鄧良豐，李智學(xué)，梁光正，徐長(zhǎng)安

(中國(guó)重型機(jī)械研究院股份公司，陜西 西安 710032)

0 前言

在縱剪機(jī)組帶材連續(xù)的生產(chǎn)過(guò)程中，張力壓板起著不可或缺的重要作用。一般情況下，張力壓板位于卷取機(jī)的前方，對(duì)帶材起著夾緊的作用。當(dāng)卷取機(jī)卷取帶材的時(shí)候，張力壓板施加于帶材上的夾緊力產(chǎn)生一個(gè)與帶材運(yùn)行方向相反的摩擦力。此摩擦力與卷取機(jī)的卷取力一起，形成帶材的卷取張力，使得帶材在卷取的過(guò)程中，帶材運(yùn)動(dòng)平穩(wěn)而不發(fā)生抖動(dòng)，這在帶材高速運(yùn)動(dòng)卷取的過(guò)程中尤為重要;同時(shí)，足夠的卷取張力使得帶材在形成鋼卷的過(guò)程中，鋼卷的層與層之間致密而緊湊，不易發(fā)生塌卷、錯(cuò)層等不良現(xiàn)象［1-4］。

1 設(shè)備結(jié)構(gòu)及工作原理

張力壓板結(jié)構(gòu)如圖1所示，由機(jī)架1、動(dòng)力源油缸2、連桿機(jī)構(gòu)3、上壓板橫梁4、上壓塊5、下壓板6等組成。

油缸2為本設(shè)備的動(dòng)力源，呈左右對(duì)稱(chēng)狀態(tài)布置，驅(qū)動(dòng)下壓板6運(yùn)動(dòng)。機(jī)架1上開(kāi)設(shè)有滑道，與下壓板6上的卡槽相配合，使得下壓板6只能沿豎直方向運(yùn)動(dòng)。上壓板橫梁4通過(guò)連桿機(jī)構(gòu)3與下壓板6連接，同時(shí)上壓板橫梁4還受到機(jī)架1上約束塊的約束，也只能沿豎直方向運(yùn)動(dòng)。

連桿機(jī)構(gòu)3為一關(guān)聯(lián)機(jī)構(gòu)，使上壓板橫梁4與下壓板6的運(yùn)動(dòng)具有一定的關(guān)聯(lián)性，即使上壓板橫梁4與下壓板6同時(shí)相對(duì)或同時(shí)相向運(yùn)動(dòng)。

上壓板由多塊可調(diào)節(jié)的上壓塊5組成，每個(gè)上壓塊可單獨(dú)進(jìn)行豎直方向的位置調(diào)整。上壓塊5通過(guò)螺栓把合在上壓板橫梁4上。

設(shè)備工作時(shí)，上下壓板間鋪設(shè)兩塊羊毛氈，以保護(hù)帶材表面不被劃傷。

圖1 張力壓板結(jié)構(gòu)圖Fig.1 Structure of tensile force pressing machinery

2 連桿機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)分析

簡(jiǎn)化后設(shè)備的運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)為如圖2所示連桿機(jī)構(gòu)圖。

構(gòu)件1對(duì)應(yīng)設(shè)備的下壓板;構(gòu)件2、構(gòu)件3、構(gòu)件4以及構(gòu)件2'、構(gòu)件3'、構(gòu)件4'分別對(duì)應(yīng)設(shè)備的左、右連桿機(jī)構(gòu)。構(gòu)件5對(duì)應(yīng)設(shè)備的上壓板橫梁。

由于構(gòu)件2'、構(gòu)件3'和構(gòu)件4'與構(gòu)件2、構(gòu)件3、構(gòu)件4為對(duì)稱(chēng)布置，構(gòu)件2'、構(gòu)件3'和構(gòu)件4'對(duì)構(gòu)件5造成的約束與構(gòu)件2、構(gòu)件3、構(gòu)件4對(duì)構(gòu)件5造成的約束重復(fù);因此，構(gòu)件2'、構(gòu)件3'和構(gòu)件4'組成的約束為虛約束 (或構(gòu)件2、構(gòu)件3、構(gòu)件4組成的約束為虛約束)，虛約束數(shù)為1。

圖2中的活動(dòng)構(gòu)件數(shù)目n=8，運(yùn)動(dòng)低副P(pán)l=12，運(yùn)動(dòng)高副P(pán)h=0，虛約束P'=1;故機(jī)構(gòu)的自由度為:

因此，設(shè)備的結(jié)構(gòu)是可行的、合理的。當(dāng)動(dòng)力源油缸驅(qū)動(dòng)構(gòu)件1上下運(yùn)動(dòng)時(shí)，上壓板和下壓板的運(yùn)動(dòng)也就隨之確定。

圖2 連桿機(jī)構(gòu)圖Fig.2 Sketch of connecting rod mechanism

從圖2中可看出，當(dāng)構(gòu)件1運(yùn)動(dòng)時(shí)，構(gòu)件5也會(huì)跟著作關(guān)聯(lián)運(yùn)動(dòng)。構(gòu)件1與構(gòu)件5的運(yùn)動(dòng)形式為同時(shí)相向運(yùn)動(dòng)或者同時(shí)相對(duì)運(yùn)動(dòng);亦即上壓板和下壓板同時(shí)夾緊或者同時(shí)打開(kāi)帶材。

3 設(shè)備的主要技術(shù)特點(diǎn)

3.1 機(jī)構(gòu)對(duì)稱(chēng)布置

該張力壓板油缸和連桿機(jī)構(gòu)采用了對(duì)稱(chēng)結(jié)構(gòu)布置。對(duì)稱(chēng)布置形式的油缸使得下壓板在機(jī)架上的兩滑道內(nèi)受力均勻，避免出現(xiàn)卡阻現(xiàn)象。連桿機(jī)構(gòu)呈雙向?qū)ΨQ(chēng)布置，不僅沿帶材前進(jìn)方向?qū)ΨQ(chēng)，而且沿帶材寬度方向也對(duì)稱(chēng)。這種雙向?qū)ΨQ(chēng)布置使得帶材在張力壓板處的受力由線變成面，受力面積增大，而且使得帶材沿前、后、左、右方向的受力均比較均勻，帶材的夾緊效果比較好;同時(shí)，這種雙向?qū)ΨQ(chēng)布置也使得機(jī)架上的滑道與上、下壓板的磨損均勻，有利于設(shè)備的運(yùn)行，減少了設(shè)備的故障率。

3.2 張力可進(jìn)行微調(diào)

張力壓板對(duì)張力的調(diào)整可分為兩部分。

通過(guò)調(diào)整兩油缸的液壓壓力大小，對(duì)帶材的卷取張力進(jìn)行宏觀上的調(diào)整。

當(dāng)帶材發(fā)生積包、擠皺等不良現(xiàn)象，調(diào)整兩油缸液壓壓力也不能改善狀況時(shí)，可通過(guò)調(diào)整上壓板橫梁上的上壓塊對(duì)張力進(jìn)行微調(diào)，能有效解決 (積包、擠皺)不良狀況。

3.3 張力可分段控制

由于上壓板上安裝有許多上壓塊，上壓塊又可沿著上壓板橫梁上下運(yùn)動(dòng)，這樣可通過(guò)調(diào)整上壓塊的運(yùn)動(dòng)來(lái)分別調(diào)整上壓塊與下壓板之間的距離，從而可分別調(diào)節(jié)上壓塊與下壓板之間的壓力，可滿(mǎn)足帶材在分條卷取時(shí)張力呈分段控制的需要。

3.4 帶材的標(biāo)高基本保持不變

圖3給出了三種不同類(lèi)型的張力壓板對(duì)帶材的影響。圖3a所示的張力壓板為下壓板固定，上壓板活動(dòng)的形式;圖3b所示的張力壓板為上壓板固定，下壓板活動(dòng)的形式;圖3c為新型的張力壓板形式。

當(dāng)張力壓板的其中一壓板固定時(shí)，固定的壓板必須高于 (或者低于)帶材的標(biāo)高，以方便帶頭穿帶時(shí)方便通過(guò)。因此帶材在卷取的過(guò)程中在張力壓板處容易發(fā)生彎曲變形，如圖3a和圖3b所示。

圖3 三種不同類(lèi)型的張力壓板對(duì)帶材的影響Fig.3 Influence of three different types of tensile force pressuring devices on strip

新型張力壓板其上下壓板均可活動(dòng) (上下壓板同時(shí)打開(kāi)或同時(shí)閉合)，使帶材在張力壓板處與其前后的標(biāo)高基本保持一致，保證了帶材的平整性。

3.5 穿帶時(shí)間短

連桿機(jī)構(gòu)使上下壓板的運(yùn)動(dòng)具有關(guān)聯(lián)性。穿帶時(shí)，上下壓板同時(shí)打開(kāi)，均向著遠(yuǎn)離機(jī)組作業(yè)線的方向運(yùn)動(dòng)，在機(jī)組作業(yè)線的兩側(cè)均讓出足夠的空間，即使帶頭存在彎折、不平整等現(xiàn)象，仍能從作業(yè)線兩側(cè)的空間中順利通過(guò);從而減少人工輔助穿帶時(shí)間，提高了工作效率。同時(shí)，在一定程度上在降低了人工操作的風(fēng)險(xiǎn)性。

4 結(jié)束語(yǔ)

新型張力壓板的連桿機(jī)構(gòu)沿帶材前進(jìn)方向和帶寬方向呈雙向?qū)ΨQ(chēng)布置，使帶材夾緊效果好，提高了設(shè)備運(yùn)行的可靠性;該張力壓板對(duì)卷取張力可進(jìn)行宏觀和微量上的調(diào)整，有效解決帶材跑偏、積包、擠皺等問(wèn)題;也可對(duì)帶材的張力進(jìn)行分段調(diào)控;帶材在卷取時(shí)，標(biāo)高基本保持不變，保證了帶材的平整性;穿帶順暢，有效地提高工作效率。目前該設(shè)備已成功地應(yīng)用于武鋼硅鋼的精整生產(chǎn)線上。

［1］吳志恒.單輥張力器在縱剪分條機(jī)組上的應(yīng)用［J］.機(jī)電工程技術(shù)，2009，38(6).

［2］龔文茂.武鋼硅鋼片廠CS3，CS4鋼卷剪切線的國(guó)產(chǎn)化 ［J］.武鋼技術(shù)，1997，11(35).

［3］喬順平，趙春禾.帶鋼重卷機(jī)組卷取機(jī)的糾偏系統(tǒng) ［J］.重型機(jī)械，2012(4):33－35，37.

［4］LEE C H，Teng C C.Identification and control of nonlinear dynamic system using recurrent fuzzy neural networks ［J］.IEEE Trans.on Fuzzy Syst.2000，8(4):349.366.

［5］JANABI.SHARIFI F，Liu J.Neuro.fuzzy tension controller for tandem rolling［C］//Proceedings of the 2002 IEEE International Symposium on Intelligent Control［A］.IEEE，2002(S1):309－314.