Система программного управления кантующим механизмом манипулятора прокатного стана

УДК 621.771.06 — 004.942

Светлой Памяти моей МАМЫ-Кагановой Миры Семёновны,

Посвящается

…Любовь к своей работе..представляет собой наилучшее, наиболее конкретное приближение к счастью на земле…

Примо Леви. Ужимки обезьяны.

( Из книги Стейси Шифф. Сент-Экзюпери. Биография.

-М.: Изд-во «Эксмо», 2003,- 480с.)

Проф., докт. техн. наук Б.Н.Поляков

 

Показан один из первых прообразов 60-х годов новой области науки и техники- мехатроники.Представлены кинематические особенности кантующего механизма манипулятора (КММ) и статистические параметры его нагружённости, а также основные результаты  статистических исследований КММ с позиции управления; дано описание  математической модели электромеханической системы этого механизма и результаты её компьютерного моделирования, обосновывающие принципы, технические требования и рациональные параметры предложенной системы программного управления, с целью защиты оборудования и обеспечения его длительной работоспособности; показаны преимущества созданной автоматической системы и её эффективность, оценённая на основе  результатов промышленной эксплуатации.

Ключевые слова: программное управление, кантователь, прокатный стан

Модернизация России, объективно необходимая  для перестройки и ускорения развития экономики в ХХI веке, как это  совершенно обоснованно утверждает М.Б.Ходорковский [1], должна опираться на весьма представительный (не менее 3% трудоспособного населения ) социальный «класс». «Основу модернизационного класса могут составить, в частности: профессиональные инноваторы, ученые и инженеры, молодые специалисты с высоким творческим потенциалом, не окончательно потерявшие надежду реализоваться на Родине, достаточно широкие слои гуманитарной интеллигенции. Модернизаторами России могут быть люди только созидательного типа мышления»[1]. Для модернизации необходимы высокообразованные учёные и инженеры широчайшего диапазона специальностей, работающие в ведущих отраслях промышленности и  владеющие всем   диапазоном спектра  методов современной научной методологии (инструментария) : математическими (методы вычислений, в том числе, статистическими), методами компьютерного моделирования, проведения  вычислительных и натурных  экспериментов, владеющие эффективными  методами информационных технологий и т.д. и т.п., как общенаучных методов, прилагаемых к разнообразным специализированным методам высоких микротехнологий. Покажем большую информативность, прагматизм и реальную эффективность вышеуказанных научных методов на примере конкретной разработки, выполненной в период 60-70-х годов ( как прообраза новой науки- мехатроники ), на заре применения электронных вычислительных машин ( ЭВМ).

Данная статья  и  посвящена  иллюстрации    результатов    применения современных научных методов при  исследовании   и создании  локальной  системы программного управления кантующим  механизмом  манипулятора ( КММ) блюминга, направленной  на  защиту  от  технологических  сбоев и перегрузок, на снижение динамической  нагружённости  и  повышение  надежности  оборудования, на  обеспечение  его  длительной  работоспособности,  улучшение  качества  управления   и  его  эффективности.

Технологические параметры процесса кантования, формирующие принципиальную основу алгоритма автоматического управления кантователем и манипулятором блюминга 1300, но как несвязанные с построением СПУ, подробно представлены в работах автора, для ознакомления с которыми рекомендуется обратиться, в частности, к работе [4].

Особенности кинематики механизма

Привод   кантующих   крючьев, исполнительного органа  кантователя,  представляет сложную   в  кинематическом  и  динамическом  отношении  цепь ( см. Рис.1.), состоящую  из  системы двух  последовательно   соединенных   шарнирных   четырехзвенников: первый — кривошипно — коромысловый, образован  дифференциальным  механизмом,  второй —  зубчато — рычажный. В   момент   начала  кантования  системой “кантующий рычаг — крюк — раскат” создается третий  —  кантующий  четырехзвенник,  существующий  только  до  момента  отрыва  раската от  крючьев, замыкающий  открытую  кинематическую   цепь   механизма. Таким образом, механическая   система   КММ   обладает  фиктивной   переменными  массой  и  статическим  моментом, являющимися  функциями   текущего   угла   поворота  кривошипа ( времени )  и  обусловленные переменностью  суммарной  передаточной  функции   механизма.  Передаточные  функции   ( отношения )   четырехзвенников, или  в соответствии с физическим   смыслом — кинематические   коэффициенты  скорости,  являются  нелинейными, аналитические  выражения  и  свойства  которых  показаны  в  работе [4], в частности, их зависимости от величины предподъема ( технологического  зазора  между  крючьями   и   уровнем   роликов  рольганга )  и  ширины  сечения  раската  иллюстрирует   Рис.2.

Нагружённость  КММ

Информация   о нагружённости  КММ  была  получена  при  экспериментальных  исследованиях различных блюмингов [5]. Исследования проводились с целью поиска направлений   дальнейшего  повышения  надежности  и  ресурса  оборудования  КММ, обоснования   требований   к  методике   построения     математической     модели  электромеханической   системы, необходимой   для  моделирования   и  поиска  на ЭВМ  рациональных конструктивных  параметров,  а также  создания   программного   управления,   обеспечивающего   минимальные   динамичность  и  нагруженность [2].

Процесс    кантовки   раскатов ( слитков )  на  блюминге   имеет   ярко  выраженный  импульсный  ( ударный )  характер   приложения  технологической  нагрузки,  когда  продолжительность   нарастания  до  первого  максимума  составляет  от  0,02 до 0,1 с. Форма    импульсов,  тем  более  на  различных   крюках — неоднозначна и неоднородна [5]. Характер  импульса   нагруженности   иллюстрирует   значительные   колебательные  процессы     в   период     приема   нагрузки.

Функции распределения максимальных величин параметров нагруженности несущих деталей кантователя — нормальные, с несущественными величинами   показателей  асимметрии   и  эксцесса [5]. Нагруженность оборудования при  кантовках различных    сечений ( одного и того же слитка)  существенно  не  отличается, исключение  составляют  только усилия  на  крюках. Коэффициенты  вариации  максимальны  у  усилий  на  крюках  и  по  мере  приближения   несущей  детали  к приводному  валу  значительно  снижаются, т.е. имеет  место фильтрация  усилий  за  счет  демпфирования  кинематической  цепи, поэтому  динамичность ( градиент ), колебательность  и  интервалы  вариации  нагрузок максимальны  именно  на  крюках  и  кантующем ( тихоходном ) валу. По мере уменьшения  размеров  ( точнее, ширины ) сечений  кантуемых   раскатов ( эквивалентно увеличению    номера   кантовки ) параметры   нагруженности   стабилизируются ( коэффициенты    вариации  уменьшаются ) и  наблюдается  тенденция  незначительного  снижения   абсолютных   величин   нагрузок.

Обобщая  данные о статистических характеристиках  нагружённости  КММ, отображённые   в   виде   спектров максимальных   амплитуд    импульсов, можно   установить   уровень “технологического шума”  для   несущих  деталей   этого  динамичного   механизма,   принимая    за  норму средние   величины  коэффициентов   вариации (),  а именно: 9,5-27,6% при диапазоне изменения: 5,7-52,8%.

Следует   обратить  внимание  на  то, что  нестабильность   коэффициента  вариации  нагруженности  кантователя   практически  наибольшая,  превышающая   нестабильность    какого — либо   другого    параметра   нагруженности  процесса   прокатки   на   блюминге   и, кроме  того, спектрам     свойственны достаточно  широкие  диапазоны   изменения (  более  6- ти — кратные ) и  высокие  средние   величины [5].  Эти  факты   объясняются   превалирующим  влиянием  на  нагруженность индивидуальных   особенностей   квалификации   операторов. Именно   ручное управление   формирует  высокий “технологический  шум” нагруженности, что в конечном   итоге  снижает  ресурс  оборудования.

Как   было  отмечено  выше,  исследование   нагруженности   КММ   проводилось  также  с  целью   построения   математической модели этого сложного в кинематическом  и  динамическом   отношении   механизма, достаточно   чувствительной к  спектру  частот   внешней  импульсной  нагрузки.

Кроме   того, доказанная   многофакторность нагруженности ( нормальность функций распределений абсолютно всех параметров [5] ) обосновывает   целесообразность анализа ординат, а не амплитуд , следовательно, естественно использование   спектрального  анализа нагружённости, исходя из рассмотрения последних   как  случайного  процесса.

Принимая   в  первом   приближении   гипотезы   эргодичности  и  стационарности, на  ЭВМ  был   выполнен  спектральный   анализ  нагруженности  КММ  при  кантовке  раскатов  из  слитка  массой 10,3т,  при  шаге   квантования сигналов   по  времени  = 0,01 с.  На  Рис.3.  и  в  работе [5]  приведены  некоторые   корреляционные  функции   и   соответствущие  спектральные  плотности  мощности  различных  параметров  нагружённости. Спектральный  анализ  показал,  что:

— достаточно  малый  интервал  ( шаг)  корреляции  у  корреляционных  функций всех  параметров ( доверительный  интервал   пересекает  ось  абсцисс  в  диапазоне  0,05 ÷ 0,2 с),  соизмеримый   с   продолжительностью   нарастания   нагрузки   до   первого максимума,  дополнительно  подтверждает   динамические   свойства   механизма, а  значит, и необходимость   учета   в  модели  импульсного   характера    приложения  технологической  нагрузки;                                                                                                                                                                                                                    —  интервалы   корреляции   корреляционных  функций   усилий  на  крюках  PK  и

— интервалы корреляции корреляционных функций усилий на крюках      и  крутящих   моментов   на    кантующем   валу     в  среднем  в 2 раза  меньше, чем у   усилий   в   шатуне   и  крутящих   моментов   на   приводном   валу, т.е. их  большая   крутизна  спадания  и  меньшая   периодичность  (  у      и    )   характеризует   большую  ширину   спектра   частот, поэтому   модель     должна    содержать    описание   динамического    взаимодействия   кантуемого   раската   с    массами  и  упругими  связями  кантующего  механизма; но ширина  диапазона частот  спектральных  плотностей, вносящих  наибольший  вклад  в  энергоемкость  механизма,  всё  же        достаточно   ограничена   и   достигает   всего  4.0 ÷5,0 1/с;

— спектральные  плотности   мощности  существенно  различны  у  параметров  нагруженности  и  для  разных  номеров  кантовок,  как  по количеству  максимумов  наиболее  энергоемких  частот, так  и  по  соответствующим   величинам  амплитуд; так, например, в 1- й  и 3 — й  кантовках,  как  правило, содержатся  два  максимума, т.е. две  характерные  несущие  частоты, в то  время  как  во 2- й  кантовке —  одна   энергоёмкая  частота,  поэтому  модель   механической   системы   необходимо  строить  многомассовой;  но  с  позиции   интегральной  нагруженности ( оценка  максимальных  величин  нагрузок )  достаточна  двухмассовая   модель   или  даже одномассовая  с  одной  упругой  связью  ( ибо  первый  максимум   резко  выделяется   и  значительно  превышает   второй  и  третий ), так  как  именно   импульс   нагрузки   определяет   общий   энергетический   уровень   механизма.

Таким образом, нагруженность   кантователя    имеет ярко выраженные   статистические  свойства   и  её математическая модель  может   быть достаточно   адекватно      идентифицирована    на  уровне    теорий случайных  величин  и  случайных  процессов, а её ”технологический  шум” при  ручном  управлении   может   быть   оценен  средним   коэффициентом   вариации,  равным  25 ÷ 30 %.

Исследования  процесса   кантовки  с позиции  управления

Статистические  исследования  пауз с  кантовкой с позиции  управления, выполненные, в частности, с целью выявления наиболее существенных информативно-управляющих технологических параметров, и результаты которых представлены в работе [2], убедительно  доказали, что процесс  кантовки  на  блюминге  является статистическим статическим процессом, параметры которого подвержены влиянию многочисленных    случайных    технологических   факторов,  реально  действующих  в условиях   сложного   многофакторного   металлургического   производства.

Полученные в результате исследований уравнения  регрессии для зависимостей продолжительностей пауз с кантовкой ( содержащие только наиболее информативные и существенные параметры), которые   в  первом   приближении, могут быть   приняты    как  статистические  математические  модели, подтверждают,  что  процесс   кантовки можно описать достаточно устойчивыми статистическими закономерностями, регламентирующими взаимосвязи между технологическими  параметрами,  характеризующими  паузу,  а  значит,  в  принципе,  может  быть  и  автоматизирован.    Опыт   режимной   доводки,  совершенствования   и   результаты опытно — промышленной   эксплуатации  систем  автоматического  управления  КММ и ЛМ блюминга 1300 комбината «Криворожсталь»( КМК )  практически  подтверждает   этот  теоретически  обоснованный  вывод [2].

Построенные   уравнения   регрессии,  например,  для первой паузы с кантовкой, с высоким   коэффициентом  множественной  корреляции, подтверждают  также правомерность  принятого   принципа   автоматизации  манипулятора  и  кантователя  блюмингов 1300, заключающегося   в  жестком  программном    управлении,  который   в период    доводки  и совершенствования автоматических  систем  был  дополнен  возможностью  кратковременного  вмешательства операторов. Повысить   же   технологическую   надежность   автоматических   систем, особенно  для   второй  и  третьей пауз, по  нашему   мнению,  можно   только  за  счет  улучшения  информационного   обеспечения   последних,  т. е.  увеличения   количества  технологических   датчиков,   контролирующих   состояние  нагрева  металла,  текущие    размеры   раската,  его  положение  вдоль   рабочего   рольганга  и т.д.  Именно  такие   датчики   или   им   подобные    были  предусмотрены   в   техническом    проекте   автоматизации   блюмингов  1300.

Но  более  чем  за 30 — летний  период  автоматизации  обжимных  станов  не  создано подобных  датчиков,  что   подтверждает   практическую   нереальность   их   разработки  и особенно   эксплуатации   в   условиях   блюминга.   Поэтому   маловероятно   дальнейшее развитие   автоматического  программного   управления   манипулятором   и   кантователем  отечественных  блюмингов  при  их  высоком   уровне   часовой   и  годовой производительности.   Добиться    повышения   технологической   надежности автоматического   управления  можно  лишь  при  условии   некоторого  понижения  часовой производительности   прокатного   стана,  что  позволит   ввести  дополнительные  операции, повышающие   точность  и   степень определенности  положения слитка и взаимодействующих  с  ним  механизмов.  Данное   положение   подтверждает   опыт   автоматизации   блюминга 1300 КМК :  созданная   система  автоматического  управления   механизмами   рабочей  клети,  даже   в   комплексе,  в  состоянии   обеспечить   устойчивую  годовую   производительность   блюминга  в 5,0 ÷ 5,5 млн  т  по всаду, конечно, при обеспечении   определенных   технологических   условий [2] .

Таким   образом,  длительный   период   доводки,  совершенствования   и   опытно —  промышленной   эксплуатации  автоматических  систем  КММ, а также проведенные  статистические   исследования  процесса  кантовки  с   позиции   управления [2],  доказали  принципиальную   возможность    автоматизации   манипулятора  и  кантователя   блюминга  при  частичном  участии  операторов,  но  в  то  же   время  определили  бесперспективность создания технологически надежного, помехозащищенного алгоритма, устойчиво “работающего” в  условиях    нестабильного   и  высокопроизводительного   процесса  прокатки [3]. Поэтому    в   реально   сложившихся    экономических  условиях  целесообразна постановка менее эффектной, но более эффективной задачи — создание локальной   системы   программного   управления ( СПУ ), на   основе   средств электропривода, автоматики и микропроцессорной техники для защиты механо — и электрооборудования   кантователя   от   технологических   сбоев  и   нарушений, от   больших  динамических   перегрузок,  с   целью  повышения их  срока   службы,  сокращения   аварийных   простоев   и  ремонтных  затрат.

Математическое моделирование КММ и СПУ

Принципы    СПУ,  ее    структура,   рациональные    параметры   и  уставки  обоснованы  численным    моделированием   и  параметрическим   анализом  на   ЭВМ  математического аналога   реальной   электромеханической   системы   КММ.   Модель    КММ  формируется совокупностью  и  единством математических описаний механической системы, электропривода  и динамического характера технологического нагружения, особенности которых   отражают   требования   к  принципу   и   структуре   СПУ [2].

Особенности   математического  описания  переходных  процессов  в  электроприводе КММ заключались в том, чтобы учесть статические характеристики и нелинейные передаточные    функции    всех  звеньев  регулирования  системы  автоматического управления   электродвигателем,  а  также   данные   по   наладке  и  результаты  исследований, что в  итоге  привело  к системе  дифференциальных  уравнений 9 — го порядка, но обеспечило максимальное   приближение   модели  к   реальному   приводу.

Динамика   движения  6 — массовой   электромеханической   системы  КММ  описана системой  дифференциальных   уравнений,  построенных    на  основе   уравнения   Лагранжа  второго  рода,   а  её  численное   интегрирование  выполнено   методом   Рунге — Кутта  по  схеме  четвертого   порядка  с   шагом 0,001 с.  Адекватность   математической   модели  КММ  реальным  процессам  проверена  путем  сопоставления   моделированных   решений с  данными   осциллограмм   при  кантовке   раската   сечением  = 480 х 870 мм2 при  прокатке  слитков   массой 12,5 т  на  блюминге  1300 КМК,  с   оценками   среднеквадратической   ошибки   и   максимальных   уклонений.  Достигнутая   погрешность приближения  моделированных  процессов  в  электроприводе  составила 1÷2%,  например,  наибольшее   уклонение  частоты  вращения  якоря  двигателя  равно 1,2%; спектры  нагружений   дeталей   механизма   качественно  совпадают,  но  максимальные    уклонения  изменяются   в   интервале   4,5 ÷ 7.5%.  Полученные   оценки   сопоставления  моделированных    процессов   с экспериментальными  подтверждают  правомерность принятых схемы замещения, величин параметров модели и законов изменения  технологической   нагрузки,  доказывают   корректность   математического   описания  и  его адекватность   реальному   процессу   кантования.

Математическая модель КММ, численные величины ее параметров, результаты многоцелевого моделирования и параметрических исследований   на  ЭВМ подробно отражены  в  работе [ 2 ].

Обобщая   результаты   математического  моделирования  и  опыта  автоматизации  КММ,  можно  сформулировать   принципы  и  технические   требования    к  системе управления   приводом,  с  целью  защиты  оборудования  от  динамических  перегрузок, нарушений   технологии   и   повышения   надежности  кантовки  без  снижения  темпа прокатки.  Система  должна   формировать  управляемую скоростную диаграмму электропривода и, в частности, обеспечивать:

  • автоматический подход крючьев  к  раскату  с  заданной  постоянной скоростью, независимой  от  величины   предподъема ;
  • снижение максимальных величин  динамических   нагрузок; сокращение  спектра  и повышение   стабильности  нагруженности;
  • уменьшение темпов нарастания  и  максимальных  выбросов  тока  электродвигателя  при   кантовке   раската;
  • реализацию автоматического регулирования скоростных режимов крючьев в соответствии с требованиями   динамического    принципа  кантовки ( выбора  скорости отрыва   крючьев  от  раската  в  зависимости  от   размеров   его   сечения [4] );
  • автоматическое снижение скорости  крючьев  непосредственно  после  кантовки раската  в  зависимости  от   размеров   его  сечения.

Данным  требованиям  удовлетворяет   способ   автоматического   управления  процессом кантовки [2], отличающийся от известных тем, что диаграмму сигнала управления электроприводом формируют в функции текущих координат  точки встречи крючьев  с  раскатом ( Рис.4. ). Сформулированные   принципы   и   новый  способ управления реализованы в СПУ приводом  кантователя [2] , обеспечивающей достижение   поставленных   целей   организацией   регулирования   скорости  и  ускорения  привода,   в  зависимости   от  скорости   встречи   крючьев  с  раскатом,  использующей информацию   об  изменении   регулируемых   параметров   электромеханической   системы КММ в процессе  кантовки,  и позволяющей  передавать  электродвигателю  бόльшую или меньшую   величину   энергии   дифференцированно,  в   зависимости   от   размеров   сечения  и   массы   раската.

С целью нахождения рациональных параметров диаграммы (см. Рис.4.) на математической  модели были отработаны варианты структуры СПУ и улучшены существующие функциональные схемы системы управления приводом. Для этого модель электромеханической   системы   КММ была дополнена математическим описанием элементов  СПУ —  блоков   контроля  и ограничения параметров: блоков вычисления скоростей  встречи   и  отрыва  крючьев  от   раскатов,  блоков   контроля  приложения и сброса  нагрузки   и т.д.    Математическое    моделирование    привода   КММ  совместно  с   СПУ  подтвердило   реальную   возможность   управления   нагруженностью  и  сокращения  спектра   динамических   нагрузок,  и  кроме   того,  позволило    обосновать     рациональные   скоростные   и   динамические   параметры  тахограммы, изображенной   на  Рис.4.

Математическое    моделирование,  проведённое  при   проектировании,  позволило   достаточно  точно  обосновать   рациональные   параметры  и  уставки  системы, что  в   дальнейшем   обеспечило   правильное   и  качественное   функционирование  СПУ  с  первого  включения,  тем  самым   был  сокращен   до   минимума   период   наладочных   работ,   ускорено    освоение,   повышены   качество   и  надежность    системы.

На основании   опыта  промышленной   эксплуатации  СПУ  на  блюминге  1300 КМК,  проведения  контрольных   испытаний ( с  регистрацией  нагрузок  в  несущих  деталях), с   целью сравнения   нагруженности   оборудования,  и   последующей  статистической   обработки   полученной   информации   установлено [2] , что   при  программном   управлении :

— резко, в 4,2…4,8 раза,   уменьшается   скорость   нарастания ( динамичность )  нагрузок   и  ( рис.5, б ),  в   сравнении   с   импульсным  ( ударным ) приложением  нагрузки  при   существующей  системе   управления   (  рис.5, а  ), характеризуемым широким  спектром   нагруженности,   а  также   на  соответствующую  величину   уменьшаются   амплитуды   колебаний   динамических    нагрузок;

— средние   значения  максимальных   величин  усилия  в  шатуне ,  крутящего момента   на  приводном  валу     и  тока   якоря    несущественно   отличаются  от аналогичных   параметров   при   существующей   системе    управления ;

— в  среднем   на  70%   повышается   стабильность    нагруженности  максимальных величин  усилий,  крутящих  моментов   и  их   производных, тока   якоря ( коэффициент    вариации  нагрузок   в 1,35…1,65   раза  меньше   именно   при  программном  приводе ), что эквивалентно   соответствующему    сокращению  спектра  частот  нагруженности  и способствует    уменьшению    интенсивности    износа   оборудования,  снижению   потерь  энергии   в   якорной   цепи  и  улучшению   коммутации   двигателя.

Эксплуатация   СПУ   на  протяжении   первых   двух  лет   позволила   повысить  срок службы    механооборудования   на  25 ÷ 30%,  увеличить   производительность   блюмингов  на  2 ÷ 3%  за  счет  сокращения   продолжительности   кантовок  и   аварийных  простоев  на 0,1÷ 0,15%,  а   также   позволила   уменьшить  затраты  на  ремонт   оборудования  на 0,8÷1,0%.

Таким  образом,   накопленный   положительный   опыт   создания  и   эксплуатации   СПУ  приводом   кантователя   на   блюмингах   КМК  обосновывает  целесообразность    и    эффективность   введения   в   замкнутый   контур   регулирования   электропривода    программных    устройств,  формирующих  и регламентирующих нагруженность,   защищающих    механо —  и   электрооборудование   от   технологических   сбоев,   нарушений,  динамических   перегрузок  с   целью   повышения  их  срока   службы,  экономии   электроэнергии,  сокращения   аварийных   простоев   и   ремонтных   затрат.

Локальные   системы   программного   управления   целесообразно  строить   на   основе   микропроцессоров  и  применять  для  механизмов   прокатных  цехов, испытывающих   большие    динамические   нагрузки,  и имеющих  широкий   спектр    технологической    нагруженности,   вследствие   большого  разнообразия   в   сортаменте   сталей  и  заготовок, например   для   таких   механизмов, как   ножницы,   пилы   горячей   резки,  конвейеры   уборки   обрези  и  т.п.   При   этом  следует   отметить,  что  системы  программного  управления    будут   иметь   важное   народнохозяйственное   значение,  особенно    для  высокопроизводительных   и   высоконагруженных    механизмов   блюмингов   и  других  заготовочных  станов,  подлежащих  реконструкции  в  ближайшее  время,  в  связи  с  физическим   и  моральным  износом  их  оборудования.

Широкие   прикладные   возможности    математической   модели  КММ   и    результаты   параметрических   исследований  позволили  также   разработать   комплекс   программ  для   определения   рациональных  кинематических,  динамических,  нагрузочных  и конструктивных  параметров  механизма,   потребной  мощности   двигателя    кантователя   ряда  известных  кинематических   схем  с  редукторным  и  безредукторным   приводом, для  поиска   условий  надежности  кантовки  и минимальности   пауз  и т. д. [2].  Данный   комплекс    программ   сформировал  самостоятельный   модуль   библиотеки   программного  обеспечения   САПР прокатного  оборудования.

Показанные  выше  результаты компьютерного моделирования и аналитических исследований   убедительно  иллюстрируют  целесообразность  и  перспективность , в  условиях  применения  САПР, более  широкой    оптимизации   кинематических  схем  и  структур  различных, в том числе и рычажных механизмов, их динамических и конструктивных   характеристик,   а  также   эффективность   использования  компьютерной  техники   в  реальных   производственных   условиях   для   качественных   монтажа  и   наладки  режимов   эксплуатации   оборудования  и   узлов  регулирования   приводов  и  автоматических   систем.

Список литературы

1. Ходорковский М.Б. Модернизация: Поколение М.- Электронное периодическое издание «Ведомости» (Vedomosti),  21.10.2009,  №199 (2469), http://www.vedomosti.ru/newspaper/article/2009/10/21/216863

  1. Поляков Б.Н. Повышение качества технологий, несущей способности конструкций, долговечности оборудования и эффективности автоматических систем прокатных станов. — СПб.: «Реноме», 2006. 528 с.
  2. Статистический анализ и   математическое  моделирование  блюминга /С.Л.Коцарь, Б.Н.Поляков, Ю.Д. Макаров, В.А.Чичигин. М.: Металлургия, 1974. 280 с.
  3. Валугин К.Н., Поляков Б.Н. Манипулятор и кантователь автоматизированного блюминга 1300 ( выбор основных параметров, кинематические и силовые расчёты ) // Производство крупных машин. Прокатное оборудование. Конструирование, расчёт и исследование: Сб. науч. тр. М.: Машиностроение, 1965. Вып.VI. С. 5-41.
  4. Нагруженность, несущая способность и долговечность прокатного оборудования. Поляков Б.Н., Няшин Ю.И., Волегов И.Ф., Трусов А.Ф. – М.: Металлургия, 1990. – 320с.

Подрисуночные   подписи

Рис.1. Кинематическая схема механизма кантования заготовок на блюминге

Рис.2. Изменения  передаточных функций третьего четырёхзвенника  и суммарной КММ  в зависимости от ширины сечений кантуемых раскатов в момент отрыва от крючьев при различных величинах высоты предподъёма : 1 —  и 2 —  при = 35мм; 3 —  и 4 —  при = 70мм; 5 —  и 6 —  при = 105мм; 7 —  и 8 —  при = 135мм

Рис.3. Корреляционная функция, границы доверительного интервала (а) и оценка выборочной нормированной спектральной плотности с точкой отсечения, равной 122 (б) усилия на крюке при третьей кантовке

Рис.4. Диаграмма изменения  скорости крючьев  и частоты вращения  якоря двигателя       привода КММ при кантовке раската сечением 480  870мм2 массой 12,5т

Рис.5. Осциллограммы процесса кантовки двух раскатов сечением 480  870мм2 массой 12,5т на блюминге 1300 КМК: а — без программного управления и б —  при программном управлении

The programmed control system of turndown the mechanism of the double manipulator of the rolling mill 

Prof., Technical sciences Doctor B.N.Poliakov

One of the first prototypes of 60th years of new area of a science and technique  — mechatronics is shown. The kinematical features the turndown mechanism of the manipulator (TMM) and its statistical parameters of the load capacity, and also the basic results of its statistical researches of TMM from a management position are presented; the description of mathematical model of electromechanical system of this mechanism and the results of its computer modeling, proving principles, technical requirements and rational parameters of the offered system of programmed control, for the purpose of protection of the equipment and maintenance of its long working capacity are given; the advantages of the created automatic system and its efficiency estimated on the basis of results of industrial operation are shown.

Keywords: programmed control, turner,  rolling mill