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        夾送輥的設(shè)計(jì)計(jì)算

        2012-07-27 09:42:16段勝林
        有色金屬加工 2012年3期
        關(guān)鍵詞:輥的輥?zhàn)?/a>帶材

        段勝林

        (中色科技股份有限公司,河南 洛陽(yáng) 471039)

        夾送輥在有色金屬加工行業(yè)各生產(chǎn)機(jī)組中是一個(gè)常用的設(shè)備,主要作用是用來(lái)輸送或牽引帶材,改變帶材運(yùn)行方向,使帶材能順利按設(shè)計(jì)方向運(yùn)行。介于此特點(diǎn),將其合理布置在機(jī)組中會(huì)起到不同的作用效果,來(lái)滿足機(jī)列的要求。

        1 夾送輥在機(jī)組中的位置布置和用途

        1) 在熱軋和冷軋機(jī)組中,夾送輥布置在開卷機(jī)出口處和卷取機(jī)入口處,此處夾送輥多有偏心設(shè)計(jì),用于開卷時(shí)壓料頭、卷取時(shí)彎曲料頭進(jìn)卷取機(jī),并與開卷和卷取設(shè)備建立起一定的張力,保證料卷不松卷。

        2) 在熱軋機(jī)組中,橫剪入口側(cè)設(shè)有夾送輥,用于定尺剪切,同時(shí)能起到輸送作用。

        3) 在垛板裝置前設(shè)有夾送輥,將板材從輥道上拋出,落入垛板裝置中。

        本文針對(duì)熱軋機(jī)組中卷取機(jī)入口側(cè)用夾送輥進(jìn)行計(jì)算分析

        2 夾送輥輥徑的確定

        在夾送輥輥徑的作用下,要使帶材的彎曲相對(duì)曲率達(dá)到Cp≥10,可以大大提高鋁帶材卷取時(shí)的板型精度,帶材在夾送輥直徑作用下的彎曲相對(duì)曲率為:

        式中:

        h-帶材厚度;

        E-鋁帶材在300℃左右的彈性模量,取E=4500N/mm2;

        σ-相應(yīng)溫度下各種合金鋁帶材的屈服極限,N/mm2。

        對(duì)于軋輥寬度<2000,一般取輥徑D=200~300較為合適。其結(jié)果是設(shè)備重量輕,能源消耗小,帶材有良好的板形。

        3 夾送輥夾緊力的確定

        在熱軋機(jī)組中,夾送輥用于開卷夾料頭和卷取夾料尾,要用夾送輥提供張力T來(lái)克服帶材的極限彈性彎曲力矩,使帶材不松卷,帶材的極限彈性彎曲力矩為:

        式中:

        b-帶材寬度,mm。

        根據(jù)拉彎矯直原理的公式和公式(2),可得出

        式中:

        D1-帶材最大卷徑,。

        4 夾送輥的受力分析

        1) 當(dāng)上下兩個(gè)夾送輥都驅(qū)動(dòng)時(shí),作用在夾送輥上的力如圖1所示。

        在工作過(guò)程中,輥?zhàn)訅壕o帶材,在電機(jī)傳動(dòng)下,上、下輥對(duì)帶材產(chǎn)生的水平方向摩擦力使帶材受拉力T的作用,由圖1可知:帶材對(duì)上、下輥的垂直作用力均為P+G1。故摩擦力與壓緊力的關(guān)系為:

        T1=TT/2=(P+G1)μ (4)

        式中:

        T1—上輥對(duì)帶材產(chǎn)生的水平摩擦力,N;

        圖1

        T2—下輥對(duì)帶材產(chǎn)生的水平摩擦力,N;

        P—作用于上輥的壓緊力,kg;

        G1—上輥質(zhì)量,kg;

        μ—輥?zhàn)优c板帶材之間的靜摩擦系數(shù)。

        2) 當(dāng)只有上輥或下輥驅(qū)動(dòng)時(shí),由于兩輥和帶材的運(yùn)動(dòng)方向不變,夾送輥和帶材所受摩擦力方向不變,所以作用在夾送輥上的力與兩輥都驅(qū)動(dòng)時(shí)的受力狀態(tài)是一樣的。

        結(jié)論:不同的夾送輥驅(qū)動(dòng)形式,所需要的壓緊力大小是相同的。需注意,用張力T推導(dǎo)出的壓緊力P為理論值,實(shí)際設(shè)計(jì)時(shí)要求壓緊力P是一個(gè)可調(diào)值,防止壓緊力的實(shí)際值與理論值出入過(guò)大,實(shí)際生產(chǎn)中壓緊力的調(diào)整以輥?zhàn)硬淮蚧瑸闇?zhǔn)。在液壓壓緊缸的供油管路中要求油壓可調(diào),即管路中安裝減壓閥,通過(guò)調(diào)整油壓來(lái)改變壓緊力P。

        壓緊力由液壓油缸提供,油缸直徑由下式確定:

        式中:

        P-油缸進(jìn)口壓力,mPa。

        5 驅(qū)動(dòng)力矩的計(jì)算

        由于不同的夾送輥驅(qū)動(dòng)形式,兩輥的受力狀態(tài)是一樣的,所以兩輥的力矩狀態(tài)也是一樣的。

        上、下夾送輥軸徑處的摩擦阻力矩分別為:

        M1p=(P+G1)fd/2 (6)

        M2p=(P=G1+G2)fd/2

        式中:

        f—軸徑處的摩擦系數(shù);

        d—軸徑的回轉(zhuǎn)直徑,對(duì)于滾動(dòng)軸承就是滾珠的直徑,mm。

        水平摩擦力T1,T2所產(chǎn)生的力矩:

        M1t=m2t=(P+G1)μD/2 (7)

        此外,由于帶材的垂直作用力偏離輥?zhàn)又行乃a(chǎn)生的力矩(又稱滾動(dòng)阻力矩):

        M1t=M2t=(p+G1)μk(8)

        式中:μk—滾動(dòng)摩擦因數(shù),cm(鋼對(duì)鋼時(shí)約為0.05cm)。所以,傳動(dòng)一對(duì)夾送輥所需的總力矩:

        M=M1t+M2t+M1t+M2t+M1t+M2t

        =f(2P+2G1+G2)d/2+μ(P+G1)D+2(P+G1)μk(9)

        6 電機(jī)功率的計(jì)算

        在實(shí)踐設(shè)計(jì)計(jì)算時(shí),應(yīng)首先根據(jù)生產(chǎn)工藝特點(diǎn),初步設(shè)定夾送輥的直徑和輥寬,估算出輥?zhàn)拥闹亓?;然后根?jù)上述公式計(jì)算出壓緊力P和總傳動(dòng)力矩M,最后根據(jù)機(jī)組速度求出電機(jī)功率。

        N=MN/9.55η=MV/30Dη (10)

        式中:

        N—電機(jī)功率,Kw;

        M—總驅(qū)動(dòng)力矩,Kn·m;

        V—機(jī)組速度,m/min;

        D—夾送輥直徑,mm;

        η—傳動(dòng)效率。

        在選擇夾送輥的驅(qū)動(dòng)形式時(shí),可根據(jù)電機(jī)功率選擇低成本的電機(jī)。

        7 結(jié)束語(yǔ)

        本文從設(shè)計(jì)原理出發(fā),可根據(jù)機(jī)組原有參數(shù)對(duì)夾送輥進(jìn)行理論設(shè)計(jì)計(jì)算,從而選擇合適的油缸和電機(jī),滿足機(jī)組的使用要求,提供合適的夾緊力。從實(shí)際設(shè)計(jì)過(guò)程中已驗(yàn)證,理論和實(shí)踐基本吻合,供同行應(yīng)用參考。

        1武漢鋼鐵設(shè)計(jì)院主編.板帶車間機(jī)械設(shè)備設(shè)計(jì)(下).冶金工業(yè)出版社.1983;

        2. 北京鋼鐵學(xué)院 黃華清 主編.軋鋼機(jī)械.冶金工業(yè)出版社.1979.

        3. 有色金屬加工.2007年6期:夾送輥的力能參數(shù)計(jì)算。

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