CN110227720A - 一种胀形衬板、间隙控制方法及系统 - Google Patents

Abstract

一种胀形衬板、间隙控制方法及系统，属于轧机控制领域。胀形衬板包括第一板、第二板。其中，第一板具有第一配合面；第二板具有第二配合面。第一板和第二板中的一者或两者设置流体通道。第一配合面与第二配合面相互面对布置形成密闭的容腔，且容腔与流体通道连通。第一板被构造为通过第一配合面由容腔内的流体驱动而膨胀。示例中的胀形衬板能被用于填补轧机立柱面和轧辊轴承座之间的间隙。

Description

一种胀形衬板、间隙控制方法及系统

技术领域

本申请涉及轧机领域，具体而言，涉及一种胀形衬板、间隙控制方法及系统。

背景技术

在轧机的机架窗口立柱面与轧辊轴承座侧面之间留有约1mm的间隙，用于轧辊更换便于拆装和轴承座热膨胀量补偿空间。该间隙被行业人员统称“不得已间隙”微参量。在正常轧制过程中，呈现为机构学静不定性并引起轧辊间交叉行为。在设置轧辊平行定位运转的偏移距条件下，由于轧辊出现交叉行为会使得轧辊初始交叉或动态交叉导致两端支反力不等、跑偏、镰刀弯弊端或叼板窜辊生成异常轴向力问题。

发明内容

为改善、甚至解决上述的至少一个问题，本申请提出了一种胀形衬板、间隙控制方法及系统，以实现控制机架窗口立柱面与轧辊轴承座侧面之间的间隙，消除辊系初始交叉姿态。

本申请是这样实现的：

在第一方面，本申请的示例提供了一种胀形衬板。

示例中的胀形衬板被用于弥补第一元件和第二元件之间的间隙。胀形衬板包括相互匹配连接的第一板、第二板。

其中，第一板具有第一配合面。第二板具有第二配合面。第一板和第二板中的一者或两者设置流体通道。第一配合面与第二配合面相互面对布置并通过连接形成密闭的与流体通道连通的容腔。并且，在胀形衬板的两个板中，第一板被构造为通过第一配合面由容腔内的流体驱动而膨胀。

胀形衬板能够被布置在第一元件和第二元件之间。当其被注入流体时，胀形衬板的第一板膨胀，从而发生形变(如凸出)以弥补第一元件和第二元件之间的间隙。由此，通过流体产生的压力可以较方便地控制胀形衬板的程度。同时，由于流体在一定压力下表现的可压缩性(相对于结构件而言更大)，还能够提供一定程度的缓冲作用，避免轧机进行轧制时机架立柱面和轧辊轴承座之间的刚性损坏。

结合第一方面，在本申请的第一方面的第一种可能的实施方式中，第二板被构造为与第一板同步产生变形。

通过适当的设计使第一板和第二板均能够通过流体的注入而发生形变。由此，胀形衬板的形变可以被两个板提供，从而可以在一定程度上减小由单个板材形成形变的情况。在这样的情况下，由单个衬板提供的形变能够被两个衬板提供，从而可以避免在相同形变需求的情况下，由单个衬板提供而可能导致的其变形要求大的问题，进而也在一定程度上减小两衬板发生疲劳和损坏情况的发生机率。并且，基于此，这种设计将有助于提高胀形衬板的使用寿命。

可选地，第一板和/或第二板能够在容腔内的流体的部分或全部离开容腔时对应部分或全部地恢复因膨胀发生的形变。

作为一种补充，当第一板和第二板被选择为能够恢复形变的设计时，胀形衬板能够被反复地使用。

结合第一方面，在本申请的第一方面的第二种可能的实施方式中，第一配合面和第二配合面中的一者或两者呈凹陷结构。

第一板和第二板通过两者各自的配合面的凹陷方式组合成容腔。在这样的结构中，利用第一板和第二板的凹陷形成容腔可以在一定程度上简化容腔的形成方式，从而降低通过其他构件形成容腔的实施难度并提高稳定性。

可选地，第一配合面和第二配合面均呈凹陷结构，第一配合面具有第一凹陷部，第二配合面具有第二凹陷部，且第一凹陷部以斜坡状的形式构成。例如，第一凹陷部在第一配合面的投影呈椭圆形；或者，第二凹陷部在第二配合面的投影呈椭圆形。

通过将第一配合面和第二配合面的凹陷结构设置为斜坡结构可以在一定程度上以相同的第一板和第二板尺寸而减小容腔的容积，从而以更少的流体提供更大的形变。并且，这样的结构设计还可以扩大接触面积，提高接触比压比功，从而形成特殊的等强度板。

结合第一方面，在本申请的第一方面的第三种可能的实施方式中，流体通道包括至少两个子通道，且每个子通道的末端开口均位于凹陷结构。

将流体通道设置为多个子通道，从而可以同时经由该多个子通道进行流体的注入或排出操作，进而提高胀形衬板的使用效率。另外，从该多个子通道输入或输出流体，还能够在一定程度上利于使胀形衬板的变形更均衡或同步。

结合第一方面，在本申请的第一方面的第四种可能的实施方式中，胀形衬板包括设置于容腔外围的密封体，密封体包括相互匹配的第一配合件和第二配合件，第一配合件设置于第一板，第二配合件设置第二板。

额外地设置密封体使胀形衬板的容腔的密封性更好，能够承受更大的压力而不会导致发生流体的泄漏，从而避免污染轧机的工作环境，也提高使用的稳定性。

在第二方面，本申请的示例提供了一种间隙控制方法。该间隙控制方法用于通过上述的胀形衬板膨胀弥补第一元件和第二元件之间的间隙。间隙控制方法包括胀形步骤。其中，胀形步骤包括通过流体通道向被保持于第一元件和第二元件之间的胀形衬板的容腔内注入流体使第一板的第一配合面膨胀而变形。上述间隙控制方法通过流体使胀形衬板产生形变从而调控第一元件和第二元件之间的间隙，以便胀形衬板与第一元件、第二元件之间能够保持零间隙，使第一元件与第二元件之间保持相对稳定。

结合第二方面，在本申请的第二方面的第一种可能的实施方式中，间隙控制方法包括：获取第一元件和第二元件之间的配合关系，当第一元件和第二元件之间存在大于预设间距的间隙时执行胀形步骤。

预先检测第一元件和第二元件之间的配合关系，为是否执行胀形步骤提供明确的标识，有利于更有针对性地进行操作，同时避免误操作和不必要的操作。

结合第二方面，在本申请的第二方面的第二种可能的实施方式中，间隙控制方法包括：获取胀形衬板的容腔内的压力信息，根据压力信息可选地执行第一动作或第二动作。

其中，当压力信息小于期望值时，通过流体通道向容腔注入流体使第一板的第一配合面膨胀而变形。当压力信息大于期望值时，通过流体通道排除容腔内的流体以使第一板的变形部分或全部地恢复。

基于上述设计，胀形衬板既可以在一些情况下被操作而膨胀变形，同时又能够在另一些情况下被操作而在一定程度上恢复形变(即消除或削弱膨胀的情形)。如此，间隙控制方法的灵活性更高，更能适应现实的操作需要。

在第三方面，本申请的示例提供了一种间隙控制系统。该系统用于实施前述的间隙控制方法。间隙控制系统包括胀形衬板和控制装置。该控制装置被用于操作胀形衬板使胀形衬板的第一板根据预设规则进行形变。其中，形变包括膨胀变形及可选地在膨胀变形后进行形变的部分或全部的恢复。通过将胀形衬板和控制装置结合从而实现在相对更少的人工干预的情况下进行间隙控制。

结合第三方面，在本申请的第三方面的第一种可能的实施方式中，控制装置包括位移检测器、流体输送器、压力调节器以及控制器。

其中，位移检测器设置于第一元件和第二元件之间。位移监测器用于获取并反馈第一元件和第二元件之间的配合关系。该配合关系被用于表征第一元件和第二元件之间的间隙是否满足第一预设条件。

其中，流体输送器与胀形衬板的流体通道连接。其用于接受指令通过流体通道向容腔内注入流体使第一板的第一配合面膨胀而变形。

其中，压力调节器结合于胀形衬板并与流体通道连通。压力调节器用于获取并反馈胀形衬板的容腔内的压力信息。压力信息被用于判断容腔内的压力是否满足第二预设条件。

控制器分别与位移检测器、流体输送器以及压力调节器连接。控制器被配置为分别接受位移检测器反馈的配合关系、压力调节器反馈的压力信息，并根据第一预设条件和/或第二预设条件对应控制流体输送器使流体流入或流出胀形衬板的容腔。

在以上实现过程中，本申请实施例提供的胀形衬板能够被流体驱动发生形变从而可以起到弥补间隙的效果。由于通过流体提供驱动力，因此胀形衬板的形变(如凸起)的程度(如高度)易于控制和调节，从而使胀性衬板能适应于驱动作用力而产生对应的变形，使各种适当的间隙均能较好地被弥补。并且，在轧制过程中克服轴承座热膨胀使衬板后退，从而保持零间隙、零接触压力工况，并防止动态交叉现象。

附图说明

为了更清楚地说明本申请实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本申请的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他相关的附图。

图1-1为本申请实施例提供的第二板在第一视角的结构示意图；

图1-2为本申请实施例提供的第二板在第二视角及剖视角度的结构示意图；

图2-1为本申请实施例提供的第一板在第一视角的结构示意图；

图2-2为本申请实施例提供的第一板在第二视角及剖视角度的结构示意图；

图3-1为本申请实施例提供的胀形衬板的结构示意图；

图3-2示出了图3-1的胀形衬板在机架立柱和轴承座之间的配合方式；

图4为基于图3-1所示的胀形衬板配合的液压系统的结构示意图；

图5为本申请实施例提供的间隙控制系统进行间隙控制的流程示意图。

图标：100-机架立柱；200-轴承座；300-胀形衬板；311-第一板；312-外侧凸台；313-椭圆形凹槽；314-椭圆凹槽环；316-连接孔；317-第一配合面；321-第二板；322-流体通道；323-椭圆形凹腔；324-密封环；326-第二配合面；3211-第一通道；3212-第二通道；1-油箱；2-球阀；3-液压胶管；4-空气滤清器；5-温度计；6-液压泵；7-电机；8-高压过滤器；9-电磁溢流阀；10-回油过滤器；11-伺服阀；12-压力传感器；13-位移传感器；14-测压接头；15-衬板。

具体实施方式

在本申请中，在不矛盾或冲突的情况下，本申请的所有实施例、实施方式以及特征可以相互组合。在本申请中，常规的设备、装置、部件等，既可以商购，也可以根据本申请公开的内容自制。在本申请中，为了突出本申请的重点，对一些常规的操作和设备、装置、部件进行的省略，或仅作简单描述。

轧机的轧辊系统及其工作(如轧制)稳定性是确保产品质量的关键因素之一。通常地，轧机在工作中的稳定性问题主要涉及各种不当的振动。例如，轧辊的竖向振动或横向振动。而在轧机的结构设计中通常会涉及到一个重要的设计参数——不得已侧间隙(或称不得已间隙)。即，轧辊轴承座与机架窗口立柱间的1mm间隙。由于该不得已间隙的存在，轧辊往往变现出不需要的横向位移，从而导致轧辊交叉(初始交叉和动态交叉)，进而出现异常的轴向力。在设置轧辊平行定位运转的偏移距(e，轧机的另一个重要的涉及参数)条件下，由于轧辊出现交叉行为会使得轧辊初始交叉或动态交叉导致两端支反力不等、跑偏、镰刀弯弊端或叼板窜辊生成异常轴向力问题。

因此，控制轧机的不得已间隙就显得很有必要。一些实践中，尝试通过使用千斤顶、薄板、或者其他的控制方式控制间隙。然而这些方式普遍表现出操作复杂，实施难度大的问题。

有鉴于此，发明人根据轧机机构学静定设计理论、轧机振动及液压技术中的伺服控制等方面的研究提出了一种胀形衬板300，为控制轧机的轧辊轴承座与机架窗口立柱面之间出现的不得已间隙提供另一种思路和可选的方案。一般地，该胀形衬板300被固定于机架立柱100面和轧辊轴承座200之间，参阅图3-2。其中，胀形衬板300可以是分别与机架立柱100的立柱面和轧辊轴承座200直接接触。或者，胀形衬板300通过其它结构件作为中间构件而分别与机架立柱100的立柱面和轧辊轴承座200间接接触。例如，考虑到可能存在摩擦使衬板被磨损，可选用耐磨板材等作为前述的中间构件，减缓衬板的磨损。耐磨衬板可设置在轴承座200与胀形衬板300之间。

胀形衬板300被用以控制/弥补两者(机架立柱100的立柱面和轧辊轴承座200)之间的间隙，使两者之间达到零间隙。例如，根据轴承座200的膨胀等形变自动调节胀形量，从而在轧机的轧制工作中始终保持零间隙。

本申请一种示例中的胀形衬板300(长和宽明显大于高/厚)沿厚度方向分成前后/左右两部分，在后续将以第一板311和第二板321的形式被提及。衬板的两部分结合在一体并具有一个腔室，在通过向该腔室注入液体时，在液体压力作用下可以使衬板膨胀变形，从而起到弥补间隙的效果。

因此，胀形衬板300能够被用于弥补第一元件(如轧机的机架立柱100的立柱面)和第二元件(如轧机的轧辊轴承座200)之间的间隙。

一些应用中，胀形衬板300被置于第一元件和第二元件之间，且通过膨胀变形来弥补两者之间的间隙。在这样的应用实例中，第一元件和第二元件可相对静止(两者之间的间隙——距离不变)，而仅由胀形衬板300来的膨胀来填充两者之间的间隙。进一步地，胀形衬板300也可以与其它构件(如上述的中间构件)配合用来填充间隙。

在另一些应用中，可能存在第三元件，胀形衬板300设置在第一元件和第三元件之间；或者，胀形衬板300设置在第二元件和第三元件之间。在这样的应用实例中，第三元件通常被认为是相对静止的，而第一元件和第二元件则被认为是可以相对运动的。由此，第一元件或第二元件可以被胀形衬板300的膨胀变形而驱动以相向运动，从而使第一元件和第二元件之间的间隙(如距离)减小。

以下对胀形衬板300的详细结构进行详述。

参阅图3-1，胀形衬板300包括相互配合的第一板311和第二板321。第一板311和第二板321可以选择以固定连接或可拆卸连接的方式组合构成一体。

由于胀形衬板300能够被外力驱动而产生膨胀形变，因此，可以根据需要对第一板311和第二板321的材质进行适当的选择，以便其能够提供适当的结构强度和变形能力。例如，第一板311和第二板321均选择不同的材料制作或以相同的材料如弹簧钢制作而成。弹簧钢能够在不发生塑性变形的情况下保证膨胀与收缩自如。如此，第一板311和第二板321可以通过受到外部提供的驱动力而发生膨胀形变。并且，第一板311和第二板321能够在外界的驱动力部分或全部地消失(由在容腔内的流体的部分或全部离开容腔实现)时对应部分或全部地恢复因膨胀发生的形变。在另一些示例中，第一板311和第二板321中仅一者能通过受到外部提供的驱动力而发生膨胀形变。换言之，在该示例中，第一板311和第二板321中的一者利用质地相对更软的材料制作而成，而另一者则采用质地相对更硬的材料制作而成。由此，在提供适当的外部驱动力时，质地相对更软者发生形变，而质地相对更硬者则不发生形变或发生相对更小的形变。

其中，参阅图2-1和图2-2，第一板311大致为方形板、多边形结构板、异型板等结构板，使用者可根据需求选用。第一板311在厚度方向包括顶表面(第一顶面)和底表面(第一底面)；两个面之一(如第一顶面)被选择为第一配合面317。

参阅图1-1和图1-2，第二板321具有与第一板311相同或相似或不同的整体外形结构，例如第二板321为表面为四边形的板材，而第一板311为表面为四边形的板材。与第一板311相似地，第二板321在厚度方向包括顶表面(第二顶面)和底表面(第二底面)；两个面之一(如第二顶面)被选择为第二配合面326。

第一板311和第二板321以第一配合面317与第二配合面326相互面对的形式布置，并且还构成密闭的容腔(图未示)。第一板311和第二板321相互堆叠连接构成双层结构(如图3-1)。由于该双层结构需要能够承受外界施加的驱动力，因此，该双层结构是稳定和牢固的。两者(第一板311和第二板321)可以各种适当方式实现连接，并无特别的限定。例如，两者的连接方式为螺栓连接或焊接等等。一般地，部分的示例中，连接方式可以选择根据容腔的实现方式来匹配构造。

在前述的胀形衬板300受驱动而膨胀变形的过程中，胀形衬板300的容腔的密封性可能需要相对较高要求。因此，在部分的示例中，第一板311和第二板321之间除了通过上述各方式进行连接之外，还可以选择通过粘结剂(粘结剂，例如钢板粘合剂/安固特强力胶、环氧树脂胶等)进行密封，以提高气密性或液体密封性。进一步，基于选择，胀形衬板300可选设置位于容腔外围的密封体。密封体包括相互匹配的第一配合件和第二配合件，第一配合件设置于第一板311，第二配合件设置第二板321。密封体例如是隔板、挡圈、垫圈等等。

另外，对于容腔的构成而言，容腔可以是由设置于第一板311和第二板321之间的筒形结构等提供。或者，在另一些示例中，容腔通过在第一板311或第二板321设置槽状结构提供。如本申请示例的附图中所展示的，第一板311的第一配合面317设置槽体，第二板321的第二配合面326也设置槽体。可以理解的是，在这种示例中，槽体仅仅遍及第一配合面317和第二配合面326的局部，以预留第一板311和第二板321连接的部位。

作为一种可替代的示例，第一配合面317和第二配合面326中的一者或两者呈凹陷结构以构成上述的槽体。附图示例中，第一配合面317和第二配合面326均呈凹陷结构。相应地，第一配合面317具有第一凹陷部，第二配合面326具有第二凹陷部。第一凹陷部和第二凹陷部可选择以相同的结构或不同的结构被构造。例如，第一凹陷部为棱柱形结构，其侧面和底面均为平面。第一凹陷部为非规则结构，其侧面为斜坡状，底面为平面。在一些可选的方案中，第一凹陷部在第一配合面317的投影呈椭圆形；或者，第二凹陷部在第二配合面326的投影呈椭圆形。

设置于第一配合面317和第二配合面326的凹陷结构的表现形式并不以上述给出的示例为限。根据不同的应用场景，凹陷结构能够被对应设计。通常地，大部分的示例中，凹陷结构可具有相对更大的表面积(如椭球面与球面的区别)，以便于在胀形衬板300膨胀变形时可以提供更大的接触面——与第一元件和第二元件中的一者或两者直接或间接地接触的部件，或者还能使衬板的胀形更均匀，胀形后的强度更一致(提供均等的挤压力)。

进一步地，对应于上述的通过凹陷结构构成容腔的示例，第一板311的第一配合面317，第二板321的第二配合面326可以根据要求设置凸部结构以形成隔离带。例如，第一板311的第一凹陷部的外周缘设置第一凸台；相应地，第二板321的第二凹陷部的外周缘设置第一凹槽。第一凹槽和第一凸台相互嵌合匹配组装。

与前述的容腔相适配地，第二板321和第一板311中的一者或两者设置流体通道322，且该流体通道322与容腔连通。由此，通过流体通道322可相容腔内注入流体，从而驱动第一板311或第二板321(或两者同时)膨胀形变。流体通道322可以是一个或两个或三个，甚至更多个；或者流体通道322为奇数个(如1个、3个或5个)或偶数个(如2个、4个或6个)。另外，流体通道322的设置位于也可以有多种选择，例如，全部的流体通道322设置于第一板311，或全部的流体通道322设置于第二板321，或全部的流体通道322分别设置于第一板311和第二板321，且两个的通道数量可以是相同的也可以是不同的。

在本申请附图示例中，流体通道322以两个子通道(第一通道3211和第二通道3212)的方式被构造，且位于第二板321。每个子通道的末端开口均位于凹陷结构。即子通道的流体出射口与凹陷结构对应，因此，子通道能够直接向胀形衬板300的容腔内输送流体或排除容腔内的流体。部分示例中，两个子通道中的第一通道3211用于排气、第二通道3212用于进出控制油/液压油(例如可以通过伺服阀进行调节)。子通道可以是圆柱形、椭圆柱形、棱柱形的通孔，或者具有适当弯曲程度的弯管形的通孔。

在以上实体结构之外，作为外界施加的用于传递使胀形衬板300受驱动力的挤压而发生胀形变形的介质，流体可以有多种选择，通常可被选择采用为液体、气体，从而实现液压驱动和气压驱动。另外，考虑到流体的特性，其避免造成对第一板311和第二板321的腐蚀。进一步地，流体具有适当的压缩特性，从而能够顺序和高效地传递驱动力。例如，液体通常被认为比气体具有更低的可压缩性。

为了方便本领域技术人员理解和实施以上描述的胀形衬板300，在此对其进行简要的概述。胀形衬板300及其应用实例涉及轧机机构学静定设计理论、轧机振动及液压以及伺服控制。在部分的示例中，该胀形衬板300也被以轧机智能衬板指代。该(轧机)智能衬板包括通过螺栓及粘着液固定的前后衬板(前后两部分板——前衬板和后衬板的接触面用密封胶涂层。)，且前后衬板配合面处开设密封凸槽和安装凹槽。前后衬板例如选用弹簧钢材料，以防止发生塑性变形，从而保证膨胀与收缩自如。

例如，其中，前衬板具有连接用连接孔316。前衬板还具有用于配合的凸台以及密封槽，并且前衬板还开设具有椭圆凸台的凹腔。该椭圆凸台可以用于扩大接触面积，提高接触比压比功，从而形成特殊的等强度板。即，前衬板中心开有椭圆形凹槽313，并且在该椭圆形凹槽313的中心部位设置一个椭圆形凸台。椭圆形凹槽313的外边缘设置椭圆环，即椭圆形凹槽313有椭圆环限定而成。椭圆环外侧设置椭圆凹槽环314，用于安装密封圈。在椭圆凹槽环314的外边缘的外侧设置外侧凸台312，因此，密封圈与外侧凸台312的内侧面紧密接触。外侧凸台312的外侧面与后衬板的相应凹槽装配，并在变形时候具有密封作用。

例如，其中，后衬板中心开有椭圆形凹腔323，且由椭圆凹槽环314围设而成。该椭圆形凹腔323用于与上衬板外侧凸台312配合。椭圆凹槽环314外围还具有用于安装密封圈的密封环324。后衬板有椭圆油腔(椭圆形凹腔323)，并在一侧端面开设两个油口。该两个油口中，最高油口可与测压接头连接，用于衬板内腔排气提高控制性能，另一油口与伺服阀的A口连接，用于进出控制油。衬板的胀形量(膨胀量)通过电液伺服系统(如图4所示)控制，即通过操作伺服阀以控制进入衬板的压力和流量，从而可以控制膨胀量，实现弥补间隙。电液伺服阀为三位四通结构。电液伺服阀堵死B口，采用单边控制。

实际应用时，智能胀形衬板300安装于对应上下二辊轴承座200的机架窗口立柱侧面(钢板出口侧)，参阅图3-2。通过位移传感器监测衬板(前衬板)与轴承座200的间隙量、使用压力传感器检测衬板压力，通过压力-位移(P-S)标定控制策略(如图5所示)控制伺服阀阀芯位移，从而控制液压油进出衬板内部凹槽，实现轧机不得已间隙的消除。由此可以避免采用大小液压缸等，损伤或降低机架立柱100强度，或者液压缸漏油可能性。其中，压力和位移通常具有相适应的关系。例如，位移大于零时(衬板胀形，但其与轴承座200存在间隙而未接触)，压力并未升高或未明显升高。或者，位移由大于零而刚转变到为零时(衬板胀形以至于与轴承座200的间隙刚消失或刚为零间隙而接触)，压力并未升高或未明显升高。或者，位移持续保持为零时一段时间后(衬板在与轴承座200接触后，继续胀形)，压力持续剧烈地升高/明显升高。

轧制过程中，主要存在以下三个过程：

过程一、当位移传感器监测衬板(前衬板)与轴承座200有间隙时，控制器控制伺服阀打开，高压油进入衬板内部凹槽，使前衬板膨胀以弥补间隙。例如，图5中所示的“小于”表示的支路情况。“小于”表示的是胀形衬板300的内部压力小于预设值，表征存在间隙(间隙宽度大于零)。另外，需要说明的是，由于存在间隙，因此，该过程中衬板的压力并不会升高或不会显著地升高。基于此，在此过程中压力也可以不作为主要的考察参数，而主要考察位移信息。

过程二、当胀形衬板300膨胀到一定程度，达到弥补间隙成零间隙状态时，伺服阀回到中位衬板不再膨胀。例如，图5中所示的“等于”表示的支路情况。“等于”可以是表示胀形衬板300的内部压力等于预设值；表征胀形衬板300的前衬板与轴承座200之间的间隙的宽度为零，或没有间隙。

过程三、随着轧制的持续进行，轴承座200发热膨胀而挤压衬板，从而造成胀形承办内部压力升高。此时，压力传感器能够监测到压力升高，该情形被反馈至控制器。控制器检测到压力升高的情况后，控制伺服阀打开内部油液回油箱，降低衬板内部压力，防止过度挤压轴承座200，也保证了衬板与轴承座200间隙精度的控制处于要求范围之内。例如，图5中所示的“大于”表示的支路情况。“大于”可以是表示胀形衬板300的内部压力大于预设值；表征胀形衬板300的前衬板与轴承座200之间的间隙的宽度为零或没有间隙，且压力过大，因此即将发生轴承座200被挤坏的情况。

基于上述的描述的胀形衬板300，本申请示例中还提出了一种间隙控制方法，用于通过前述胀形衬板300膨胀弥补第一元件和第二元件之间的间隙。

间隙控制方法包括胀形步骤，其涉及到胀形衬板300的膨胀变形。胀形步骤包括通过流体通道322向被保持于第一元件和第二元件之间的胀形衬板300的容腔内注入流体使第一板311的第一配合面317膨胀而变形。

流体的输送量可以是与胀形衬板300的膨胀量相关联的。即预先已经确定流体的输送量与胀形量/膨胀量的关系。由此，在确定了机架立柱100面与轧辊轴承座200之间的间隙距离时，可以对应地输送对应量的液压油。或者，少量多次地输送液压油，并相应实时地测算胀形量与间隙之间的差值，从而通过如此“微调”方式，使胀形量逐渐地接近或符合于间隙尺寸。

在上述液压油的输送以使胀形衬板300膨胀的操作被执行前，使用者可以预先获得了不得已间隙的具体信息(如间隙的厚度)。其中所述的“预先获得”可以是由轧机的使用说明的结构参数知道，或者使用者进行事先检测。换言之，在进行事先检测的示例中，间隙控制方法包括：获取第一元件和第二元件之间的配合关系。并且，当第一元件和第二元件之间存在大于预设间距的间隙时执行胀形步骤。

其中，获取第一元件和第二元件之间的配合关系的方法例如是通过位移传感器(线性传感器)获得，其用于检测间隙并将其转换为电信号。位移传感器例如可以选择为接触式位移传感器或者光学透过式位移传感器或者涡电流位移传感器，如美国雄狮精密仪器公司产品ECL01，日本基恩士的GT系列、IG系列以及EX系列产品，德国米铱相关产品。根据轧机结构和空间布局对应选择并配置、安装不同的测量产品。例如，选用接触式位移传感器，则其固定于如第一元件，并检测元件与第二元件接触。而第一元件和第二元件的配合关系在这样的示例中通常是指例如间隙的厚度/宽度。

在获取第一元件和第二元件的配合关系(能够用以确认间隙)，并随后通过输入流体使胀形衬板300膨胀(达到或未达到希望膨胀量)之后，可能希望对胀形量进行控制。因此，进一步地，间隙控制方法还可以包括：获取胀形衬板300的容腔内的压力信息，并根据所述压力信息可选地执行第一动作或第二动作。例如，当压力信息小于期望值时，通过流体通道向容腔注入流体使第一板的第一配合面膨胀而变形。并且当压力信息大于期望值时时，通过流体通道322排出容腔内的流体以使第一板311的形变部分或全部地恢复。

检测压力信息至少可以基于这样的原因被选择。例如，当胀形衬板300的胀形量已经达到设计值，如果继续胀形可能发生损坏。或者，轧机在进行轧制的过程中，轧辊的轴承座200发热膨胀，如果继续过度挤压轴承座可能导致轴承座200的损坏。在这些情况下，通过监测胀形衬板300的容腔内的压力信息可以反映轴承座是否受到过度的挤压。

压力信息可以由压力传感器(压力变送器)检测获得。感应压力并将其转换为电信号，且信号强度一般取决于施加的压力。压力传感器具有多种类型，例如压电式、应变式、光纤式、电容式、压阻式、振频式、光电式、超声式等，根据实际的情况选择使用。如泰科电子有限公司的M5600/U5600型压力传感器；西克中国的PHT系列、PBS Hygienic系列、PFT系列压力传感器。压力传感器通过测压接头(如德国的hydrotechnik公司的型号为1620的测压接头产品)与前述的流体通道322如两个子通道中的一个连接，从而可以检测压力同时通过与阀门等管道控制件配合还能兼顾排气的作用。

由此，间隙控制方法兼具间隙测量、胀形弥补间隙以及根据实际情况调节胀形程度，从而能够实现更加灵活、便于使用和有效的间隙控制。

更进一步地，基于前述的胀形衬板300，示例中还提出了一种间隙控制系统，且能够被用于实施上述的间隙控制方法的一个或多个步骤。从功能上而言，间隙控制系统包括胀形衬板300和控制装置。其中控制装置用于操作胀形衬板300使胀形衬板300的第一板311根据预设规则进行形变。形变包括膨胀变形及可选地在膨胀变形后进行形变的部分或全部的恢复(基于胀形衬板300)。其中的预设规则例如是间隙宽度大于零，执行流体注入动作；或者，间隙宽度等于零，停止流体注入(增压以实现膨胀变形)；或者，胀形衬板300的容腔内的压力大于第一阈值，停止流体注入并维持在当前注入量(保压以维持当前膨胀形变量)；或，胀形衬板300的容腔内的压力大于第二阈值，排出流体(泄压以实现收缩变形/相较于当前膨胀变形量，进行膨胀量的减小)。

控制装置根据所要实现的功能/控制方法对于由不同的元器件、设备配合组成。例如，控制装置包括位移检测器、流体输送器、压力调节器、控制器等部件。其中，在一个或多个示例中，控制器作为上位机用于收集各种测量参数信息，并通过内置的判断条件或外部的指令向对应的下位机发出操作命令，使相应的设备执行对应动作。

其中，位移检测器(主要是构成其的位移传感器)设置于第一元件和第二元件之间。位移检测器用于获取并反馈第一元件和第二元件之间的配合关系。该配合关系被用于表征第一元件和第二元件之间是否存在间隙或间隙是否满足第一预设条件。例如，位移检测器能够直接地测量出第一元件和第二元件之间的间隙的大小(宽度)。需要指出的是，当然位移检测器也可以用于测量衬板和轴承座200之间的间隙。在这种示例中，胀形衬板300放置于机架立柱100面和轴承座200之间，且使胀形衬板300与机架立柱100(侧)面是贴合接触的，因此，机架立柱100面和轴承座之间的不得已间隙可以认为是转移于衬板和轴承座200之间的间隙(如果存在)。由此，控制不得已间隙即为控制衬板和轴承座200之间的距离。

位移检测器测量得到的间隙宽度数据可以被控制器通过串口(如通用串行总线USB接口)获得。上述的第一预设条件，例如是间隙大于零/表示第一元件和第二元件之间存在间隙，即未直接接触。该第一预设条件可以作为程序判断条件而写入到控制器中，并通过获得前述的间隙宽度进行数值运算而比较大小。例如，控制器中存储间隙默认值1mm。当位移检测器检测到间隙为0.1mm的检测值。该检测值被控制器获得，并与前述默认值进行计算(默认值-检测值)，如果差值大于零，则间隙更小可能不需要进行弥补或控制。如果差值效率零，则间隙较大可能需要进行弥补或控制。

其中，流体输送器通过阀门(如伺服阀)与胀形衬板300的流体通道连接。流体输送器用于接受指令通过流体通道322向容腔内注入流体使第一板311的第一配合面317(也可以是第一板311的第二配合面326)膨胀而变形。流体输送器例如包括油泵、液压油储罐、输油管等。油泵能够被控制器开启或关闭以实现输油和停止输油，例如通过调节油泵电源的通断实现。油泵可以选择为恒压变量泵，其与三位四通伺服阀的P口之间连接有电磁溢流阀，电磁溢流阀连接到油箱，伺服阀堵死B口，即出口只用A口接入衬板。一些示例中，流体输送器以液压系统的方式被构建。液压系统(如图4所示)包括：油箱1、球阀2、液压胶管3、空气滤清器4、温度计5、液压泵6(恒压变量泵)、电机7、高压过滤器8、电磁溢流阀9、回油过滤器10、伺服阀11、压力传感器12，位移传感器13、测压接头14和衬板15。其中电机7和液压泵6固定在油箱1上。压力传感器12和位移传感器13与衬板(补偿衬板)装置连接。

其中，压力调节器结合于胀形衬板300并与流体通道322连通，例如通过压力接头(具有气孔)连接在胀形衬板300的流体通道322(如两个子通道中的一个)。压力调节器用于获取并反馈胀形衬板300的容腔内的压力信息。压力信息被用于表示容腔内的压力是否满足第二预设条件。第二预设条件例如是压力大于上限值。该第二预设条件可以作为程序判断条件而写入到控制器中。并通过获得前述的压力进行数值运算而比较大小。

控制器能够接受、存储和处理数据，并发出指令控制相应的设备。因此，控制器分别与位移检测器、流体输送器以及压力调节器连接。其中的连接方式可以是有线连接或无线连接及其组合。相应地，控制器能够分别接受位移检测器反馈的配合关系、压力调节器反馈的压力信息，并根据第一预设条件和/或第二预设条件对应控制流体输送器使流体流入或流出胀形衬板300的容腔，进而控制胀形衬板300的是否进行膨胀变形、膨胀的过程(膨胀速度、终了膨胀程度、膨胀的保持时间)、收缩变形及其过程。

在不同的示例中，控制器可根据需要选择为不同的设备。通常地，控制器可以是各种能够进行一定数据存储和处理的电子元器件或其集合。例如，中央处理器(CPU)、微控制单元(MCU)、可编辑逻辑控制器(PLC)、可编程自动化控制器(PAC)、工业控制计算机(IPC)、现场可编程门阵列(Field-Programmable Gate Array，FPGA)、专门应用的集成电路芯片(ASIC芯片，Application Specific Integrated Circuit)等等。本申请示例中控制器为逻辑控制单元(PLC)。由此，间隙控制系统能够实现并由控制器采用操作不同的设备而实现间隙的控制，其控制策略如图5所示。

因此，在一种可选的应用场景下，间隙控制系统可通过如下方式进行动作：

当位移传感器监测衬板与轴承座200有间隙时，控制器控制伺服阀打开，高压油进入衬板内部凹槽，使前衬板膨胀，弥补间隙成零间隙状态。此时伺服阀回到中位衬板不再膨胀。在轧制过程中，随着轧制进行会使轴承座200发热而膨胀，从而导致挤压衬板并造成衬板内部(容腔)压力升高。压力传感器监测压力升高反馈至控制器，控制伺服阀打开内部油液回油箱，以降低衬板内部压力，从而防止过度挤压轴承座200，同时也保证了衬板与轴承座200间隙精度的控制处于要求范围之内。

以上所述仅为本申请的优选实施例而已，并不用于限制本申请，对于本领域的技术人员来说，本申请可以有各种更改和变化。凡在本申请的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本申请的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种胀形衬板，用于弥补第一元件和第二元件之间的间隙，其特征在于，所述胀形衬板包括：

第一板，所述第一板具有第一配合面；

与所述第一板匹配连接的第二板，所述第二板具有第二配合面；

所述第一板和所述第二板中的一者或两者设置流体通道；

所述第一配合面与所述第二配合面相互面对布置形成密闭的容腔，且所述容腔与所述流体通道连通；

所述第一板被构造为通过所述第一配合面由所述容腔内的流体驱动而膨胀。

2.根据权利要求1所述的胀形衬板，其特征在于，所述第二板被构造为与所述第一板同步产生变形；

可选地，所述第一板和/或所述第二板能够在所述容腔内的流体的部分或全部离开所述容腔时对应部分或全部地恢复因膨胀发生的形变。

3.根据权利要求1所述的胀形衬板，其特征在于，所述第一配合面和所述第二配合面中的一者或两者呈凹陷结构；

可选地，所述第一配合面和所述第二配合面均呈凹陷结构，所述第一配合面具有第一凹陷部，所述第二配合面具有第二凹陷部，且所述第一凹陷部以斜坡状的形式构成；

可选地，所述第一凹陷部在所述第一配合面的投影呈椭圆形；或者，所述第二凹陷部在所述第二配合面的投影呈椭圆形。

4.根据权利要求3所述的胀形衬板，其特征在于，所述流体通道包括至少两个子通道，且每个所述子通道的末端开口均位于所述凹陷结构。

5.根据权利要求1所述的胀形衬板，其特征在于，所述胀形衬板包括设置于所述容腔外围的密封体，所述密封体包括相互匹配的第一配合件和第二配合件，所述第一配合件设置于第一板，所述第二配合件设置第二板。

6.一种间隙控制方法，用于通过根据权利要求1至5中任意一项所述的胀形衬板膨胀弥补第一元件和第二元件之间的间隙，其特征在于，所述间隙控制方法包括胀形步骤，所述胀形步骤包括通过所述流体通道向被保持于所述第一元件和所述第二元件之间的胀形衬板的所述容腔内注入流体使所述第一板的所述第一配合面膨胀而变形。

7.根据权利要求6所述的间隙控制方法，其特征在于，所述间隙控制方法包括：获取所述第一元件和第二元件之间的配合关系，当所述第一元件和所述第二元件之间存在大于预设间距的间隙时执行所述胀形步骤。

8.根据权利要求6所述的间隙控制方法，其特征在于，所述间隙控制方法包括：获取所述胀形衬板的所述容腔内的压力信息，根据所述压力信息可选地执行第一动作或第二动作；

当所述压力信息小于期望值时，通过所述流体通道向所述容腔注入流体使第一板的所述第一配合面膨胀而变形；

当所述压力信息大于期望值时，通过所述流体通道排除所述容腔内的流体以使所述第一板的变形部分或全部地恢复。

9.一种间隙控制系统，用于实施根据权利要求6至8中任意一项所述的间隙控制方法，其特征在于，所述间隙控制系统包括：

胀形衬板；

控制装置，用于操作所述胀形衬板使所述胀形衬板的所述第一板根据预设规则进行形变，所述形变包括膨胀变形及可选地在所述膨胀变形后进行形变的部分或全部的恢复。

10.根据权利要求9所述的间隙控制系统，其特征在于，所述控制装置包括：

设置于所述第一元件和所述第二元件之间的位移检测器，用于获取并反馈所述第一元件和第二元件之间的配合关系，所述配合关系被用于表征所述第一元件和所述第二元件之间的间隙是否满足第一预设条件；

与所述胀形衬板的流体通道连接的流体输送器，用于接受指令通过所述流体通道向所述容腔内注入流体使所述第一板的所述第一配合面膨胀而变形；

结合于胀形衬板并与所述流体通道连通的压力调节器，用于获取所述胀形衬板的所述容腔内的压力信息，所述压力信息被用于判断所述容腔内的压力是否满足第二预设条件；

控制器，分别与所述位移检测器、所述流体输送器以及所述压力调节器连接；

所述控制器被配置为分别接受所述位移检测器反馈的所述配合关系、所述压力调节器反馈的所述压力信息，并根据所述第一预设条件和/或所述第二预设条件对应控制所述流体输送器使流体流入或流出所述胀形衬板的所述容腔。