听说名字长的人长滴帅
范文一：液压系统分析
德国SMS （西马克）设备液压技术分析
苏剑坡（个人经验，仅供c 参考）
SMS 为德国冶金设备制造厂家，SMS 西马克集团公司在冶炼、轧制等多个领域处于世界领先地位。西马克集团内有两大核心企业西马克股份公司和梅尔责任有限公司。西马克在中国的业务涵盖了以下领域： 炼钢设备、 连铸技术 、板带材热轧、冷轧机 、工业炉技术 。我公司生产黄铜棒材，分熔铸、挤压、拉拔3个工段，使用的设备都为德国SMS 设备，熔铸为SMS-Meer 、挤压为SMS-OUMOCO 、拉拔为SMS-SHUMAGE.SMS 设备在技术上应用最先进和实用的就是液压和PLC 方面。我公司使用SMS 设备已有9年，在使用过程中出现过很多进口设备液压等方面的问题，下吗就SMS 液压技术的使用和维护做简要分析。
一， SMS 设备液压泵、阀、缸等液压零件分析。
1.1， 液压泵：
SMS 设备液压技术应用的比较先进和实用，我公司SMS 设备的压力源系统均使用变量泵控制，提高液压系统的使用效率、降低发热量、减少溢流量，更加节能实用。如熔铸铸造机使用的液压泵为A10VSODFR1 液压泵，做到了负载压力未达到液压泵设定的压力时保持恒流，当负载压力达到液压泵调定压力后保持恒压，做到系统需要多大流量和压力液压泵就提供多少流量和压力，溢流阀只作安全阀使用。没有溢流损失。挤压机使用的是A4VSO 比例控制斜盘变量泵，性能更加优越于A10VSODFR1. 两种液压泵
均可以在泵上调节压力和流量。
1.2液压阀：
SMS 的液压阀使用的都是叠加阀和插装阀，比例阀技术应用较多。挤压机由于高压大流量，所以使用的都是插装阀，其他SMS 设备使用的都为力士乐叠加阀。设备上有溢流阀、减压阀、方向阀、节流阀、调速阀、平衡阀、循序阀、比例阀等
液压阀、比例阀等北京华德、上海立新、等均采用了ISO 标准，所以可以实现液压阀国产化，价格相差很大，国厂后的液压阀只需要力士乐阀价格的1/5-1/10.功能可以达到进口力士乐液压阀的功能，只是寿命比进口力士乐液压阀差，如进口力士乐液压阀动作10万次后阀芯磨损需要修复，国产化后的液压阀可能动作1-5万次后阀芯磨损需要修复，如果不修复就会产生内漏，导致液压阀工作不太正常。所以可以用国产化的液压阀作为备件，一当进口力士乐阀磨损或其他故障可以用国产化的液压阀更换替代，然后进口力士乐液压阀送上海力士乐等公司维修（上海很多液压厂家均可以维修，如一个Bucher 布赫比例阀原价38000，使用中出现故障维修费7000，维修时用国产化比例阀替代即可，国产只需6000）.
1.3液压缸、马达
SMS 的液压执行系统，即液压缸使用的有活塞杆和柱塞缸，熔化炉倾翻倒铜水由于重量大行程长，所以使用空心柱塞液压缸
SMS 的液压缸都是力士乐、狄普马、格力乐、霍德克等进口品牌。液压缸由缸头、缸底、缸筒、活塞、活塞杆、活塞密封、活塞杆密封
组成，缸头内有导向套，有的液压缸还有缓冲套，放气孔。每个公司液压缸标准都不一样，所有液压缸都可以国产化，国产化时首先选择密封，一般进口液压缸活塞和活塞杆都使用组合密封，就是格莱圈和斯特封，所有活塞部分密封直接选择相应尺寸的格莱圈1只和导向环2只即可。活塞杆密封选择相应尺寸的斯特封和防尘圈就可以。然后确定进口液压缸的缸筒内径、活塞杆直径、行程、外形尺寸、油口尺寸，然后确定液压缸的安装连接方式，如耳环式、耳轴式、法兰式、底座式，缸筒和缸头缸底连接方式有焊接式、拉杆式、螺纹式等。一般国外液压图上都标有液压缸活塞杆直径、缸筒内径、行程，如图中上标： 表面活塞杆直径 缸筒内径 行程 。
1.4液压辅助元件：
辅助原价有蓄能器、过滤器、油箱、热交换器、排气测压装置等。蓄能器每年需要补入氮气一次，直接用氮气瓶冲压就可以了，热交换器需要定期清洗，发现油温升高，就需要清洗热交换器，直接用一水柠檬树加入水箱中，水箱中放入打水水泵，水管接到换热器进口，回口接入水箱，就可以了，清洗1·2个小时有明显的效果。过滤器也需要定期拆卸清洗。
二，控制回路分析
2.1压力控制回路
压力控制由于使用变量泵，压力均由液压泵调整，溢流阀只作为安全阀使用，但由于设备上不同机构的动作压力要求不同，
在分油路上使用了溢流阀，很多都是先导溢流阀，遥控口接入换向阀和另一个溢流阀可以实现远程二级调压和卸荷。为了系统动作平稳，很多地方也采用了背压阀，如挤压机：
1，进油压力控制回路
该回路为挤压机侧缸的压力控制回路，
当1B23Y06换向阀中位时下面溢流阀工
作，压力为250bar ；当换向阀左位工作
时上面溢流阀工作，压力为30bar; 当换向
阀右位工作时插装阀卸荷。实现该系统
的二级调压和卸荷。
2，背压调整回路：
该回路为挤压筒侧缸带动主缸回程时的
背压回路，1B2106失电时，插装阀控制盖
板的油路直接回油箱，无背压。当1B2106
得电时，上下2个溢流阀都起作用，下面
溢流阀作安全阀用，安全压力270bar, 中间
安全阀与最上面的比例溢流阀组成 组合
阀 ，中间的溢流阀的遥控口接入比例溢流阀，可以实现比例或远程控制压力。背压由比例阀电气调节，我公司挤压机该处的压力由比例阀调节为25bar ，如果发现有些回程冲击，调大该比例溢流阀的背压会有一定的效果。
3，保压控制回路
该回路为挤压机挤压筒压在封堵快上的回
路，挤压筒回零位时先是快速回程，当离封
堵快几毫米时主进油路封闭，控制油路的
1B23Y19得电，控制油路的液压油进入挤压
筒活塞缸。压紧封堵快，然后阀回到中位（Y
型）液压锁工作，锁紧挤压筒压在封堵快上。
4，变量泵保压回路/A10VSO-DFR1回路
该液压泵回路为SMS 水平连续铸造机的
A10VSODFR1液压泵，该泵可实现调整好
出油压力和流量后，在负载压力未达到泵
设定压力时保持恒流控制，上面的方向阀
动作，通过改变斜盘角度保证节流阀压差
ΔP 不变所有泵出口流量也不变，当负载
压力达到泵调整压力后，下面的方向阀动
作，调整液压泵斜盘，调整流量，保证出口压力为设定压力。该液压泵能保证没有溢流损失，节能效果好，油温不会因为溢流而升温。 5，远程（或二级调压回路）
该压力回路为我公司Otto-Runker 熔炼炉液
压泵供油回路，有2个溢流阀，下面溢流
阀可以说是主阀，上面的溢流阀接入主阀
遥控口，系统供油压力由下面的远程阀门调节，如果遥控阀关断主阀就工作，实现二级调压，远程调压，系统中由远程调压阀工作，压力设定为180bar.
6，A4VSO 回路
我公司SMS 挤压机6只主
液压泵使用的都是
A4VSO 斜盘式比例变量
柱塞泵，与熔铸的
A10VSO 一样都是斜盘式
柱塞泵，只是A4VSO 是
重型斜盘液压泵（压力可达210-400bar ）A10VSO 为轻型斜盘液压泵（压力最大210bar ）. A4VSO 主要用于锻压机械，A10VSO 用于一般轻型机械。A4VSO 较贵，是力士乐的高级液压泵，控制精度、压力、流量都该有A4VSO. 图中斜盘被液压缸活塞杆控制角度，液压缸由比例阀控制。液压缸活塞杆还带有位置反馈传感器，位置反馈传感器将位置反馈到PID 控制器,PID 再分析输入信号和反馈信号的误差，然后将误差传到比例阀放大器，放大器在运算修改，实现高进度控制斜盘角度。就是图中391. 设定好压力后，压力是不变的，流量随时发生变化，根据系统的需要多大流量就提供多大流量，没有溢流损失，达到非常好的节能效果。如果该液压泵磨损多了，会发生输出压力变小的情况，这时如果系统发生轻微的不正常现象，可以将该液压泵送到上海力士乐公司维修。该液压泵有侧压口，可以经常检测压力，
看是否
磨损了。
2.2 方向控制回路
方向控制回路在低压小流量时都由普通叠加换向阀控制，要求精度高或速度有变化时由比例方向阀控制。高压大流量时由先导型换向阀控制和插装阀控制。
1， 插装阀控制
该回路为挤压机挤压筒方向控制回路，
换向由插装阀上面的电磁换向阀控制，
电磁阀失电，控制油进入压住插装阀，
阀门关闭，电磁阀得电时，插装阀无
控制油， 直接回油箱，插装阀打开。
2， 比例阀控制油路
3，
该回路图为SMS 铸造机的圆盘锯液
压图，当铸锭测定长度后，圆盘锯上
压辊下压铸锭，铸锭带动圆盘锯一起
行走，此时比例阀处于中位（H 型），
因为H 中位所有锯子框架移动液压
缸为浮动状态，此时锯片开始转动和行走，切断铸锭。切断后液压缸带动锯子框架回程。回程速度可以在PLC
上调整，给比
例阀多大的控制电流就可以了。实现了连续铸造，切割铸锭时也无需停止铸造。该比例阀为电位移反馈型比例换向阀，精度更高，该比例阀可以国产化，精度基本一样只是国产寿命稍差。 3，电液比例阀控制回路
该回路为Otto-runker 熔炼炉倾翻倒铜水的
液压回路图，当倒铜水时，控制手柄推到最
前位置时倾翻速度最快，回程也一样，可以
控制倒铜水的倾翻和回程速度，该比例阀的
先导阀为三通比例减压阀，控制信号改变就
可以实现减压阀左右2路压力不一样，主阀
左右的压力不一样实现换向，其实很多先导比例阀的先导阀都是比例减压阀，三通比例减压阀，主要作用是减压，因为原理图中两个减压阀是并联的，只有那端比例电磁铁带电相对侧 才通。比例电磁铁没有信号时出口是关闭的。
2.3辅助缸快速运动回路
我公司挤压机主缸为挤压缸，
主缸连接挤压头部，挤压头
部还有2只辅助液压缸，我
们称为侧缸，因为主缸压力
大流量大所有设置为柱塞缸，
如果不挤压，主缸想快速前
进，2
只辅助侧缸快速运动，带动主缸前进，回程时柱塞型主
缸也是靠2只辅助侧缸带回来。如图所示。这样主缸就可以实现快速运动，如果没有辅助缸，主缸只能动作很慢，而且只能设置为活塞缸，不能用于大压力大流量场合。挤压时2辅助缸不参与工作，进油腔有冲液阀回油。
2.4冲液回路
我们公司SMS 挤压机的主缸、侧缸、挤压筒液压缸都设置了冲液阀，使挤压时、回程时各个液压缸互不干扰，不会产生吸空现象，还能起到快速回油作用如主缸回程时冲液阀打开实现快速回油。其实冲液阀就是一个液控单向阀，冲液阀有一般形式和可控形式，我公司3个部位的冲液阀都是可控式。
图纸上大图为主缸的冲液回路，冲液阀由1B21Y41
电磁阀控制
开闭，1B21Y41下面2只单向节流阀，用于调整冲液阀的开关速度，挤压时该冲液阀关闭，回程时打开快速回油，侧缸带动主缸前进时打开冲液。如果发生主缸回程有冲击现象，很大原因是可控式冲液阀的控制压力过大，冲液阀关闭台块，可以降低控制压力和调小节流阀阀口。下面的2图，左图为侧缸的冲液阀右图为挤压筒的冲液阀。当挤压时2侧缸主挤压筒液压缸都不参与工作，主缸带动他们前进时就需要冲液阀打开冲液了。
2.5平衡回路 SMS 设备用到的平衡回路很多，已SMS 挤压机的倾翻机为例。
该倾翻机用于倾翻挤压盘卷料，
2只液压缸连对，倾翻时1只缸
活塞杆下，1只液压缸活塞杆上，
2只液压缸进回油路都设置了
平衡阀。平衡阀其实就是单向
顺序阀，给系统一个背压。如
当倾翻机盘子下落时，平衡阀
左右给下落一定的被压，下落 冲击会平稳。如果出现下落不到夹紧位置时，可能是2只液压缸动作不一致导致的，需要调整4只平衡阀压力一致。
4， 流量控制回路
我公司SMS 设备流量控制回路最多的地方就是挤压机了。6台主液压泵都可以调整流量。如图所示。系统采用了插装阀调速，该插装阀左面为一个梭阀，梭阀也叫选择阀，该梭阀一头进口接入插装阀油路出口处，另外一头接入换向阀控制油路，里面的钢球受到上下2个力的作用，改变控制油的压力就可以改变钢球的位置，从而改变插座阀的开度。6个主阀也可以通过自己的电磁阀控制流量插装阀的开闭。 三，液压密封分析
SMS 液压阀的密封，由于使用的是力士乐液压阀，密封圈全部为R 型圈，R 型圈类似矩形圈，只是有长方形、正方形、矩形3种形状，国产的有销售，厂家很少，也可以用国产的形圈替代，只是密封效果比R 型圈差一点，有的会产生泄露有的不会，。 进口液压缸的密封都采用格莱圈和斯特封，这些国产均有销售，只要测量密封圈外径、内径、丝径就可以确认型号和购买。国产液压缸采用Y 型圈和V 型圈较多，国产密封这里不再叙述。液压缸的密封大致有四处：一是缸盖与缸体处静密封，活塞与活塞杆处静密封；二是活塞和缸体的动密封；
三是活塞杆与缸
盖的动密封；四是缸盖外端面处的防尘密封。
格来圈一般由一个橡胶O 型圈(丁腈橡胶NBR 或氟橡胶FKM) 及一个密封环（填充聚四氟乙烯F-PTFE ）合而成，一般有活塞用和活塞杆用两种，格来圈为双向密封，活塞上用格来圈较多，活塞杆用格来圈情况较少，每个品牌的格来圈都有不同的代码，格来圈通用
名
字
有：
GS
F 孔用格来圈-特康格来圈-GDSA 活塞密封-OE 活塞密封-OMK-MR 活塞密封等。在高压和低压及高频工况下的重载双向活塞密封场合非常出色。适用在长及短行程的情况，并在范围较大的流体和高温场合，可适合较大的活塞间隙。沟槽简单，可用于整体式活塞；摩擦力小，无爬行现象；静密封性能非常好；由于较大的挤出间隙，在有污物的介质中也可安全使用；由于可采用较多的材料，所以对工作条件的适应性强；可允许较大的挤出间隙，视应用场合而定，故可降低加工费用；适于最新环保安全的液压液（生物油）
斯特封由一个低摩擦填充聚四氟乙烯阶梯环和一个0型橡胶弹性体组成，斯特封是单向密封，一般用于活塞杆密封，有时也用于单作用的活塞密封，活塞密封用斯特封情况不多，O 形圈在内侧 ，适用于高低速直线运动的高压系统油缸。由于动摩擦系数相近，
是伺服
油缸密封的首选，采用两个斯特封可以达到零泄露，一般形式是：支撑环+斯特封+双向防尘圈。
范文二：精轧机液压AGC系统分析
AGC液压伺服系统仿真分析
设计研究院
二??六年十二月十三日
0
我公司中标的1580轧机，是我公司总成套项目。液压室完成了全线液压、
润滑、高压水系统的设计工作。为了更好的作好将来的现场调试工作，特作精轧
机液压AGC伺服系统仿真分析。
精轧机液压AGC系统的简图如下:
图-1 热连轧精轧机液压AGC系统简图 1 系统的数学模型
1.1控制调节器
位移、轧制力控制器均采用PI调节器:
1 G KK ,，C Pis式中:
——比例放大系数，位移控制器为90，轧制力控制器为50; Kp
——积分放大系数，位移控制器为30，轧制力控制器为3; KI
1.2伺服放大器
伺服放大器输入?5V，所对应输出为?10mA，故
,3,3 K,10，10A/(5V),2，10A/Va
1.3电液伺服阀
伺服阀阀芯位移和输入电流的关系可用二阶振荡环节表示
xKvsv, ,12Isvc，，12,,svsv
以伺服阀阀芯位移作为输入信号，伺服阀输出流量的方程为 QL
1
,2,(,),0CdxPPx,dvsLv,, ,Q,L2,,,0CdxPxdvLv,,,
式中:
——伺服阀阀芯位移量; xv
——负载压力变化; PL
——滑阀阀口流量系数; Cd
——阀芯直径; d
——油液密度; ,
——供油压力; Ps
精轧机液压压下系统同样选择的是Moog公司型号为
D791-4001/S25JOQB6VSX2-B电液伺服阀，由样本得到其动态特性参数如下:
,,100Hzsv
,,0.7sv
该阀在35bar压降时，流量为250L/min。因为:
2, Q,Cdx,P0dvmax,
,332Q250，10m/60s,650, Cdx,,,2.23，10m/s/Ndvmax6,,P35，10Pa
这里是?10mA对应阀芯最大开口
比例系数应为:
,6,45 K,2.23，10/0.01,2.23，10m/(s,N,A)sv
1.4 液压缸基本方程
从阀进入油缸的流量除了推动活塞运动外，还要补偿缸内的各种泄漏，补偿
液体的压缩量和管道等的膨胀量。传递到油缸内的总体积是流量ΔQ的积分，L而控制容积的实际变化量是，假定活塞位移很小，则液压缸控制总容积与控制腔
初始容积近似相等，液压缸控制腔连续方程为:
V0 Q,AsX，CP，sPLppipLLE0式中:
2A——液压缸活塞面积，0.7854m; p
E——油液的弹性模量，E=2.058e11Pa; o3V——液压缸控制腔初始容积，0.0471m; 0
C——液压缸内部泄漏系数，50e-15; ip
2
1.5 辊系基本方程
实际轧机机座及辊系系统是一复杂的多自由度质量分布系统，为便于分析，轧机辊系按集中模型简化为为单自由度负载模型，认为在轧制过程中下辊系是固定不动的，上辊系在压下油缸的驱动下进行上下运动，此时，辊系的运动质量为上辊系运动部件、油缸缸体和机架的质量，其负载模型如下图所示:
Pb
PL
M负载e
BKppFp
图2 热连轧精轧机单自由度负载模型
油缸输出的轧制力F与辊系运动部件的惯性力、粘性摩擦力、弹性负载力及其它负载力平衡。其力平衡方程为:
2dxdxpp 2AP,M，B，P，F，F，F，2PApLeps0Tbb2dtdt
式中:
——折算到油缸活塞杆上等效总质量; Me
——油缸活塞位移; Xp
——活塞及负载等运动部件的粘性系数; Bp
P——轧制力;
——弯辊力，当不调整时可视为常量; Fs
F——平衡力，为一常量; 0
——摩擦力，方向与速度相反，为一非线性因素; FT
——油缸活塞杆腔的反推力，可视为常量; 2PAbb
忽略摩擦非线性的影响，并对方程的两端取增量:
2d,xd,xpp 2A,P,M，B，,PpLep2dtdt
上面方程右端第三项是轧制力增量项，可分解为与油缸位移有关的弹性负载量和其他时间函数的干扰量。由塑形方程:
,P,,,,h，,F
弹跳方程:
,P,h,,s， 0Kn
3
和轧辊偏心方程:
,S,,(,x，,e)0p
可以得出下式:
,KKnn ,F,,x，(,F，,,e),K,x，,FwppppK，K，,,nn
式中:
——轧机综合刚度; Kp
——轧制力干扰量; ,FP
——轧机自然刚度; Kn
——轧件在轧制点的塑性刚度; ,
——初始辊缝增量; ,S0
——两支撑辊偏心在板带厚度方向的投影; ,e
代入轧制力表达式，并进行拉式变换，得到负载方程为:
2 2AP,MXs，BXs，KX，FpLepppppP
1.6 传感器
位移、压力传感器均可视为惯性环节:
Ks W,s1，Tss
位移传感器为美国MTS公司RH系列，输出信号为SSI信号，精度1μm，
响应时间为0.3ms，取系统输入单位为mm，。 K,1000s
压力传感器均为美国PARKER公司SCP系列，响应时间为1ms。 由以上各公式就可以利用Matlab仿真软件的Simulink工具箱建立仿真框图:
图3 simulink 仿真框图
下面将对轧机自然刚度和运动部件的等效质量M进行计算。 Ken
2 轧机自然刚度的计算
热连轧精轧机液压——机械负载刚度通过其组成部件的弹性变形计算得出。
4
初轧机APC系统的弹性变形包括机架、辊系、液压伺服机构等部分的弹性变形，
系统整体的弹性变形等于有关部件的弹性变形之和。可以通过下面公式求得等效
刚度:
P ,Kn,
式中:
——初轧机的等效刚度; K
——轧制力; P
——初轧机的弹性变形; ,
下面分别求取各有关部件的弹性变形。
2.1 机架的弹性变形
为了计算方便，一般作以下假设:
1)、每片机架只在上下横梁的中间断面处受垂直力R，此力为轧制力P的一
半;
2)、机架结构对中心线是对称的，并且认为上下横梁和立柱交界处是刚性的。
机架的弹性变形是由横梁的弯曲变形和立柱的拉伸变形组成的，由于横梁的
断面尺寸较横梁的长度来说是较大的，在计算弯曲变形时应考虑横向切力的影响。
,,2,，2,，,1111213
式中:
——机架的弹性变形; ,1
——由弯矩产生的横梁弯曲变形; ,11
——由切力产生的横梁弯曲变形; ,12
——由拉力产生的立柱拉伸变形; ,13
2.1.1、由弯矩产生的横梁弯曲变形
下图是横梁的受力简图:
R
2
M2
ls
图2-4 机架横梁受力简图
可以得出由弯矩产生的横梁弯曲变形为:
l/2,2Msx, ,Mdx11x,0REI1,()2
R式中: M,x,Mx22
经过积分并整理后，
5
2lRlMss2 ,,(,)11EI2441式中:
Rl1s——机架立柱的力矩;M,, M22lI8t11，lIs2——机架材料的弹性模数; E
——横梁的惯性矩; I1
——机架立柱的惯性矩; I2
——横梁中性轴的长度; ls
——机架立柱中性轴的长度; lt
R——横梁上的作用力，等于轧制力的一半;
2.1.2、由切力产生的横梁弯曲变形 由切力产生的横梁弯曲变形为:
l/2,2KQs1x, ,Qdx12x,0RGA1,()2
R式中:Q ,x2
经过积分并整理后，
Rls ,K,1212GA1式中:
——机架材料的剪切弹性模数; G
——横梁的断面面积; A1
——横梁的断面形状系数，对于矩形断面取1.2; K1
2.1.3、立柱拉伸变形的计算
Rlt ,,132EA2式中:
——机架立柱的断面面积; A2
2.2 辊系的弹性变形
辊系的弹性变形是由支承辊弯曲变形，支承辊与工作辊之间的弹性压扁，工
作辊间的弹性压扁三部分组成。
,,2,，2,，,2212223
6
Lb
L2PP
22
D1D2
Dr1Dr2B
L1
Lw
图5 工作辊、支承辊计算简图 2.2.1、承辊弯曲变形
支承辊弯曲变形值分为两个部分，分别是由弯矩和切力引起的变形。
,,f，f2112式中:
——支承辊辊身中点的弹性变形; ,21
——由弯矩引起的弹性变形; f1
——由切力引起的弹性变形; f2
由弯矩引起的变形:
,,U1M1x,, fMdx1x,,,REIR式中:
——弯矩作用产生的变形能; U1
E——支承辊的弹性模数;
I——支承辊的断面惯性矩;
带入值及边界条件对上式积分得到: Mx
PL,LD32334212 f,{8L,4LL，L，64()[(),1]}12211418.8ED2Dr22由切力引起的变形:
,,UKQ21x,, fQdx2x,,,RGAR式中:
——切力作用产生的变形能; U2
——截面系数，对于圆截面取1.11; K1
——支承辊的剪切模数; G
7
——支承辊的断面积; A
带入值及边界条件对上式积分得到: Qx
PLD212 f,{L,，(L,L)[(),1]}22212,GD2Dr22
2.2.2、支承辊与工作辊之间的弹性压扁变形
把工作辊和支承辊之间的弹性压扁看作是两个圆柱体之间的接触变形，并假
设其压力分布是均匀的，则根据赫兹定理得出压扁公式为:
2,2P(1,)24DD12, ,(，ln)2222,LE3b1
式中:
2PDD20.512——工作辊与支承辊接触宽度的一半， bb,[(1,,)]LE(D，D),112
——支承辊材料的泊松比，这里取0.3; ,
2.2.3、工作辊间的弹性压扁
在空载时，工作辊之间没有带钢，两工作辊进行弹性压扁变形:
22,2P(1,)24D1, ,(，ln)2322,LE3b1
式中:
2PD20.51 b,[(1,,)]LE,1
2.3 支承辊轴承座弹性变形
支承辊轴承座结构较复杂，可将其受力部分简化为四棱锥柱体进行简化计
算，则其压缩变形为:
Rh0j ,,4EF0p
式中:
E——轴承座的弹性模数; 0
h2h——轴承做受力部分的计算高度，hh; ,，jj12
1F——轴承做受力部分的平均断面积，; F,(b，b)lpp122
2.4 支承辊轴承油膜弹性变形
热连轧精轧机支承辊轴承选用的是油膜轴承，参考其它资料，取其刚度为
0.1~0.0178GN/mm，那么其弹性变形为:
8
12 ,,R/0.12，105
2.5 液压缸缸体和液压油柱的弹性变形
按照液压弹簧公式推算液压刚度，这里油液的弹性模量中包含了液压缸缸体
的弹性，故两者之和可按下式进行计算。
2EA0p K,hV0
,,R/Kh6
这样，就可以得出轧机总的弹性变形为:
,,(,，,，2,，2,，,)12456
得到变形量之后就可以算初轧机自然刚度。
经计算轧机的自然刚度为584T/mm，包括液压弹簧刚度。
2.6 轧机综合刚度
按照前面刚度的定义，轧机综合刚度为:
,Kn K,pK，,n3 等效质量的计算
在单自由度负载模型条件下，系统的等效质量为上辊系运动部件、油缸缸体
和机架的质量之和。
3.1 油缸缸体、上支承辊、上支承辊轴承及轴承座质量计算
油缸缸体质量
Hy1,
Hy2,
H1
H2
图6 液压缸缸体简图
222 m,,(,/4,Hy1,H2，,/4,(Hy1,Hy2),(H1,H2))11
上支承辊质量
,,22 m,(D,L，D,(L,L),2),122wr2bw44上支承辊轴承及轴承座质量
m,,,hF 13jP
9
3.2 上工作辊、上工作辊轴承座及接轴的质量计算
上工作辊质量
,,22 m,(D,L，D,(L,L),2),211wr1bw44上工作辊轴承质量
2 m,,(a^2,,/4,D),L22r1z
式中:
——工作辊轴承座边长; a
——工作辊轴承座长度; Lj
接轴质量
12 m,,,(,/4,D,L)23jj2
式中:
——工作辊接轴直径; Dj
——工作辊接轴长度; Lj
通过上面的计算，可以得到总的等效质量为:
M,(2m，m，2m，m，2m，m)，1.1t111213212223
式中:考虑到计算时忽略的其它质量，乘以系数1.1。
通过程序计算，辊系运动部分的等效质量为78T，所给资料中等效质量为
85T，可见计算基本正确。
4 仿真程序
程序 jingzha.m
%%轧机自然刚度的计算
%% 1\机架的弹性变形
%% 1\1由弯矩产生的横梁弯曲变形
clear
E=2.058e11; %% E——机架材料的弹性模数,Pa;
a=0.740;%横梁的长度,m;
b=1.640;%%横梁的宽度,m;
a1=0.740;%%立柱的长度,m;
b1=0.82;%立柱的宽度,m;
I1=a*b^3/12; %% I1 ——横梁的惯性矩;
I2=a1*b1^3/12; %% I2——机架立柱的惯性矩;
10
ls=2.550; %%ls ——横梁中性轴的长度;m;
lt=8.800; %%lt——机架立柱中性轴的长度;m; R=400*1e4; %% R——横梁上的作用力，等于轧制力的一半; Zhmp=lt*I1/(ls*I2); %%——中间变量;
M2=R*ls/8*(1/(1+Zhmp)); %%M2——机架立柱的力矩; det11=ls^2/(E*I1)*(R*ls/24-M2/4); %%det11——由弯矩产生的横梁弯曲变形;
%% 1\2由切力产生的横梁弯曲变形
G=8.232e10 ; %%G——机架材料的剪切弹性模数,Pa; A1=a*b; %% A1——横梁的断面面积;
K1=1.2; %%K1——横梁的断面形状系数，对于矩形断面取1.2; det12=K1*R*ls/(2*G*A1); %%det12——由切力产生的横梁弯曲变形;
%% 1\3立柱拉伸变形的计算
A2=a1*b1; %% A2——立柱的断面面积;
det13=R*lt/(2*E*A2); %%det13——立柱拉伸变形的计算;已经考虑到4根立柱，力为
总轧制力的1/4;
det1=2*det11+2*det12+det13; %%det1——机架的弹性变形;
%% 2\辊系的弹性变形
%% 2\1支承辊弯曲变形,分为两个部分，由弯矩引起的弹性变形和由切力引起的弹性变
形;
L2=2.730; %%L2——支承辊液压缸距离，也就是作用力的距离,m; L1=1.580; %%L1——支承辊支承部位长度,m;
D2=1.500;%%D2——支承辊直径m;
Dr2=0.974;%%Dr2——支承辊轴承部位轴颈,m;
P=2*R;%%P——轧制力;
f1=P/(18.8*E*D2^4)*(8*L2^3-4*L2*L1^2+L1^3+64*(L2/2-L1/2)^3*((D2/Dr2)^4-1)); %%f
1——弯矩引起的弹性变形;
f2=P/(pi*G*D2^2)*(L2-L1/2+(L2-L1)*((D2/Dr2)^2-1)); %%f2——切力引起的弹性变形;
det21=f1+f2; %%det21——支承辊弯曲变形;
%% 2\2支承辊与工作辊之间的弹性压扁变形
Mu=0.25; %%Mu——支承辊材料的泊松比，这里取0.25; D1=0.75; %%D1——工作辊直径,m;
Dr1=0.450 ;%%Dr1——工作辊轴承部位轴颈,m;
11
b=(2*P*D1*D2/(pi*L1*E*(D1+D2))*(1-Mu^2))^0.5; %%b——工作辊与支承辊接触宽
度的一半;
det22=2*P*(1-Mu^2)/(pi^2*L1*E)*(2/3+log(4*D1*D2/b^2)); %%det22——支承辊与工
作辊之间的弹性压扁变形;
%%工作辊间的弹性压扁
D2=D1;
b=(2*P*D1*D2/(pi*L1*E*(D1+D2))*(1-Mu^2))^0.5; %%b——工作辊与工作辊接触宽
度的一半;
det23=2*P*(1-Mu^2)/(pi^2*L1*E)*(2/3+log(4*D1*D2/b^2)); %%det23——工作辊之间
的弹性压扁变形;
det2=2*det21+2*det22+det23; %%det2——辊系的弹性变形;
D2=1.5;%%D2——支承辊直径,m;
%% 3\支承辊轴承座弹性变形
h1=0.545;
h2=1.085;
b1=1.240;
b2=0.300;
l=1.000;
hj=h1+h2/2;
Fp=l*(b1+b2)/2;
det4=R*hj/(E*Fp); %%det4——支承辊轴承座弹性变形;
det4=2*det4; %%上下支承辊，故为2倍
%% 5\支承辊轴承油膜变形
det5=R/(0.12e12);
det5=2*det5;
%%等效质量的计算
%% 1\油缸缸体、上支承辊、上支承辊轴承及轴承座质量计算
fy1=1.295; %%油缸缸体外径，m
fy2=1.0; %%油缸缸体内径,m
hy1=0.58; %%油缸缸体高度,m
defy=0.15; %%油缸缸体壁厚,m
hyL=0.12*0.5; %%活塞行程，m
12
gama=7800; %%%材料密度，kg/m3
m11=gama*(pi/4*fy1^2*defy+pi/4*(fy1^2-fy2^2)*(hy1-defy));%%油缸缸体质量 m12=gama*(pi/4*D2^2*L1+pi/4*Dr2^2*(L2-L1)*2); %%上支承辊 m13=2*gama*hj*Fp; %%轴承座
%% 2\上工作辊、上工作辊轴承座及接轴的质量计算
aa=0.860*0.672; %%上工作辊轴承座直径,m
ll=0.660; %%上工作辊轴承座长度,m
l4=0.05; %%接轴直径,m;
m21=gama*(pi/4*D1^2*L1+pi/4*Dr1^2*(L2-L1)*2); %%上工作辊质量 m22=gama*(aa-pi/4*Dr1^2)*ll*2; %%上工作辊轴承座质量 m23=gama*0.5*pi/4*l4*4; %%接轴质量
mt=(m11+m12+m13+m21+m22+m23)*1.1; %%考虑到计算时忽略的其它质量，乘以系
数1.1。
Be=7e8; %%油液的体积弹性模量
Kh=Be*(pi/4*fy2^2)^2/(pi/4*fy2^2*hyL*0.5);
det6=R/(Kh);
Wh=sqrt(Kh/mt);
det=(det1+det2+det4+det5+det6) Kn=P/(det); %%轧机自然刚度，N/m
K=P/1e4/(det*1000); %%轧机自然刚度，T/mm
W=700e7; %% 轧件的塑性刚度，N/m Kp=Kn*W/(Kn+W); %%轧机的综合刚度，N/m
%%以下是simulink仿真用参数
D=1.00; %%油缸直径，m
d=0.90; %%活塞杆直径，m
L=0.12*0.5; %%工作行程，m
A=pi/4*D^2; %工作腔面积
v=A*L;
Ag=pi/4*(D^2-d^2);
Be=7e8; %%油液的体积弹性模量，Pa
m=mt;
kesi=0.3; %%系统零位的阻尼比
cic=50e-15;
13
Ps=31.5e6; %%系统供油压力，Pa p0=3e6; %%系统背压，Pa
%%伺服阀流量系数的选择:所取阀在35bar时，流量为250L/min
kesi=0.7;
Wsv=628;
KPP=90; %%位移调节器比例系数 KII=30; %%位移调节器积分系数
KP=50; %%力调节器比例系数 KI=3; %%力调节器积分系数
figure(1)
k=Kn;
kaiguan=1;
sim('jingzha1',[0,0.4]);
plot(t,y1);
grid
xlabel('时间 秒');
ylabel('轧制力 牛');
title('轧制力阶跃响应曲线')
figure(2)
k=Kp;
kaiguan=-1;
sim('jingzha1',[0,3.5]);
%m=find(t>=3.4); %t1=t(m)-3.4;
%y2=y(m)-10e-3; %plot(t1,y2);
grid
title('位移阶跃响应曲线')
xlabel('时间 秒');
ylabel('位置 米');
5 仿真结果
2图7是非线性系统对应在负载压力条件下0.1mm的阶跃响应曲线，P,PLs3
系统的上升时间为19ms:
14
图7 位移的阶跃响应曲线
图8是非线性系统经过线性化以后对应0.1mm阶跃的闭环Bode图，系统的频宽-3dB时20.7Hz。
图8 线性化系统的闭环Bode图
需要说明的是F1—F4与F5—F7在结构参数上稍有差别，但AGC系统的性能基本相同。综上，精轧机AGC系统满足系统动态特性要求。
15
范文三：典型液压系统分析
典型液压系统分析
机械手液压传动系统
一、工作原理
转位机械手液压传动系统中，机械手的夹紧与松开、升降、回转运动分别由执行元件夹紧液压缸7、升降液压缸8和摆动马达10实现;各液压缸的换向和顺序动作由电气线路控制三个换向阀4，9，11的电磁铁来实现
图7,1 机械手液压传动系统 1—过滤器 2—液压泵 3—单向阀 4，9，11—二位四通换向阀 5—工件 6—机械手手臂 7—夹紧液压缸 8—升降液压缸 10—摆动马达 12—压力计 13—二位二通换向阀 14—先导型溢流阀 15—电动机
二 组合机床动力滑台液压系统
图示为YT4543型动力滑台液压系统原理图，该系统采用限压式变量泵供油，电液动换向阀换向，快进由液压缸差动连接来实现。用行程阀实现快进与工进的换接，用二位二通电磁换向阀来实现两个工进速度之间的换接，为了保证进给的尺寸精度，采用了止挡块停留来限位。下面就结合动力滑台的动作要求来分析液压回路的工作原理。
范文四：简单液压系统分析2
简单液压系统分析（二）
1. 读下列液压系统图，回答下面问题：
（1）识读液压元件名称：
元件① ；元件② ；元件③ ； 元件④ ；元件⑤ ；元件⑥ ； 元件⑦
（2）填写电磁铁动作表（得电为“+”，失电“—”）；
并分析压力控制阀②各工作状态（“打开”、“关闭”）
（3）写各动作的进回油路（参照快进油路写法）
→ 阀③（左位） → 阀④（右位）→ 液压缸⑦（无杆腔） ； ；
； 回油路——；
； 回油路——； 油路—— 。
简单液压系统分析（二）
1
（1）识读液压元件名称：
元件① ； 元件② ； 元件③ ； 元件④ ； 元件⑤ ； 元件⑥ ；
（2）填写电磁铁动作表（得电为“+”，失电“—”）；并分析压力控制阀②工作状态（“打开”、“关闭”）
（3）写各动作的进回油路
； 回油路——；
； 回油路——；
； 回油路——； 油路—— 。
简单液压系统分析（二）
2
（1）识读液压元件名称：
元件1 过 滤 器 ； 元件3 ；元件4 ； 元件5 ； 元件7 ；
（2）填写电磁铁动作表（得电为“+”，失电“—”）；并分析压力控制阀4工作状态（“打开”、“关闭”）
（3）写各动作的进回油路
； 回油路——
； 回油路——
； 回油路—— 。
简单液压系统分析（二）
3
（1）填写电磁铁动作表（得电为“+”，失电“—”）；并分析压力控制阀6工作状态（“打开”、“关闭”）
（2）写各动作的进回油路
； 回油路——；
； 回油路——；
； 回油路——； 。
简单液压系统分析（二）
4
5 如图所示液压系统实现“差动快进—工进—快退—停止”的动作循环，试回答下列问题：
（1）系统中阀5名称： ；阀6名称： ； 阀7名称：；阀8名称：
（2）填写元件状态表：
（3）工进进油路： 快进回油路：
简单液压系统分析（二） 5
范文五：简单液压系统分析(1)
简单液压系统油路分析（一）
液压系统分析要点：
1. 液压元件名称（结构名称、功能名称）；
2. 分析填写系统动作循环元件（电磁铁动作、继电器动作、行程阀、压力阀）状态表； 3. 分析各动作的进油路（泵到液压缸进油腔的油路）、回油路（液压缸出油腔的油液流经油路）； 例：填写下列各液压系统电磁铁及元件状态表 例
1
例1 填写元件状态表：
分析各动作的进油路、回油路状况：
（1）向左快速运动进油路： （2）向左慢速进给回油路： （3）向右快速运动进油路： （4）向右慢速运动回油路： 例
2
例2 填写元件状态表：
分析各动作的进油路、回油路状况：
（1）快速进给回油路： （2）慢速进给回油路： （3）快速退回进油路：
例3填写元件状态表：
分析各动作的进油路、回油路状况：
（1）向右快速运动回油路： （2）向右慢速进给回油路：
例4
例4填写元件状态表：
分析各动作的进油路、回油路状况：
（1）向右快速进给回油路： （2）向右慢速进给回油路：
（3）向左快速退回进油路： （4）原位停留 油路：
1. 填写元件状态表：
元件状态表：
2. 分析各动作的进油路、回油路状况：
（1）快速进给进油路： （2）慢速进给进油路：
（3）快速退回进油路： （4）原位停留 油路：
例4 如图所示液压系统为实现“快进—工进—快退—停止”的动作循环，工进I 的速度比工进II 的速度快。试回答下列问题：
（1）填写元件状态表：
（2）快进时进油路线： 快进时回油路线： （3）工进时进油路线： 工进时回油路线：
（1）填写元件状态表：
（2）快进时进油路线： 快进时回油路线： （3）工进时进油路线： 工进时回油路线：
