森吉米爾二十輥軋機(jī)分析及建模仿真研究摘要不銹鋼精密極薄帶（手撕鋼），是近年來國家急需的高精尖領(lǐng)域的基礎(chǔ)材料，主要用于航空航天、核電、柔性太陽能組件、柔性顯示屏和傳感器等軍事和民用高科技產(chǎn)品中。森吉米爾二十輥軋機(jī)是目前最適合生產(chǎn)極薄鋼帶的軋機(jī)設(shè)備，所以，二十輥軋制機(jī)組的研究，對于軋制高精密不銹鋼極薄帶具有重要意義。本文是在TY大學(xué)二十輥軋機(jī)的基礎(chǔ)上，通過查閱文獻(xiàn)資料，使用SolidWorks軟件，完成對280mm二十輥軋制機(jī)組的三維建模，對軋機(jī)輥系以及8個(gè)背襯輥進(jìn)行設(shè)計(jì)，使用Keyshot動(dòng)畫渲染軟件對軋制機(jī)組的軋制過程和輥系調(diào)控過程進(jìn)行運(yùn)動(dòng)仿真，對于二十輥輥系復(fù)雜的受力計(jì)算，通過使用VC++編寫程序，使用迭代法來進(jìn)行計(jì)算分析，求解輥系受力模型，使用amesim軟件，對輥系調(diào)控的液壓系統(tǒng)進(jìn)行原理設(shè)計(jì)，分析輥系的各種調(diào)控方式，以上研究為軋制高精密不銹鋼極薄帶提供理論指導(dǎo)。關(guān)鍵詞：森吉米爾二十輥軋機(jī)；VC++軋制力編程計(jì)算；背襯輥；輥系調(diào)控；液壓系統(tǒng)原理設(shè)計(jì)目錄摘要 第1章緒論1.1課題背景森吉米爾二十輥軋機(jī)是輥系呈塔形分布的一種多輥軋機(jī)，主要由主軋機(jī)機(jī)架、二十輥輥系、已經(jīng)左右卷取機(jī)等組成，本次畢業(yè)設(shè)計(jì)的二十輥軋機(jī)模型，三維建模如圖1-1所示。二十輥軋機(jī)生產(chǎn)了全世界96%以上的不銹鋼精密極薄帶，它是最適合生產(chǎn)不銹鋼精密極薄帶（手撕鋼）以及超薄高精密金屬板帶的軋機(jī)。不銹鋼精密極薄帶是基礎(chǔ)材料，主要用在國家重要新興高精尖領(lǐng)域，主要用于航空航天、核電設(shè)備、柔性太陽能組件、柔性顯示屏和傳感器等軍事和民用高科技產(chǎn)品中。由于戰(zhàn)略和新興工業(yè)領(lǐng)域的蓬勃發(fā)展，超薄、超精密的不銹鋼極薄帶和各種金屬帶材，越來越多的被使用在工業(yè)等各個(gè)領(lǐng)域，而且需求量也逐年增加，市場潛力非常巨大。我國精密帶鋼市場年消費(fèi)量50萬噸以上，近三年來超薄精帶需求年增長率保持在50%以上，但是我國年產(chǎn)量卻不能滿足需求，精密帶鋼主要依賴進(jìn)口。ab圖1-1森吉米爾二十輥軋機(jī)a、b多輥軋機(jī)是用來生產(chǎn)不銹鋼精密極薄帶的最主要的軋機(jī)設(shè)備，必須采用多輥軋機(jī)生產(chǎn)，是因?yàn)槔滠垥r(shí)極薄帶自身的厚度很小，只有0.05mm以下的厚度，冷軋軋機(jī)的輥系彈性壓扁值都比極薄帶自身的厚度大，由于本身的高精密極薄特性，所以此時(shí)軋機(jī)無法滿足軋制生產(chǎn)要求。由于軋制過程中，軋機(jī)輥系本身的變形程度是與其自身的直徑成正比的，所以，當(dāng)軋輥?zhàn)陨淼闹睆皆酱髸r(shí)，其彈性壓扁值也會(huì)越大，因此小直徑的工作輥，會(huì)有較小的彈性壓扁變形。多輥軋機(jī)的輥系具有特殊分布方式，其中，二十輥軋機(jī)是呈塔形輥系分布方式，所以，在保證輥系強(qiáng)度的方式下，可以保證工作輥具有小于一般軋機(jī)輥徑的直徑，工作輥的彈性壓扁值較小，可以保證其生產(chǎn)出極薄精密帶鋼。研究森吉米爾二十輥軋制機(jī)組，對于生產(chǎn)極薄鋼帶的具有重要的指導(dǎo)意義。1.2森吉米爾二十輥軋機(jī)發(fā)展最初，金屬帶材的軋制生產(chǎn)是在輥系較少的軋機(jī)設(shè)備上生產(chǎn)的，主要生產(chǎn)設(shè)備是二輥軋機(jī)和四輥軋機(jī)，隨著科技的不斷發(fā)展，科技工業(yè)領(lǐng)域?qū)A(chǔ)金屬材料的要求越來越高，對超薄超平的金屬極薄帶需求越來越大，二輥軋機(jī)和四輥軋機(jī)輥數(shù)少，為了保證工作輥強(qiáng)度，所以其直徑較大，具有較大的工作輥直徑彈性形變，因此，由它們生產(chǎn)出來的金屬帶材已經(jīng)不能滿足客戶要求。軋制極薄帶必須要工作輥直徑小，輥彈性壓扁值小的多輥軋機(jī)才能進(jìn)行生產(chǎn)，所以，生產(chǎn)高精度的金屬板材大多用二十輥軋機(jī)進(jìn)行，二十輥軋機(jī)也越來越多的被應(yīng)用到高精度金屬板帶的生產(chǎn)中。二十輥軋機(jī)與一般的軋機(jī)相比較，主要具有以下優(yōu)點(diǎn)：軋機(jī)的工作輥直徑比較小。由于輥系呈塔形的特殊分布，受力分布均勻分散，而且輥系之間相互支撐接觸，既保證了輥的工作強(qiáng)度，又保證了工作輥的較小的彈性壓扁值，而較小的彈性壓扁值保證了厚度極薄的帶鋼的生產(chǎn)；軋機(jī)輥系的塔形布置。由于軋機(jī)的工作輥直徑較小時(shí)，其剛度將會(huì)大大降低，不能滿足剛度要求，但由于二十輥軋機(jī)的輥系布置，各輥之間相互接觸支撐，保證了其強(qiáng)度，所以，工作輥直徑可以保證在較大的較小的直徑，塔形布置時(shí)二十輥軋機(jī)生產(chǎn)極薄帶的重要特點(diǎn)。軋機(jī)的多支點(diǎn)梁背襯輥分布結(jié)構(gòu)。背襯輥是用來傳導(dǎo)力的，工作輥所受軋制力，通過輥系傳遞，最終來到背襯輥，背襯輥將受到的力通過鞍座環(huán)均勻的傳遞給機(jī)架，由于在整個(gè)軸的長度上，背襯輥均勻分布，所以受力也是呈均勻分布的。均勻分布的受力保證了輥系的精準(zhǔn)調(diào)控，從而得到高精度的成品板帶生產(chǎn)；二十輥軋機(jī)質(zhì)量結(jié)構(gòu)尺寸小。二十輥軋機(jī)結(jié)構(gòu)緊湊，輥系直徑小，體型小，方便進(jìn)行更換清潔，因此，生產(chǎn)效率更高，使用更見方便，生產(chǎn)成本較其它軋機(jī)較小。1.3課題研究意義1.3.1課題主要研究內(nèi)容通過閱讀相關(guān)文獻(xiàn)，了解二十輥軋機(jī)工作原理，建立軋制過程中軋機(jī)輥系的受力模型，編程求解出各力的大小。根據(jù)二十輥軋機(jī)要求，設(shè)計(jì)背襯輥結(jié)構(gòu)和形式；設(shè)計(jì)軋機(jī)壓下結(jié)構(gòu)，設(shè)計(jì)壓下控制原理；設(shè)計(jì)軋機(jī)軋制線調(diào)節(jié)結(jié)構(gòu)，設(shè)計(jì)軋制線調(diào)節(jié)控制原理；設(shè)計(jì)軋機(jī)輥徑補(bǔ)償調(diào)整結(jié)構(gòu)，設(shè)計(jì)輥徑補(bǔ)償調(diào)整控制原理；明確背襯輥結(jié)構(gòu)和尺寸，建立背襯輥、壓下裝置、軋制線調(diào)節(jié)裝置、輥徑補(bǔ)償調(diào)整裝置三維模型及繪制二維工程圖。1.3.2課題研究目標(biāo)完成軋制過程中，輥系受力分析計(jì)算；完成壓下裝置、軋制線調(diào)節(jié)裝置、輥徑補(bǔ)償調(diào)整裝置結(jié)構(gòu)與控制原理設(shè)計(jì)；完成背稱輥、壓下裝置、軋制線調(diào)節(jié)裝置、輥徑補(bǔ)償調(diào)整裝置三維建模及二維工程圖繪制。1.3.3課題研究意義 在如今高速發(fā)展的世界中，科技競爭異常激烈，科技競爭力是一個(gè)國家核心競爭力的體現(xiàn)，對于國家的發(fā)展具有重要意義。不銹鋼精密極薄帶重要的基礎(chǔ)材料，主要用于航空航天、核電裝備、柔性太陽能組件、柔性顯示屏和傳感器等眾多軍事和民用高科技產(chǎn)品中。所以，對于開發(fā)超薄、超寬、超平的極薄鋼帶，是這些高科技產(chǎn)品的發(fā)展基礎(chǔ)，目前，在生產(chǎn)極薄帶的多輥軋機(jī)設(shè)備中，森吉米爾二十輥軋機(jī)是使用最多，效果最好的軋機(jī)設(shè)備，所以，對森吉米爾二十輥軋機(jī)的研究具有重要的研究意義。

第2章森吉米爾二十輥軋機(jī)輥系調(diào)控二十輥軋機(jī)的調(diào)控是多種方式進(jìn)行的，正是由于多形式的調(diào)控方式，在軋制帶材的過程中，才保證了高精度金屬帶材的軋制，從而得到較高標(biāo)準(zhǔn)的極薄帶。根據(jù)調(diào)控作用方式的不同，調(diào)控可以分為三大類，分別是輥形調(diào)控（包括軸向和徑向兩部分）、輥頸補(bǔ)償、壓下控制（液壓壓下和軋制線壓上）2.1壓下調(diào)整機(jī)構(gòu)壓下調(diào)整機(jī)構(gòu)主要包括壓下調(diào)整和軋制線標(biāo)高調(diào)整。軋機(jī)的壓下調(diào)整機(jī)構(gòu)是由壓下液壓缸，B、C背襯輥構(gòu)成的，如圖2-1所示的壓下調(diào)整機(jī)構(gòu)。進(jìn)行壓下調(diào)控時(shí)，壓下油缸的雙面齒條帶動(dòng)B、C背襯輥端部的扇形齒輪，齒條的移動(dòng)帶動(dòng)齒輪的轉(zhuǎn)動(dòng)，由于齒輪與背襯輥心軸通過鍵連接，所以齒輪帶動(dòng)心軸運(yùn)動(dòng)，B、C背襯輥具有偏心環(huán)，由于偏心環(huán)的偏心作用，實(shí)現(xiàn)了B、C背襯輥背襯軸承的壓下和壓上動(dòng)作。圖2-1壓下調(diào)整機(jī)構(gòu)軋制線標(biāo)高調(diào)整機(jī)構(gòu)是由兩個(gè)軋制線調(diào)整油缸和F、G背襯輥構(gòu)成的，如圖2-2所示軋制線標(biāo)高調(diào)整機(jī)構(gòu)。當(dāng)調(diào)整油缸的推桿來回往復(fù)運(yùn)動(dòng)時(shí)，帶動(dòng)末端齒輪運(yùn)動(dòng)，齒輪和F、G背襯輥端部的扇形齒輪嚙合，從而實(shí)現(xiàn)扇形齒輪的轉(zhuǎn)動(dòng)。扇形齒輪和心軸通過鍵連接，由于F、G背襯輥具有偏心作用，所以實(shí)現(xiàn)了F、G背襯輥背襯軸承的上下移動(dòng)。圖2-2軋制線標(biāo)高調(diào)整機(jī)構(gòu)2.2輥形調(diào)整機(jī)構(gòu)輥形調(diào)整機(jī)構(gòu)主要用來控制板形，根據(jù)其作用方式的不同，可以分為兩種，分別是徑向調(diào)整和軸向調(diào)整。徑向輥形調(diào)整機(jī)構(gòu)是由B、C背襯輥和五個(gè)凸度液壓缸共同構(gòu)成，五個(gè)凸度液壓缸通過末端的齒條與背襯輥上的齒輪片嚙合，當(dāng)凸度液壓缸來回往復(fù)運(yùn)動(dòng)時(shí)，帶動(dòng)齒輪片運(yùn)動(dòng)，齒輪片和外偏心環(huán)通過銷釘連接，從而使外偏心環(huán)的偏移量發(fā)生變化，使心軸發(fā)生一定的撓曲變形，對板形進(jìn)行調(diào)控。徑向輥形調(diào)整機(jī)構(gòu)如圖2-3所示。圖2-3徑向輥形調(diào)整機(jī)構(gòu)軸向輥形調(diào)整裝置主要是通過液壓缸拉動(dòng)中間輥，使中間輥?zhàn)鲚S向運(yùn)動(dòng)，從而調(diào)整板形。2.3輥徑補(bǔ)償調(diào)整機(jī)構(gòu)由于二十輥軋機(jī)輥系布置緊密，在軋制過程中，輥徑直徑逐漸磨削，所以，要對磨削量進(jìn)行補(bǔ)償，因此，輥徑補(bǔ)償就是森吉米爾軋機(jī)的必要調(diào)控過程。輥徑補(bǔ)償主要是A、D、E、H支撐輥和輥徑補(bǔ)償電機(jī)構(gòu)成，輥徑補(bǔ)償電機(jī)的末端通過齒輪嚙合與支撐輥連接，支撐輥由于偏心環(huán)的作用，從而實(shí)現(xiàn)輥徑補(bǔ)償作用，消除輥徑磨削帶來的的影響。如圖2-4所示.圖2-4輥徑補(bǔ)償調(diào)整機(jī)構(gòu)第3章森吉米爾二十輥軋機(jī)輥系受力分析3.1輥系布置輥系作為二十輥軋機(jī)的核心部件是高精度部件，用于軋制帶材成形。其中2根工作輥用來進(jìn)行軋制，4根帶錐度的第一中間輥控制帶鋼邊部板形，通過液壓缸進(jìn)行橫向移動(dòng)。第二中間輥數(shù)量為6，其中有4根稱為傳動(dòng)輥，通過齒輪分配箱和連軸器與電機(jī)連接，輥?zhàn)忧岸税惭b有止推軸承，后端與傳動(dòng)軸星形連接。另外2個(gè)是情輥，前后都裝有止推軸承。背襯輥有8根，分別稱為A、B、C、D、E、F、G、H，其中：B、C背襯輥有兩個(gè)偏心環(huán)，大的偏心環(huán)是通過2個(gè)液壓缸驅(qū)動(dòng)與輥?zhàn)忧岸她X輪捏合的齒條來實(shí)現(xiàn)進(jìn)行壓下調(diào)節(jié)。小的偏心環(huán)是通過5個(gè)液壓缸驅(qū)動(dòng)B、C輥中間凸度齒輪進(jìn)行凸度調(diào)節(jié)。A、D、E、H背襯輥通過偏心調(diào)節(jié)軋機(jī)輥系。偏心調(diào)節(jié)通過電機(jī)馬達(dá)來實(shí)現(xiàn)。F、G背襯輥用來調(diào)節(jié)軋制線高度。通過液壓缸來驅(qū)動(dòng)與輥?zhàn)忧岸她X輪嚙合的齒條來實(shí)現(xiàn)。二十輥軋機(jī)是呈疊加式塔形布置的，上下對稱結(jié)構(gòu)，如圖3-1所示。ab圖3-1輥系塔形布置a、b3.2軋機(jī)輥系參數(shù)工作輥：2根；直徑：16mm（公稱直徑）；材料：高合金鍛鋼輥面；長度：280mm；輥面硬度：62~64HRc。第一中間輥：4根；直徑：29mm（公稱直徑）；材料：高合金鍛鋼；輥面硬度：56~58HRc。第二中間輥：6根（2根惰輥和4根傳動(dòng)輥）；直徑：51mm（公稱直徑）；材料：高合金鍛鋼；輥面硬度：58~60HRc。B、C背村輥：B、C輥各一根；芯軸直徑：40mm（公稱直徑）；芯軸材料：31CrMov9；鞍座數(shù)量：每個(gè)軸5個(gè)；鞍座固定：手動(dòng)；軸承類型：2列圓柱滾子軸承；數(shù)量：每根軸4個(gè)；潤滑方式：穿過軸心的軋制油。A、D、E、H背襯輥：A、D、E、H輥各一根；芯軸直徑：40mm；芯軸材料：31CrMoV9；鞍座數(shù)量：每個(gè)軸5個(gè)鞍座；固定：手動(dòng)；軸承類型：2列圓柱滾子軸承；數(shù)量：每根軸4個(gè)；潤滑方式：穿過軸心的軋制油。F、G背襯輥：F、G輥各一根；芯軸直徑：40mm；芯軸材料：31Crlov9；鞍座數(shù)量：每個(gè)軸5個(gè)；鞍座固定：手動(dòng)；軸承類型：2列圓柱滾子軸承；數(shù)量：每根軸4個(gè)；潤滑方式：穿過軸心的軋制油。3.3靜壓時(shí)的輥系受力靜壓時(shí)軋輥輥系受力如圖3-2所示。圖3-2靜壓時(shí)輥系受力由于軋機(jī)的塔形輥系分布，輥系所受的軋制力為P，輥間接觸力的大小分布如圖3-2所示，各輥之間的計(jì)算公式：(3-1)(3-2)(3-3)(3-4)(3-5)(3-6)其中，P是軋制力，P1、P2、P3、P4、P5、P6是各輥間壓力，其余各角是輥間壓力與水平線的夾角，如圖3-2所示。3.4軋制過程中的輥系受力本次計(jì)算得軋制工藝參數(shù)如表3-1所示：表3-1軋制工藝參數(shù)由于二十輥軋機(jī)輥系呈上下對稱分布，上部十個(gè)輥系和下部十個(gè)輥系相似，除背襯輥B、C和背襯輥F、G不同外，其余都是基本相似的，受力分析基本相同，所以在分析的時(shí)候，只需要取上工作輥的十各輥系進(jìn)行分析。輥系的一些基本直徑尺寸相同。在計(jì)算過程中，方便計(jì)算，取＝、＝＝、＝＝＝。圖3-3靜壓時(shí)輥系受力3.4.1軋輥各接觸點(diǎn)上作用力的方向作用在背襯輥上的作用力的方向求解第二中間輥4與背襯輥7之間的作用力為，力與輥4、輥7的連心線之間的夾角用下式確定：(3-7)同樣，背襯輥和第二中間輥的接觸點(diǎn)上作用力計(jì)算：(3-8)(3-9)(3-10)(3-11)(3-12)因?yàn)榻呛苄?，近似等?，因此可以認(rèn)為=，所以：(3-13)(3-14)作用在工作輥上的作用力的方向根據(jù)力矩平衡條件，可知：(3-15)為簡化計(jì)算，取，則：(3-16)作用輥5上力的方向根據(jù)力矩平衡條件，可知：(3-17)為簡化計(jì)算，取，，則：(3-18)作用在第一中間輥上作用力的方向根據(jù)力矩平衡條件，可知：(3-19)則：(3-20)同樣：(3-21)則：(3-22)3.4.2軋輥各接觸點(diǎn)上作用力的大小工作輥上的作用力、根據(jù)受力分析，把力、垂直投影到的方向上，則得到：(3-23)因?yàn)?、在力的垂線方向上的投影應(yīng)彼此相等，所以：(3-24)解方程式3-23、3-24得到：(3-25)將式3-25代入3-23得到：(3-26)整理得：(3-27)(3-28)支撐輥上的作用力、 根據(jù)力平衡條件，把力、投影到力的方向上，得到：(3-29)因?yàn)榱Α⒃诹Φ牡拇咕€方向上的投影應(yīng)彼此相等，所以：(3-30)解方程式3-29、3-30得：(3-32)將式3-32代入3-29得到：(3-33)(3-34)(3-35)支撐輥上的作用力、 同樣，根據(jù)輥6力的平衡，解方程得到：(3-36)(3-37)支撐輥上的作用力、同樣，根據(jù)輥5的平衡，解方程得到：(3-38)(3-39)解方程3-38、3-39得：(3-40)將式3-40代入3-38得：(3-41)為簡化計(jì)算，取，，則：(3-42)(3-43)(3-44)作用力作用在輥5上的作用力用和來表示，輥5是二十輥中的第二中間輥，是惰輥，不起傳動(dòng)作用，只是起到支撐傳遞受力的作用，力是力和的合力的大小，受到的合力與輥1、輥5之間的連心線的夾角大小為，受力分析如圖3-4所示圖3-4非傳動(dòng)第二中間輥受力圖因?yàn)?、，因此?3-45)由圖中可見：(3-46)因?yàn)椋?3-47)所以：(3-48)(3-49)作用力、根據(jù)輥2的力受力，可得到：(3-50)(3-51)解方程式3-50、3-51得到：(3-52)(3-53)作用力、根據(jù)輥3的受力條件，解聯(lián)立方程得：(3-54)(3-55)3.4.3軋機(jī)傳動(dòng)力矩輥4及輥6是在輥系中主要起傳動(dòng)的作用，在傳動(dòng)的過程中，帶動(dòng)其它輥系轉(zhuǎn)動(dòng)工作，輥4的傳動(dòng)力矩為，輥6的傳動(dòng)力矩為，所需總傳動(dòng)力矩為：(3-56)傳動(dòng)力矩根據(jù)已知的輥4的受力分布，由力矩平衡條件列出方程式，求得傳動(dòng)力矩的大小為：(3-57)將上述式子代入方程式整理的：(3-58)傳動(dòng)力矩(3-59)同樣，將式子整理得到：(3-60)總傳動(dòng)力矩將及代入式并整理得到：(3-61)3.4.4總軋制力計(jì)算由于冷軋薄板的厚度較小，而且在軋制過程中會(huì)受到彈性變形，所以，通常計(jì)算復(fù)雜，公式繁瑣，因此，大多數(shù)的計(jì)算都是采用斯通公式來進(jìn)行的，根據(jù)經(jīng)驗(yàn)公式來進(jìn)行粗略計(jì)算下：(3-62)式中K—平均變形抗力，MPa，其計(jì)算公式為：(3-63)、—軋制前、后屈服強(qiáng)度（MPa）；—軋件的平均厚度，mm，其計(jì)算公式為：、—分別為軋制前、后的軋件厚度，mm；—平均單位張力，MPa，其公式為：(3-64)、—軋件進(jìn)出口的單位張力，Mpa；C—應(yīng)力增強(qiáng)系數(shù)，隨而變，其計(jì)算公式為：(3-65)f—摩擦系數(shù)，查圖3-5得到。l—由于軋制過程中相互接觸，彈性壓扁后，軋輥的弧長水平投影，mm，其公式為：(3-66)并令：—軋輥材料的泊松比；E—軋輥彈性模量，MPa；R—軋輥半徑，mm。對于鋼軋輥，取，，所以：(3-67)(3-68)將兩上式并乘以得：整理化簡后得：(3-69)將式子代入得：(3-70)根據(jù)所計(jì)算的l值，即可計(jì)算出平均單位壓力：(3-71)總壓力即軋制力則為：(3-72)式中：B—軋件寬度，mm。3.4.5輥系各分力的計(jì)算根據(jù)輥系受力得：、的合力為：(3-73)、的合力為：(3-74)根據(jù)以上公式可以看出，上式各力得求解均與角度有關(guān)，所以代入輥系得幾何角度值，就可以求出輥系得各力大小。有關(guān)幾何角度的確定計(jì)算背襯輥中心線位置，已知軋機(jī)的整體式結(jié)構(gòu)與梅花孔的分布，以此確定輥系的位置分布，背襯輥位置分布，可以的到軋機(jī)各輥的定位尺寸位置，第一、二中間輥以及工作輥以此確定。背襯輥是通過鞍座扇形片固定在機(jī)架上，所以其定位要根據(jù)機(jī)架梅花孔的位置來確定。根據(jù)背襯輥幾何結(jié)構(gòu)，對輥系在壓下過程中，其偏心環(huán)得偏移量與壓下角度的關(guān)系，偏移量與壓下進(jìn)程進(jìn)行計(jì)算。軋輥幾何關(guān)系如圖，如圖3-6所示。圖3-6軋輥幾何關(guān)系圖(3-75)(3-76)(3-77)(3-78)(3-79)(3-79)(3-80)(3-81)軋制力、夾角、力臂軋機(jī)的軋制力，以及其夾角、其力臂，根據(jù)軋制的方向和軋制力的大小得，張力大小的變化，如圖3-7所示：(3-82)圖3-7軋輥幾何關(guān)系圖式中：—工作輥直徑；—考慮軋制過程中，由于擠壓，所引起的輥系的變形，彈形變形的弧長的水平投影值為：(3-83)式中：X—表示板帶在軋制前和軋制后所具有的張力的大小差值的一半。即：、—分別為軋機(jī)前、后張力；(3-84)當(dāng)時(shí)：(3-85)當(dāng)時(shí)：(3-85)—工作輥半徑；軋制力臂。摩擦圓半徑、滾動(dòng)摩擦力臂m二十輥軋機(jī)具有8個(gè)背襯輥，每個(gè)背襯輥均具有背襯軸承，由于在軋制過程中背襯軸承自身摩擦力的存在，所以，將會(huì)產(chǎn)生力矩，使其產(chǎn)生的合力發(fā)生微小的偏移，導(dǎo)致它不能通過軋輥的中軸線，而是只能與它本身的產(chǎn)生的摩擦圓相切，所以，可以以此計(jì)算值的大小為：(3-85)(3-85)式中：—摩擦圓半徑；—軋輥軸承的摩擦系數(shù)；—軋輥軸承的直徑（滾柱中心）。因此：(3-86)二十輥軋機(jī)的輥系呈層狀分布式，所以各層軋輥之間相互接觸摩擦，并切通過摩擦來進(jìn)行傳動(dòng)，在其相互接觸的面上，將會(huì)產(chǎn)生一定大小的滾動(dòng)摩擦，摩擦力臂的大小受到接觸長度的關(guān)系的影響，其值的大小可以根據(jù)下式進(jìn)行計(jì)算：(3-87)式中：—不對稱分布系數(shù)，是由于軋輥之間接觸分布不均勻所引起的；c—兩個(gè)軋輥間的扭曲段長度值。對于冷軋機(jī)，可采用K=0.1。(3-87)式中：、—接觸的兩個(gè)軋輥的材料的彈性模量；、—接觸的兩個(gè)軋輥的半徑；—軋輥輥身長度；—軋輥上的軋制力。因此：(3-88)各受力的方向角根據(jù)輥受力分析，各分力的方向角為：并且：并且：并且：可以得到：(3-89)(3-90)(3-91)(3-92)(3-93)由于上是比較復(fù)雜，且具有較多未知量，所以計(jì)算起來比較復(fù)雜，且精度不高，所以，我們采用計(jì)算機(jī)進(jìn)行迭代法運(yùn)算。首先，設(shè)定未知量一個(gè)值，將其代入到公式中進(jìn)行求解，將求解得到的結(jié)果，與設(shè)定的值進(jìn)行比較，如果兩者在一定的精讀之間，則可以采用設(shè)定值繼續(xù)運(yùn)算，如果兩者偏差較大，則重新設(shè)定值，重復(fù)計(jì)算比較，直到取得合適的值為止，計(jì)算的問題也就迎刃而解了，并可達(dá)到非常高的精度。3.4.6傳動(dòng)力矩計(jì)算根據(jù)以上式子求解分析，得到軋機(jī)總的傳動(dòng)力矩的和的大小M為：求得二十輥軋機(jī)的各輥系受力之后，可以計(jì)算得到軋制力臂大小，可以求得滾動(dòng)摩擦力臂，進(jìn)一步可以得到摩擦圓半徑的值，由此，便可以求出軋機(jī)在本道次軋制過程中所需的總力矩的大小。3.4.7計(jì)算機(jī)計(jì)算程序框圖二十輥輥系輥數(shù)較多，軋輥分布比較緊湊，相互接觸，且存在彈性變形，所以計(jì)算量較大，所以分析計(jì)算比較困難，采用計(jì)算機(jī)迭代的方法，可以減小計(jì)算難度，提高計(jì)算的精準(zhǔn)度。計(jì)算機(jī)程序框圖如圖3-8所示。

圖3-8軋制力流程框圖3.4.8軋制力計(jì)算程序以及計(jì)算結(jié)果 軋制力的計(jì)算比較復(fù)雜，在計(jì)算的過程中采用迭代法，可以準(zhǔn)確地計(jì)算出軋制力的受力情況，由于迭代法是反復(fù)設(shè)定和代入計(jì)算，所以計(jì)算的工作量是非常大的，如果依靠人自身的計(jì)算，無法得到正確的結(jié)果，所以，在此我們采用VC++編程設(shè)計(jì)，通過編寫程序來進(jìn)行求解計(jì)算，計(jì)算結(jié)果得軋制力為183.623KN，軋機(jī)力矩為30.3169Nm，程序代碼（部分）以及程序運(yùn)行計(jì)算結(jié)果如圖3-9所示。 計(jì)算得到軋制力為183.623KN，軋機(jī)力矩為30.3169Nm。圖3-9程序計(jì)算結(jié)果

第4章液壓控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)森吉米爾二十輥軋機(jī)的輥系調(diào)控，是通過液壓系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)的，所以，在此對液壓系統(tǒng)進(jìn)行原理設(shè)計(jì)。4.1液壓傳動(dòng)概述 液壓傳動(dòng)就是利用液壓介質(zhì)，根據(jù)其特性，將它的高壓壓力能轉(zhuǎn)換為其它形式的能量，包括驅(qū)使機(jī)械設(shè)備運(yùn)動(dòng)的機(jī)械能等其他形式的能量形式。s一個(gè)完整的也液壓系統(tǒng)主要包括各種液壓閥、油箱、執(zhí)行機(jī)構(gòu)等組成。4.2液壓調(diào)控系統(tǒng)工況分析我們在設(shè)計(jì)液壓系統(tǒng)的時(shí)候，首先要確定主機(jī)對液壓系統(tǒng)所提出的工作要求，包括以下具體要求：主機(jī)的動(dòng)作。主機(jī)的動(dòng)作就是指要實(shí)現(xiàn)的動(dòng)作，使指定的執(zhí)行機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)，從而實(shí)現(xiàn)功能。主機(jī)要實(shí)現(xiàn)的性能。主機(jī)的性能是指系統(tǒng)中的執(zhí)行元件，在各工作階段所需的力、動(dòng)作周期、調(diào)速范圍、速度平穩(wěn)性和速度的大小等，上述各參數(shù)都要有參考的數(shù)據(jù)。對于某些要求較高精度、自動(dòng)化程度較高以及較高生產(chǎn)率的主機(jī)，我們還要確定更加準(zhǔn)確的動(dòng)靜態(tài)指標(biāo)。液壓系統(tǒng)應(yīng)用的環(huán)境條件。溫度范圍、使用的場地、灰塵狀況等，都應(yīng)該加以注意。液壓系統(tǒng)的其他使用要求。如液壓系統(tǒng)中各裝置在外形大小、質(zhì)量等方面的限制，以及耗能性、經(jīng)濟(jì)性等方面的要求。4.2.1液壓系統(tǒng)壓下調(diào)整軋機(jī)的壓下調(diào)控系統(tǒng)，主要包括兩個(gè)部分。壓下機(jī)構(gòu)主要包括壓下油缸、BC背襯輥構(gòu)成，軋機(jī)壓下液壓缸的雙面齒條，通過往復(fù)的移動(dòng)，推動(dòng)BC背襯輥端部的扇形齒輪的轉(zhuǎn)動(dòng)，由于BC背襯輥結(jié)構(gòu)，從而帶動(dòng)BC背襯輥整體的上下移動(dòng)。軋機(jī)壓下量與雙面齒條移動(dòng)距離的關(guān)系曲線，如圖4-1所示。圖4-1軋機(jī)壓下量與雙面齒條移動(dòng)距離的關(guān)系曲線軋機(jī)的調(diào)整液壓缸和FG背襯輥共同構(gòu)成了軋制線標(biāo)高調(diào)整系統(tǒng)，液壓缸受到高壓油的壓力作用，作用在推桿的末端，在推桿的末端產(chǎn)生一個(gè)推力，使其上下移動(dòng)，推桿的來回移動(dòng),移動(dòng)的齒條與BC輥的扇形齒輪嚙合在一起，所以齒輪轉(zhuǎn)動(dòng)，又由于齒輪通過鍵與心軸連接，由于FG背襯輥的偏心環(huán)的作用，產(chǎn)生向上或向下的移動(dòng)。4.2.2液壓系統(tǒng)輥形調(diào)整輥形調(diào)整又稱為凸度調(diào)整，是由5個(gè)凸度液壓缸和BC背襯輥上的5組齒輪片共同構(gòu)成，當(dāng)BC支撐輥兩端的扇形齒輪片固定時(shí)，BC支撐輥位置確定，５個(gè)凸度液壓缸通過推桿的上下移動(dòng)，來帶動(dòng)齒輪片的回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，從而對心軸的凸度進(jìn)行調(diào)控，使其產(chǎn)生撓度變形，對帶材板形進(jìn)行矯正。4.3液壓系統(tǒng)主要參數(shù)確定4.3.1初步確定液壓缸工作壓力液壓缸工作壓力，根據(jù)實(shí)際的應(yīng)用場地和使用情況來確定，一般來說，工作壓力大一些，可以使液壓系統(tǒng)的機(jī)構(gòu)更加緊密排布，液壓元件的尺寸也更小，重量也更加的輕，但是成本較高，并導(dǎo)致液壓系統(tǒng)的密封更加復(fù)雜，而且，由于結(jié)構(gòu)的緊湊，一些介質(zhì)工作的流道將會(huì)緩急，過渡時(shí)候有較大的沖擊作用，這是液壓元件較小所帶來的不可避免的缺點(diǎn)；當(dāng)我們選用的液壓系統(tǒng)的壓力較小時(shí)，那么就會(huì)造成選用的液壓元件的尺寸較大，所選用的液壓缸的內(nèi)徑尺寸變大，導(dǎo)致液壓系統(tǒng)中的所有液壓元件的尺寸，都將變大，導(dǎo)致系統(tǒng)占用較大的空間，但是，液壓的密封將會(huì)更加方便。所以，在設(shè)計(jì)液壓系統(tǒng)時(shí)，我們要根據(jù)實(shí)際的工作狀況來確定液壓系統(tǒng)的工作壓力大小，液壓系統(tǒng)所選用的液壓元件是根據(jù)選用的系統(tǒng)工作壓力的大小值來確定的，在確定時(shí)，可以參考下列所示標(biāo)準(zhǔn)，液壓系統(tǒng)設(shè)備類型所選用壓力的標(biāo)準(zhǔn)，如下表4-1來確定系統(tǒng)工作壓力。根據(jù)上表，選擇系統(tǒng)壓力為21MPa。4.3.2計(jì)算液壓缸的工作面積和流量由于B、C背襯輥兩端分別具有一個(gè)壓下液壓缸，根據(jù)受力分析可知，單個(gè)液壓缸所承受的外負(fù)載力為輥系外負(fù)載里的一半，即（4-1） 由于液壓缸的推桿要作用在外負(fù)載上面，所以，根據(jù)外負(fù)載情況，進(jìn)行計(jì)算，可以得到液壓缸的有效作用面積為：（4-2） 式中：F—BC背襯輥所承受的外負(fù)載力；—液壓缸所承受的外負(fù)載力；—機(jī)械效率，在0.9~0.95之間進(jìn)行選?。籔—液壓缸的工作壓力。 根據(jù)前面所求的軋制力得F=43819N、P=21MPa、=0.9代入上式計(jì)算。 根據(jù)上式計(jì)算得到的結(jié)果，可以查閱參考資料，按照選型標(biāo)準(zhǔn)（GB/T2348-1993），液壓缸內(nèi)徑尺寸系列，根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)可以選取液壓缸內(nèi)徑值大小為50mm根據(jù)計(jì)算結(jié)果，可以查閱參考資料，按照選型標(biāo)準(zhǔn)（GB/T2348-1993），液壓缸內(nèi)徑尺寸系列，取活塞桿外徑為32mm根據(jù)計(jì)算結(jié)果，可以查閱參考資料，按照選型標(biāo)準(zhǔn)（GB/T2349-1980），查閱液壓缸內(nèi)徑尺寸系列，取活塞桿行程50mm液壓缸工作流量 液壓缸工作時(shí)所需的最大流量為：（4-3） 式中：—活塞的最大運(yùn)動(dòng)速度；A—液壓缸的有效面積。 計(jì)算得液壓缸最大流量為：4.4液壓系統(tǒng)原理圖的設(shè)計(jì)液壓系統(tǒng)原理圖表示的是液壓系統(tǒng)的工作原理，在液壓傳動(dòng)中，每個(gè)元件都有相應(yīng)的符號(hào)來進(jìn)行表達(dá)，所以，對于實(shí)際比較復(fù)雜的液壓系統(tǒng)，我們可以使用液壓元件符號(hào)繪制簡單的原理圖，通過原理圖，液壓系統(tǒng)的工作壓力將會(huì)表達(dá)的更加簡單，關(guān)系更見清楚，方便后續(xù)的設(shè)計(jì)選型。在設(shè)計(jì)液壓系統(tǒng)時(shí)，我們一定要注意規(guī)范，考慮到實(shí)際工作情況中各種狀況，符合合理性和經(jīng)濟(jì)性。4.4.1選擇液壓執(zhí)行元件液壓執(zhí)行元件包括液壓馬達(dá)、液壓油缸和擺動(dòng)液壓缸等，位于系統(tǒng)的輸出端，直接或間接地驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)負(fù)載來進(jìn)行做功。液壓馬達(dá)可以將液壓能轉(zhuǎn)變?yōu)闄C(jī)械能，其輸出參量包括轉(zhuǎn)矩T以及轉(zhuǎn)速n。液壓缸做往復(fù)直線運(yùn)動(dòng)，完成能量轉(zhuǎn)換的裝置，從而作用在外負(fù)載機(jī)械裝置上實(shí)現(xiàn)往復(fù)運(yùn)動(dòng)，其輸出參量為力F和速度v。在本次設(shè)計(jì)的軋機(jī)的液壓控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)中，可以選用液壓缸來作為液壓執(zhí)行元件。4.4.2選擇液壓泵類型液壓泵是動(dòng)力裝置，它通過電機(jī)帶動(dòng)，一端通過萬向聯(lián)軸器和電機(jī)相連接，另一端和油箱連接，電機(jī)帶動(dòng)泵吸油，電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)，賦予輸出軸機(jī)械能，液壓泵將受到的來自電機(jī)的機(jī)械能，轉(zhuǎn)化為液壓系統(tǒng)的液壓能。本系統(tǒng)油液壓力為21MPa，所以，選擇高壓柱塞泵。4.4.3選擇調(diào)壓方式溢流閥是壓力閥的一類，在液壓系統(tǒng)中，它的作用是維持液壓系統(tǒng)的穩(wěn)壓性和安全保護(hù)液壓回路的作用。減壓閥是通過調(diào)節(jié)閥開口的大小，降低進(jìn)口壓力，從而控制出口壓力的大小，使出口壓力保持在一定的壓力閾值上。在本次液壓系統(tǒng)的設(shè)計(jì)中，選用溢流閥和減壓閥作為系統(tǒng)的壓力調(diào)節(jié)裝置。4.4.4選擇換向回路電磁閥是液壓系統(tǒng)中一種自動(dòng)化控制元件，是通過電磁裝置來進(jìn)行控制閥芯的移動(dòng)，控制閥的開口量。本系統(tǒng)設(shè)計(jì)中，選擇使用的電磁換向閥是三位四通電磁換向閥，它可以在液壓系統(tǒng)中控制執(zhí)行元件的運(yùn)動(dòng)方向。4.5計(jì)算和選擇液壓元件4.5.1液壓缸選型壓下液壓缸的選型對壓下液壓缸進(jìn)行選型，根據(jù)上述對液壓缸內(nèi)徑的計(jì)算結(jié)果，可知，液壓缸的相關(guān)參數(shù)：D=50mm；d=32mm；L=50mm；液壓缸最大流量。故選用上海油威液壓有限公司，型號(hào)為Y-HG1G50/32X50-F1-L1的冶金用液壓缸。凸度調(diào)整缸的選型根據(jù)上述計(jì)算過程，可以確定凸度調(diào)整缸相關(guān)參數(shù)：可知D=40mm；d=28mm；L=80mm；。故選用上海油威液壓有限公司，型號(hào)為Y-HG1G40/28X80-F1-L1的冶金用液壓缸。軋制線調(diào)整缸根據(jù)上述計(jì)算過程，可以確定軋制線調(diào)整缸相關(guān)參數(shù)：D=50mm；d=32mm；L=50mm；。 故選用上海油威液壓有限公司，型號(hào)為Y-HG1G50/32X50-F1-L1的冶金用液壓缸。4.5.2液壓泵的選擇液壓泵是能夠?yàn)橐簤合到y(tǒng)提供相應(yīng)動(dòng)力的一種裝置，它的工作介質(zhì)油液是從液壓油箱中吸入的，在泵腔內(nèi)部，形成工作壓力油的壓力能，送到執(zhí)行元件，對其產(chǎn)生作用力。根據(jù)上述計(jì)算可知，液壓系統(tǒng)工作壓力大小為21MPa，所以，在設(shè)計(jì)系統(tǒng)時(shí)，選用恒壓式軸向柱塞泵。柱塞泵較其它液壓泵具有使用壽命長、工作參數(shù)高，效率高等優(yōu)點(diǎn)。確定柱塞泵的最大工作壓力（4-4） 式中：—系統(tǒng)中的液壓缸，工作時(shí)的最大壓力（MPa）；—液壓系統(tǒng)總的管道損失（從入口到出口）；按照已知的經(jīng)驗(yàn)數(shù)據(jù)，對液壓系統(tǒng)中的管道損失進(jìn)行選擇：由于設(shè)計(jì)的液壓系統(tǒng)流速不大、管路比較簡單，所以可以??；對于比較復(fù)雜的液壓系統(tǒng)，或者是在液壓系統(tǒng)中串聯(lián)有調(diào)速閥，可以取管道損失值為。已知=21MPa，根據(jù)經(jīng)驗(yàn)數(shù)據(jù)取，帶入公式計(jì)算得柱塞泵的最大工作壓力。確定柱塞泵的最大流量總的液壓泵出口處輸出流量大小應(yīng)為：（4-5）式中：K—系統(tǒng)泄漏系數(shù)，一般??； —同時(shí)動(dòng)作的液壓缸最大總流量。得到：確定液壓泵的型號(hào)根據(jù)以上求得的和的和的值，已知擬定為高壓柱塞泵，一般額定壓力要比最大工作壓力大。所以，選擇的液壓泵的額定壓力的大小值為35MPa。確定液壓泵的驅(qū)動(dòng)功率（4-6） 式中：—液壓泵的最大工作壓力（Pa）； —液壓泵的流量（）；—液壓泵的總效率，參考下表4-2選擇。表4-2液壓泵的總效率 取，代入計(jì)算得:根據(jù)以上計(jì)算參數(shù)選擇恒壓式軸向柱塞泵，產(chǎn)品型號(hào)是A7V40DR1LPF00（北京華德液壓公司）。驗(yàn)算液壓泵的相關(guān)參數(shù) 根據(jù)以上計(jì)算參數(shù)選擇恒壓式軸向柱塞泵，產(chǎn)品型號(hào)是A7V40DR1LPF00（北京華德液壓公司），產(chǎn)品相關(guān)參數(shù)如下表4-3：表4-3產(chǎn)品參數(shù)額定壓力排量流量最大功率重量35MPa40.1mL/r56.4L/min34KW28Kg泵的額定流量56.4L/min≥47.09L/min；泵的驅(qū)動(dòng)功率34KW≥22.073KW。所以，選擇的液壓泵符合設(shè)計(jì)要求。4.5.3電動(dòng)機(jī)的選擇 根據(jù)計(jì)算的參數(shù)選擇電機(jī)，型號(hào)為Y-225M-4，電機(jī)相關(guān)參數(shù)如下表4-4：表4-4產(chǎn)品參數(shù)額定功率額定電流最大轉(zhuǎn)速效率功率因數(shù)45KW84.2A1480r/min92.30.884.5.4聯(lián)軸器的選型根據(jù)所選的電機(jī)參數(shù)，對聯(lián)軸器所需的扭矩進(jìn)行計(jì)算： 查閱《機(jī)械設(shè)計(jì)手冊》第三卷第十五篇聯(lián)軸器部分，選用GL5F滾子鏈聯(lián)軸器，生產(chǎn)廠家為江陰神州聯(lián)軸器有限公司。滾子鏈連軸器具有優(yōu)點(diǎn)：尺寸較小、壽命較長、方便拆卸、有一定補(bǔ)償能力、成本較低等優(yōu)點(diǎn)，能夠保證準(zhǔn)確的傳動(dòng)比，傳遞功率較大，并且作用在軸上的力較小，傳動(dòng)效率高。4.5.5閥的選型電磁換向閥選型在本液壓系統(tǒng)中電磁換向閥主要用于控制液壓缸的運(yùn)動(dòng)，要求控制準(zhǔn)確、反應(yīng)靈敏、沖擊小等特點(diǎn)。因此，選擇的型號(hào)是“DSG-01-3C2-D24-N1-50”的電磁換向閥，由榆次油研液壓有限公司生產(chǎn)，DSG-01-3C2-D24-N1-50的額定流量大小值為63L/min，最高工作壓力是31.5MPa。溢流閥選型已知系統(tǒng)最大壓力為21MPa，所以產(chǎn)品型號(hào)為“DBDS6K”，生產(chǎn)廠為北京華德液壓有限公司，其進(jìn)口最高壓力為40MPa，它的出口的最高工作壓力可以達(dá)到31.5MPa，它的最大流量可以達(dá)到50L/min。減壓閥選型本液壓系統(tǒng)選擇的減壓閥產(chǎn)品型號(hào)為“DR6DP”，生產(chǎn)廠為北京華德液壓有限公司，其進(jìn)口最高壓力為31.5MPa，出口最高工作壓力為2.5、7.5、15、21MPa，產(chǎn)品的最大流量為60L/min。單向閥選型本液壓系統(tǒng)選擇的單向閥產(chǎn)品的型號(hào)是“S10A1”，S10A1是由上海立新有限公司生產(chǎn)制造的一款單向閥產(chǎn)品，它的出口可以達(dá)到的最高的工作壓力為31.5Mpa，它的出口開啟壓力是0.05Mpa，此型號(hào)產(chǎn)品的最大流量為40L/min。液控單向閥本液壓系統(tǒng)選擇的液控單向閥的產(chǎn)品型號(hào)為“SL10L4X”，SL10L4X是由上海立新有限公司生產(chǎn)制造的，它的出口最大工作壓力可以達(dá)到31.5MPa，它的油口最大控制壓力可以達(dá)到0.5~31.5MPa。截止閥選型本系統(tǒng)中所用到的截止閥主要有本系統(tǒng)中選用YJZQ-J25，該閥生產(chǎn)廠為奉化市朝日液壓公司，公稱壓力為31.5MPa。用于沖洗系統(tǒng)與蓄能器，并且便于診斷維修系統(tǒng)。4.5.6蓄能器蓄能器屬于液壓系統(tǒng)的輔助元件，它的主要作用是用來除去液壓泵工作過程中產(chǎn)生的脈動(dòng)振動(dòng)、降低液壓系統(tǒng)產(chǎn)生的噪聲，蓄能器的充氣壓力的大小確定可以用以下公式求解，其充氣壓力為：（4-7）蓄能器在正常工作狀態(tài)時(shí)，最低工作壓力的大小，以及最高工作壓力值的大小，按照下述公式選擇：（4-8）式中—表示的是在液壓系統(tǒng)中，處于最末端的液壓機(jī)械裝置的最大工作壓力的值（MPa）；—表示是在液壓系統(tǒng)中，從蓄能器到最遠(yuǎn)的液壓機(jī)構(gòu)裝置的液壓系統(tǒng)管道中，油道上所產(chǎn)生的壓力損失之和（MPa）。 的邊界壓力值為，當(dāng)?shù)闹颠h(yuǎn)遠(yuǎn)小于的時(shí)候，它的使用時(shí)間可以越長。假如提高的值，增大此蓄能器的有效工作油量，但也將會(huì)導(dǎo)致泵站的工作壓力變大，由于工作壓力變大，所以也將會(huì)引起泵站的消耗功率變大，所以，我們在選擇蓄能器的型號(hào)時(shí)，的值的大小應(yīng)該比液壓系統(tǒng)中的液壓泵的額定壓力要小。蓄能器總?cè)莘e的計(jì)算蓄能器的計(jì)算是根據(jù)其在液壓系統(tǒng)中的作用來確定的，根據(jù)蓄能器的作用不同，我們采用的計(jì)算方式不同。由于反應(yīng)時(shí)間較快，可視為絕熱過程，所以，蓄能器的計(jì)算可以根據(jù)下述公式得：（4-9） 式中：A—缸有效面積（）；L—柱塞行程（m）；K—與泵類型有關(guān)的系數(shù)，K=0.023；—充氣的壓力大小，其取值為系統(tǒng)工作壓力的60%；—系統(tǒng)最低工作壓力；—系統(tǒng)最高工作壓力；n—絕熱時(shí)取1.4。代入計(jì)算得：所以使用蓄能器型號(hào)為NXQ1-L2.5/31.5，NXQ1-L2.5/31.5產(chǎn)品的生產(chǎn)廠家為奉化奧萊爾液壓有限公司，本產(chǎn)品的公稱容積大小為2.5L，它的工作壓力大小為31.5MPa，它的殼體結(jié)構(gòu)是小口型，此產(chǎn)品所用的工作介質(zhì)為礦物油。4.5.7回油過濾器的選型回油過濾器是在液壓系統(tǒng)中起到清潔作用的。選擇PLF系列的過濾器，型號(hào)為“PLF-H60x10”，廠家是黎明液壓有限公司，其最大工作壓力是32MPa，最大流量是60L/min。4.5.8油箱設(shè)計(jì)油箱的功用油箱的設(shè)計(jì)好壞，對于液壓系統(tǒng)的工作可靠性具有很大的影響，在液壓系統(tǒng)中，油箱主要影響到液壓泵的使用壽命，對于它的使用時(shí)長將會(huì)有決定性的影響。油箱容積的確定選擇油箱容積是關(guān)鍵。要確保符合個(gè)工作要求。根據(jù)經(jīng)驗(yàn)公式，可以計(jì)算得到油箱容積。即：（4-10）式中：V—油箱的有效容積（）；q—液壓泵的流量（）；—經(jīng)驗(yàn)系數(shù)，其取值見下表4-5。所以，取，得到：油箱散熱校核液壓系統(tǒng)中的油液介質(zhì)功率損失，將會(huì)轉(zhuǎn)變?yōu)橄到y(tǒng)的熱量，熱量需要通過油箱進(jìn)行散熱，計(jì)算得油箱的散熱面積為：（4-11）式中：—油箱的最小散熱面積（）；—油液允許溫度與環(huán)境溫度之差（℃）；—液壓系統(tǒng)損失的熱功率（W）；K—油箱散熱系數(shù)[W/()]。不同散熱條件下油箱的散熱系數(shù)見下表4-6：計(jì)算得：冶金工業(yè)中，液壓系統(tǒng)所用的油液介質(zhì)的溫度一般為30～50℃，工作過程中它的溫度最大值不超過65℃，溫度的最小值不低于15℃。其他設(shè)備也有相應(yīng)的溫度要求，它們的允許的溫度值在40～55℃。所以，取℃。散熱系數(shù)K=15W/()計(jì)算得到：一般取油箱的高、寬、長之比為，按照使用規(guī)定，當(dāng)液壓系統(tǒng)油箱的油液的高度達(dá)到油箱高度的80%時(shí)，油箱的冷卻需要靠自然冷卻進(jìn)行，所以，我們在設(shè)計(jì)油箱的時(shí)候，要使液壓系統(tǒng)中的油液保持在所允許的溫度以下，所以，計(jì)算油箱散熱面積時(shí)，采用下式。即式中V—液壓系統(tǒng)所用的油箱有效容積（L）；A—油箱的散熱面積（）。由于散熱面積，所以油箱內(nèi)的油溫會(huì)超過允許的溫度。所以需要裝設(shè)冷卻器。4.5.9冷卻器的選型計(jì)算根據(jù)上述計(jì)算結(jié)果可知，僅靠油箱散熱不符合要求，所以，我們要進(jìn)行額外的散熱方式，來確保液壓系統(tǒng)工作在正常的溫度范圍內(nèi)，設(shè)置冷卻器可以保證液壓系統(tǒng)正常的工作溫度。在本次設(shè)計(jì)的液壓系統(tǒng)中，我們選用的是水冷式散熱方式的冷卻器。計(jì)算冷卻器的熱量交換 首先，計(jì)算出液壓系統(tǒng)工作過程中，產(chǎn)生的熱量，根據(jù)上式，油箱的散熱面積A的值，計(jì)算出油箱的散熱量，根據(jù)以上結(jié)果，則可以求出冷卻器進(jìn)行的熱交換量的大小為:計(jì)算冷卻器的散熱面積冷卻器所必須的散熱面積A（單位為）的計(jì)算公式為（4-12）式中—表示所選用的冷卻器的熱交換量（W），其值應(yīng)表示液壓系統(tǒng)的發(fā)熱量與系統(tǒng)油箱的散熱量的差值；—表示液壓系統(tǒng)所用的液壓油和油箱的冷卻介質(zhì)之間的平均溫度差值的大?。ā妫?，；—液壓介質(zhì)的進(jìn)口溫度（℃）的大小，其值由發(fā)熱的情況來進(jìn)行確定；—液壓介質(zhì)的出口溫度（℃），其值的大小是根據(jù)液壓系統(tǒng)對油溫的要求來進(jìn)行確定的；—液壓系統(tǒng)的冷卻介質(zhì)的進(jìn)口溫度（℃）值的大小，其值大小一般要根據(jù)環(huán)境溫度來進(jìn)行確定；—液壓系統(tǒng)的冷卻介質(zhì)的出口溫度（℃）值的大小，其值的大小與冷卻水量具有很大的關(guān)系，在進(jìn)行冷卻時(shí)，取℃；K—液壓系統(tǒng)中的冷卻器的散熱系數(shù)[W/()]值的大小，其值大小與冷卻器的種類和型號(hào)有關(guān)，具體的計(jì)算，需要根據(jù)樣本或手冊來進(jìn)行確定?！鍷取值350W/()代入相關(guān)數(shù)據(jù)得：在實(shí)際使用過程中，冷卻器內(nèi)可能會(huì)堆積有管道中的油污雜志或者是冷卻水中的水垢，包覆在冷卻管道表面使換熱效率和降溫效果降低。所以實(shí)際計(jì)算時(shí)，冷卻器實(shí)際的散熱面積要比計(jì)算得出的值大30%，即取。按照這計(jì)算結(jié)果選擇列管式冷卻器，型號(hào)為“GLC2-1.95/4L”，生產(chǎn)廠家為廣州騰豪換熱設(shè)備制造廠。4.6amesim液壓系統(tǒng)原理圖根據(jù)以上步驟分析，設(shè)計(jì)液壓系統(tǒng)原理圖，根據(jù)系統(tǒng)中的參數(shù)，選擇符合工作要求的液壓元件，如圖4-2所示。圖4-2液壓系統(tǒng)原理圖

在amesim軟件上搭建液壓系統(tǒng)模型，模型如圖4-3所示。圖4-3液壓系統(tǒng)模型

第5章背襯輥的三維結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)5.1三維建模軟件概述在本次完成森吉米爾二十輥軋機(jī)的三維建模的過程中，采用的三維建模軟件是SolidWorks，SolidWorks軟件是當(dāng)今工程人員最喜歡使用的一款功能強(qiáng)大的三維軟件，它具有易學(xué)易用的操作界面，高效創(chuàng)新的制圖指令方式，在現(xiàn)代工業(yè)產(chǎn)品設(shè)計(jì)中，三維模型的設(shè)計(jì)，大多使用SolidWorks。所以，SolidWorks的使用，極大的方便了產(chǎn)品的加工生產(chǎn)。5.2背襯輥結(jié)構(gòu)分析多輥軋機(jī)的輥系結(jié)構(gòu)與傳統(tǒng)的軋機(jī)不同，它的偏心輥是由很多零件組成的，根據(jù)不同的支撐輥實(shí)現(xiàn)的功能，可以分為三組。分別是B、C背襯輥組、F、G背襯輥組以及A、D、E、H背襯輥組，其中，只有B、C背襯輥組具有雙偏心結(jié)構(gòu)，F(xiàn)、G背襯輥組與A、D、E、H背襯輥組都是單偏心結(jié)構(gòu)，它們在其余零部件結(jié)構(gòu)上基本相似，僅是偏心環(huán)的偏移量不同。5.2.1B、C背襯輥結(jié)構(gòu)背襯輥B、C是通過一個(gè)心軸，心軸將各零部件連接起來，共同構(gòu)成B、C支撐輥組。心軸上開有鍵槽孔，通過放置鍵槽和內(nèi)偏心環(huán)的鍵槽孔進(jìn)行連接，內(nèi)偏心環(huán)是用來進(jìn)行壓下調(diào)節(jié)的，可以將它固定在外偏心環(huán)上，外偏心環(huán)是用來進(jìn)行凸度調(diào)整的，外偏心環(huán)安裝在鞍座上，鞍座焊接固定在扇形片上，扇形片安裝在機(jī)架中，將輥系的力均勻的傳遞到機(jī)架上。B、C支承輥得詳細(xì)結(jié)構(gòu)，如圖5-1所示。

5.2.2F、G背襯輥結(jié)構(gòu)背襯輥F、G，其基本結(jié)構(gòu)與B、C背襯輥基本相似，唯一不同的就是其內(nèi)部只有一個(gè)偏心環(huán)來進(jìn)行調(diào)控。F、G背襯輥，結(jié)構(gòu)如圖5-2所示。5.2.3A、D、E、H背襯輥結(jié)構(gòu)背襯輥A、D、E、H，其基本結(jié)構(gòu)與F、G背襯輥相似，都是單偏心環(huán)結(jié)構(gòu)，唯一不同的是，其端部只有一個(gè)齒輪，與輥徑補(bǔ)償電機(jī)連接，進(jìn)行調(diào)控，而F、G支撐輥端部，是兩個(gè)扇形齒輪，與軋制線標(biāo)高油缸齒條作用。A、D、E、H背襯輥，結(jié)構(gòu)如圖5-3所示。5.3背襯輥三維建模設(shè)計(jì)5.3.1B、C背襯輥建模設(shè)計(jì)B、C背襯輥是用來進(jìn)行壓下、輥形和輥徑補(bǔ)償調(diào)控的，由于其復(fù)雜的調(diào)控功能，其結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)為雙偏心環(huán)結(jié)構(gòu)，以便于實(shí)現(xiàn)調(diào)控。背襯軸承尺寸 首先根據(jù)二十棍軋機(jī)的輥系的尺寸，可以確定背襯輥中的背襯軸承，取其外徑值大小為90mm，已知，心軸的直徑大小為40mm，所以，選擇外徑為90mm，內(nèi)徑為40mm的背稱軸承，寬度為54mm。內(nèi)偏心環(huán)建模 內(nèi)偏心環(huán)的作用是實(shí)現(xiàn)壓下，其偏心量的大小與支撐輥壓下的距離有關(guān)。理論上，軋機(jī)輥系的開口度是內(nèi)偏心環(huán)的偏移量的2倍。本型號(hào)森吉米爾軋機(jī)的開口度為3.6mm，所以，設(shè)計(jì)內(nèi)偏心環(huán)的偏移量為1.8mm。內(nèi)偏心環(huán)通過鍵連接在心軸上，其內(nèi)徑與心軸內(nèi)徑一樣，均為40mm，由于背襯軸承外徑為90mm，考慮到外偏心環(huán)的存在，內(nèi)偏心環(huán)外徑的尺寸不能過大，所以內(nèi)偏心環(huán)外徑取51mm，內(nèi)偏心環(huán)的中部凸臺(tái)寬為7.5mm，方便與外偏心環(huán)固定，內(nèi)偏心環(huán)與兩背襯軸承內(nèi)環(huán)端部接觸的寬度為15.5mm，起到定位固定的作用。在偏心環(huán)徑向較厚的方向上開一鍵槽，鍵槽寬度為8mm，鍵槽與心軸連接，實(shí)現(xiàn)偏心運(yùn)動(dòng)的功能。根據(jù)以上參數(shù)，建模得B、C支撐輥內(nèi)偏心環(huán)三維模型，如圖5-4所示.圖5-4BC背襯輥內(nèi)偏心環(huán)三維模型外偏心環(huán)建模 B、C背襯輥的外偏心環(huán)，用來進(jìn)行徑向板形調(diào)整，外偏心環(huán)的內(nèi)徑尺寸57mm，外徑尺寸是69mm，在其兩側(cè)面開有直徑為3mm的銷孔，用來和齒輪片固定連接，從而使齒輪片的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)帶動(dòng)外偏心環(huán)，從而進(jìn)行板形調(diào)控，調(diào)控的值比較小，所以，取外偏心環(huán)的偏移量為0.4mm。根據(jù)以上參數(shù)，建模得B、C背襯輥的外偏心環(huán)三維模型，如圖5-5所示.圖5-5BC背襯輥外偏心環(huán)三維模型鞍座建模背襯輥組的工作原理就是通過背襯軸承來改變輥系受力，進(jìn)行板形調(diào)控，根據(jù)這一原理，取鞍座直徑為84mm，內(nèi)徑直徑為75mm，鞍座的厚度為7.5mm，其值的厚度大小與外偏心環(huán)的厚度大小一致，考慮到安裝連接，所以取其直徑為104mm。根據(jù)以上參數(shù)，建模得B、C支撐輥鞍座三維模型，如圖5-6所示.圖5-6BC背襯輥鞍座三維模型B、C支撐輥扇形板三維建模設(shè)計(jì)在背襯輥組中，扇形板所起到的作用就是將鞍座部件和機(jī)架安裝固定在一起的，通過扇形板的作用，背襯輥所承受的軋制力