪切的精度。

获取脉冲当量有两种方法:第一种是通过输入工作辊径计算出脉冲当量, 即辊径优先法;第二种是通过测量的方式获得, 即测量优先法。它是通过记录轧件头部由HMD-1移动到HMD-2过程中的脉冲数, 除以HMD-1和HMD-2间的距离计算得出。利用辊径优先法计算脉冲当量时, 脉冲当量值稳定不变, 即脉冲当量的稳定性非常好, 但是辊径估计不准, 辊径变化不能自适应是本方法的缺点, 随着轧制时间的增长, 轧辊辊径会有一定的磨损, 需要操作工不断的对工作辊径进行修改来保证剪切出钢的长度不会越来越短。测量优先法的优点是脉冲当量值准确度高, 并能够自动适应辊径变化, 但是此种方法易产生随即误差, 并对检测元件 (HMD) 的要求非常高, 需要维护工人经常检查HMD的环境状况。

4 优化剪切

优化剪切的基本概念:倍尺剪切是棒材生产必须的重要工序。整根钢坯轧出的钢材经倍尺剪切后, 最后一段钢的长度总是不规则的。在棒材轧制过程中, 如果尾钢过长或过短都会使其在冷床上停位不合适而导致冷床乱钢。倍尺飞剪优化剪切的基本目的是消除这些现象, 保证冷床上卸钢的稳定性。

显然, 如果能够控制尾钢的长度, 自然能够消除短尾现象。本优化剪切控制就是按尾长控制的概念进行设计的。每根钢坯轧制后的总长度是一定的, 要想改变尾钢的长度, 只能通过改变其他倍尺段的长度来实现。优化剪切正是通过延长或缩短整倍尺钢的长度来改变尾钢长度的。为保证成品定尺收得率, 要求优化剪切的调整过程不能产生新的非定尺, 因此长度调整只能以成品定尺长度为单位, 即按定尺的整数倍长度进行调整;从而能保证每根钢只在尾段出现一个非定尺。

5 结语

乔格剪切线的控制系统改造篇3

关键词：PLC,FM354定位模块,变压器,剪切线,控制系统

1 引言

在20世纪80年代中期,国内一些变压器厂家引进了大量的前西德乔格硅钢片剪切线[1]。原有的控制系统采用分布式控制结构——多CPU模式,控制系统由大量的数字、模拟电子元器件构成。随着时间的推移,系统的元器件逐渐老化严重。实际上,进入20世纪90年代后,控制系统的电子模块基本上达到了器件的使用寿命,故障时有发生,任意一个原件的故障可能导致整个控制系统的瘫痪。目前,由于故障率的增加,已经严重影响系统的正常运行。

硅钢片的剪切线是变压器厂的生命线,几乎所有的变压器的硅钢片都要经过剪切线的剪切。一旦剪切线出现故障,变压器就无法正常生产。由于原有电气控制原件老化的原因,要靠维修来解决电气故障难度较大,很多器件很难买到,加上大量的模拟器件老化,使维护难度加大。每年在控制系统的维护上都要上万元的维修费用,但是这不能从根本上解决问题。要从根本上解决这种现状,必须要对原有的系统进行彻底的改造。如重新更换剪切线系统,代价十分昂贵,对剪切线的机械部分也是一种严重的浪费。目前乔格公司也提供控制系统的部分改造,但费用较高,一般厂家很难承受。针对这一普遍问题,在充分利用原有剪切线资源的基础上,本文主要给出乔格剪切线的整个电气控制系统的改造过程。改造完成后的控制系统经过实际生产运行,控制效果良好,大大节约改造成本,缩短改造周期。

2 控制系统剪切工艺

乔格变压器原有系统的机械部分故障率较低,相对容易解决。在原有系统的基础上,本文主要针对横剪线的控制系统给出相应改造方案。

图1为乔格横剪线的示意图,整个系统主要有上位监控计算机、开卷机、送料机构、剪床和冲床机构、出料机构、片料止动器、堆叠台等部分组成。

1)开卷机供料,在手动状态下,可以慢速进料或慢速退料。在自动状态下,根据实际剪切的需要,开卷机的工作机头可以自动正转或反转,快速或慢速,并及时停止。始终保持缓冲坑中有一定长度的预料,避免料面受到较大拉力引起损伤,影响其使用性能。2)送料机构主要有测量辊、送料辊、辅助送料机构组成。测量辊上装有光电编码器,主要提供系统调速和定位的反馈信号。送料辊由一台直流电机驱动,通过调速器和位置控制器来实现速度和精确定位。辅助送料机构由另外一台直流电机驱动实现,它和送料辊同步供料和停止,起到整个硅钢片的辅助送料功能。3)剪、冲机构由5把刀组成,配合送料机构的精确定位及剪、冲的控制实现预先设计的硅钢片剪切片形。5把刀的驱动主要采用气压驱动。4)出料机构包括压料轮、剪片传送带、压料辊和传送辊。主要实现全剪后的片料输送,压料辊和传送辊可保证各种形状的片头能水平送出,进入分料装置。分片器实现预先设定不同片形的分类,通过分片器可以实现不同片形的堆叠。5)片料止动器主要负责剪切下来的飞行片料的堆叠,为变压器叠片提供方便。堆叠台装置可以手动调整高度和前后,在自动情况下可以自动根据堆叠高度来调整制动器的高度,使其能够进行正常压片。

3 改造后的控制系统

改造本着在实现原有系统的各项性能指标的要求下,尽可能减少开发成本的原则。改造后的系统全部保留了机械和电机驱动部分,原有计算机控制系统部分几乎全部更换为国内广泛使用的德国西门子工业控制产品。使得今后的设备维护十分方便,随时可以买到模块化的配件,可靠性能大大提高。

3.1 控制系统

上位计算机采用普遍使用的工业控制计算机,人机界面使用中文显示窗口,可方便地进行各种片形的定义(如图2所示)、系统参数的输入、系统状态信息的显示、片形下料记录和工作报表的自动生成等。

主控制器采用西门子PLC300为整个剪切线的实时控制器,其中扩展了大量的I/O模块和专用的功能定位模块FM354(如图3所示)。同时还增加了西门子直流调速器作为直流电机速度控制器。输入模块负责整个系统传感器、继电器状态和控制台按键的信号采集,输出模块控制系统的各种执行机构及其状态信息灯的显示。整个系统的I/O量有200多个,部分逻辑量输出有较高的要求,例如5把刀具的控制、片料制动器的压片控制、压紧轮的压紧时序控制等。刀具控制的不协调会造成料面的凸起或有折痕。片料制动器压片不准会导致堆叠不整齐甚至拍不到片料。压紧轮的压紧时机控制不好,可能会导致飞片现象,不能够正常达到分片器前端。

定位精度是整个控制系统的关键性能指标,定位不准导致剪切后的片形不能够正常使用。所以在系统中专门扩展了西门子专用的伺服定位模块负责传输片料的定位控制。图4为位置控制结构图[2]。

在剪切控制中,定位控制受到负载硅钢片的片宽、片厚、开卷机跟随效果等因素影响。为了使系统到达更快的响应速度和稳态精度,控制过程采用了自适应的控制方法。图5为伺服控制器输出的试验波形,试验表明控制系统能够达到较好的动态性能。加速度较快(到达最大转速加速时间约为150 ms),减速平稳(从最大速到静止状态减速时间约为200 ms),不存在超调现象。

PLC300除了实现整个系统的I/O控制外还要实现5把剪切刀具控制的优化。通过一定的算法计算输出模拟量控制信号给直流调速器,通过直流调速器来实现对送料的速度和位置控制等。

3.2 系统的控制效果

改造后的控制系统通过运行显示,能够完全实现原有系统的性能指标。主要功能为:1)手动和自动开卷、导向送料;2)精确自动测量、定位、剪切、冲剪控制、辅助送料控制;3)自动检测功能:根据系统的运行状态实时诊断,给出相应的控制操作同时显示状态信息;4)精确分料、垛料功能;5)实现整个剪切线的动作协调控制;6)剪切长度误差小于0.2 mm。

4 结论

改造后的控制系统不但能够满足原有控制系统的控制性能,同时还具有一定的先进性和经济性。在易操作性、易维护性、开放性、可靠性和扩展性等方面大大增强,取得了良好的运行效果,达到了预期的改造目的,大大降低了维护成本,运行效果得到公司的一致好评。

参考文献

[1]刘辉.乔格硅钢片剪切线电气故障维修方法与技巧[J].变压器,1999,36(6):22-26.

[2]Siemens.FM 354 Servo Drive Positioning Module[Z].2002.

[3]李明.乔格横剪线自动测厚装置[J].变压器,2000,37(10):22-24.

[4]周文举,关庆罡.一种新型数控横剪线[J].变压器,2002,39(8):21-23.

[5]Siemens.Programming with STEP 7[Z].2004.

[6]Siemens.Working with STEP 7[Z].2004.

剪切控制篇4

唐山不锈钢有限责任公司1 5 8 0 m m热轧生产线设计产能为180万吨,品种结构中有60万吨不锈钢,整体机械装备水平及自动化程度较高。转鼓式飞剪位于热卷箱之后,精轧水除鳞装置之前,用于切去中间坯不规则的头部和尾部,以便于精轧机的咬入。在轧钢厂中,往往用切损率来反应带钢的切损和氧化损耗,在使用定长剪切的系统中,通常切损率在0.75%到0.8%之间。当然,切损率同时也受实际轧制钢种的影响,还受到粗轧机的宽度变化以及立辊的投用与否的影响。通常情况下,使用闭环的优化剪切系统,其切损率可以减少约0.5%左右,因而优化剪切系统对现代化的热轧工艺非常重要。

2 系统方案说明

根据现场设备及自动化的配置情况,我公司飞剪控制系统由轧线自动化控制系统(包括基础自动化和过程自动化)、传动控制系统、优化剪切控制系统三部分组成。轧线基础自动化系统采用西门子公司S I M A T I C TDC(SIMATIC Technology and Drive Control),即工艺和驱动自动化系统。它的突出特性为:模块化的系统结构,硬件可扩展;采样时间间隔短,可达100us,特别适用动态控制任务;中央处理器采用64位结构;同步多处理器运行。具体在优化剪切中完成钢坯信息及位置的跟踪、完成剪切量的设定,完成对传动系统的控制及状态监测。传动控制系统采用西门子公司S I M A D Y N D全数字64位处理器组成的矢量控制交-交变频数字控制系统,SIMADYN D是采用处理器并行工作的实时处理的通用数字控制系统,适用于高技术性能要求的大功率闭环电气传动控制,满足各种复杂的和精确的控制要求,静态调速精度:≤0.01%;系统电流响应时间:≤15ms;速度响应时间:≤80ms(根据机械实际承受能力);动态响应:≤0.3%s;在优化剪切中,传动控制系统接收来自基础自动化的设定,并把传动系统的各种状态传回基础自动化,在优化剪切中完成剪刃的速度及位置控制。优化剪切控制系统采EES公司CCD2040辐射式测宽仪+优化剪切系统,它具有易安装、抗干扰能力强、标准的以太网连接方式可以与其他系统进行很好的连接。粗轧出口型优化剪切系统,即在粗轧出口完成头尾成像及剪切线确定,并通过网络将钢坯头、尾剪切量在钢坯离开粗轧机后通过网络传至轧线自动化控制系统。系统所需检测元件的布置及种类如下图所示(图1)。

3 系统原理和功能

我公司优化剪切控制系统包括下面三部分:

1)剪切成像系统

2)钢坯跟踪系统

3)剪切控制系统

3.1 剪切成像系统

剪切成像系统位于粗轧机出口位置,主要由辐射式测宽仪测宽仪和1套C C D摄像机组合。带钢的速度信号来自基础自动化,用于作为粗轧出口钢坯的尾部速度基准,同时对粗轧机输入速度进行标定作为头部速度。CCD摄像机组合包括1台单体式热辐射摄像机和1台立体式热辐射摄像机,精度达到±0.4 mm,扫描速率最快可达到1250次/秒。检测信号在摄像头内部立即转换成数字边缘信号,通过光缆传送到优化剪切控制系统,完全消除信号传输中的干扰影响。优化剪切系统中对头尾形状的分类和剪切线的确定如下图(图2)中的四种原则。

3.2 钢坯跟踪系统

钢坯的跟踪系统由轧线的基础自动化系统实现,轧线基础自动化控制系统通过轧线检测仪表的检测及钢坯位置的计算、修正可以得到钢坯头部和尾部的准确位置,当钢坯头部离开热卷箱区域,热金属检测装置304B101检测到信号后会将剪刃的位置定位到切头等待位。头部剪切时,轧线基础自动化使用热卷箱上夹送辊(惰辊)的速度来计算钢坯头部距剪刃的距离,并通过对传动控制系统的设定完成剪切。当飞剪切头完成后,系统等待钢坯进入精轧区并根据精轧入口除鳞箱夹送辊(惰辊)的速度计算钢坯尾部到剪刃的距离,当钢坯尾部被扫描式热检检测到后,系统根据精轧入口除鳞箱夹送辊(惰辊)的速度计算钢坯尾部到剪刃的距离,由轧线基础自动化对传动系统进行设定及状态的监控,最终完成切尾。跟踪及剪切控制信号如表1所示。

3.3 剪切控制系统

根据我公司1580mm热轧机的实际情况,优化剪切控制系统根据粗轧机最后一道次测量出的中间坯的头、尾轮廓,计算出最优剪切量,并通过网络传至轧线基础自动化控制系统。在系统自动运行状态下,飞剪自动完成优化剪切。当然,操作人员也可以在上位机选择手动或定长的剪切。由于我公司1 5 8 0 m m热轧线粗轧机与飞剪中间有热卷箱设备,因此飞剪控系统还将根据热卷箱的实际操作状态来进行头、尾剪切量的设定。当处于直通模式时,钢坯的头部剪切量直接用于第一次剪切;而当处于热卷模式下,钢坯的尾部信息将自动首先用于第一次剪切。飞剪控制系统通过连续地获得扫描式的热金属监测器信号,飞剪电机上的增量编码器信号以及飞剪转鼓上的13位绝对值编码器信号,系统可以始终掌握:

(1)钢坯的速度和加速度(减速度)状态;

(2)飞剪电机的速度和加速度情况;

(3)飞剪剪刃的确切位置以及剪切线在辊道上的运动位置。

正是基于上面的这些信息,轧线基础自动化对传动控制系统进行实时控制,确保即使在钢坯速度不规则的情况,在剪切过程始终满足下面三条基本控制原则:

(1)剪刃正好落在剪切线的位置上;

(2)在剪刃剪切的瞬间,剪刃处于一个加速状态,以确保剪切时的正扭矩;

(3)剪刃在剪切瞬间的速度与钢坯的运动速度吻合。

参见下面的飞剪速度跟踪和位置跟踪图(图3):

4 系统的人机界面及性能

4.1 系统人机界面

在优化剪切控制系统人机界面上,用户可以随意组合最合适的显示窗口以及所需要的参数显示,显示的颜色,量程甚至图形的方向都可以在使用中进行修改。它可以实现钢坯头尾形状的图形显示;头尾形状识别分类及分类的说明;钢坯的实时位置和速度跟踪;剪切线的图形化和剪切长度的数值显示;钢坯宽度数据、中心线位置的曲线和数值显示;历史数据的记录等等。同时在轧线基础自动化的人机界面里,操作人员可以对实际剪切模式及剪切长度进行人工干预,即可以选择是否使用优化剪切,飞剪模式为单切头或头尾都切,在不选择优化剪切的情况下,定长剪切也是可以实现的。优化剪切人机界面如图所示(图4)。

4.2 优化剪切系统性能

系统性能:

剪切线确定精度:±5 mm

动态在线宽度测量精度:优于±0.4mm,

宽度测量静态精度:优于±0.16mm,

宽度测量频率:最大1250次/秒

测宽头部响应时间:4ms以内

扫描式热检检测精度:±3mm

5 结束语

反复剪切试验探析篇5

1 土样性质

该土样取自软弱面的泥化夹层, 接近稀泥状, 均为饱和土。具体指标见表1。

2 试验过程

按规范要求进行土样制备, 试样安装, 垂直压力取50 k Pa, 100 k Pa, 150 k Pa, 200 k Pa系列, 以0.02 mm/min速度进行剪切, 当出现峰值以后停止剪切, 启动反向开关, 以0.4 mm/min速率将剪切盒退回原位, 等待0.5 h后进行第二次剪切, 直至最后两次剪切测力计读数接近为止。

3 试验结果

原本设计50 k Pa, 100 k Pa, 150 k Pa, 200 k Pa垂直压力, 由于土样过软, 结果200 k Pa压力下试样全部挤出, 150 k Pa压力下部分挤出, 得到剪切试验成果, 见表2。

k Pa

由于大部分结果出现两个点的情况, 故以下数据分析不进行相关系数的计算。

根据抗剪强度峰值, 得出粘聚力, 内摩擦角以及残余粘聚力, 残余内摩擦角, 见表3。

4 试验总结

本次试验共取试样7组, 均来自野外滑坡体泥化夹层, 试样呈泥糊状, 取样进行含水率, 密度, 液限含水率, 塑限含水率, 比重进行常规分析, 并根据原始数据, 进行了液性指数, 塑性指数, 孔隙比, 饱和度的计算。根据结果可知, 土样均为饱和度大于85%的饱和土;液性指数均大于1, 呈流塑状态, 并据塑性指数可知, 均大于10, 为粉质粘土;天然孔隙比均在0.950~1.050之间。根据经验, 此种饱和粉质粘土剪切试验, 抗剪强度、粘聚力c、内摩擦角φ均特别小, 部分可能会出现接近0值。故采用系列不能用常见的100 k Pa, 200 k Pa, 300 k Pa, 400 k Pa系列, 只能采用剪切仪能达到的最小系列50 k Pa, 100 k Pa, 150 k Pa, 200 k Pa系列。结果还是存在试样挤出, 没有数据的现象。根据抗剪强度峰值数据来看, 7组土样在各垂直压力下数据均无明显差异, 初始峰值与残余峰值的比较结果, 有10次试验初始峰值大于残余峰值, 5次试验初始峰值小于残余峰值, 2次试验初始峰值等于残余峰值。总体看, 残余值应该比初始峰值呈下降趋势, 但不明显。进行粘聚力与内摩擦角的7组试验比对, 可以看出粘聚力有5组出现下降, 2组出现上升。内摩擦角5组上升, 2组下降。而根据反复剪切试验机理, 应该粘聚力与内摩擦角都有下降。分析原因, 可能存在两方面的原因:1) 与剪切仪仪器精密程度有关, 这么小的数值, 已接近仪器最小误差;2) 试样过软, 剪切多次后剪切面已经发生变化, 不能反映一个剪切面进行多次作用力的模拟情况。

5 结语

1) 该滑坡面土样均为饱和粉质粘土, 流塑状, 强度低, 孔隙比大。2) 饱和粉质粘土剪切试验曲线均为平缓, 斜率与截距均接近0。3) 剪切试验垂直压力应采用最小系列, 并采取措施防止土样挤出。4) 饱和粉质粘土剪切试验初始峰值与残余峰值无明显差异, 与理论不相符。5) 受各种原因影响, 反复剪切试验粘聚力与内摩擦角剪切前后差异不大, 部分出现反复剪切后大于天然数值, 与理论不相符。6) 对于此种类型粉质粘土, 采用反复剪切得出的残余粘聚力, 残余内摩擦角数值意义不大。

参考文献

冷剪剪切过程分析篇6

在棒材厂的生产工艺流程中, 冷剪的重要性不言而喻, 它的好坏直接影响成品的成材率、短尺率以及整个上游的工艺, 因此, 熟知其剪切动作过程, 对设备维护人员发现其隐患及处理故障能够快速反应;对操作人员精心操作能够起到指导作用。

2冷剪剪切动作过程示意图

步骤说明: (1) “压辊自动”模式下, 点剪切按钮, 压辊压下电磁阀得电并延时2.7s。只有在画面上选中“压辊自动”, 才有这个动作过程。 (2) 制动器松开失电并且延时0.5s, 此延时过程的目的是保证制动器在离合器闭合之前能够完全松开。注:在“压辊自动”模式下, 此过程在 (1) 之后开始;“压辊自动”模式没有被选择时, 此过程在点击剪切按钮或复位按钮时开始。 (3) 离合器得电闭合。此期间离合器处于闭合状态, 驱动剪刃完成剪切动作。 (4) 剪刃运行到离合器脱开位置 (在画面上设置) 时松开并延时0.5s, 此延时过程的目的是保证离合器在制动器闭合之前能够完全松开。 (5) 制动器得电闭合制动, 使剪刃结果短暂的制动缓冲过程后停止在高位 (此时冷剪主轴接近开关检测到信号) 。 (6) 压辊抬起电磁阀得电。离合器松开的时刻, 压辊抬起电磁阀得电。只有在画面上选中“压辊自动”, 才有这个动作过程。 (7) 对齐挡板抬起电磁阀得电。离合器松开的时刻, 对齐挡板电磁阀得电。只有在画面上选中“对齐挡板自动”, 才有这个动作过程。 (8) 定尺挡板抬起电磁阀得电。离合器松开的时刻, 对齐挡板电磁阀得电。只有在画面上选中“定尺挡板自动”, 才有这个动作过程。注:如果“压辊自动”模式取消了, 则剪切前后, 压辊需要手动压下抬起。

3剪切过程监控截图

蓝色线为编码器的值;

绿色为冷剪主轴接近开关信号;

棕色为制动器闭合控制信号;

红色为离合器闭合控制信号;

4编码器的脉冲计数

一个剪切动作过程约为4100个脉冲, 剪切开始后, 在接近开关下降沿时执行一次计数脉冲清零, 并重新开始计数。计数到达离合器松开位的设定值时, 撤销离合器的电磁阀控制信号。

在编码器故障时, 可能导致离合器无法在设定位置松开, 但是, 运行到接近开关位置时, 离合器会自动松开, 结束剪切过程;如果接近开关安装位置不正确或接近开关故障而检测不到信号时, 编码器将无法计数清零。此时, 离合器仍然能够在剪切动作开始10s后自动松开。以上功能可以避免连续不断剪切状况的发生。

5注意事项

5.1冷剪主轴接近开关无故障并且安装位置正确对顺利完成剪切动作至关重要!

5.2冷剪复位操作只有在接近开关和编码器都无故障时, 才能完成复位功能, 如果一次无法复位成功可以多试几次复位操作。

5.3如果接近开关安装位置变动, 或挡铁位置变动, 导致接近开关检测到信号时剪刃并不在最高位, 此时需要调整挡铁的位置。调整方法有二:

方法1:在主电机停止后, 手动在画面上将离合器闭合, 然后人工盘动飞轮带动剪刃到最高位, 再调整挡铁到接近开关位置即可;

方法2:先将挡铁安装在任意某个位置, 但要求挡铁在旋转一周过程中, 接近开关能够检测到信号, 以执行计数清零功能。然后启动冷剪电机, 调整离合器脱开位置设定值, 点击冷剪复位按钮, 执行复位操作。每执行一次复位操作后, 观察剪刃实际位置, 适当调整离合器脱开位设定值, 再次执行复位操作, 多次重复以上过程, 直到剪刃停留在高位为止。最后将挡铁安装位置调整到正对接近开关的位置即可。

5.4剪切按钮操作和复位按钮操作的区别

区别1:.剪切按钮操作时, 如果离合器在松开位没有松开, 那么在接近开关位置会松开;冷剪复位操作没有此功能。

区别2:剪切按钮操作时, 如果压辊、对齐挡板和定尺挡板选择了自动模式, 这些设备会自动动作;复位按钮操作时, 无论是否选择了自动模式, 以上设备都不会自动动作。

6结论

本文主要介绍了阳春新钢铁棒材厂冷剪的动作过程以及一些操作和维护需要注意的事项, 了解其剪切过程对实现冷剪的状态最佳化具有一定的指导作用, 精心操作可以帮助提高生产节奏, 保证成品质量, 能为工厂带来实质性的效益, 值得推广。

参考文献

[1]机械原理[M].北京:北京大学出版社, 2009, 9.

玉米秸秆剪切特性试验研究篇7

1 试验材料和方法

1.1 试样准备

采用吉林农业大学试验田的玉米秸秆“吉单131”为研究对象, 为测得不同收获时期 (含水率不同) 的玉米秸秆对其剪切性能的影响, 分三次取样, 取样日期分别为2010年9月10日、9月22日和10月4日。取样时从秸秆根部以上算起, 于50mm、250mm和450mm处分别剪取长100mm的试样作为试验材料。

1.2 试验仪器及辅助夹具

使用的试验设备为WQ4100万能全息试验机, 由于农业物料具有粘弹性和小力大变形的特点, 因此必须采用连续加载将力和变形真实地记录下来, 该万能试验机作业时能够实现计算机自动控制和数据自动采集。

根据万能试验机上下夹头和实验对象的尺寸, 设计制造了辅助夹具和刀片。图1为放置秸秆的工作台, 图2和图3分别是刀刃角为30°和60°的秸秆剪切试验刀片, 刀片厚6mm, 长70mm, 宽70mm, 刀刃半径为0.5mm。

1.3 试验方法

将自制工作台固定于万能试验机底座, 取玉米秸秆 (长100mm) 放置于工作台上, 用两根铁丝穿孔固定秸秆, 为了消除结构尺寸的影响, 取大致具有相同截面积的秸秆作为实验材料[6], 将自制刀片固定于万能试验机上夹头。

实验中, 设玉米秸秆的收获期、茎节状况、生长部位、刀刃角以及剪切速度为五个变量, 由于秸秆物料生理特征决定了秸秆在轴向和径向上的结构组织不同, 因此在不同方向上必然表现出不同的力学特性, 所以分别进行横向和纵向剪切试验。

2 试验数据与分析

2.1 刀刃角对剪切力的影响

刀刃角由60°变换到30°时, 最大剪切力由1860N下降到1535N, 说明刀刃角越小, 剪切力越小, 越省力, 所以以下剪切试验中刀刃角选择使用刃角为30°的刀片。

2.2 剪切速度对剪切力的影响

图4显示最大剪切力-剪切速度变化曲线, 速度由50 mm/min增加到150 mm/min时, 最大剪切力由1327N下降到937N, 说明剪切速度越快, 剪切力越小, 越省力。

2.3 生长部位对剪切力的影响