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目錄 第一章 電池極片軋制技術(shù)簡(jiǎn)介 3 1-1 電池極片的軋制 3 一、電池極片軋制的要求 3 二、影響電池極片軋機(jī)輥壓精度的主要因素 4 1-2 電池極片軋機(jī) 8 一、電池極片軋機(jī)的現(xiàn)狀和應(yīng)用 8 二、電池極片軋機(jī)的分類 9 第二章 電池極片軋機(jī)的主要技術(shù)參數(shù)和要求 12 2-1 甲方提供的極片軋機(jī)主要技術(shù)參數(shù) 12 2-2 初選極片軋機(jī)系統(tǒng)參數(shù) 12 2-3 電池極片軋機(jī)元件的初選 15 第三章 極片軋機(jī)液壓伺服控制系統(tǒng)的傳遞函數(shù) 20 3-1 系統(tǒng)各環(huán)節(jié)的傳遞函數(shù) 20 3-2 位置反饋系統(tǒng)的傳遞函數(shù) 27 3-3 壓力反饋系統(tǒng)的傳遞函數(shù) 27 第四章 極片軋機(jī)液壓伺服控制系統(tǒng)的性能分析 29 4-1 仿真數(shù)據(jù)匯總 29 4-2 系統(tǒng)仿真 30 一、位置控制 30 二、力控制 33 第五章 電池極片軋機(jī)液壓元件的選取 36 5-1 極片軋機(jī)液壓伺服控制系統(tǒng)原理圖 36 5-2 實(shí)驗(yàn)室搭建系統(tǒng)簡(jiǎn)化回路 38 5-3 液壓元件的選取 38 5-4 閥塊的設(shè)計(jì) 41 第六章 電液伺服閥的使用 45 6-1 伺服放大器的選用 45 6-2 電液伺服閥的使用維護(hù)說(shuō)明 47 一、液壓系統(tǒng)污染度要求 47 二、安裝要求 47 三、維修保護(hù) 48 四、伺服閥的故障、原因及排除 48 第七章 個(gè)人感想 50 參考文獻(xiàn) 53  第一章 電池極片軋制技術(shù)簡(jiǎn)介 1-1 電池極片的軋制 一、電池極片軋制的要求 電池極片軋制的過(guò)程是電池極片由軋輥與電池極片間產(chǎn)生的摩擦力拉進(jìn)旋轉(zhuǎn)的軋輥之間，電池極片受壓變形的過(guò)程。電池極片的軋制不同于鋼塊的軋制，軋鋼的過(guò)程是一個(gè)鐵分子沿縱向延伸和橫向?qū)捳沟倪^(guò)程，其密度在軋制過(guò)程中不發(fā)生變化；而電池極片的軋制是一個(gè)正負(fù)極板上電池材料壓實(shí)的過(guò)程，其目的在于增加正極或負(fù)極材料的壓實(shí)密度，合適的壓實(shí)密度可增大電池的放電容量，減小內(nèi)阻，減小極化損失，延長(zhǎng)電池的循環(huán)壽命，提高鋰離子電池的利用率。經(jīng)過(guò)試驗(yàn)，合適的正極材料壓實(shí)密度約在之間，負(fù)極的約為。但壓實(shí)密度的過(guò)大或過(guò)小時(shí)，不利鋰離子的嵌入或脫嵌。因此，電池極片實(shí)施滾壓時(shí)，軋制力不宜過(guò)大也不宜過(guò)小，應(yīng)符合電池極片材料的特征。極片過(guò)壓后，一般會(huì)出現(xiàn)極片上的材料剝落、粘輥、極片表面平直度差、極片硬化、吸液性差不良現(xiàn)象，導(dǎo)致極片分切時(shí)毛刺出現(xiàn)幾率大、微短路、低電壓、負(fù)極表面金屬鋰的析出和電池容量比下降等不良現(xiàn)象。因此，電池極片的軋制須滿足下列幾個(gè)條件：1、降低極片在軋制過(guò)程中的延伸量和寬展量，并減少微孔架構(gòu)的破壞；2、保證極片軋制厚度一致性及極板平整度；3、減少極片在軋制后表面材料的反彈率。4、合適的軋制力。目前，軋制力的大小一般為經(jīng)驗(yàn)值，由各廠家經(jīng)試驗(yàn)給出。 電池極片軋制的輔助措施一般為給極片施加一定的張力及給電極片實(shí)施熱軋。在軋制過(guò)程中給極片施加一定的張力，可改變極片的塑性曲線斜率，使在不改變輥縫的情況下，保持極片軋后其厚度的一致性。 二、影響電池極片軋機(jī)輥壓精度的主要因素 影響電池極片軋機(jī)軋制厚度的因素主要有以下幾項(xiàng)： 1） 軋制力 2） 機(jī)座的剛度 3） 軋輥因彎曲力和剪切力而引起的撓度 4） 軋輥的形位公差精度 5） 軋輥的彈性壓扁 6） 電池極片的原始厚度 7）軋制中心線的一致 8）張力 9）軋制溫度 10）軋制速度 下面就以上影響電池極片輥壓精度的主要因素簡(jiǎn)單分項(xiàng)論述一下。 （一）軋制壓力 軋制壓力，是電池極片受壓變形時(shí)電池極片作用于軋輥上總壓力的垂直分量。實(shí)驗(yàn)證明，單位壓力在變形區(qū)內(nèi)的分布是不均勻的，且不便計(jì)算。因此，要得到較準(zhǔn)確的數(shù)據(jù)，就需要用實(shí)際測(cè)量的方法。影響軋制壓力的主要因素有：1、電池極片的絕對(duì)壓下量；2、軋輥直徑；3、電池極片的寬度；4、電池極片的初始厚度；5、軋制溫度；6、軋輥與電池極片間的摩擦系數(shù)；7、電池極片的材料組分；8、軋制速度。電池極片的壓下量，一般為30%-35%，壓下量越大，所需的軋制力就越大。在其他條件一定時(shí)，增大或減小軋輥的直徑，會(huì)改變軋輥和被軋電池極片的接觸面積，增大或減小軋輥與電池極片的外摩擦力，進(jìn)而使軋制力增大或減小。 （二）機(jī)座剛度 談到機(jī)座的剛度問(wèn)題，就涉及到機(jī)座的彈性變形。機(jī)座的彈性變形主要包括軸承座、壓下或壓上裝置等零件產(chǎn)生的壓縮變形，機(jī)架的拉伸變形等。提高軋機(jī)機(jī)座剛度辦法為：增加牌坊的橫截面積、縮短應(yīng)力回線的距離、增大軋輥的輥身直徑、給軋機(jī)在軋制前施加預(yù)應(yīng)力等。 （三）軋輥因彎曲力和剪切力而引起的撓度 軋輥因彎曲力和剪切力而引起的撓度，是影響電池極片橫向厚度差的主要因素。電池極片的板型控制包括電池極片的平直度、橫截面凸度（極片凸度）和邊部減薄量三項(xiàng)內(nèi)容。極片的平直度是指電池極片縱向形狀平直程度，即電池極片縱向有無(wú)波浪形或瓢曲。一般是電池極片軋制時(shí)，因縱向延伸量不均勻造成的，而從實(shí)質(zhì)上看，是電池極片內(nèi)部產(chǎn)生了不均勻的殘余應(yīng)力。電池極片凸度是電池極片沿寬度方向中心處厚度與邊部處厚度的厚度差，也可稱為橫向厚差。邊部減薄量是在電池極片軋制時(shí)發(fā)生在極片邊部的一種特殊現(xiàn)象，發(fā)生此現(xiàn)象的原因有2個(gè)：1）電池極片與軋輥的壓扁量，在軋件邊部明顯減?。?）軋件邊部橫向流動(dòng)要比內(nèi)部容易。這也進(jìn)一步降低了極片邊部的軋制力及其與軋根的壓扁量，使軋件邊部減薄量增加。除設(shè)定一定的輥型來(lái)控制板型外，板型控制的傳統(tǒng)方法有兩種：輥溫控制法和液壓彎輥控制法。輥溫控制法由于軋輥本身熱容量大，升溫或降溫都需要較長(zhǎng)的過(guò)渡時(shí)間，而急冷急熱又易使軋輥損壞，故此方法不常采用。液壓彎輥法是將液壓缸壓力作用在軋輥輥徑處使軋輥產(chǎn)生附加彎曲，以補(bǔ)償由于軋制力和軋輥溫度等因素的變化而產(chǎn)生的軋輥有載輥縫的變化，從而獲得良好的板型。但對(duì)于電池極片軋輥來(lái)說(shuō)，由于軋輥的長(zhǎng)徑比，也就是軋輥輥身長(zhǎng)度L與軋輥直徑D的比值，即L/D的比值一般小于或等于1，實(shí)施液壓彎輥效果不言自明，而且，液壓彎輥要受到軋輥軸承壽命和電池極片軋輥特殊構(gòu)造及軋輥局部受力集中等因素的限制。自20世紀(jì)70年代以來(lái)，軋鋼行業(yè)的板型控制技術(shù)和具有較好板型控制能力的新型板帶軋機(jī)得到了較大發(fā)展。其技術(shù)路線方向?yàn)椋阂?、增加有載輥縫的剛度；二、加大軋輥原始輥縫的調(diào)節(jié)范圍。采用提高輥縫的剛度系數(shù)來(lái)增加板型控制能力，此種辦法，顯然是不能以恒定的軋輥原始輥型來(lái)適應(yīng)各種軋制情況的，為了使軋輥原始輥型（或有載輥型）能適應(yīng)軋制情況的變化而作相應(yīng)的變化，具體到電池極片軋機(jī)的板型控制上，目前能夠采取的措施為加大軋輥輥徑以便增加有載輥縫的剛度。至于加大軋輥原始輥縫的調(diào)節(jié)范圍，國(guó)內(nèi)還處于方案論證階段。但在軋鋼領(lǐng)域，不論是HC軋機(jī)、UC軋機(jī)、CVC軋機(jī)、PC軋機(jī)、還是VC軋機(jī)，都是通過(guò)軋輥的軸向移動(dòng)或軋輥輥型上的凸度變化來(lái)調(diào)整軋機(jī)的有載輥縫，使其抵消由軋制力引起的軋輥彈性變形，以獲得良好的板型。此技術(shù)在電池極片軋機(jī)上的應(yīng)用還處于研發(fā)階段。 （四）軋輥的彈性壓扁 軋輥的偏心直接會(huì)對(duì)電池極片的滾壓精度產(chǎn)生影響。不過(guò)，軋輥在軋制過(guò)程中會(huì)發(fā)生彈性壓扁現(xiàn)象。因此，軋輥的偏心在一定的范圍內(nèi)不會(huì)對(duì)電池極片的滾壓精度產(chǎn)生大的影響，這一點(diǎn)可以通過(guò)計(jì)算加以驗(yàn)證。下面以直徑0.5m的電池極片軋機(jī)為例，軋制力為1500kN時(shí)，軋輥的彈性壓扁量。 軋輥之間的彈性壓扁量 其中： r為軋輥材料的泊松比，9Cr2Mo的泊松比為0.3；E為軋輥的彈性模量，其值為Par；q為作用在軋輥輥身上的單位負(fù)荷。 其中p為軋制力，1500Kn；L為軋輥的輥身長(zhǎng)度，0.55m；D為軋輥直徑，0.5m，則： 兩軋輥之間的彈性壓扁量為： δ= 則上輥或下輥的彈性壓扁量為： 軋輥的輥身直徑從0.5m變?yōu)?.5000003m(即軋輥的直徑增大了3um)時(shí)，軋輥的彈性壓扁量從45.1116713um增大到45.1116934um,增加了0.0000221um,從增加的數(shù)值來(lái)看，增量可以忽略不計(jì)。由此可以得出這樣的結(jié)論：軋輥裝機(jī)輥跳在一定小范圍內(nèi)的變化，不會(huì)影響軋機(jī)的滾壓精度，且軋機(jī)的滾壓精度在范圍上應(yīng)小于軋機(jī)的裝機(jī)輥跳精度。軋機(jī)的裝機(jī)輥跳與軋機(jī)的滾壓精度，其具體的函數(shù)關(guān)系，還有待實(shí)驗(yàn)與論證。 （五）電池極片的原始厚度 現(xiàn)在的涂布技術(shù)，涂布精度越來(lái)越高，涂布厚差可控制到1um，而電池極片的軋制過(guò)程是一個(gè)電池材料被壓實(shí)的過(guò)程，因此，這樣級(jí)別的厚度差別對(duì)軋件軋后的厚度影響可以忽略不計(jì)。 （六）軋制中心線的一致 在電池極片軋制過(guò)程中，須保持軋制中心線的一致性。一旦兩個(gè)軋輥軸線相交叉，軋輥輥縫即發(fā)生變化，離軋輥軸線交叉點(diǎn)愈遠(yuǎn)，其輥縫就變得愈大，而且輥縫的變化也與軋輥軸線的交叉角有關(guān)。還有一種情況是，兩個(gè)軋輥軸線前后錯(cuò)開(kāi)，這樣會(huì)造成軋制力不均衡。以上兩種情況，都會(huì)影響電池極片的軋制厚度與板型，嚴(yán)重時(shí)，還會(huì)造成電池極片軋機(jī)的零部件損壞。 （七）張力 調(diào)整電池極片的張力可改變電池極片材料的塑性，進(jìn)而對(duì)電池極片的軋制厚度進(jìn)行控制。但為了防止拉斷電池極片，電池極片張力的調(diào)整范圍不宜過(guò)大。 （八）軋制速度 電池極片的軋制速度，主要跟軋機(jī)的結(jié)構(gòu)和強(qiáng)度、減速電機(jī)的轉(zhuǎn)速及轉(zhuǎn)矩、設(shè)備的機(jī)械化與自動(dòng)化水平等一系列因素有關(guān)。另外，軋制速度的變化影響到軋制溫度、張力以及軋輥與電池極片的摩擦系數(shù)等因素。通過(guò)控制軋制速度，可控制電池極片的軋制厚度。至于電池極片的熱軋問(wèn)題，請(qǐng)大家參考《淺述電池極片墊軋對(duì)鋰離子電池品質(zhì)的影響》一文。 1-2 電池極片軋機(jī) 一、電池極片軋機(jī)的現(xiàn)狀和應(yīng)用 當(dāng)前，國(guó)內(nèi)外鋰電池生產(chǎn)廠家基本上在電池極片的滾壓工序上實(shí)現(xiàn)了全自動(dòng)連續(xù)軋制。輥壓機(jī)的輥徑從以前的200、300、400、500、600向800、1000增進(jìn)；輥壓精度從以前的0.005mm、0.003mm向0.002mm甚至0.001mm提高；輥壓速度從以前的每分鐘幾米到每分鐘幾十米的速度發(fā)展。在這里須說(shuō)明的是：軋輥的輥徑越大，其滾壓過(guò)程越近乎平壓。根據(jù)前文所述的電池極片滾壓條件1，大輥徑輥壓機(jī)減小極片在滾壓時(shí)的壓入角，降低極片的縱向延伸量及橫向?qū)捳沽?，使極片的涂層材料的微觀結(jié)構(gòu)不受破壞，不影響注液后極片的吸液量，使正負(fù)極片之間離子能正常的嵌入及脫嵌。同時(shí)也避免極片以后分切時(shí)因極片內(nèi)部應(yīng)力的釋放而產(chǎn)生矩蛇形及翻轉(zhuǎn)現(xiàn)象。另一方面，隨著動(dòng)力電池及儲(chǔ)能電源的蓬勃發(fā)展。鋰離子單體電池也從最早的18650到32650，有的廠家甚至把單體電池直徑做到了四十幾，而且動(dòng)力電池模塊往往是幾十個(gè)甚至幾百個(gè)電池組合到一起，這就意味著，它對(duì)電池在充放電時(shí)電壓、電流上的一致性的要求也就越發(fā)嚴(yán)格。歸結(jié)到電池極片的軋制上，首先得保證電池極片厚度上、板型上的一致性。 二、電池極片軋機(jī)的分類 電池極片軋機(jī)以發(fā)展的角度來(lái)講是從軋鋼機(jī)械演變過(guò)來(lái)的。一般由機(jī)架部分、傳動(dòng)部分及電控部分組成。其種類大致可分為四種類型：1、普通型;2、無(wú)牌軋機(jī)，也叫短應(yīng)力線軋機(jī)；3、短變應(yīng)力線軋機(jī)；4、AGC軋機(jī)。若以傳動(dòng)方式的不同又可分為單電機(jī)驅(qū)動(dòng)，和雙電機(jī)驅(qū)動(dòng)兩種類型。下面就談一談無(wú)牌坊極片軋機(jī)，短變應(yīng)力軋機(jī)及AGC軋機(jī)在結(jié)構(gòu)上的不同之處和其軋制功能上的差異。 （一）無(wú)牌坊軋機(jī) 無(wú)牌坊軋機(jī)即短應(yīng)線軋機(jī)，這種軋機(jī)的結(jié)構(gòu)與普通軋機(jī)的不同。為了取得短應(yīng)力線效果，它去掉了牌坊，由4個(gè)拉桿、上下軋輥及軸承座、螺母、壓上裝置、機(jī)床以及傳動(dòng)裝置組成，是一種高剛度軋機(jī)。剛度之所以高，是因?yàn)椴捎昧硕虘?yīng)力線的結(jié)構(gòu)。應(yīng)力線是指軋制壓力所經(jīng)過(guò)的路線，其長(zhǎng)度為工作機(jī)架中受力零件的長(zhǎng)度之和。如普通型極片軋機(jī)，軋制時(shí)軋制力作用在軋輥上，再經(jīng)過(guò)軸承、軸承座、壓上或壓下裝置傳給機(jī)架，應(yīng)力作用線較長(zhǎng)。短應(yīng)力線軋機(jī)改變了工作機(jī)床的傳統(tǒng)結(jié)構(gòu)，使協(xié)調(diào)變形的邊界線從牌坊的中心轉(zhuǎn)移到預(yù)應(yīng)力拉桿與鎖緊螺母之間，縮短了應(yīng)力線的長(zhǎng)度，提高了機(jī)床的剛度系數(shù)。根據(jù)軋機(jī)機(jī)架的彈跳方程h≈S0+可知，機(jī)床剛度系數(shù)愈大，機(jī)床剛度愈好則機(jī)架的彈性變形愈小，可使軋件獲得較高的尺寸精度，這對(duì)極片軋機(jī)大為重要。 （二）短變應(yīng)力線軋機(jī) 短變應(yīng)力線軋機(jī)不像短應(yīng)力線軋機(jī)那樣，為縮短應(yīng)力線長(zhǎng)度而放棄了賴以支撐的牌坊，短變應(yīng)力線軋機(jī)注重的是真正影響軋輥輥縫變化的那部分受力零件的剛度系數(shù)，是一種發(fā)展了的預(yù)應(yīng)力軋機(jī)。它的輥縫由可變厚度的中間斜楔調(diào)整，軋制力直接由壓上和壓下液壓缸施壓。在軋機(jī)機(jī)座中，除軋輥外，軋制工作前全部機(jī)座構(gòu)件均承受預(yù)緊力，產(chǎn)生了預(yù)壓縮或預(yù)拉伸變形。當(dāng)承受軋制力作用的同時(shí)，機(jī)座是一個(gè)靜不定受力系統(tǒng)。中間承壓件的重要作用為使協(xié)調(diào)變形邊界從一般預(yù)應(yīng)力軋機(jī)機(jī)架上下邊緣，一下子移動(dòng)到了軋輥軸承外圈，這樣一來(lái)，其軋制應(yīng)力比光牌坊軋制的軋制應(yīng)力線還短，而且中間承壓件、軋輥軸承的受力面積大，長(zhǎng)度短，根據(jù)胡克定律可知，其剛度系數(shù)遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于無(wú)牌坊軋機(jī)絲桿的剛度系數(shù)，從而大大提高了機(jī)架的剛度，為電池極片精確軋制提供了保障條件。此外，短變應(yīng)力線軋機(jī)還具有一般軋機(jī)不具備的消振和自安全保護(hù)作用。 （三）AGC電池極片軋機(jī) AGC電池極片軋機(jī)即采用液壓壓下的自動(dòng)厚度控制系統(tǒng)的液壓AGC電池極片軋機(jī)（Automatic Gange Control)，AGC系統(tǒng)由測(cè)厚、厚度比較及輥縫調(diào)整組成。根據(jù)電池極片的測(cè)厚方法，AGC可分為直接測(cè)厚法的AGC，間接測(cè)厚的P-AGC，及預(yù)控AGC。預(yù)控AGC是開(kāi)環(huán)系統(tǒng)，不能檢查控制效果，其控制精度只能取決于計(jì)算精度，為了提高控制精度，預(yù)控AGC往往與P-AGC聯(lián)合使用。液壓AGC不僅慣性小，響應(yīng)速度快，控制精度高，而且還可以進(jìn)行機(jī)床當(dāng)量剛度的控制，以便適應(yīng)電池極片不同的軋制工藝要求。 當(dāng)前，國(guó)內(nèi)市場(chǎng)內(nèi)普通型軋機(jī)不少，嚴(yán)格意義上的無(wú)牌坊軋機(jī)及短變應(yīng)力很少見(jiàn)，而AGC電池極片軋機(jī)國(guó)內(nèi)還處于研發(fā)試制階段。不過(guò)，就國(guó)內(nèi)外整個(gè)電池極片輥壓機(jī)的發(fā)展趨勢(shì)來(lái)看，大家都向高輥壓精度、高生產(chǎn)率、操作上的高自動(dòng)化發(fā)展，電池極片的自由程序軋制可能在3-5年內(nèi)實(shí)現(xiàn)。  第二章 電池極片軋機(jī)的主要技術(shù)參數(shù)和要求 2-1 甲方提供的極片軋機(jī)主要技術(shù)參數(shù) （一）兩輥軋機(jī)采用工作輥平衡； （二）最大軋制力：雙側(cè)200T； （三）最大工作速度：5mm/s，快抬速度：20mm/s； （四）壓下液壓缸最大行程：20mm； （五）動(dòng)態(tài)性能要求： 序號(hào) 名稱 性能指標(biāo) 單位 備注 1 系統(tǒng)幅頻寬 12 Hz -3dB （0.1mm幅值） 2 階躍響應(yīng) 38ms/0.1mm 3 壓力控制偏差 1 T 4 位置偏差 2 μm 2-2 初選極片軋機(jī)系統(tǒng)參數(shù) （一）系統(tǒng)壓力和缸徑初選 初選系統(tǒng)壓力，缸徑300/240-25mm, 則單缸最大軋制力： 雙側(cè)則為220T。 但是要確定軋機(jī)應(yīng)該長(zhǎng)期工作在150T位置上，這一點(diǎn)很重要。液壓動(dòng)力機(jī)構(gòu)能輸出200T的力，但是速度很慢，也就是說(shuō)動(dòng)特性很差。 如果按照最佳匹配取作為供油壓力，系統(tǒng)供油壓力將提高，或者繼續(xù)增加液壓缸面積，加大系統(tǒng)的流量。 （二）背壓的選取 本軋機(jī)是二輥軋機(jī)，軋輥和軸承尺寸如下圖： 圖2-1 軸系尺寸示意圖 圖2-2 軸承座尺寸示意圖 可動(dòng)部件的質(zhì)量為： 如果是系統(tǒng)需要伺服液壓缸桿腔背壓壓力回程，那么壓力就需要克服可動(dòng)部件的重力： 但是在軋機(jī)系統(tǒng)中，通常有平衡機(jī)構(gòu)，就是用平衡缸將輥系可動(dòng)部件重力平衡掉，并且還有一定的過(guò)平衡系數(shù)，這時(shí)背壓腔的壓力就是保持有桿腔始終通有油液，這時(shí)候值可以取得很小，本例中只取1MPa。 這個(gè)值的選取并不影響系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)特性，系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)特性與無(wú)桿腔的壓力及供油壓力有關(guān)，背壓的恒值對(duì)其無(wú)影響。但是要注意背壓腔基本上是減壓溢流的形式，其動(dòng)態(tài)特性對(duì)系統(tǒng)會(huì)有一定的影響。 而在系統(tǒng)出現(xiàn)特殊情況需要快抬的時(shí)候，可以將背壓腔壓力增大些，提高啟動(dòng)速度，防止出現(xiàn)纏輥的事故。 （三）流量計(jì)算 系統(tǒng)在正常壓制時(shí)、快下時(shí)及快抬時(shí)有不同的速度，對(duì)應(yīng)流量也不相同。 （1）正常壓制時(shí)，按最大速度v=5mm/s計(jì)算： 雙側(cè)則為48.2L/min ， 取比例系數(shù)1.1的話，需要流量47 L/min，壓力16MPa； （2）快抬時(shí)壓下缸流量, 按快抬速度v=20mm/s計(jì)算： 雙側(cè)則為84.4L/min，工作壓力小于8MPa。 2-3 電池極片軋機(jī)元件的初選 （一）液壓泵的選取 根據(jù)極片軋機(jī)快抬時(shí)雙側(cè)壓下缸的流量，所選泵為力士樂(lè)A10VSO45DR，排量為，流量，加上蓄能器可以滿足流量需求。 （二）伺服閥的選取 選取伺服閥：根據(jù)執(zhí)行元件按照最佳負(fù)載匹配條件求得的最大負(fù)載流量和壓力，計(jì)算伺服閥的壓降，再根據(jù)和計(jì)算伺服閥樣本對(duì)應(yīng)參數(shù)，按照樣本給出的閥壓降和樣本給出的額定負(fù)載流量選伺服閥型號(hào)及規(guī)格。方法如下： （1）計(jì)算閥壓降 這里要注意軋機(jī)中采用的是單腔控制，故單腔的壓降就是5.33MPa。 （2）伺服閥樣本對(duì)應(yīng)參數(shù)，最大負(fù)載流量，閥壓降計(jì)算樣本中給定流量： 這里要注意的是閥的樣本中給定的是雙邊7MPa（145PSI=1MPa）時(shí)的流量，而換算成單邊的就只要是3.5MPa。 再根據(jù)伺服閥樣本壓降及額定流量，選取伺服閥型號(hào)。 注意：為補(bǔ)償一些未知因素，建議額定流量選擇要大10%。采用19L/min的Moog伺服閥G761-3003H19。 圖2-3 伺服閥樣本 （三）電機(jī)功率的選取 電機(jī)功率取泵流量42L/min來(lái)計(jì)算： 取15Kw應(yīng)該可以。 （四）蓄能器的選取 伺服系統(tǒng)中蓄能器有兩種用途，輔助油源和用于消除伺服閥前的壓力脈動(dòng)。輔助油源是指在系統(tǒng)需要快速運(yùn)動(dòng)所需流量較大，這時(shí)要是全部由油泵來(lái)提供，流量就會(huì)選取的很大，可以采用蓄能器來(lái)做輔助油源。 軋機(jī)在進(jìn)行快抬時(shí)，需要的壓力很小，但是流量較大，在選泵時(shí)將流量適當(dāng)取得小一點(diǎn)，采用泵加上蓄能器進(jìn)行供油的方式。 本系統(tǒng)為高壓系統(tǒng)，故選用皮囊式蓄能器。它具有空氣與油隔離，油不易氧化，尺寸小，重量輕，反應(yīng)靈敏，充氣方便等優(yōu)點(diǎn)。皮囊預(yù)充氮?dú)?，液體閥門關(guān)閉，防止皮囊卸壓；一旦達(dá)到最小工作壓力，需要有少量液體留在皮囊和單向菌閥之間的管路中（約為公稱體積的10%）防止皮囊撞擊菌閥。 圖2-4 皮囊式蓄能器 蓄能器容積的計(jì)算： 蓄能器的總?cè)莘e ，即充氣容積。根據(jù)波義耳定律： 蓄能器工作在絕熱過(guò)程（t＜1min）時(shí)，n=1.4,其總?cè)莘e為： 式中： 沖氣壓力； 最低工作壓力； 最高工作壓力； 有效工作容積。 （1）計(jì)算，系統(tǒng)的最高壓力為16Mpa，所以取： （2）計(jì)算，從延長(zhǎng)皮囊式蓄能器的使用壽命考慮，。作為輔助動(dòng)力源的蓄能器，為使其在輸出有效工作容積過(guò)程中液壓機(jī)構(gòu)的壓力相對(duì)穩(wěn)定些，一般推薦： 故： ?。? （2）計(jì)算，在保護(hù)膠囊，延長(zhǎng)其使用壽命的條件下有： 取： （3）計(jì)算，蓄能器在最大工作壓力與最小壓力所對(duì)應(yīng)的容積之差，就是有用的流體體積： 則系統(tǒng)的流量差為： 將以上所計(jì)算的參數(shù)帶入方程得： 再根據(jù)蓄能器充氣容積選取蓄能器型號(hào)： 蓄能器選用NXQ1-63/31.5-H，公稱容積為63L，共需要1個(gè)。 另外在伺服閥前還有用于消除系統(tǒng)壓力脈動(dòng)的蓄能器，系統(tǒng)比較小，這里直接選取NXQ1-1/31.5-H，公稱容積為1L，共需要一個(gè)。 圖2-5 蓄能器樣本  第三章 極片軋機(jī)液壓伺服控制系統(tǒng)的傳遞函數(shù) 3-1 系統(tǒng)各環(huán)節(jié)的傳遞函數(shù) 系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)特性：液壓壓下系統(tǒng)的構(gòu)成主要有：控制調(diào)節(jié)器、放大器、電液伺服閥、壓下缸、軋機(jī)負(fù)載、檢測(cè)傳感裝置。 因此，分別建立各個(gè)元件的數(shù)學(xué)模型就可以搭建出整個(gè)液壓壓下系統(tǒng)的數(shù)學(xué)模型。極片軋機(jī)壓下系統(tǒng)控制示意圖如下圖所示： 圖3-1 極片軋機(jī)控制示意圖 （一）控制調(diào)節(jié)器的傳遞函數(shù) 控制調(diào)節(jié)器采用PID調(diào)節(jié)器，傳遞函數(shù)如下： 式中， 比例放大系數(shù) 積分放大系數(shù) （二）伺服放大器的傳遞函數(shù) 伺服放大器是將電壓信號(hào)轉(zhuǎn)換成電流信號(hào)，可將其看作一比例環(huán)節(jié)，比例系數(shù)： （三）電液伺服閥的傳遞函數(shù) 電液伺服閥模型是由它控制的動(dòng)力元件的固有頻率決定的，液壓動(dòng)力機(jī)構(gòu)的固有頻率為： 大約為25Hz，G761-3003伺服閥的動(dòng)態(tài)頻響曲線如下圖所示： 圖3-2 伺服閥動(dòng)態(tài)頻響曲線 由圖可知，伺服閥的頻寬大約為100HZ。當(dāng)伺服閥的頻寬（100HZ）大于液壓固有頻率（25HZ）3-5倍時(shí)，伺服閥可近似看為慣性環(huán)節(jié)： （即相角滯后45時(shí)的頻率值），為伺服閥放大系數(shù)(m/A)，把它和伺服閥輸出的流量一并考慮； 以伺服閥閥芯位移作為輸入信號(hào)，伺服閥輸出流量方程為 式中 Cd 滑閥閥口流量系數(shù)； W 伺服閥閥芯面積梯度(mm)； ρ 油液密度(kg/m3)； PS 供油壓力(Mpa)； PL 有桿腔壓力(Mpa)。 伺服閥樣本中給出的流量公式為： 所以可得出： 反之，當(dāng)時(shí)，也是如此。 （四）液壓動(dòng)力元件的傳遞函數(shù) 三通閥控缸的原理如下圖： 圖3-3 閥控缸原理圖 為了推導(dǎo)液壓動(dòng)力元件的傳遞函數(shù)，首先要列寫(xiě)出基本方程，即液壓控制閥的流量方程、液壓缸流量連續(xù)性方程和液壓缸與負(fù)載的力平衡方程。 1.伺服閥流量方程： 由此式可得、、 得到閥的線性化流量方程： 2.流體的連續(xù)性方程： 式中， Ctp 總泄漏系數(shù)(m3/s.Mpa)； Vt 控制腔容積(m3)； βe 油液體積彈性模量(Mpa)； xp 上輥系的質(zhì)心位移(m)； Ah 活塞有效面積(m2)。 3.液壓缸和負(fù)載的力平衡方程： 實(shí)際軋機(jī)是一個(gè)復(fù)雜的多自由度質(zhì)量分布系統(tǒng)，為便于分析以及實(shí)時(shí)仿真計(jì)算速度的需要，將實(shí)際軋機(jī)負(fù)載簡(jiǎn)化為一個(gè)一自由度彈簧質(zhì)量系統(tǒng)。負(fù)載力一般包括慣性力、粘性阻尼力、彈性力和任意外負(fù)載力。現(xiàn)做簡(jiǎn)化處理，只考慮慣性力和彈性力的作用，得負(fù)載方程： 4.閥控液壓缸的方塊圖 由以上求出的三個(gè)基本方程 可畫(huà)出閥控液壓缸的方塊圖： 圖3-4 位置反饋回路方塊圖 由方塊圖可求得的傳遞函數(shù)： 式中， 壓力總增益 總流量-壓力系數(shù) 慣性環(huán)節(jié)的轉(zhuǎn)折頻率 液壓彈簧剛度 綜合固有頻率 液壓固有頻率 綜合阻尼比 也可畫(huà)出閥控液壓缸的方塊圖： 圖3-5 力反饋回路方塊圖 由方塊圖可求得的傳遞函數(shù)： 式中， 負(fù)載的固有頻率 慣性環(huán)節(jié)的轉(zhuǎn)折頻率 綜合固有頻率 液壓固有頻率 綜合阻尼比 3-2 位置反饋系統(tǒng)的傳遞函數(shù) 由上述分析已知系統(tǒng)各環(huán)節(jié)的傳遞函數(shù)，將系統(tǒng)各環(huán)節(jié)傳遞函數(shù)并在一起可以得到位置反饋回路的傳遞函數(shù)： 圖3-6 位置反饋回路 3-3 壓力反饋系統(tǒng)的傳遞函數(shù) 同理可得到壓力反饋回路的壓力反饋傳遞函數(shù)： 圖3-7 力反饋回路  第四章 極片軋機(jī)液壓伺服控制系統(tǒng)的性能分析 4-1 仿真數(shù)據(jù)匯總 序號(hào) 符號(hào) 名稱 數(shù)值 序號(hào) 符號(hào) 名稱 數(shù)值 1 PID比例放大系數(shù) 待定 9 閥控缸綜合固有頻率 670rad/s 2 PID積分放大系數(shù) 待定 10 閥控缸綜合阻尼比 3 伺服放大器比例系數(shù) 11 閥控缸壓力總增益 4 伺服閥放大系數(shù) 1 12 外負(fù)載剛度 5 伺服閥流量系數(shù) 13 無(wú)桿腔面積 6 伺服閥慣性環(huán)節(jié) 轉(zhuǎn)角頻率 440rad/s 14 負(fù)載固有頻率 447rad/s 7 總流量-壓力系數(shù) 15 位置反饋反饋系數(shù) 500V/m 8 閥控缸慣性環(huán)節(jié) 轉(zhuǎn)角頻率 0.1rad/s 16 力反饋反饋系數(shù) 根據(jù)以上仿真參數(shù)，可寫(xiě)出電池極片軋機(jī)的開(kāi)環(huán)傳遞函數(shù)： 1.位置控制： 2.力控制： 4-2 系統(tǒng)仿真 一、位置控制 利用MATLAB程序可對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行分析。為了獲得良好的動(dòng)態(tài)響應(yīng)性能，反復(fù)對(duì)PID控制器中的比例系數(shù)、積分系數(shù)和微分系數(shù)進(jìn)行整定，試湊法確定PID參數(shù)的步驟為： （1）首先只整定比例部分。即將比例系數(shù)由小變大，并觀察相應(yīng)的系統(tǒng)響應(yīng)，直到得到反應(yīng)快，超調(diào)小的響應(yīng)曲線。如果系統(tǒng)么眼靜差或者靜差已小到允許范圍內(nèi)，并且響應(yīng)曲線已屬滿意，那么只須用比例調(diào)節(jié)器即可。 （2）如果在比例調(diào)節(jié)的基礎(chǔ)上系統(tǒng)的靜差不能滿足設(shè)計(jì)要求，則須加入積分環(huán)節(jié)，整定時(shí)首先置積分時(shí)間TI為一較大值，并將經(jīng)第一步整定得到的比例系數(shù)略為縮小，然后減小積分時(shí)間，使在保持系統(tǒng)良好動(dòng)態(tài)性能的情況下，靜差得到消除。根據(jù)響應(yīng)曲線的好壞反復(fù)改變比例系數(shù)和積分時(shí)間，以期得到滿意的控制過(guò)程與整定參數(shù)。 （3）若使用比例積分調(diào)節(jié)器消除了靜差，但動(dòng)態(tài)過(guò)程經(jīng)反復(fù)調(diào)整仍不能滿意，則可加入微分環(huán)節(jié)，構(gòu)成比例積分微分調(diào)節(jié)器。在整定時(shí)，可先置微分時(shí)間TD為零。在第二步整定基礎(chǔ)上，增大TD，同時(shí)相應(yīng)地改變比例系數(shù)和積分時(shí)間，逐步湊試，以獲得滿意的調(diào)節(jié)效果和控制參數(shù)。 根據(jù)以上所述試湊法，獲得較滿意的的PID參數(shù)如下： KP=2e6; KI=1; KD=0 matlab程序如下： clear Bete=7e8; Kp=1e9; Mt=1e4; Be=2e7; Kc=2.5e-14; cic=5e-14; Kce=5e-14; Kfs=500 Kq=[19e-3/60/(sqrt(3.5e6))*sqrt(24e6)]/0.04; Ps=16e6; D=0.3; d=0.24; L=0.02; Aw=pi/4*(D^2); Ay=pi/4*(D^2-d^2); V0=Aw*L; Ka=4e-3; Kps=5e7; Kh=Aw^2*Bete/V0; Wr=Kce/(Aw^2*(1/Kh+1/Kp)); Wh=sqrt(Kh/Mt); W0=Wh*sqrt(1+Kp/Kh); kersi=0.35; Wsv=439; num1=Ka*Kps*Kfs*Aw/Kp; den1=[1/Wr 1]; den2=[1/W0^2 2*kersi/W0 1]; den3=conv([1/Wsv 1],conv(den1,den2)); KPP=2e6; KII=1; KDD=0; num4=[KDD KPP KII]; den4=[1 0]; num=conv(num1,num4); den=conv(den3,den4); margin(num,den) sys1=tf(num,den) sys=feedback(sys1,1) figure(2) step(sys) figure(3) bode(sys) 運(yùn)行以上程序后，可得到位置控制系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)性能參數(shù)和仿真曲線圖： 由圖4-1可得出開(kāi)環(huán)系統(tǒng)幅值裕度為12.2db，相角裕度為70.1deg，滿足系統(tǒng)穩(wěn)定的要求。 由圖4-2可看出系統(tǒng)達(dá)到了38ms/0.1mm的階躍響應(yīng)要求，且位置控制精度控制在1μm內(nèi)，滿足系統(tǒng)快速響應(yīng)和高精度控制的要求。 由圖4-3可得出閉環(huán)系統(tǒng)的頻寬為27HZ，滿足系統(tǒng)快速性的要求。 圖4-1 位置控制系統(tǒng)開(kāi)環(huán)伯德圖 圖4-2 位置控制系統(tǒng)單位階躍響應(yīng)圖 圖4-3 位置控制系統(tǒng)閉環(huán)伯德圖 二、力控制 用試湊法，獲得較滿意的的PID參數(shù)如下： KP=12; KI=0.1; KD=0 matlab程序如下： clear Bete=7e8; Kp=1e9; Mt=1e4; Be=2e7; Kc=2.5e-14; cic=5e-14; Kce=5e-14; Ka=4e-3; Kq=[19e-3/60/(sqrt(3.5e6))*sqrt(24e6)]/0.04; Ps=16e6; D=0.3; d=0.24; L=0.02; Aw=pi/4*(D^2); Ay=pi/4*(D^2-d^2); V0=Aw*L; Kh=Aw^2*Bete/V0; Kff=5e-6; Wr=Kce/(Aw^2*(1/Kh+1/Kp)); Wh=sqrt(Kh/Mt); W0=Wh*sqrt(1+Kp/Kh); Wm=sqrt(Kp/Mt) kersi=1.5; Wsv=439; num1=[1/(Wm^2) 0 1]*Ka*Kq*Aw*Kff/Kce; den1=[1/Wr 1]; den2=[1/W0^2 2*kersi/W0 1]; den3=conv([1/Wsv 1],conv(den1,den2)); KPP=12; KII=0.1; KDD=0; num4=[KDD KPP KII]; den4=[1 0]; num=conv(num1,num4); den=conv(den3,den4); margin(num,den) sys1=tf(num,den) sys=feedback(sys1,1) figure(2) step(sys) figure(3) bode(sys) 運(yùn)行以上程序后，可得到力控制系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)性能參數(shù)和仿真曲線圖： 由圖4-4可得出開(kāi)環(huán)系統(tǒng)幅值裕度為29.8db，相角裕度為70.1deg，滿足系統(tǒng)穩(wěn)定的要求。 由圖4-5可看出系統(tǒng)達(dá)到了80ms/0.01N的階躍響應(yīng)要求，且力控制精度控制在0.01N內(nèi)，滿足系統(tǒng)快速響應(yīng)和高精度控制的要求。 由圖4-6可得出閉環(huán)系統(tǒng)的頻寬為12HZ，滿足系統(tǒng)快速性的要求。 圖4-4 力控制系統(tǒng)開(kāi)環(huán)伯德圖 圖4-5 力控制系統(tǒng)單位階躍響應(yīng)圖 圖4-6 力控制系統(tǒng)閉環(huán)伯德圖  第五章 電池極片軋機(jī)液壓元件的選取 5-1 極片軋機(jī)液壓伺服控制系統(tǒng)原理圖 圖5-1 系統(tǒng)原理圖 序號(hào) 名稱 數(shù)量 作用 1 減震喉 1 軟性連接 2 減震臺(tái) 1 減弱液壓泵工作引起的振動(dòng) 3 液壓泵 1 提供工作壓力流量 4 過(guò)濾器 3 過(guò)濾油液 6 溢流閥 1 限定系統(tǒng)最高工作壓力 7 壓力繼電器 4 壓力測(cè)量 8 蓄能器A 2 為壓下缸快抬時(shí)提供大流量 9 壓力表 4 顯示管路油液壓力值 10 減壓閥 3 二次降壓 11 二位四通閥 1 選擇油路 12 蓄能器B 2 消除減弱伺服閥前油液的流量脈動(dòng)和壓力脈動(dòng) 13 伺服閥 2 控制進(jìn)入油缸油液的流量和壓力 14 二位二通閥 2 選擇油路 15 安全閥 2 限制壓下缸的最高工作壓力 16 壓下缸 2 動(dòng)力輸出元件 17 蓄能器C 1 消除減弱系統(tǒng)背壓腔的流量脈動(dòng)和壓力脈動(dòng) 18 背壓閥 1 保證系統(tǒng)在一定背壓下工作 壓下缸動(dòng)作： KA1 KA2 KA3 壓下缸工作 - - - 壓下缸快抬 + + + 5-2 實(shí)驗(yàn)室搭建系統(tǒng)簡(jiǎn)化回路 利用實(shí)驗(yàn)室現(xiàn)有液壓元件搭建系統(tǒng)簡(jiǎn)化回路，雖不能對(duì)系統(tǒng)的性能做出準(zhǔn)確的測(cè)試和分析，但可以幫助我們理解系統(tǒng)回路的結(jié)構(gòu)原理、系統(tǒng)的工作過(guò)程以及驗(yàn)證所設(shè)計(jì)系統(tǒng)的可行性，可操作性和可靠性。我們從中還可以鍛煉動(dòng)手能力。這在一定的程度上來(lái)說(shuō)是很有意義的。 圖5-2 實(shí)驗(yàn)室簡(jiǎn)化回路圖 5-3 液壓元件的選取 在2-3節(jié)中，已經(jīng)對(duì)部分液壓元件進(jìn)行了初選，本節(jié)將對(duì)剩下的液壓元件進(jìn)行選取。 已選取的液壓元件有： 序號(hào) 名稱 型號(hào) 數(shù)量 說(shuō)明 1 泵 力士樂(lè)A10VSO45DR 1 排量 2 伺服閥 Moog伺服閥G761-3003H19 2 3 蓄能器A NXQ1-63/31.5-H 2 公稱容積63L 4 蓄能器B、C NXQ1-1/31.5-H 3 公稱容積1L （一）伺服油缸的選擇 1）伺服油缸出廠前主要要求以下檢測(cè)： （1）靜態(tài)特性測(cè)試 保證油缸具有足夠的機(jī)械強(qiáng)度和剛度以及良好的密封性。包括內(nèi)、外泄漏測(cè)試、耐壓測(cè)試、空載往復(fù)測(cè)試、爬行測(cè)試、摩擦力特性測(cè)試等，提供相應(yīng)曲線 。 （2）動(dòng)態(tài)特性測(cè)試 頻率響應(yīng)測(cè)試的范圍達(dá)到10HZ以上，精度符合國(guó)家相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)要求，提供輻頻和相頻特性曲線。 2）一般在提出要求時(shí)多是： （1）采用進(jìn)口知名品牌密封，比如特瑞堡、洪格爾等； （2）啟動(dòng)壓力0.05MPa； （3）伺服缸清洗達(dá)到NAS 6級(jí)，清潔程度的衡量只能是對(duì)方提供的合格證書(shū)，一般國(guó)產(chǎn)的都不太達(dá)標(biāo)，需要安裝前進(jìn)行沖洗。 3）根據(jù)以上要求，油缸選取力士樂(lè)RC 17331 重載型液壓缸。 （二）濾油器的選擇 濾油器，壓力濾油器100L/min，閥前名義精度3μ，其余5μ，回油160 L/min，5μ，洗油為160L/min，5μ。沖洗完成后，需要從系統(tǒng)中采出油樣到專業(yè)檢驗(yàn)部門化驗(yàn)合格后方才準(zhǔn)許安裝伺服閥。油液取樣點(diǎn)并沒(méi)有特殊要求，如果要是說(shuō)合理的話，應(yīng)該是回油濾油器之前的位置。包含位移傳感器（索尼磁尺、壓力傳感器）的選取，分辨率要高于系統(tǒng)偏差要求的3~5倍，同時(shí)注意量程和動(dòng)態(tài)響應(yīng)時(shí)間。選用和伺服閥相應(yīng)的伺服放大器。 根據(jù)以上要求，選取賀德克DFBN/HC160P10D1.X/-V-L24-B6濾油器。 （三）溢流閥的選擇 選擇力士樂(lè)RC 25402直動(dòng)式溢流閥 DBD型即可滿足要求。 （四）減壓閥的選擇 選擇力士樂(lè)RC 26564直動(dòng)式減壓閥 DR6DP型即可滿足要求。 （五）換向閥的選擇 選擇力士樂(lè)RC 22058電磁換向閥即可滿足要求。 （六）單向閥的選擇 選擇力士樂(lè)RC 20375管式單向閥即可滿足要求。 序號(hào) 名稱 型號(hào) 數(shù)量 備注 5 油缸 力士樂(lè)RC 17331 重載型液壓缸 2 6 濾油器 賀德克DFBN/HC160P10D1.X/-V-L24-B6 3 7 溢流閥 力士樂(lè)RC 25402直動(dòng)式溢流閥 DBD型 2 8 卸荷閥 力士樂(lè)RC 25802先導(dǎo)式溢流閥 DBW型 2 9 二通閥 力士樂(lè)RC 18136-06/02.07 2 10 減壓閥 力士樂(lè)RC 26564直動(dòng)式減壓閥 DR6DP型 3 11 四通閥 力士樂(lè)RC 22058電磁換向閥 1 12 單向閥 力士樂(lè)RC 20380插裝式單向閥 3 13 截止閥 J41B-200 10 14 壓力繼電器 力士樂(lè)RC30276壓力傳感器 4 5-4 閥塊的設(shè)計(jì) （一）液壓閥塊的設(shè)計(jì)準(zhǔn)則 閥塊是指用作油路的分、集和轉(zhuǎn)換的過(guò)渡塊體，或者用來(lái)安裝板式、插裝式等閥件的的基礎(chǔ)塊，在其上具有外接口和連通各外接口或閥件的流道，各流道依據(jù)所設(shè)計(jì)的原理實(shí)現(xiàn)正確的溝通。針對(duì)液壓系統(tǒng)的油路走向，對(duì)液壓系統(tǒng)中各個(gè)閥類元件的安裝進(jìn)行集成化設(shè)計(jì)，主要設(shè)計(jì)集成閥塊的尺寸、油道控、材料、精度等參數(shù)。減少了液壓系統(tǒng)中的管路連接，提高了集成化程度，便于系統(tǒng)維護(hù)和管路。 液壓閥塊的設(shè)計(jì)應(yīng)遵循以下六點(diǎn)準(zhǔn)則： （1）可靠性高，確保孔道間不竄油； （2）結(jié)構(gòu)緊湊，占用空間?。? （3）油路簡(jiǎn)單，壓力損失?。? （4）易于加工，輔助工藝孔少； （5）便于布管； （6）各控制閥調(diào)節(jié)操作方便。 （二）閥塊的設(shè)計(jì) 液壓系統(tǒng)可按功能不能將液壓元件劃分為不同模塊。在本例中，可將液壓控制系統(tǒng)大致劃分為油液處理模塊、供油模塊、輔助供油模塊、脈動(dòng)消除模塊、伺服閥模塊和回油模塊組成。本節(jié)以伺服閥模塊為例進(jìn)行閥塊的設(shè)計(jì)。 （1）根據(jù)元件樣本確定閥塊元件的外形及安裝尺寸； （2）根據(jù)閥組工作原理、系統(tǒng)布局、各閥本身特性和維護(hù)性能初步確定各控制閥在閥塊上的安裝位置； （3） 設(shè)計(jì)并反復(fù)優(yōu)化各外接口和閥件間的流道，使各流道依據(jù)所設(shè)計(jì)的原理實(shí)現(xiàn)正確、合理的溝通。 最后得到閥塊的結(jié)構(gòu)圖： 圖5-3 伺服閥閥塊油路原理圖 圖5-4 伺服閥閥塊三維模型圖 圖5-5 伺服閥閥塊工程圖  第六章 電液伺服閥的使用 電液伺服閥是電氣一液壓伺服系統(tǒng)中關(guān)鍵的精密控制元件，價(jià)格昂貴，所以伺服閥的選擇，應(yīng)用要謹(jǐn)慎，保養(yǎng)要特別仔細(xì)。選用時(shí)主要考慮以下因素： 1、可靠性第一 2、滿足工作條件 3、價(jià)格合理 4、工作液、油源 5、電氣性能和放大器 6、安裝結(jié)構(gòu)、重量、外型尺寸 6-1 伺服放大器的選用 伺服放大器一般按照控制形式來(lái)選用： 1、位置反饋： 圖6-1 位置反饋伺服放大器 2、力反饋： 圖6-2 力反饋伺服放大器 3、速度反饋： 圖6-3 速度反饋伺服放大器 對(duì)伺服放大器的要求： 1、具有深度電流負(fù)反饋的放大器 2、放大器要帶有限流功能 3、輸出調(diào)零電位器 4、有時(shí)還帶有顫振信號(hào)發(fā)生電路 5、輸出端不要有過(guò)大的旁路電容或泄漏電容 6-2 電液伺服閥的使用維護(hù)說(shuō)明 一、液壓系統(tǒng)污染度要求 1、安裝伺服閥的液壓系統(tǒng)必須進(jìn)行徹底清洗； 2、伺服閥進(jìn)油口前必須配置公稱過(guò)濾精度不低于10的濾油器 ； 3、使用射流管電液伺服閥的液壓系統(tǒng)油液推薦清潔度等級(jí)為： 長(zhǎng)壽命使用時(shí)應(yīng)達(dá)到-/16/13級(jí)（NAS 7級(jí)） 一般使用最差不劣于-/19/15級(jí)（相當(dāng)于NAS10級(jí)）。 二、安裝要求 1、安裝座表面粗糙度值應(yīng)小于Ra1.6，表面不平度不大于0.025mm ； 2、不允許用磁性材料制造安裝座，周圍不允許有明顯的磁場(chǎng)干擾； 3、安裝工作環(huán)境應(yīng)保持清潔 ，清潔時(shí)應(yīng)使用無(wú)絨布或?qū)Ｓ眉垙?； 4、進(jìn)口油和回油口不要接錯(cuò)； 5、檢查底面各油口的密封圈是否齊全 ； 6、每個(gè)線圈的最大電流不要超過(guò)2倍額定電流 ； 7、油箱應(yīng)密封，并盡量選用不銹鋼板材。油箱上應(yīng)裝有加油及空氣過(guò)濾用濾清器； 8、禁止使用麻線、膠粘劑和密封帶作為密封材料； 9、伺服閥的沖洗板應(yīng)在安裝前拆下，并保存起來(lái)，以備將來(lái)維修時(shí)使用； 10、對(duì)于長(zhǎng)期工作的液壓系統(tǒng)，應(yīng)選較大容量的濾油器； 11、動(dòng)圈式伺服閥使用中要加顫振信號(hào)，有些還要求泄油直接回油箱，伺服閥還必須垂直安裝； 12、雙噴擋伺服閥要求先通油后給電信號(hào)。 三、維修保護(hù) 1、定期檢查工作液的污染度 ； 2、建立新油是“臟油”的概念 ，注入新油前應(yīng)徹底清洗油箱 ，清洗24小時(shí)以上 ； 3、不得擅自分解伺服閥； 4、定期返回生產(chǎn)單位清洗、調(diào)整； 5、油質(zhì)保持相對(duì)較好的油源，可較長(zhǎng)時(shí)間不換油； 6、切忌讓鐵磁物質(zhì)長(zhǎng)期與馬達(dá)殼體相接觸； 7、除非外部有機(jī)械調(diào)零裝置，否則不要自己擅拆伺服閥去調(diào)零； 8、最好接受廠方的指導(dǎo)更換伺服閥濾器； 9、伺服閥裝卸時(shí)千萬(wàn)要注意干凈 ，這是最重要的保養(yǎng)要求。 四、伺服閥的故障、原因及排除 （一）伺服閥常見(jiàn)故障： 1、閥不工作 ； 2、閥有一固定輸出，但已失控； 3、閥反應(yīng)遲鈍、響應(yīng)變慢等； 4、系統(tǒng)出現(xiàn)頻率較高的振動(dòng)及噪聲； 5、閥輸出忽正忽負(fù)，不能連續(xù)控制，成“開(kāi)關(guān)”控制； 6、漏油。 （二）故障排除 伺服閥的故障常在伺服系統(tǒng)調(diào)試或工作不正常情況下發(fā)現(xiàn)的。這里有時(shí)是系統(tǒng)問(wèn)題包括放大器、反饋機(jī)構(gòu)、執(zhí)行機(jī)構(gòu)等故障，有時(shí)是伺服閥問(wèn)題。故障排除的方法有： 方法一：上試驗(yàn)臺(tái)復(fù)測(cè)。 方法二：將系統(tǒng)開(kāi)環(huán)，備用獨(dú)立直流電源、經(jīng)萬(wàn)用表給伺服閥供正負(fù)不同量值電流，根據(jù)閥的輸出情況來(lái)判斷。  第七章 個(gè)人感想 劉寶 通過(guò)這次課程設(shè)計(jì)，綜合了自己大學(xué)期間所學(xué)的專業(yè)知識(shí)，對(duì)電池極片軋機(jī)的液壓控制系統(tǒng)系統(tǒng)進(jìn)行了設(shè)計(jì)，對(duì)液壓伺服控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)過(guò)程有了詳細(xì)的了解。下面是我所體會(huì)到的液壓伺服系統(tǒng)的一般設(shè)計(jì)步驟： 在液壓伺服系統(tǒng)中采用液壓伺服閥作為輸入信號(hào)的轉(zhuǎn)換與放大元件。液壓伺服系統(tǒng)能以小功率的電信號(hào)輸入，控制大功率的液壓能（流量與壓力）輸出，并能獲得很高的控制精度和很快的響應(yīng)速度。位置控制、速度控制、力控制三類液壓伺服系統(tǒng)一般的設(shè)計(jì)步驟如下： 1、明確設(shè)計(jì)要求：充分了解設(shè)計(jì)任務(wù)提出的工藝、結(jié)構(gòu)及時(shí)系統(tǒng)各項(xiàng)性能的要求，并應(yīng)詳細(xì)分析負(fù)載條件。 （1）全面了解被控對(duì)象： 液壓伺服控制系統(tǒng)是被控對(duì)象—主機(jī)的一個(gè)組成部分，它必須滿足主機(jī)在工藝上和結(jié)構(gòu)上對(duì)其提出的要求。例如軋鋼機(jī)液壓壓下位置控制系統(tǒng)，除了應(yīng)能夠承受最大軋制負(fù)載，滿足軋鋼機(jī)軋輥輥縫調(diào)節(jié)最大行程，調(diào)節(jié)速度和控制精度等要求外，執(zhí)行機(jī)構(gòu)—壓下液壓缸在外形尺寸上還受軋鋼機(jī)牌坊窗口尺寸的約束，結(jié)構(gòu)上還必須保證滿足更換軋輥方便等要求。要設(shè)計(jì)一個(gè)好的控制系統(tǒng)，必須充分重視這些問(wèn)題的解決。所以設(shè)計(jì)師應(yīng)全面了解被控對(duì)象的工況，并綜合運(yùn)用電氣、機(jī)械、液壓、工藝等方面的理論知識(shí)，使設(shè)計(jì)的控制系統(tǒng)滿足被控對(duì)象的各項(xiàng)要求。 （2）明確設(shè)計(jì)系統(tǒng)的性能要求 1）被控對(duì)象的物理量：位置、速度或是力。 2）靜態(tài)極限：最大行程、最大速度、最大力或力矩、最大功率。 3）要求的控制精度：由給定信號(hào)、負(fù)載力、干擾信號(hào)、伺服閥及電控系統(tǒng)零飄、非線性環(huán)節(jié)（如摩擦力、死區(qū)等）以及傳感器引起的系統(tǒng)誤差，定位精度，分辨率以及允許的飄移量等。 4）動(dòng)態(tài)特性：相對(duì)穩(wěn)定性可用相位裕量和增益裕量、諧振峰值和超調(diào)量等來(lái)規(guī)定，響應(yīng)的快速性可用載止頻率或階躍響應(yīng)的上升時(shí)間和調(diào)整時(shí)間來(lái)規(guī)定； 5）工作環(huán)境：主機(jī)的工作溫度、工作介質(zhì)的冷卻、振動(dòng)與沖擊、電氣的噪聲干擾以及相應(yīng)的耐高溫、防水防腐蝕、防振等要求； 6）特殊要求；設(shè)備重量、安全保護(hù)、工作的可靠性以及其它工藝要求。 （3）負(fù)載特性分析 正確確定系統(tǒng)的外負(fù)載是設(shè)計(jì)控制系統(tǒng)的一個(gè)基本問(wèn)題。它直接影響系統(tǒng)的組成和動(dòng)力元件參數(shù)的選擇，所以分析負(fù)載特性應(yīng)盡量反映客觀實(shí)際。液壓伺服系統(tǒng)的負(fù)載類型有慣性負(fù)載、彈性負(fù)載、粘性負(fù)載、各種摩擦負(fù)載（如靜摩擦、動(dòng)摩擦等）以及重力和其它不隨時(shí)間、位置等參數(shù)變化的恒值負(fù)載等。 2、擬定控制方案，畫(huà)出系統(tǒng)原理圖。 3、靜態(tài)計(jì)算：確定動(dòng)力元件參數(shù)，選擇反饋元件及其它電氣元件。 4、動(dòng)態(tài)計(jì)算：確定系統(tǒng)的傳遞函數(shù)，繪制開(kāi)環(huán)波德圖，分析穩(wěn)定性，計(jì)算動(dòng)態(tài)性能指標(biāo)。 5、校核精度和性能指標(biāo)，選擇校正方式和設(shè)計(jì)校正元件。 6、選擇液壓能源及相應(yīng)的附屬元件。 7、完成執(zhí)行元件及液壓能源施工設(shè)計(jì)。  趙德龍 在這次200T電池極片軋機(jī)液壓伺服系統(tǒng)設(shè)計(jì)項(xiàng)目當(dāng)中我們?cè)趫D書(shū)館和網(wǎng)上查閱了好多資料，在信息的篩選和分析過(guò)程中曾遇到組內(nèi)意見(jiàn)不統(tǒng)一的情況，經(jīng)過(guò)激烈的討論最終確定上述分析結(jié)果。經(jīng)過(guò)這次討論課不僅加深了我們對(duì)多學(xué)知識(shí)的了解，更豐富了我們課外相關(guān)知識(shí)的積累，加強(qiáng)了我們團(tuán)隊(duì)合作精神。期間雖然還有一些問(wèn)題是我們一直沒(méi)有理解的，由于時(shí)間精力的原因不能再深一步研究下去留下一些遺憾，但也使我們認(rèn)識(shí)到了自己的不足，促使我們將會(huì)更加細(xì)心努力專業(yè)課本所學(xué)知識(shí)積極聽(tīng)取老師的指導(dǎo)。這樣的討論課加深了我們對(duì)課程學(xué)習(xí)的興趣，更激發(fā)了我們對(duì)所學(xué)知識(shí)具體應(yīng)用領(lǐng)域探索的欲望。 在實(shí)驗(yàn)過(guò)程中曾遇到一些問(wèn)題，經(jīng)過(guò)實(shí)驗(yàn)室呂老師的精心指導(dǎo)是我學(xué)到了很多。也使我認(rèn)識(shí)到以后從事技術(shù)研究工作必須本著一絲不茍的精神，保證在每一個(gè)細(xì)小的環(huán)節(jié)都做到一絲不茍。遇到問(wèn)題多問(wèn)幾個(gè)為什么，不要為了趕進(jìn)度而草草了事，行百里者半九十，做一件事每一個(gè)環(huán)節(jié)都起著重要的作用。 大學(xué)課程雖然結(jié)束了，但我對(duì)這方面知識(shí)的探求路還很長(zhǎng)，在以后的技術(shù)工作道路上我會(huì)一直本著一絲不茍的精神刻苦專研下去。  參考文獻(xiàn) [1]控制工程基礎(chǔ)/孔祥東，王益群主編. ---3版，---北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2008.1 [2]自動(dòng)控制原理/胡壽松主編.---5版，---北京：科學(xué)出版社，2007 [3]液壓元件與系統(tǒng)/李壯云主編.---3版，---北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2011.6 [4]液壓傳動(dòng)系統(tǒng)/官忠范主編.---3版，---北京：機(jī)械工業(yè)出版社，1996 [5]液壓控制系統(tǒng)/王春行主編.---北京：機(jī)械工業(yè)出版社，1999.5 ***大橋 4# 樁系梁 一、工程概況 我單位施工的**大橋，中心樁號(hào)為***，起點(diǎn)樁號(hào)為K119+567，終點(diǎn)樁號(hào)為K119+873，全長(zhǎng)306米，上部結(jié)構(gòu)采用10*30m先簡(jiǎn)支后連續(xù)預(yù)應(yīng)力混凝土箱梁，下部結(jié)構(gòu)采用柱式墩、肋板臺(tái)，基礎(chǔ)為鉆孔灌注樁基礎(chǔ)。 4#墩樁系梁樁號(hào)為K119+690，系梁屬于C系梁，系梁長(zhǎng)6.6米，寬1.4米，高1.7米。該系梁為樁頂系梁。 二、編制依據(jù)及編制原則 1、 本項(xiàng)目的合同文件、合同技術(shù)條款、圖紙及補(bǔ)遺書(shū)； 2、交通部頒發(fā)的技術(shù)規(guī)范、規(guī)程和檢驗(yàn)評(píng)定標(biāo)準(zhǔn)； 3、我單位對(duì)施工現(xiàn)場(chǎng)的實(shí)地勘察資料； 4、我單位現(xiàn)有機(jī)械設(shè)備和技術(shù)實(shí)力,以及類似工程的施工經(jīng)驗(yàn)。 5、在充分理解設(shè)計(jì)文件的基礎(chǔ)上，以設(shè)計(jì)圖紙為根本，采用先進(jìn)、合理、經(jīng)濟(jì)、可行的施工方案。 6、整個(gè)工程對(duì)環(huán)境破壞最小、占用場(chǎng)地最少，并有較周密的環(huán)境保護(hù)措施,避免周圍環(huán)境的破壞。 7、綜合考慮現(xiàn)場(chǎng)道路及周圍居民生活環(huán)境，積極配合業(yè)主進(jìn)行征地拆遷工作，最大限度降低對(duì)周圍居民生活的干擾，做到文明施工，并維持當(dāng)?shù)鼐用裾５慕煌吧钪刃?，合理制定交通?dǎo)流方案。 8、施工工藝與施工規(guī)范及設(shè)計(jì)要求相符，并達(dá)到完善先進(jìn)。 9、施工進(jìn)度安排合理、高效，施工區(qū)段劃分協(xié)調(diào)、統(tǒng)一。 10、采用先進(jìn)的施工設(shè)備和施工技術(shù)，確保質(zhì)量和工期目標(biāo)。 三、施工準(zhǔn)備及施工安排 1、人員配置： 施工負(fù)責(zé)人：*** 工地質(zhì)檢員：*** 工地施工員：*** 工地試驗(yàn)員：*** 工地測(cè)量員：*** 工地安全員：*** 根據(jù)總體進(jìn)度計(jì)劃，合理配置人力資源，目前進(jìn)場(chǎng)人員滿足該工程施工要求，其中管理人員1人，技術(shù)人員1人，測(cè)量2人，試驗(yàn)1人，鋼筋工3人，模板工2人，混凝土工2人，機(jī)駕人員6人，工人3人，共計(jì)21人。 2、機(jī)械設(shè)備 主要施工機(jī)械 名稱 規(guī)格型號(hào) 單位 數(shù)量 備注 裝載機(jī) ZL50-E 臺(tái) 1 砼攪拌站 2HZS120 臺(tái) 1 混凝土罐車 12m3 臺(tái) 2 吊車 25T 臺(tái) 1 鋼筋彎曲機(jī) 3kw 臺(tái) 1 鋼筋調(diào)直機(jī) 2.5kw 臺(tái) 1 數(shù)控彎曲機(jī) 套 1 鋼筋切斷機(jī) 臺(tái) 1 電焊機(jī) 15kw 臺(tái) 2 潛水泵 3kw 臺(tái) 1 發(fā)電機(jī)組 400kv.A 臺(tái) 1