Автоматика.
    Автоматизация.
        Электротехнические
            комплексы и системы.

УДК 621.7

ВИРІШЕННЯ ПРОБЛЕМИ ПОГОДЖЕНОГО РУХУ ВАЛКІВ З НЕОДНАКОВИМИ КАТАЮЧИМИ ДІАМЕТРАМИ

ПРОФІЛЕЗГИНАЛЬНИХ СТАНІВ

Жукова Н.В., Литвинов В.І.

Вступ. У роботі [1] авторами була поставлена проблема узгодження швидкості руху валків з неоднаковими катаючими діаметрами профілезгинальних станів. Методами математичного моделювання було доведено, що об'єкт піддається необхідному регулюванню тільки при вільному відносному прямуванні валків робочої кліті, тобто при додатковому використанні механічного саморегулювання за допомогою диференціального вузла (шестеренної диференціальної кліті). У [1] відзначалося, що при відсутності шестеренної диференціальної кліті, існує другий спосіб рішення проблеми - застосування локальних електроприводів на кожен робочий валок, що керуються по потужності з однорідними задаючими впливами. Тому ціль даної статті – довести дане твердження методами математичного моделювання.

Методика рішення задачі.

Другий спосіб - електромеханічний, у якому робочі валки приводяться двома електродвигунами (рис.1), структура управління яких [2] виходить із принципу роботи шестеренної диференціальної кліті, застосовуваної в першому способі.

Розглянемо модель динамічних процесів у вогнищі деформації при пружної подовжній межвалковой деформації металу, припускаючи відсутність зриву контакту між металом та інструментом. У зв'язку з тим, що погоджена робота верхнього і нижнього валків з різними катаючими діаметрами в основному залежить від вищевказаного подовжнього пружного зв'язку, у моделі не враховуються зони відставання, прилипання і випередження металу щодо інструмента. Тому в математичній моделі розглядається поняття погодженої роботи двох валків - вони не пручаються один одному при їхньому обертанні і виконанні ними роботи із симетричного обтиснення металу. Дана математична модель представлена в інтегро- диференціальному виді:

де - керуючі впливи ( ); - збурення (моменти власних навантажень електроприводів ();; - постійні 1-ої і 2-ий машини ;  - сила деформації ();, де E, S, - відповідно модуль пружності, поздовжній перетин металу у вогнищі деформації, висота вогнища деформації; ; - катаючи радіуси валків;  - активний опір силових ланцюгів тиристорний перетворювач-двигун (ТП-Д) ;  - індуктивність силових ланцюгів ТП-Д ; - моменти інерції, приведені до валів електродвигунів ; - передаточне число редуктора;  - швидкості обертання двигунів ;  - струми якорів , що відповідають електромагнітним моментам , . ;  - моменти пружного зв'язку, приведені до валів двигунів ;  - напруга якоря двигуна, керована Пі-регулятором з коефіцієнтами пропорційної К та інтегральної Т_и частин, коефіцієнтом підсилення ТП К_ТП, помилкою неузгодженості  та коефіцієнтом зворотного зв'язку по потужності К_{ос р}.

Структурна схема системи рівнянь (1) представлена на рис.2.

За допомогою пакета прикладних програм MATLAB - SIMULINK 5.2 побудована структурна схема математичної моделі (1). Перехідні процеси руху об'єкта представлені на рис.3.

З рис.4 видно, що при встановленні об'єкта в стаціонарний стан активна потужність двигуна, прикладена до водила , компенсується однаковими потужностями опорів  і , прикладених до робочих валків з різними катаючими діаметрами, тобто  . Останнє говорить про те, що диференціал є дільником потужності навпіл між його двома споживачами.

З урахуванням вищевикладеного, при моделюванні системи по потужностях (рис.3), задаючі впливи потужностей на кожен привод валка однакові: . З порівняння перехідних процесів швидкостей валків w_1валка, w_{2 валка} в системі із диференціальним вузлом (рис.4) і в системі по потужностях (рис.3) видно, що їхні швидкості встановлюються в однакових значеннях, що і було потрібно довести.

Таким чином, методами математичного моделювання доведено, що узгодження швидкостей робочих валків з неоднаковими катаючими діаметрами в одній кліті можливо забезпечити за рахунок шестеренної диференціальної кліті чи за рахунок застосування локальних електроприводів на кожен робочий валок, що керуються по потужності з однорідними задаючими впливами.

Для порівняння спеціально на рис.4 приведені графіки роботи об'єкта при механічному способі управління, тобто з диференціальним механізмом.

1.                             Збірник наукових праць ДонДТУ. Серія: Обчислювальна техніка та автоматизація, випуск 74. – Донецьк: ДонДТУ, 2004. – С. 58-67.

2.                             Деклараційний патент на винахід № 36424А, Н 02 Р 7/68. Спосіб управління електроприводами неперервної технологічної лінії обробки металу тиском: Деклараційний патент на винахід № 36424А, Н 02 Р 7/68 /Тітієвський В.М., Литвинов В.І., Горовой О.Б., Жукова Н.В., Рипало Д.А., Підгорний І.В.; ВАТ «Завод «Універсальне обладнання». - № 99126860; Заявл. 16.12.99; Опубл. 16.04.01, Бюл. №3. – 5 с.