[发明专利]大型环件径-轴向轧制过程偏心状态自适应调控方法

权利要求书

1.一种大型环件径-轴向轧制过程偏心状态自适应调控方法，其特征在于：轧制时通过驱动辊旋转和芯辊径向进给实现径向轧制、通过上下锥辊旋转及轴向进给实现轴向轧制、通过左右导向辊实现平稳旋转、实时测量得到环件外径和左右导向辊位置，调控时包括步骤：S1、量化环件偏心程度—根据各部件已知和测量的尺寸位置数据及几何关系得到环件实时的偏心角；S2、根据环件偏心程度自适应调节锥辊转速—偏心角没超过允许值则不进行偏心调节且锥辊转速由现有理论进行设定，偏心角超过允许值则进行偏心调节且根据偏心角的偏心方向确定锥辊的加减速、根据偏心角的改变速率和锥辊的转速极限调节范围确定锥辊转速；

在步骤S1中，以驱动辊轴心为平面坐标原点，结合已知的驱动辊和左右导向辊的尺寸、实时测得的环件外径和左右导向辊坐标、几何关系得到环件圆心坐标，进而得到环件的偏心角；

设驱动辊轴心坐标为(0，0)、驱动辊与环件外切于M点、环件外径的测量点为N点，以MN方向为x轴方向、线段MN长度为环件外径D，已知驱动辊半径为R_m、左右导向辊半径为R_g，测得左右导向辊圆心G₁和G₂的坐标分别为(x₁，y₁)、(x₂，y₂)；

根据几何关系得到环件圆心O的x轴坐标x_o

x_o＝R_m+0.5D

由于左右导向辊与环件外切，根据几何关系得到环件圆心O在左右导向辊圆心G₁G₂连线的中垂线OQ上，中垂线的直线方程表示为

根据将环件圆心O的x轴坐标代入中垂线OQ方程中得到环件圆心O的y轴坐标y_o

通过环件圆心O的坐标得到相对于原点的偏心角γ

2.如权利要求1所述的大型环件径-轴向轧制过程偏心状态自适应调控方法，其特征在于：在步骤S2中，设γ为偏心角，γ_c为环件所允许的最大偏心角，用环件偏移系数k_γ来表示环件实际偏移程度与所允许的最大偏移程度间的关系

当k_γ小于或等于0时，环件实际偏心角不超过环件所允许的最大偏心角，不进行偏心调节，锥辊转速根据现有理论进行设定；当k_γ大于0时，环件实际偏心角超过环件所允许的最大偏心角，进行偏心调节；

进行偏心调节时，

当γ0时，环件向y轴正方向偏移，锥辊转速偏小，应将锥辊转速调大，锥辊转速设定为

n_c-new＝n_c-old+k_γ(n_c-max-n_c-old)

其中，n_c-new为当前锥辊转速n_c的设定值，n_c-old为上一时刻锥辊转速值，n_c-max为设备所允许的最大锥辊转速；

当γ≤0时，环件向y轴负方向偏移，锥辊转速偏大，应将锥辊转速调小，锥辊转速设定为

n_c-new＝n_c-old+k_γ(n_c-min-n_c-old)

其中，n_c-min为设备所允许的最小锥辊转速；

为了实现环件偏心角的快速调节，对偏心角的改变速率进行规定，其改变速率γ′表示为

其中，△t为测量取样的时间间隔，γ_new为该时刻测量的环件偏心角，γ_old为上一时刻测量的环件偏心角；

设环件偏心角改变速率的绝对值|γ′|的最低值为γ′_c，即单位时间内偏心角要改变γ′_c的角度；

当|γ|≥γ′_c，即环件偏心角改变速率在规定范围内，锥辊转速不需要进一步调节，维持原值即可，即

n_c-new＝n_c-old

当|γ|γ′_c且k_γ1，即环件偏心角改变速率偏小，且偏心角超出了所允许值的2倍，此时采用锥辊的极限转速进行调节，即