第1章 前言拉伸彎曲矯直機(jī)應(yīng)用于精整機(jī)組中,對(duì)薄帶材進(jìn)行矯直.目前,國外已經(jīng)開發(fā)生產(chǎn)出多種機(jī)型,并已廣泛應(yīng)用.我國尚在研制開發(fā)階段,需加速發(fā)展獨(dú)立成套.1.1 拉彎矯直機(jī)及其發(fā)展由于冷軋帶鋼中存在較大的殘余應(yīng)力,使得板面產(chǎn)生波浪和翹曲,不能滿足用戶的使用要求,需要對(duì)其進(jìn)行矯直.板帶材的矯直設(shè)備主要有以下三種形式:輥式矯直機(jī),拉伸矯直機(jī)和拉彎矯直機(jī).輥式矯直機(jī)對(duì)中厚板矯直效果良好,而對(duì)于薄帶材則效果較差;拉伸矯直機(jī)依靠夾緊裝置或張力輥組產(chǎn)生拉伸變形,使帶材產(chǎn)生一定的塑性變形而達(dá)到矯直的目的,但由于張力較大,會(huì)降低帶材的機(jī)械性能.基于以上原因便產(chǎn)生了拉彎矯直機(jī),他綜合了拉伸矯直機(jī)和輥式矯直機(jī)的優(yōu)點(diǎn),用較小的張力使帶材產(chǎn)生較大的塑性變形,達(dá)到矯直帶材的目的.這種設(shè)備對(duì)于薄帶材矯直效果非常好,便于成卷作業(yè),在薄帶材矯直中逐漸取代了其他兩種形式的矯直機(jī).早期的拉彎矯直機(jī)只是拉伸矯直機(jī)和輥式矯直機(jī)的簡(jiǎn)單組合,見圖1.1a,矯直效果并不顯著.后來出現(xiàn)了如圖1.1b所示類型的拉彎矯直機(jī),這種矯直機(jī)既減少了矯直輥的數(shù)量,又達(dá)到了較好的矯直精度.經(jīng)過不斷的開發(fā)研究,近年來又出現(xiàn)了多重拉彎矯直機(jī),如圖1.1c,使用了兩組以上的矯直輥組,并增加了支撐輥的數(shù)目,提高了矯直輥的抗彎剛度和強(qiáng)度,這樣就可以矯直高強(qiáng)度的薄帶材.拉彎矯直機(jī)的設(shè)計(jì)制造方法,在國外已較為成熟,而國內(nèi)只作過小型樣機(jī)及理論探討,還未達(dá)到在生產(chǎn)中應(yīng)用的程度.設(shè)計(jì)拉彎矯直機(jī)的難點(diǎn)是矯直理論相當(dāng)復(fù)雜,張力輥組的速度和張力控制也較復(fù)雜.圖1.11.2 翁格勒拉彎矯直機(jī)的結(jié)構(gòu)與特點(diǎn)下面通過武鋼冷軋廠從德國(Ungerer) 機(jī)器制造有限公司引進(jìn)的拉伸彎曲矯直縱橫剪機(jī)組來認(rèn)識(shí)一下這一類矯直機(jī)的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)。1.2.1 拉彎矯直機(jī)的特點(diǎn)拉伸彎曲矯直機(jī)主要由三部分組成。一部分是帶有彎輥調(diào)節(jié)裝置的23 輥式矯直機(jī)本體;另一部分是張力輥組(也稱S 輥組) 和傳動(dòng)部分。 1.2.1.1 彎曲矯直機(jī)彎曲矯直機(jī)為23 輥式,輥徑為25mm。在每個(gè)工作輥的寬度上有相應(yīng)的中間輥,輥徑30mm。每列中間輥上又有9 組支撐輥,支撐輥徑33mm。如圖1.2 所示。矯直機(jī)上部設(shè)有矯直輥傾斜和壓下機(jī)構(gòu),即輥縫調(diào)節(jié)裝置。它由電機(jī)通過一套傳動(dòng)裝置帶動(dòng)橫梁使上輥組作升降調(diào)節(jié),而通過蝸輪蝸桿帶動(dòng)偏心輥實(shí)現(xiàn)上輥組的傾斜調(diào)節(jié)。整個(gè)上機(jī)架可由液壓缸推向前翻轉(zhuǎn)90打開,以便于清理輥面和更換上下輥組。矯直機(jī)下部則采用每組支撐輥均由一個(gè)液壓帶動(dòng)鍥鐵進(jìn)行升降調(diào)節(jié),使工作輥實(shí)現(xiàn)“ + 、- ”彎輥達(dá)到彎曲矯直目的。這種多輥組式的矯直機(jī)具有輥式矯直機(jī)的優(yōu)點(diǎn),同時(shí)又有彎曲輥的特點(diǎn),兩種功能組合,在張力的作用下,使帶鋼產(chǎn)生彈塑性延伸,消除了難以矯直的帶鋼缺陷,從而達(dá)到最佳的平直度。由于矯直輥是被動(dòng)的,所以能很好地與帶鋼保持同步,避免了帶鋼表面擦傷。圖 1.21.支撐輥 2.中間輥 3.工作輥 4.上機(jī)架 5.下機(jī)架 1.2.2 張力輥組張力輥組為四輥式。由于帶鋼以“S”形經(jīng)過這些輥?zhàn)觽鲗?dǎo)出來,所以又稱四輥式“S”輥組。這樣布置的輥,傳導(dǎo)通過的帶鋼與輥?zhàn)又g接觸摩擦的總包角是最大的?？梢允箮т摦a(chǎn)生最大的制動(dòng)、拉力。為了使帶鋼與輥面之間摩擦力增加,同時(shí)又不傷害帶鋼表面,所以輥面必須襯一層既耐磨又耐油的聚氨脂橡膠。四輥式張力輥安裝在鋼結(jié)構(gòu)制成的“U”形支架上。輥徑為500mm。安裝的位置是:第一輥中左,上第二輥外左，下第三輥外右,下第四輥中右,上具體布置見圖1.3 所示。為了便于帶鋼順利地通過“S”輥組,在每個(gè)輥?zhàn)优c帶鋼接觸部分均有弧形導(dǎo)板,在輥組的帶鋼入口處和出口處各安裝一個(gè)導(dǎo)板臺(tái),在輥組的兩個(gè)內(nèi)輥之間安裝一個(gè)擺動(dòng)式壓緊輥,穿帶過程是壓緊帶頭引導(dǎo)穿帶。壓緊輥的左右擺動(dòng)均由一液壓缸驅(qū)動(dòng)。通常情況下壓緊輥停在中間位置。四輥式張力輥組,由于合理地配置了導(dǎo)板臺(tái)、弧形導(dǎo)板、壓緊輥和穿帶皮帶運(yùn)輸機(jī),使得帶鋼在穿帶過程中通過實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化。圖1.31. 弧形導(dǎo)板 2.入口張力輥 3.中間擺動(dòng)輥 4.彎輥矯直機(jī) 5.張力測(cè)量輥 6.出口張力輥 7.導(dǎo)板臺(tái) 8.穿帶皮帶 9.U形框架1.2.3 張力輥組傳動(dòng)系統(tǒng)來自開卷機(jī)的帶鋼被位于彎曲矯直機(jī)之前后的張力輥組導(dǎo)入。由于各個(gè)輥?zhàn)由蟼魉偷膸т撚休^大的接觸包角,可以在帶鋼中產(chǎn)生一個(gè)越來越大的拉應(yīng)力。此拉應(yīng)力與彎曲矯直機(jī)的彎曲應(yīng)力重疊。這種疊加的應(yīng)力可以達(dá)到比較理想的矯直效果。張力輥組的傳動(dòng)特點(diǎn)有多種。如圖1.4 所示的張力輥組為機(jī)械傳動(dòng)方式。它的前后張力輥組的各個(gè)張力輥是通過齒輪箱、行星差動(dòng)齒輪等由一個(gè)電動(dòng)機(jī)而傳動(dòng)的。這種機(jī)械式傳動(dòng)的特點(diǎn)是通過機(jī)械聯(lián)鎖方式使延伸率恒定,機(jī)械方面較復(fù)雜。而張力輥組的傳動(dòng)采用了每個(gè)張力輥由功率各異的直流電機(jī)傳動(dòng),如圖1.5 所示。這種傳動(dòng)的特點(diǎn)是,前后張力輥組的速差均由電氣系統(tǒng)控制與調(diào)節(jié)。每個(gè)輥?zhàn)铀饔玫牧卮笮】烧{(diào)。由于前后張力輥組中的電機(jī)處于不同的工作狀態(tài),前張力輥各輥的直流電機(jī)是在帶鋼的拖動(dòng)下旋轉(zhuǎn)的,此時(shí)的前張力輥組是制動(dòng)輥,所以在各張力輥上傳動(dòng)的功率是逐漸加大的。反之后張力輥組則是在直流電機(jī)的傳動(dòng)下旋轉(zhuǎn)的,各張力輥上傳動(dòng)功率是逐漸減小的。這樣可不致于因?yàn)榧铀俣忍蠖霈F(xiàn)打滑。由于目前在電控方面已趨成熟,采用該傳動(dòng)方式的比較多。圖 1.4 張力輥組機(jī)械傳動(dòng)系統(tǒng)圖圖 1.5 張力輥組直流電機(jī)傳動(dòng)系統(tǒng)圖1.3 式拉彎矯直機(jī)的工作原理拉伸彎曲矯直是在輥式矯直法和拉伸矯直法基礎(chǔ)上發(fā)展起來的矯直方法,是上述兩種方法的綜合。翁格勒拉伸彎曲矯直機(jī)是在兩組張力輥之間,用一種最新形式的21 輥矯直機(jī)。它之所以具有使矯直帶材得到最佳矯直效果,是由其結(jié)構(gòu)特性所決定。該設(shè)備具有:(1) 非傳動(dòng)的特殊結(jié)構(gòu)的上下輥組。(2) 上輥組的中心高度調(diào)節(jié)裝置。(3) 上輥組的傾斜調(diào)節(jié)裝置。(4) 下輥組的彎輥裝置(鍥鐵調(diào)節(jié)) 。通過這些裝置可以使矯直機(jī)的上下矯直輥之間的縫隙任意可調(diào)。根據(jù)被矯帶材的材質(zhì)、板厚、板形等不同,可選用不同的輥縫。被矯帶材通常在彎曲矯直機(jī)的入口處產(chǎn)生較大的彎曲,這種彎曲程度是沿著出口方向逐漸減弱。經(jīng)過很多輥?zhàn)臃磸?fù)矯正,帶材的曲率逐步減小而逐漸變得平直,這是其一。其二,帶材在張力的作用下,通過彎曲矯直機(jī)時(shí)產(chǎn)生了縱向拉應(yīng)力與橫向彎曲應(yīng)力。由于彎曲應(yīng)力的作用面與縱向拉應(yīng)力不同,實(shí)際矯直過程是發(fā)生在兩個(gè)作用面疊加范圍中。如圖1.6 所示的疊加應(yīng)力分布,兩種疊應(yīng)力作用的結(jié)果,使被矯帶材內(nèi)的各種應(yīng)力,通過拉伸和彎曲應(yīng)力而產(chǎn)生變化,即帶材中產(chǎn)生形狀不同的長(zhǎng)短纖維組織同時(shí)被延伸拉長(zhǎng)。在它們彈性收縮之后,延伸變長(zhǎng)的纖維仍然保留。由于拉應(yīng)力所產(chǎn)生的永久性塑性變形表現(xiàn)為延伸形式,使帶材不均勻的纖維組織均勻,內(nèi)應(yīng)力值相同且方向一樣,達(dá)到了矯直的目的。圖 1.6 拉伸彎曲應(yīng)力疊加應(yīng)力分布圖1. 帶鋼厚度2. 壓應(yīng)力3. 拉應(yīng)力4. 拉應(yīng)力截面 5.7. 塑性區(qū)6. 彈性區(qū)8. 壓應(yīng)力截面9. 曲率半徑1.4 拉彎矯直理論拉彎矯直是拉伸與彎曲聯(lián)合作用的矯直方法.下面以矩形斷面的理想材料為例進(jìn)行研究.由于其中的拉伸作用，彎曲變形的同時(shí)中性層必須發(fā)生移動(dòng)，如圖1.7所示,當(dāng)斷面中拉伸區(qū)和壓縮區(qū)都存在塑性層時(shí)(),移動(dòng)量e由水平方向外力與內(nèi)力的平衡條件求得： 式中 -平均單位外拉力, ； -總的外拉力； -被矯直金屬的寬度。中性層的拉應(yīng)力為：中性層的相對(duì)變形為：中性層的殘余相對(duì)變形為： 拉伸區(qū)的相對(duì)變形為：壓縮區(qū)的相對(duì)變形為：彎曲矯直時(shí)，彎矩按式的推導(dǎo)方法，彎矩按下式計(jì)算： 拉彎矯直時(shí)，采用類似的推導(dǎo)方法，彎矩按下式計(jì)算：顯然，MMo，可有： 上式表明，拉力影響的結(jié)果，使拉彎矯直時(shí)的彎矩及其彈復(fù)曲率比單純彎曲矯直的小，有利于提高矯直精度，或適于矯直彎曲矯直困難的薄帶材。當(dāng)壓縮區(qū)內(nèi)不存在塑性層時(shí)，如圖1.8所示，拉伸與彈性彎曲聯(lián)合作用。根據(jù)水平方向外力與內(nèi)力平衡條件，中性層移動(dòng)量e為： 式中-軋件的彎曲半徑， 中性層的拉應(yīng)力為： 或 中性層的相對(duì)變形為： 或 中性層的殘余相對(duì)變形為： 或 上式表明：軋件的長(zhǎng)度變化決定于材質(zhì)（ ），拉伸變形（ ）和彎曲變形（）。圖 1.7 拉彎矯直應(yīng)力圖圖中的字母改小點(diǎn)!a-彎曲；b-拉伸；c-拉彎聯(lián)合作用 圖1.8 拉伸與彈性彎曲應(yīng)力圖a-彈性彎曲；b-拉伸；c-拉伸與彎曲1.5 設(shè)計(jì)任務(wù)和設(shè)計(jì)思路 1.5.1 設(shè)計(jì)任務(wù)與初步工藝參數(shù)設(shè)計(jì)任務(wù)：拉彎矯直機(jī)：工藝參數(shù)：寬度：7501550mm、厚度：0.33.0mm、屈服強(qiáng)度：260650MPa、矯直速度0180m/min，前后張力：(1/51/15) 設(shè)計(jì)要求：計(jì)算并確定輥徑、輥距及輥數(shù)，矯直輥的分布形式、輥數(shù)。計(jì)算最大矯直力、最大矯直力矩，確定電機(jī)功率1.5.2 設(shè)計(jì)思路根據(jù)拉彎矯直機(jī)原理，知道此種矯直形式是拉伸矯直與彎曲矯直組合，翁格勒拉彎矯直機(jī)中間的彎曲矯直輥部分是輥式矯直機(jī)，其矯直輥負(fù)責(zé)對(duì)板帶的彎曲和矯直，入、出口則采用拉伸矯直機(jī)，其張力輥負(fù)責(zé)對(duì)板帶的拉伸矯直。中間輥式矯直機(jī)與兩側(cè)的拉伸矯直機(jī)采用單獨(dú)電機(jī)驅(qū)動(dòng)，因此在結(jié)構(gòu)和力能參數(shù)計(jì)算上可以簡(jiǎn)化為單獨(dú)考慮。由初步工藝參數(shù)中未給出軋件材料特性，根據(jù)3中選取普碳鋼彈性模量，根據(jù)6初定包角。完善后的工藝參數(shù)：寬度： 7501550mm厚度： 0.33.0mm屈服強(qiáng)度： 260650Mpa矯直速度： 0180m/min前后張力： (1/51/15)彈性模量： 張力輥包角： 第2章 翁格勒拉彎矯直機(jī)的結(jié)構(gòu)參數(shù)計(jì)算拉彎矯直機(jī)結(jié)構(gòu)參數(shù)包括張力輥組的結(jié)構(gòu)參數(shù)：張力輥輥徑、輥身長(zhǎng)度、輥數(shù)；還包括彎曲矯直輥組的結(jié)構(gòu)參數(shù)：彎曲矯直輥的輥徑、輥距、輥身長(zhǎng)度。2.1 中間輥式矯直機(jī)彎曲矯直輥的結(jié)構(gòu)參數(shù)計(jì)算2.1.1 彎曲矯直輥的輥徑確定彎曲輥矯直輥徑應(yīng)在滿足強(qiáng)度條件下盡量采用較小輥徑，以期達(dá)到或接近大彎曲的拉彎矯宣要求。例如在某一拉彎矯直機(jī)上調(diào)整拉力，可以達(dá)到并與其中件層偏移系數(shù)基本接近時(shí)按圖2.1中曲線VI可知，其相應(yīng)的或最大的。圖2.1 各種拉彎狀態(tài)下的曲線因此所采用的彎曲輥直徑就應(yīng)保證帶材能達(dá)到不超過的彎曲。于是中性層的變形放大系數(shù)為=1.67，它要比純拉伸變形增大67。現(xiàn)在就按這種變形匹配關(guān)系將其模型繪于圖2.2。圖中，。中性層偏移后拉伸側(cè)彈性區(qū)厚度由變?yōu)椋瑑蛇叧院笞優(yōu)?正反拉彎后兩側(cè)的彈性區(qū)都縮小到，因此拉彎矯直后新彈區(qū)比要小于由前面已知來計(jì)算式的關(guān)系由圖中兩個(gè)三角形與相等條件也可求出。圖2.2 帶材拉伸與彎曲變形的匹配模型可見拉彎后的等效彈區(qū)比確有明顯減小，既有利于矯直又不利于斷面畸變。再以圖2.2中點(diǎn)為例，其，用插值法可求出此時(shí)用式可算出，這表示已有半個(gè)厚度達(dá)到塑性拉伸，正反彎曲之后則全斷面為塑性拉伸。因此用來確定彎曲輥直徑是可行的。即 （2-1） 式中值為最小帶厚，為其相應(yīng)的屈服極限。 工藝參數(shù)中給出0.3mm, =210GPa,=(260650)MPa因此，由式（21）可計(jì)算出彎曲矯直輥的輥徑：mm選取50mm矯直輥直徑與彎曲輥直徑基本相同，只是在矯直輥的壓彎量要比彎曲輥的小些。它們?cè)诮Y(jié)構(gòu)上相同，故統(tǒng)稱為彎曲矯直輥。2.1.2 彎曲矯直輥的輥距確定一定用途的矯直機(jī)的輥距值可在一定的適用范圍內(nèi)選取，但不能過大或過小。輥距過大，軋件塑性變形不足，保證不了矯直質(zhì)量，同時(shí)軋件有可能打滑，滿足不了咬入條件；輥距過小，由于矯直力過大，可能造成軋件與輥面的快速磨損或輥?zhàn)雍徒虞S等零件的破壞。所以認(rèn)為，最大允許輥距值決定于矯直質(zhì)量和咬入條件；最小輥距值決定于接觸應(yīng)力或扭轉(zhuǎn)強(qiáng)度條件。最終在二者之間選取合適的輥距值。（1）值的確定。為保證矯直質(zhì)量條件，對(duì)于理想材料，若采用小變形方案，其最大允許輥距為： 其中-比例系數(shù)，中薄板=0.90.95，在此取0.9所以，得出 =55mm（2）值的確定。軋件對(duì)矯直輥的壓力隨著輥距的減小而增大。若壓力值過大會(huì)加速輥面的磨損，降低板面質(zhì)量，所以輥距不能太小。因此，接觸應(yīng)立成為輥距最小值的限制條件。矯直輥輥身的彎曲強(qiáng)度一般不能成為最小輥距的限制條件，因此彎曲強(qiáng)度不夠時(shí)，可增設(shè)支撐輥。輥頸的扭轉(zhuǎn)強(qiáng)度和連接周軸的強(qiáng)度往往時(shí)最小輥距的限制條件。一般情況下，薄板矯直機(jī)的輥距可大致選取下面數(shù)值：所以，綜合考慮，彎曲矯直輥輥距取值 2.1.3 彎曲矯直輥輥數(shù)、輥身長(zhǎng)度的確定（1）輥數(shù)選擇增加輥數(shù)，可提高矯直精度，但同時(shí)會(huì)增大結(jié)構(gòu)尺寸和重量，也會(huì)增加能量消耗。所以，在達(dá)到矯直質(zhì)量要求的前提下，力求輥數(shù)減少。此外，輥?zhàn)舆^多時(shí)，不僅明顯加重前面提到的缺點(diǎn)，而且矯直精度提高的并不顯著，經(jīng)濟(jì)效果很低，故輥?zhàn)硬灰诉^多。對(duì)于薄板矯直機(jī)，由于鋼板比值很大，原始彎曲曲率較大以及瓢曲和浪形缺陷嚴(yán)重又往往是冷矯材料，強(qiáng)化系數(shù)也較大，則矯直困難，但是又往往受強(qiáng)度條件限制，輥距不得不加大。因此，就需要增多輥數(shù)，以便保證矯直質(zhì)量，故薄板矯直機(jī)的輥?zhàn)虞^多。對(duì)于厚板矯直機(jī)，則相反，輥?zhàn)虞^少。一般選取輥數(shù)可參見表2.1。表2.1 輥數(shù)與鋼板的關(guān)系鋼板厚度 輥數(shù) 根據(jù)給定的工藝參數(shù)，選取輥數(shù) 。（2）輥身長(zhǎng)度的確定矯直輥輥身長(zhǎng)度要比鋼板的最大寬度大一定的數(shù)值，并按下式計(jì)算 由工藝參數(shù)選取系數(shù)1.12，得出結(jié)合表2.2選取 生產(chǎn)線提供者帶材尺寸拉伸率拉力拉力輥彎曲輥速度卷重包鋼2030冷軋酸洗線SMS(德國)45寶鋼2030冷軋退火線新日鐵（日本）寶鋼2030冷軋鍍鋅線WeanUnited(美國)寶鋼2030冷軋重卷線SMS包鋼1700冷軋酸洗SMSBWG表2.2 中國現(xiàn)用拉彎矯直機(jī)概況表2.2（續(xù)）生產(chǎn)線提供者帶材尺寸拉伸率拉力拉力輥彎曲輥速度卷重武鋼1700冷軋熱鍍鋅線DEMAG（德國）注: 1.SMS-施羅曼西馬克;DEMAG-德馬克;Wenan-維恩;2.實(shí)際值小于計(jì)算值者為正常3.實(shí)際值大于計(jì)算值者為正常4.實(shí)際值在值與計(jì)算值之間均為可用.稍大于計(jì)算之者也可以.2.2 張力輥結(jié)構(gòu)參數(shù)的計(jì)算2.2.1 張力輥直徑的確定拉彎矯直機(jī)的張力輥所承受的拉力比拉伸矯直機(jī)拉力輥的拉力小1倍以上，故其直徑可以適當(dāng)減小。從彎曲矯直輥的拉彎變形分析中可以看到，若按最厚帶材不產(chǎn)生塑性彎曲：而且拉力更要減小，如減到屈服拉力的三分之一。則最小輥徑為式中為帶材最大厚度，為其最小屈服極限。根據(jù)工藝參數(shù)得出張力輥輥徑： 取為2.2.2 張力輥輥數(shù)，輥身長(zhǎng)度的確定 （1）張力輥輥數(shù)的確定張力輥的數(shù)量取決于拉力放大的倍數(shù)，拉力由展卷出口拉力增大到矯直所需之拉力逐步由張力輥通過帶材對(duì)輥?zhàn)影撬a(chǎn)生的摩擦力而增加的，包角越大，拉力增加得越多。而每一輥?zhàn)拥陌堑慕侵荒茉龃蟮揭欢ㄏ薅龋话?。因此拉力放大系?shù)中的角給定時(shí)，輥數(shù)便可求出： 在多輥系的張力輥組中，角代表個(gè)輥包角的總和。根據(jù)工藝參數(shù)由3中定包角。所以得出張力輥輥數(shù)： 張力輥輥數(shù)為2，選用2輥張力輥輥組形式。（2）張力輥輥身長(zhǎng)度的確定張力輥輥身長(zhǎng)度與彎曲矯直輥輥身長(zhǎng)度一致：。張力輥與矯直輥之間距離是矯直機(jī)結(jié)構(gòu)而定，在此不做具體確定。第3章 翁格勒拉彎矯直機(jī)的力能參數(shù)計(jì)算由于此矯直機(jī)采用中間輥式矯直機(jī)部分進(jìn)行彎曲矯直，出、入口設(shè)置拉伸矯直機(jī)部分進(jìn)行拉伸矯直，兩者采用單獨(dú)電機(jī)驅(qū)動(dòng)，拉伸矯直機(jī)不受中間輥式矯直機(jī)的影響，而輥式矯直機(jī)矯直速度由拉伸矯直機(jī)決定，因此可以對(duì)拉伸矯直機(jī)進(jìn)行單獨(dú)計(jì)算，對(duì)輥式矯直機(jī)的矯直速度確定后單獨(dú)計(jì)算。3.1 拉伸矯直機(jī)部分的力能參數(shù)計(jì)算第2章中求得張力輥輥數(shù)為2，因此采用2輥輥系形式如圖3.1所示圖3.1 翁格勒拉彎矯直機(jī)的二輥系拉伸矯直機(jī)結(jié)構(gòu)圖1. 展卷機(jī) 2.卷取機(jī)b.后張力輥組 c.前張力輥組從左向右將卷由展卷機(jī)1拉出后呈S型繞過后張力輥組b，在繞過前張力輥組a進(jìn)入卷取機(jī)2。卷取機(jī)2提供初始拉力，經(jīng)輥組a 將張力放大為，同時(shí)展卷機(jī)1提供初始制動(dòng)力，經(jīng)混組b將制動(dòng)力放大到，則在拉力與制動(dòng)力之間形成拉伸力使帶材產(chǎn)生塑性拉伸并在機(jī)器的連續(xù)轉(zhuǎn)動(dòng)中完成連續(xù)性矯直工作。 下面按給定的工藝參數(shù)對(duì)此拉伸矯直機(jī)進(jìn)行力能參數(shù)的計(jì)算，工藝參數(shù)：屈服極限，帶寬，厚度，矯直速度，輥徑，輥頸直徑，包角，采用聚酯輥面（由6中選取的輥面材料），其摩擦系數(shù)，設(shè)計(jì)張力（其中為鋼板的最大斷面面積， ）滾動(dòng)軸承摩擦系數(shù)。按以上條件計(jì)算張力輥輥組的張力和此拉伸矯直機(jī)的驅(qū)動(dòng)功率。計(jì)算： 取最大值 軸承受力總和為： 出口輥組的轉(zhuǎn)速為： 軸承摩擦功率為： 第2輥的輥面與帶材間滑動(dòng)速度為： 其滑動(dòng)摩擦功率為： 第2輥帶材出口速度即第1輥帶材入口速度為：第1輥面上滑動(dòng)速度為：其滑動(dòng)功率為：總滑動(dòng)功率為： 系統(tǒng)的傳動(dòng)功率為： 后張力輥出口速度為： 式中為拉伸矯直所需的拉伸率，一般取值在 取 。拉伸變形功率為： 傳動(dòng)所損耗的功率為： -為轉(zhuǎn)動(dòng)系統(tǒng)的總效率按經(jīng)驗(yàn)一般為0.85總驅(qū)動(dòng)功率為： 至此，拉伸矯直機(jī)部分的力能計(jì)算全部完成。 3.2 中間輥式矯直機(jī)部分的力能參數(shù)計(jì)算3.2.1 中間輥式矯直機(jī)部分的矯直力，矯直力矩的計(jì)算根據(jù)工藝參數(shù)，中間輥式矯直機(jī)采用平行輥排列形式，這種形式通常第1輥和第n輥單獨(dú)排列（這里有第2章可知n=17），其余的為集體調(diào)整。因此，除第2輥和n-1輥外，中間各輥的彎曲力矩可以認(rèn)為是相同的，故彎曲力矩之和為 式中 與分別為中間各輥彎曲力矩與的比值和第輥彎曲力矩的比值，二者數(shù)值決定中間各輥所調(diào)整的彎曲程度，一般取值為，。 為彈塑性彎矩極限值： 矯直力之和為： 式中 為矯直輥輥距，在第2章中求得3.2.2 中間輥式矯直機(jī)的矯直功率計(jì)算 矯直功率按下式計(jì)算： 式中 作用在輥上的總傳動(dòng)力矩，； 矯直速度，； 矯直輥直徑，； 傳動(dòng)總效率，取值 0.85。式中 軋件彎曲變形所需力矩 克服軋件與輥?zhàn)娱g滾動(dòng)摩擦所需力矩，矯直型材時(shí)還須考慮動(dòng)摩擦； 克服輥?zhàn)虞S承的摩擦及支撐輥與工作輥間的滾動(dòng)摩擦所需力矩。 可根據(jù)矯直時(shí)外力所需做功與內(nèi)力所做功相等的條件求得。矯直長(zhǎng)度為的軋件外力矩所做功為： (3-1)根據(jù)圖3.2,矯直長(zhǎng)度為的軋件，內(nèi)力矩做功為：當(dāng)總的彎曲曲率為時(shí)，對(duì)全長(zhǎng)軋件內(nèi)力作功為： 在輥式矯直機(jī)條件下，可以認(rèn)為，軋件通過每個(gè)輥?zhàn)訒r(shí)，沿軋件長(zhǎng)度上各個(gè)斷面值的大小決定于彎曲曲率，而與軋件長(zhǎng)度無關(guān)，故上式可寫為：式中，部分的數(shù)值應(yīng)等于圖3.3中曲線所包圍的面積ABCD，則：該式所表示的變形功中，包括彈復(fù)功部分（）在內(nèi)，考慮到在矯直過程中彈復(fù)功恢復(fù)的程度不同，故上式改寫為：式中 彈復(fù)功恢復(fù)系數(shù)，由實(shí)驗(yàn)測(cè)得，一般所有輥?zhàn)幼龉Φ目偤蜑椋?(3-2)式3-1與3-2式聯(lián)立，得：按上式計(jì)算變形力矩時(shí)，應(yīng)考慮軋件的原始曲率。軋件的原始曲率分單向的（如鋼軌和槽鋼）和變向（如鋼板）的。單向曲率又分為凹向下和凹向上的。 矯直原始曲率凹向下的軋件時(shí)，殘余曲率與彈復(fù)曲率按圖3.4所示的折線規(guī)律分布，故變形力矩可寫為：為簡(jiǎn)化計(jì)算，可近似的認(rèn)為：且一般。故可有： (3-3)當(dāng)原始曲率凹向上時(shí)，軋件的彈塑形彎曲從第3輥開始 ，則此時(shí)變形力矩為： (3-4)比較式3-3和式3-4，可知對(duì)于變相原始曲率的軋件，應(yīng)按二者平均值計(jì)算，但是考慮到各種原始曲率的可能性，變形力矩均以式3-3計(jì)算。令：，式中 相對(duì)力矩或相對(duì)彈復(fù)曲率；相對(duì)殘余曲率。則式3-3可變?yōu)椋河捎冢陨鲜接挚蓪憺椋?(3-5)其中： (3-6)式中，稱為矯直方案系數(shù)，實(shí)際生產(chǎn)中可以根據(jù)所用的矯直方案按式3-6計(jì)算，設(shè)計(jì)矯直機(jī)時(shí)可參見表3.1的數(shù)值選取。表3.1 矯直方案系數(shù)的參考數(shù)值材 料強(qiáng)化系數(shù)材 料強(qiáng)化系數(shù)碳 素 鋼鋁 合 金左右合 金 鋼按式3-5計(jì)算變形力矩時(shí)，必須已知軋件的原始曲率。根據(jù)文獻(xiàn)資料，乍見最小原始曲率半徑在下列數(shù)值范圍內(nèi)選?。轰摪?;型鋼 （大斷面去大值，小斷面取小值）。矯直具有變相曲率的對(duì)稱斷面軋件時(shí)，應(yīng)按原始曲率的平均值計(jì)算，即：式中 軋件與輥?zhàn)娱g的滾動(dòng)摩擦系數(shù)。取值為： 冷矯鋼板 熱矯鋼板 有色鋼板 矯直型材考慮滑動(dòng)摩擦的影響 式中 矯直輥軸承的摩擦系數(shù)，滾動(dòng)軸承，滑動(dòng)軸承； 矯直輥輥頸直徑，結(jié)合工藝參數(shù)，查表3.1選取=1.5，選取計(jì)算出，所以按照上面一系列公式得出作用在輥?zhàn)由系目倐鲃?dòng)力矩為： 矯直功率為：至此中間輥式矯直機(jī)部分的力能參數(shù)計(jì)算全部完成。（把下面的圖處理好!) 圖3.2 力矩做功計(jì)算見圖 圖3.3 彎矩與曲率關(guān)系圖3.4 多輥矯直時(shí)軋件曲率的變化第4章 翁格勒拉彎矯直機(jī)電機(jī)功率的選擇與主要技術(shù)性能在第3章中求得拉伸矯直機(jī)部分和中間輥式矯直機(jī)部分的驅(qū)動(dòng)功率，在實(shí)際中考慮到傳動(dòng)系統(tǒng)的影響驅(qū)動(dòng)電機(jī)功率要比求得的驅(qū)動(dòng)功率高出左右，因此選取電機(jī)功率為：拉伸矯直機(jī)部分主電機(jī)功率 中間輥式矯直機(jī)部分主電機(jī)功率 翁格勒中薄板拉彎矯直機(jī)主要技術(shù)性能參數(shù)如下：矯直鋼板尺寸 鋼板屈服強(qiáng)度 矯直速度 中間輥式矯直機(jī)最大矯直力 中間輥式矯直機(jī)最大矯直力矩 中間輥式矯直機(jī)彎曲矯直輥輥徑 中間輥式矯直機(jī)彎曲矯直輥輥數(shù) （上9下8）中間輥式矯直機(jī)彎曲矯直輥輥距 中間輥式矯直機(jī)彎曲矯直輥輥身長(zhǎng)度 拉伸矯直機(jī)張力輥輥徑 拉伸矯直機(jī)張力輥輥數(shù) （入口與出口各2）拉伸矯直機(jī)張力輥身長(zhǎng)度 拉伸矯直機(jī)出口張力 拉伸矯直機(jī)入口張力 中間輥式矯直機(jī)主電機(jī)功率 拉伸矯直機(jī)主電機(jī)功率 翁格勒拉彎矯直機(jī)輥系布置形式示意圖如圖4.1圖 4.1 翁格勒拉彎矯直機(jī)輥系示意圖第5章 總結(jié)指導(dǎo)老師給出的的題目為根據(jù)給定的初步工藝參數(shù),對(duì)拉彎矯直機(jī)進(jìn)行節(jié)結(jié)構(gòu)參數(shù)和力能參數(shù)的計(jì)算.這道題有一定的難度,但同時(shí)也有很大的自由度,指導(dǎo)老師周存龍教授介紹了一種翁格勒拉彎矯直機(jī),經(jīng)過多有關(guān)資料的查閱和總結(jié),對(duì)該種拉彎矯直機(jī)有了一定的認(rèn)識(shí),在此基礎(chǔ)上,通過對(duì)有關(guān)原理的咀嚼和吸收,在周教授的指導(dǎo)下對(duì)這種矯直機(jī)進(jìn)行了與初步工藝參數(shù)相匹配的結(jié)構(gòu)計(jì)算和力能計(jì)算以及主電機(jī)的選擇與輥系的布置,完成了本次課程設(shè)計(jì),由于我的能力有限,可供查閱的資料也有限,此次課程設(shè)計(jì)還很不完善.值得慶幸的是,在整個(gè)設(shè)計(jì)過程中我收獲了很多,在專業(yè)知識(shí)上,我加深了對(duì)矯直機(jī)的認(rèn)識(shí)和了解,對(duì)工程領(lǐng)域的設(shè)計(jì)工作過程也有了很深的認(rèn)識(shí).同組同學(xué)們之間的互相合作，分工處理，有時(shí)能很快把工作處理好，使我認(rèn)識(shí)到了團(tuán)隊(duì)精神是十分重要的。在此要特別感謝周存龍教授的細(xì)心指導(dǎo),使我在課程設(shè)計(jì)過程中少走了很多彎路,并且收獲了很多,可謂是事半功倍.參考文獻(xiàn)1 黃慶學(xué).軋鋼機(jī)械設(shè)計(jì)M. 北京:冶金工業(yè)出版社,2007.62 崔甫.矯直原理與矯直機(jī)械M. 北京:冶金工業(yè)出版社,2005.43 劉鴻文.材料力學(xué)M.第二版,北京:高等教育出版社,2004.14 唐增寶等.機(jī)械設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)M. 武漢,華中科技大學(xué)出版社,1999.35 冶金工業(yè)部武漢鋼鐵設(shè)計(jì)研究院.板帶車間機(jī)械設(shè)備M.北京,冶金工業(yè)出版社,1984.86 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