步进梁式加热炉电液比例控制可靠性研究

论文摘要

目前,步进梁式加热炉被广泛应用于板材、棒材或线材的热轧生产中,对冷态或热态钢坯进行炉内步进式运送并加热。由于步进炉液压系统作程序循环运动,具有步进周期短、运动速度较高、惯性负载大、大超越负载、多缸同步、连续工作、可靠性要求高等特点,再考虑到步进炉的工艺要求,因而要求合理设计步进梁加热炉的液压速度控制系统。本文针对步进梁式加热炉的速度特点,参考国内外己投入使用的步进梁速度控制方式,在分析比较各种方案优缺点的基础上,结合实际生产情况及工作要求,对液压系统元件做了降额匹配可靠性设计。根据工艺要求,液压泵选用恒压变量泵,主控制阀选用比例阀,用以实现变速控制。同时为了保证升降油缸运行稳定,在系统中叠加了进口压力补偿器,及时调整进口压力,从而保证油缸两侧的压差恒定,使得油缸在负载不同的情况下依然保持运行曲线和加速度曲线不变。在充分掌握步进梁式加热炉液压系统信息的基础上,从整个系统的角度和各个分系统的角度分别建立了可靠性模型,并对整个系统及其分系统进行了可靠性预测,应用Reliasoft Blocksim可靠性仿真软件对模型进行仿真计算,从而找出系统薄弱环节。根据加热炉液压系统在现场的故障,以升降油缸动作不连续这一故障为顶事件建立故障树,利用Matlab工具箱中提供的Simulink软件包对上述液压系统故障树模型进行仿真计算,通过分析仿真可以更直观地展示系统的可靠性。这对研究步进加热炉液压系统可靠性问题具有一定的参考价值。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第1章 绪论
• 1.1 引言
• 1.2 步进式加热炉概述
• 1.2.1 加热炉发展与现状
• 1.2.2 步进式加热炉在冶金工业中的地位和作用
• 1.2.3 步进梁式加热炉的优点
• 1.3 可靠性工程在液压系统中的应用和发展
• 1.3.1 可靠性工程的发展史
• 1.3.2 液压系统的可靠性工程应用
• 1.3.3 我国在液压系统可靠性研究领域的发展及现状
• 1.4 课题来源、论文主要研究内容及意义
• 第2章 加热炉生产工艺介绍及液压元件降额可靠性设计
• 2.1 热轧中厚钢板生产中步进式加热炉的工艺流程
• 2.2 热轧无缝钢管生产中步进式加热炉的工艺流程
• 2.3 步进梁式炉底机械设备组成
• 2.4 步进梁式加热炉的工艺要求
• 2.4.1 步进梁式加热炉的动作循环
• 2.4.2 步进梁式加热炉液压系统控制关键目标
• 2.5 液压元件降额可靠性设计与匹配
• 2.5.1 工况模型建立与计算分析
• 2.5.2 加热炉运动周期和各工况速度及流量分析
• 2.5.3 液压元件选型的确定
• 2.5.4 系统性价平衡因子的计算
• 2.6 本章小结
• 第3章 步进梁式加热炉电液比例系统分析
• 3.1 电液比例技术在工程中的应用
• 3.2 电液比例速度控制系统
• 3.3 步进梁式加热炉电液比例系统调速方法分析
• 3.3.1 常用的几种步进加热炉运动速度曲线的介绍
• 3.3.2 步进加热炉液压系统常用速度控制方法分析
• 3.4 步进梁式加热炉电液比例控制系统及工作原理
• 3.4.1 加热炉电液比例控制系统分析
• 3.4.2 步进梁式加热炉液压系统工作原理及仿真
• 3.5 本章小结
• 第4章 步进式加热炉液压系统可靠性分析
• 4.1 可靠性基本函数与常用的统计分布
• 4.1.1 可靠性基本函数
• 4.1.2 可靠性工程常用的统计分布
• 4.2 步进式加热炉液压系统可靠性模型建立
• 4.2.1 可靠性模型的概述
• 4.2.2 加热炉液压系统的可靠性模型
• 4.3 步进式加热炉液压系统的可靠度预测
• 4.3.1 系统可靠度预计的主要方法
• 4.3.2 加热炉液压系统各个分系统可靠度预计
• 4.3.3 加热炉整个液压系统的可靠度预计
• 4.4 本章小结
• 第5章 步进加热炉液压系统的故障树分析
• 5.1 故障树分析法的基本原理
• 5.1.1 故障树常用事件及其符号
• 5.1.2 故障树的数学模型
• 5.1.3 故障树的定量和定性分析
• 5.1.4 故障树建造的基本步骤和基本原则
• 5.2 加热炉液压系统故障树的建立
• 5.2.1 顶事件的选择
• 5.2.2 升降油缸动作不连续事件的故障树建造
• 5.2.3 故障树的定性定量分析
• 5.3 故障树可靠性仿真计算
• 5.4 本章小结
• 结论
• 参考文献
• 致谢
• 作者简介