1、（此文檔為word格式，下載后您可任意編輯修改！）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(guó)外已經(jīng)開(kāi)發(fā)生產(chǎn)出多種機(jī)型,并已廣泛應(yīng)用.我國(guó)尚在研制開(kāi)發(fā)階段,需加速發(fā)展獨(dú)立成套拉彎矯直機(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：輻式矯直機(jī)，拉伸矯直機(jī) 和拉彎矯直機(jī).輻式矯直機(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輻組產(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

2、拉彎矯直,見(jiàn)圖1.1a,矯直效果機(jī),他綜合了拉伸矯直機(jī)和輻式矯直機(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,見(jiàn)圖1.1a,矯直效果早期的拉彎矯宜機(jī)只是拉伸矯宜機(jī)和輻式矯宜機(jī)的簡(jiǎn)單組合并不顯著.后來(lái)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)既減少了矯直輻的數(shù)量, 又達(dá)到了較好的矯直精度.經(jīng)過(guò)不斷的開(kāi)發(fā)研究,近年來(lái)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輻組,并增加了支撐輻的數(shù)目,提高了矯直輻的抗彎剛度和強(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(guó)外已較為成熟,而國(guó)內(nèi)只作過(guò)小型樣機(jī)及理論探討 ,還未 達(dá)到在生產(chǎn)中應(yīng)用的

3、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,張力輻組的速度和 張力控制也較復(fù)雜圖1.1翁格勒拉彎矯直機(jī)的結(jié)構(gòu)與特點(diǎn)下面通過(guò)武鋼冷軋廠從德國(guó)(Ungerer)機(jī)器制造有限公司弓I進(jìn)的拉伸彎曲矯直縱橫剪機(jī)組來(lái)認(rèn)識(shí)一下這一類矯直機(jī)的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)。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。一部分是帶有彎輻調(diào)節(jié)裝置的23輻式矯直機(jī)本體；另一部分是張力輻組(也稱S輻組)和傳動(dòng)部分。彎曲矯直機(jī)彎曲矯直機(jī)為23輻式,輻徑為25mm。在每個(gè)工作輻的寬度上有相應(yīng)的中間輯,轆徑30mm。每列中間輯上又有 9組支撐輻,支撐輻徑33mm。如圖1.2所示。矯直機(jī)上部設(shè)有矯直輻傾斜和壓下機(jī)構(gòu)，印轆縫調(diào)節(jié)裝置。它由電機(jī)通

4、過(guò)一套傳動(dòng)裝置帶動(dòng)橫梁使上輻組作升降調(diào)節(jié)，而通過(guò)蝸輪蝸桿帶動(dòng)偏心輻實(shí)現(xiàn)上輻組的傾斜調(diào)節(jié)。整個(gè)上機(jī)架可由液壓缸推向前翻轉(zhuǎn)90打開(kāi),以便于清理輻面和更換上下,使工作輻實(shí)圖1.2,使工作輻實(shí)圖1.2輯組。矯直機(jī)下部則采用每組支撐輻均由一個(gè)液壓帶動(dòng)鍥鐵進(jìn)行升降調(diào)節(jié) 現(xiàn)“ +、-”彎輻達(dá)到彎曲矯直目的。這種多輯組式的矯直機(jī)具有短式矯直機(jī)的優(yōu)點(diǎn) ,同時(shí) 又有彎曲輯的特點(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。 由于矯直輻是被動(dòng)的，所以能很好地與帶鋼保持 同步，避免了帶鋼表面擦傷。1.支撐輻2.中間輻3.工作輻4.上機(jī)架5.下機(jī)架1.2.2 張

5、力輻組張力輻組為四輻式。由于帶鋼以“ S”形經(jīng)過(guò)這些輻子傳導(dǎo)出來(lái)，所以又稱四輻式“S”輯組。這樣布置的輻，傳導(dǎo)通過(guò)的帶鋼與輻子之間接觸摩擦的總包角是最大的?？梢允?帶鋼產(chǎn)生最大的制動(dòng)、拉力。為了使帶鋼與輻面之間摩擦力增加，同時(shí)又不傷害帶鋼表面，所以輯面必須襯一層既耐磨又耐油的聚氨脂橡膠。四輻式張力輻安裝在鋼結(jié)構(gòu)制成的“ U”形支架上。輻徑為500mm。安裝的位置是：第一短中左，上第二輯外左，下第三 輻外右，下第四輯 中右，上具體布置見(jiàn)圖1.3所示。為了便于帶鋼順利地通過(guò) “S”輻組, 在每個(gè)輻子與帶鋼接觸部分均有弧形導(dǎo)板 ，在輻組的帶鋼入口處和出口處各安裝一個(gè)導(dǎo)板臺(tái)，在輻組的兩個(gè)內(nèi)輻之間安裝一

6、個(gè)擺動(dòng)式壓緊輻，穿帶過(guò)程是壓緊帶頭引導(dǎo)穿帶。壓緊短的左右擺動(dòng)均由一液壓缸驅(qū)動(dòng)。通常情況下壓緊輻停在中間位置。四輻式張力輻組，由于合理地配置了導(dǎo)板臺(tái)、弧形導(dǎo)板、壓緊輯和穿帶皮帶運(yùn)輸機(jī)，使得帶鋼在穿帶過(guò)程中通過(guò)實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化。圖1.31.弧形導(dǎo)板2.入口張力較3.中間擺動(dòng)短4.彎輻矯直機(jī)5.張力測(cè)量短6.出口張力較7.導(dǎo)板臺(tái)8.穿帶皮帶9.U形框架1.2.3 張力轆組傳動(dòng)系統(tǒng)來(lái)自開(kāi)卷機(jī)的帶鋼被位于彎曲矯直機(jī)之前后的張力輻組導(dǎo)入。由于各個(gè)輻子上傳送的帶鋼有較大的接觸包角,可以在帶鋼中產(chǎn)生一個(gè)越來(lái)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。張力轆組的傳動(dòng)特點(diǎn)

7、有多種。 如圖1.4所示的張力輻組為機(jī)械傳動(dòng)方式。它的前后張力轆組的各個(gè)張力輻是通過(guò)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(guò)機(jī)械聯(lián)鎖方式使延伸率恒定，機(jī)械方面較復(fù)雜。而張力輻組的傳動(dòng)采用了每個(gè)張力 輯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，前后張力輻組的速差均由電氣系統(tǒng)控制與調(diào)節(jié)。每個(gè)輻子所作用的力矩大小可調(diào)。由于前后張力輻組中的電機(jī)處于不同的工作狀態(tài),前張力輻各輻的直流電機(jī)是在帶鋼的拖動(dòng)下旋轉(zhuǎn)的，此時(shí)的前 張力輻組是制動(dòng)輻,所以在各張力輻上傳動(dòng)的功率是逐漸加大的。反之后張力輻組則是 在直流電機(jī)的傳動(dòng)下旋轉(zhuǎn)的,各張力輻上傳動(dòng)功率是逐漸減小的。這

8、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。購(gòu)兀州/二：士行星城動(dòng)四輪 i購(gòu)兀州/二：士行星城動(dòng)四輪 ijc_，111.田 11/1 卯 1傳動(dòng)電機(jī)圖1.4張力輻組機(jī)械傳動(dòng)系統(tǒng)圖圖1.5傳動(dòng)電機(jī)圖1.4張力輻組機(jī)械傳動(dòng)系統(tǒng)圖圖1.5張力輻組直流電機(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輻式矯直法和拉伸矯直法基礎(chǔ)上發(fā)展起來(lái)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)是在兩組張力輻之間，用一種最新形式的21輻矯直機(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)的上下輻組。(2)

9、上輻組的中心高度調(diào)節(jié)裝置。(3)上輻組的傾斜調(diào)節(jié)裝置。(4)下輻組的彎輻裝置(鍥鐵調(diào)節(jié))通過(guò)這些裝置可以使矯直機(jī)的上下矯直輻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,可選用不同的輻縫。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(guò) 很多輻子反復(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(guò)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(guò)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(guò)拉伸和

10、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),（e （ 一 （e （ 一 zs）,移動(dòng)量e由2水平方向外力與內(nèi)力的平衡條件求得

11、：(一 +e) _(e)b 0sb 622e h ih k2 - s2oiksT仃=式中 巴一一平均單位外拉力,1 bhT總的外拉力;b被矯直金屬的寬度中性層的拉應(yīng)力為:zs k中性層的相對(duì)變形為：0 一kE中性層的殘余相對(duì)變形為：0 ,J 1)拉伸區(qū)的相對(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：s1 =ss -e0彎曲矯直時(shí)，彎矩按式M =上h (3 -k 2 ) + r*Os的推導(dǎo)方法，彎矩按下式計(jì)算: TOC o 1-5 h z 2k 6M 0 = (3 =k2 )蟲(chóng) *12拉彎矯直時(shí)，采用類似M =上h (3-k2) + m bs的推導(dǎo)方法，彎矩按下式計(jì)算:2k 6叵22M =

12、3(1 :2 1 k2f M 0-k 2 Ms s12顯然，MMo,可有:1 M M 01r EI EI r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：. c L T p I, P ,e =h + & P _ 2 s 街(1 一一1) =-h +丁一 J*2h- (o 1)。2 一，s 2 E E式中-軋件的彎曲半徑,式中-軋件的彎曲半徑,二 hE中性層的拉應(yīng)力為：00 gm +Us 2 Jom

13、9s - D1 ) =(Jom JbS -G1 ) 2+O1或.0 ( - S . 1- m )2 . 1中性層的相對(duì)變形為：20 = (./ e m s s 一 5.0輻數(shù)n291717 119 7根據(jù)給定的工藝參數(shù)，選取輯數(shù)n =17 o(2)輻身長(zhǎng)度的確定矯直輻輻身長(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L (1.11.16) B max由工藝參數(shù)選取系數(shù)1.12 ,得由L (1.11.16) B max 1.12 1550mm1736mm結(jié)合表2.2選取L = 1730mmL 1730mm生產(chǎn)包鋼2030冷軋酸洗寶鋼2030冷軋退火寶鋼2030冷軋鍍鋅寶鋼2030冷軋重卷包鋼1

14、700冷軋酸洗提供者SMS（德新日鐵（日本）WeanUnited（美國(guó)）SMSSMSBWG帶材尺寸/ mm mm1.8-690019000.5-290015000.3390018500.3 3.590018501.5-66001570表2,2拉伸0.25 3中國(guó)現(xiàn)用拉彎矯直機(jī)概況拉力/N40 1041.5 2.51.5 2.55 104拉力輻/ mm mm1300210012001800130020001300彎曲輻mm mm762100401800602000速度/ m min 136051- 762135卷重454515450.3-22518001042403045提供者生產(chǎn)線武鋼1700

15、 冷軋熱鍍鋅線帶材尺寸/ mm mm拉力輻彎曲輻拉伸拉力DEMAG(德國(guó))表2.2 （續(xù)）速度 卷重0.25 2.5600 1570率 / 0 0/ N/ mm mmmm mm250.3210412501730/ m min 1/ t注:1.SMS-施羅曼西馬克；DEMAG-德馬克;Wenan-維恩；2.實(shí)際Dw值小于計(jì)算值者為正常3.實(shí)際DL值大于計(jì)算值者為正常4.實(shí)際L值在B值與計(jì)算L值之間均為可用.稍大于計(jì)算之者也可以2.2張力輻結(jié)構(gòu)參數(shù)的計(jì)算張力轆直徑的確定拉彎矯直機(jī)的張力輻所承受的拉力比拉伸矯直機(jī)拉力輻的拉 力小1倍以上，故其直徑可以適當(dāng)減小。從彎曲矯直輻的拉彎變 形分析中可以看到，

16、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。則最小輻徑為 TOC o 1-5 h z 76EDl :q3 s一道、 WF 式中 為帶材最大厚度，s為其最小屈服極限。根據(jù)工藝參數(shù)得出張力輻輻徑：“3 210,1000 二D l969mm260取為 1000Dlmm2.2.2 張力轆轆數(shù)，轆身長(zhǎng)度的確定(1)張力輻輯數(shù)的確定張力輻的數(shù)量取決于拉力放大的倍數(shù),拉力由展卷由口拉力增大到矯直所需之拉力張力輻的數(shù)量取決于拉力放大的倍數(shù),拉力由展卷由口拉力增大到矯直所需之拉力逐步由張力輻通過(guò)帶材對(duì)輻子包角所產(chǎn)生的摩擦力而增加的，包角越大，拉力增加得越多。而每一輻子的包角的 8角

17、只能增大到一定限度，一般 0 M b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。式中mi -相對(duì)力矩或相對(duì)彈復(fù)曲率;1mi,Psri1K iPsKi -相對(duì)殘余曲率。則式3-3可變?yōu)?1n 2M b =-Dm s,+(2 5M i k3-3計(jì)算。式中mi -相對(duì)力矩或相對(duì)彈復(fù)曲率;1mi,Psri1K iPsKi -相對(duì)殘余曲率。則式3-3可變?yōu)?1n 2M b =-Dm s,+(2 5M i ki2 r0ky n 1卡 Q mi2 #. p22 s由于 一=上三，所以上式又可寫為:s m0 w m 0 hE(3-5)M b = M s

18、kn2r0(n 2) s hE其中:式中,knm0 (n 2)n 2(2 M2i kiky n 1222mi )(3-6)kn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(jiàn)表3.1的數(shù)值選取。強(qiáng)化系數(shù)碳素鋼0.01 0.0表3,1矯直方案系數(shù)kn的參考數(shù)值1.41.6合金鑰強(qiáng)化系數(shù)kn0.10-0.2 2.02.8鋁合金0. 1左右1.82.0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(jiàn)最小原 始曲率半徑在下列數(shù)值范圍內(nèi)選?。轰摪錼0 m i n (1 5 3h0;)型鋼r0 m i n = ( 2 55h0 ()大斷面去大值，小

19、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:11r0min2r0min2r0minnf Pii式中f 一軋件與轆子間的滾動(dòng)摩擦系數(shù)。取值為:冷矯鋼板f 0.1mm熱矯鋼板f 0.2mm有色鋼板f 0.2mm矯直型材考慮滑動(dòng)摩擦的影響f 0.2 0.6mmMd nM mpi2 1式中觸一矯直輯軸承的摩擦系數(shù)，滾動(dòng)軸承式中觸一矯直輯軸承的摩擦系數(shù)，滾動(dòng)軸承1 0.0040.005 ,滑動(dòng)軸承1 0.05 0.07 ;d 矯直輻輻頸直徑，d (0.35 0.65)D=X=結(jié)合工藝參數(shù)，查表 3.1選取kn =1.5 ,選取r0min 30h30 3 60mm、,1 -

20、1一 ，、一 一 .一.計(jì)算出1,所以按照上面一系列公式得出r060-DM b21M skn-DM b21M sknr0Cna2)-s hE-0.052.27一 部一15 -(17- 2)-6500.06210 103= *0.95kN mPi0.110 34.46 0.45kN mM m 0.005X =* M m 0.005X =* 0.05 4.460.56kN m2作用在輻子上的總傳動(dòng)力矩為：= +M 0.95 0.450.56 1.96kN m矯直功率為:277kW 300kW2v277kW 300kW_ 1.962 3D0.05 0.85至此中間輻式矯直機(jī)部分的力能參數(shù)計(jì)算全部完成

21、（把下面的圖處理好！!）dSM i GWl5SR2 9 MK. # JTja JrK爭(zhēng)梆kjfV ?X.? 2X ? i圖3.2力矩做功計(jì)算見(jiàn)圖sMMC二71 DB TOC o 1-5 h z w /M /I /F，p1/RA_0_JJ1/R1/ri1/p1/ri-1 i圖3.3彎矩與曲率關(guān)系圖3.4多根矯直時(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)部分和中間輻式矯直機(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20 %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N拉伸矯直機(jī)部分主電機(jī)功率Nl 500 1

22、20 0 0 600kW中間輻式矯宜機(jī)部分主電機(jī)功率N z 中間輻式矯宜機(jī)部分主電機(jī)功率N z 300 1200 0 360kW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)度矯直速度中間輻式矯直機(jī)最大矯直力中間輻式矯直機(jī)最大矯直力矩中間輻式矯直機(jī)彎曲矯直輻輻徑中間輻式矯直機(jī)彎曲矯直輻輯數(shù)中間短式矯直機(jī)彎曲矯直短輻距中間轆式矯直機(jī)彎曲矯直轆轆身長(zhǎng)度拉伸矯直機(jī)張力輻輻徑拉伸矯直機(jī)張力輻輯數(shù)拉伸矯直機(jī)張力輻身長(zhǎng)度拉伸矯直機(jī)出口張力拉伸矯直機(jī)入口張力中間輻式矯直機(jī)主電機(jī)功率拉伸矯直機(jī)主電機(jī)功率(0,3 3)mm (750 1550) mm260 650MPa0 3m/s4460kN27.6kN50mm17 .(上9下8)50mm1730mm1000mm2 .、(入口與出口各2)1730mm604.5kN85.15kN360kW600kW翁格勒拉彎矯直機(jī)轆系布置形式示意圖如圖4.1出口張力輻組卷取機(jī)*Hr開(kāi)卷 機(jī)入口張力 輻組中間輾式矯直機(jī) 輾組翁格勒拉彎矯直機(jī)轆系布置形式示意圖如圖4.1出口張力輻組卷取機(jī)*H