RU2144442C1 - Автоматическое устройство волочения длинномерных изделий - Google Patents
Автоматическое устройство волочения длинномерных изделий Download PDFInfo
- Publication number
- RU2144442C1 RU2144442C1 RU98113121A RU98113121A RU2144442C1 RU 2144442 C1 RU2144442 C1 RU 2144442C1 RU 98113121 A RU98113121 A RU 98113121A RU 98113121 A RU98113121 A RU 98113121A RU 2144442 C1 RU2144442 C1 RU 2144442C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- frame
- actuator
- vertical
- bushing
- drawing die
- Prior art date
Links
Images
Landscapes
- Moulding By Coating Moulds (AREA)
Abstract
Изобретение относится к производству изделий методом волочения. Устройство включает в себя самоустанавливающийся волокодержатель с качающейся волокой (СВКВ). СВКВ состоит из неподвижной опоры внешней рамы, внешнего стакана, внутренней рамы непосредственно внутреннего стакана, волоки и демпферов. При этом внешняя рама закреплена в станине с помощью опор качения. Внешний стакан закреплен во внешней раме с помощью опор качения. Внутренняя рама закреплена внутри внешнего стакана с помощью опор качения. Внутренний стакан закреплен во внутренней раме с помощью опор качения. Волока жестко закреплена во внутреннем стакане. С внутренним стаканом СВКВ соединен вертикальный канал управления (ВКУ). ВКУ содержит последовательно соединенные исполнительный привод, датчик силы и пружину, а также усилитель мощности, блок дифференцирования, фильтр низких частот, сумматор. Исполнительный привод вертикального канала управления закреплен на внутреннем стакане с помощью одностепенного шарнира. Горизонтальный канал управления (ГКУ) содержит такие же элементы, что и ВКУ. При этом исполнительный привод закреплен с помощью шарнира на внешнем стакане. Изобретение позволяет повысить качество изделий путем уменьшения их кривизны. 6 ил.
Description
Изобретение относится к производству длинномерных изделий методом волочения.
Известны аналоги самоустанавливающегося волокодержателя, выполненного таким образом, что обойма с волокой имеет две степени свободы по отношению к жестко закрепленному корпусу волокодержателя, волока смещена по отношению к плоскости опоры обоймы по направлению волочения и закреплена в обойме так, что может перемещаться в плоскости, перпендикулярной продольной оси обоймы.
В качестве прототипа выбрано устройство для автоматического управления волочением с использованием виброэнергии (патент на изобретение 2.169.906 от 10 апреля 1974 года, Франция), включающее в себя устройство измерения действительной скорости волочения; средства преобразования выходного сигнала устройства для получения предварительно заданной величины; средства уравнивания полученного выходного сигнала, определяемого действительным значением виброскорости, и выходного сигнала преобразователя; устройство полосовой фильтрации выходного сигнала средств выравнивания; схему для приложения выходного сигнала высокочастотного генератора мощности и сигнала с выхода полосового фильтра на вход электроакустического преобразователя.
Целью предлагаемого технического решения является повышение качества изделий, изготавливаемых способом волочения, путем уменьшения их кривизны.
На фиг. 1 изображена схема предлагаемого автоматического устройства волочения длинномерных изделий.
На фиг. 2 изображена схема закрепления датчика силы с пружиной на штоке исполнительного привода.
На фиг. 3 изображена схема закрепления волоки во внутреннем стакане.
На фиг. 4 изображена структурная схема системы автоматического управления (САУ) движением самоустанавливающегося волокодержателя с качающейся волокой (СВКВ) в вертикальном канале.
На фиг. 5 изображен график изменения угла θв(t) при наличии демпфирования колебаний СВКВ.
На фиг. 6 изображен график изменения угла θв(t) при отсутствии демпфирования колебаний СВКВ.
Указанная цель достигается тем, что самоустанавливающийся технологический инструмент для волочения изделий содержит станину, внешнюю раму, установленную в станине на вертикальных осях с возможностью качания, внешний стакан, установленный во внешней раме на горизонтальных осях с возможностью качания, внутреннюю раму, установленную во внешнем стакане на вертикальных осях с возможностью качания, внутренний стакан, несущий волоку и установленный во внутренней раме на горизонтальных осях с возможностью качания, демпфер, шарнирно соединенный со станиной и внешней рамой, демпфер, шарнирно соединенный с внешней рамой и внешним стаканом, демпфер, шарнирно соединенный с внешним стаканом и внутренней рамой, демпфер, шарнирно соединенный с внутренней рамой и внутренним стаканом, и вертикальный и горизонтальный каналы управления, имеющие каждый последовательно соединенные исполнительный привод, датчик силы и пружину, усилитель мощности, блок дифференцирования и сумматор, при этом в каждом канале управления второй вход сумматора соединен с выходом усилителя мощности, выходные штоки исполнительных приводов вертикального и горизонтального каналов управления механически соединены с соответствующими датчиками силы, исполнительный привод горизонтального канала управления установлен с помощью шарнира на внешнем стакане, а его выходной шток через датчик силы и пружину соединен с помощью шарнира с внутренней рамой, исполнительный привод вертикального канала управления установлен с помощью шарнира на внутреннем стакане, а его выходной шток через датчик силы и пружину соединен с внутренней рамой.
Введенные в устройство четыре демпфера:
- демпфер 8, шарнирно соединенный со станиной 1 и внешней рамой 2 таким образом, что демпфирующий момент, развиваемый этим демпфером, приложен к внешней раме 2 относительно вертикальной оси 24;
- демпфер 9, шарнирно соединенный с внешней рамой 2 и внешним стаканом 4 таким образом, что демпфирующий момент, развиваемый этим демпфером, приложен к внешнему стакану относительно горизонтальной оси 23;
- демпфер 11, шарнирно соединенный с внешним стаканом 4 и внутренней рамой 5 таким образом, что демпфирующий момент, развиваемый этим демпфером, приложен к внутренней раме 5 относительно вертикальной оси 22;
- демпфер 10, шарнирно соединенный с внутренней рамой 5 и внутренним стаканом 6 таким образом, что момент, развиваемый этим демпфером, приложен к внутреннему стакану относительно горизонтальной оси 21, позволяют демпфировать колебания внешнего и внутреннего стаканов волокодержателя, возникающие в процессе волочения. В результате уменьшается влияние задемпфированных колебаний на процесс волочения, что приводит к уменьшению кривизны изделий и, следовательно, к повышению их качества.
- демпфер 8, шарнирно соединенный со станиной 1 и внешней рамой 2 таким образом, что демпфирующий момент, развиваемый этим демпфером, приложен к внешней раме 2 относительно вертикальной оси 24;
- демпфер 9, шарнирно соединенный с внешней рамой 2 и внешним стаканом 4 таким образом, что демпфирующий момент, развиваемый этим демпфером, приложен к внешнему стакану относительно горизонтальной оси 23;
- демпфер 11, шарнирно соединенный с внешним стаканом 4 и внутренней рамой 5 таким образом, что демпфирующий момент, развиваемый этим демпфером, приложен к внутренней раме 5 относительно вертикальной оси 22;
- демпфер 10, шарнирно соединенный с внутренней рамой 5 и внутренним стаканом 6 таким образом, что момент, развиваемый этим демпфером, приложен к внутреннему стакану относительно горизонтальной оси 21, позволяют демпфировать колебания внешнего и внутреннего стаканов волокодержателя, возникающие в процессе волочения. В результате уменьшается влияние задемпфированных колебаний на процесс волочения, что приводит к уменьшению кривизны изделий и, следовательно, к повышению их качества.
Устройство включает в себя СВКВ, который состоит из станины 1, внешней рамы 2, закрепленной в станине 1 с помощью опор качения 3, внутренней рамы 5, закрепленной внутри внешнего стакана 4 с помощью опор качения 3, волоки 7, жестко закрепленной во внутреннем стакане 6, демпфера 8, соединенного одностепенными шарнирами 12 со станиной 1 и внешней рамой 2, демпфера 9, соединенного шарнирами 12 с внешней рамой 2 и внешним стаканом 4, демпфера 10, соединенного шарнирами 12 с внутренней рамой 5 и внутренним стаканом 6, демпфера 11, соединенного шарнирами 12 с внешним стаканом 4 и внутренней рамой 5.
С внутренним стаканом 6 СВКВ соединен вертикальный канал управления (ВКУ), содержащий последовательно соединенные исполнительный привод 13 (ИП), датчик силы 14 и пружину 15, а также усилитель мощности 16 (УМ), блок дифференцирования 17 (БД), фильтр низких частот 18 (ФНЧ), сумматор 19.
Исполнительный привод 13 закреплен на внутреннем стакане 6 с помощью одностепенного шарнира 12, а его шток 20 через датчик силы 14 и пружину 15 соединен с внутренней рамой 5 с помощью шарнира 12.
Горизонтальный канал управления (ГКУ) содержит такие же элементы, что и ВКУ. Отличие состоит в том, что исполнительный привод 13 закреплен с помощью шарнира 12 на внешнем стакане 4 в плоскости, перпендикулярной плоскости действия ВКУ.
Внутренний стакан 6 вращается во внутренней раме 5 вокруг оси 21, а внутренняя рама 5 вращается во внешнем стакане 4 вокруг оси 22. Внешний стакан 4 вращается во внешней раме 2 вокруг оси 23, а внешняя рама 2 вращается в станине 1 вокруг оси 24. Ось 21 перпендикулярна оси 22 и ось 23 перпендикулярна оси 24.
Как показано на фиг. 2, датчик силы 14 ВКУ (ГКУ) механически соединен со штоком 20 исполнительного привода 13. Пружина 15 механически соединена с датчиком силы и штоком 20. Ось чувствительности датчика силы и продольная ось штока 20 совпадают. 
сила, приложенная к внутреннему стакану со стороны исполнительного привода ВКУ; 
составляющая поперечной (вертикальной) возмущающей силы, приложенная к штоку 20 исполнительного привода со стороны внутреннего стакана. Для ГКУ аналогичные силы имеют обозначения: 
Основной причиной возникновения кривизны изделий (см. фиг. 3) является несовпадение оси волоки 7 АВ с направлением силы волочения
. Пластический шарнир В, через который сила волочения прикладывается к волоке, расположен на оси волоки 7 АВ.
Основной причиной возникновения кривизны изделий (см. фиг. 3) является несовпадение оси волоки 7 АВ с направлением силы волочения
Предлагаемое автоматическое устройство устраняет эту причину, т.е. обеспечивает с требуемой точностью совпадение оси волоки с направлением силы волочения 
Предлагаемое устройство функционирует следующим образом. Пусть ось волоки АВ не совпадает с направлением силы волочения 
Тогда в результате несимметричного течения материала изделия через канал волоки возникает возмущающее воздействие 
под действием которого оба стакана волокодержателя совершают пространственное движение.
Составляющая (вертикальная) поперечной возмущающей силы 
приложенная к штоку 20 исполнительного привода 13, измеряется датчиком силы 14 вертикального канала управления. Сигнал с датчика силы через усилитель мощности 16, блок дифференцирования 17 и фильтр низких частот 18 поступает на один из входов сумматора 19. На второй вход сумматора сигнал поступает с усилителя мощности 16. Сигнал с сумматора 19 поступает на исполнительный привод 13 вертикального канала управления, который управляет движением волоки в вертикальной плоскости с помощью управляющей силы 
(см. фиг. 2), приложенной к внутреннему стакану волокодержателя. Управляющая сила 
вырабатывается так, что под ее воздействием внутренний и внешний стаканы занимают устойчивые положения в вертикальной плоскости PB, образованной осью 22 и осью внутреннего стакана 6, а проекции силы 
и оси волоки AB на вертикальную плоскость PB совпадают по направлению.
В горизонтальном канале управления (ГКУ) сила 
вырабатывается аналогично на основании сигнала с датчика силы о составляющей (горизонтальной) возмущающей силы 
Под действием управляющей силы 
подвижные элементы волокодержателя также занимают устойчивые положения в горизонтальной плоскости Pг, образованный осью 21 и осью внутреннего стакана 6, а проекция силы волочения 
и оси волоки AB на горизонтальную плоскость Pг совпадают по направлению.
Совместное функционирование вертикального и горизонтального каналов управления автоматического устройства обеспечивает устойчивое движение волоки в условиях внешних возмущений и требуемую точность совпадения ее оси с направлением силы волочения в течение изготовления каждого изделия.
Проведем качественный анализ влияния введенных в устройство демпферов на кривизну изготавливаемых изделий. С этой целью рассмотрим динамику возмущенного движения СВКВ в вертикальном канале управления (ВКУ). При наличии широкополосного исполнительного привода (ИП) можно пренебречь его инерционностью по сравнению с инерционными характеристиками СВКВ и описать динамику подсистемы "ИП-ВКУ" передаточной функцией вида WyB(S)=KyB. Динамику возмущенного движения СВКВ в вертикальном канале управления можно описать с достаточной степенью точности передаточной функцией вида:
где θв(s) - преобразование Лапласа от угла рассогласования θв(t) между проекциями оси волоки АВ и силы волочения
на вертикальную плоскость PB; FyB(s) - преобразование Лапласа от управляющей силы FyB(t), развиваемой исполнительным приводом вертикального канала управления; KCBB - коэффициент передачи СВКВ; TCBB - постоянная времени СВКВ; ξсвв - коэффициент демпфирования СВКВ, который определяется характеристиками двух демпферов вертикального канала управления.
где θв(s) - преобразование Лапласа от угла рассогласования θв(t) между проекциями оси волоки АВ и силы волочения
Упрощенная структурная схема замкнутой системы управления движением СВКВ в вертикальном канале представлена на фиг. 4. Дифференциальное уравнение, описывающее изменение угла θв(t) во времени, имеет вид
КB 2= 1+KCBBKyB, KyB - коэффициент усиления УМ при начальных условиях:
Решение уравнения имеет вид:
График изменения θв(t) во времени изображен на фиг. 5. Из графика видно, что соответствующим выбором коэффициента демпфирования ξсвв = (конструктивных параметров демпферов) можно добиться существенного подавления колебаний угла около номинального нулевого значения, то есть уменьшить кривизну изготавливаемого изделия.
КB 2= 1+KCBBKyB, KyB - коэффициент усиления УМ при начальных условиях:
Решение уравнения имеет вид:
График изменения θв(t) во времени изображен на фиг. 5. Из графика видно, что соответствующим выбором коэффициента демпфирования ξсвв = (конструктивных параметров демпферов) можно добиться существенного подавления колебаний угла около номинального нулевого значения, то есть уменьшить кривизну изготавливаемого изделия.
Отсутствие демпферов в устройстве приводит к развитию колебательного движения СВКВ, которое описывается дифференциальным уравнением вида:
при начальных условиях:
Решение уравнения имеет вид:
θв(t) = θm2вsinω2вt, где
и амплитуда θm2в определяется с помощью начальных условий.
при начальных условиях:
Решение уравнения имеет вид:
θв(t) = θm2вsinω2вt, где
и амплитуда θm2в определяется с помощью начальных условий.
График изменений θв(t) во времени изображен на фиг. 6.
Проведенный качественный анализ работы устройства позволяет сделать вывод: предлагаемое устройство по сравнению с прототипом создает качественно более благоприятные условия для протекания управляемого процесса волочения и при надлежащем выборе параметров позволяет улучшить качество изготавливаемых изделий путем уменьшения их кривизны.
Claims (1)
- Самоустанавливающийся технологический инструмент для волочения изделий, включающий волоку и каналы управления, отличающийся тем, что он содержит станину, внешнюю раму, установленную в станине на вертикальных осях с возможностью качания, внешний стакан, установленный во внешней раме на горизонтальных осях с возможностью качания, внутреннюю раму, установленную во внешнем стакане на вертикальных осях с возможностью качания, внутренний стакан, несущий волоку и установленный во внутренней раме на горизонтальных осях с возможностью качания, демпфер, шарнирно соединенный со станиной и внешней рамой, демпфер, шарнирно соединенный с внешней рамой и внешним стаканом, демпфер, шарнирно соединенный с внешним стаканом и внутренней рамой, демпфер, шарнирно соединенный с внутренней рамой и внутренним стаканом, и вертикальный и горизонтальный каналы управления, имеющие каждый последовательно соединенные исполнительный привод, датчик силы и пружину, усилитель мощности, блок дифференцирования и сумматор, при этом в каждом канале управления второй вход сумматора соединен с выходом усилителя мощности, выходные штоки исполнительных приводов вертикального и горизонтального каналов управления механически соединены с соответствующими датчиками силы, исполнительный привод горизонтального канала управления установлен с помощью шарнира на внешнем стакане, а его выходной шток соединен с помощью шарнира с внутренней рамой, исполнительный привод вертикального канала управления установлен с помощью шарнира на внутреннем стакане, а его выходной шток соединен с помощью шарнира с внутренней рамой.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU98113121A RU2144442C1 (ru) | 1998-07-02 | 1998-07-02 | Автоматическое устройство волочения длинномерных изделий |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU98113121A RU2144442C1 (ru) | 1998-07-02 | 1998-07-02 | Автоматическое устройство волочения длинномерных изделий |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2144442C1 true RU2144442C1 (ru) | 2000-01-20 |
Family
ID=20208189
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU98113121A RU2144442C1 (ru) | 1998-07-02 | 1998-07-02 | Автоматическое устройство волочения длинномерных изделий |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2144442C1 (ru) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2603398C2 (ru) * | 2012-05-16 | 2016-11-27 | Ниппон Стил Энд Сумитомо Метал Корпорейшн | Способ обнаружения предшествующего признака и устройство обнаружения предшествующего признака скачкообразного движения и способ волочения в холодном состоянии трубы или трубки с применением способа обнаружения предшествующего признака |
-
1998
- 1998-07-02 RU RU98113121A patent/RU2144442C1/ru not_active IP Right Cessation
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2603398C2 (ru) * | 2012-05-16 | 2016-11-27 | Ниппон Стил Энд Сумитомо Метал Корпорейшн | Способ обнаружения предшествующего признака и устройство обнаружения предшествующего признака скачкообразного движения и способ волочения в холодном состоянии трубы или трубки с применением способа обнаружения предшествующего признака |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US5713438A (en) | Method and apparatus for non-model based decentralized adaptive feedforward active vibration control | |
| US4953089A (en) | Hybrid analog digital control method and apparatus for estimation of absolute velocity in active suspension systems | |
| DE69731423T2 (de) | Radaufhängung-Regelungsgerät mit einem Rechengerät für die relative Geschwindigkeit zwischen gefederter und nicht gefederter Struktur eines Fahrzeuges. | |
| US5961899A (en) | Vibration control apparatus and method for calender rolls and the like | |
| US5027925A (en) | Procedure and apparatus for damping the vibrations of an elevator car | |
| JP4802839B2 (ja) | アクティブ制振装置及びアクティブ制振装置の制御方法 | |
| US5873559A (en) | Adaptively tuned vibration absorber for reduction of aircraft cabin noise | |
| US7226082B2 (en) | Vibration control system for electric tilt steering | |
| US20120004806A1 (en) | Damping force controller | |
| DE102008039468A1 (de) | Vorrichtung und Verfahren zur Lagestabilisierung von Kameras | |
| JP2017044341A (ja) | 自己調節型同調可能マスダンパー | |
| Zaremba et al. | Optimal active suspension design using constrained optimization | |
| CA2232767C (en) | Adaptively tuned vibration absorber with dual flexures | |
| RU2144442C1 (ru) | Автоматическое устройство волочения длинномерных изделий | |
| US6427815B1 (en) | Method and device for reducing vibrations | |
| US9683621B2 (en) | Active absorber for low-frequency vibrating structures | |
| US5896228A (en) | Method and apparatus for controlling the driving of a body | |
| CA2018618C (en) | Force measurement with compensation of errors caused by accelerations of measuring apparatus | |
| JPS6396336A (ja) | 自動調整式吸振装置 | |
| US9689453B2 (en) | Active vibration absorber | |
| FR2670705A1 (fr) | Procede et commande d'un systeme mecanique flexible motorise a configuration variable, tel qu'un bras robot par exemple. | |
| GB2317670A (en) | Vibration damping | |
| CN111506020A (zh) | 抑制机械运动结构振动的方法及系统 | |
| WO2000004228A1 (en) | Equipment for attenuation of vibrations in a paper machine environment | |
| JPS6057030A (ja) | 振動制御装置 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20050703 |