孫維陽(yáng)　王孝海

摘 要：文章對(duì)常用鋼輥式矯直機(jī)的機(jī)械結(jié)構(gòu)和矯直機(jī)設(shè)計(jì)時(shí)的參數(shù)選擇進(jìn)行了分析和研究，給出了型鋼矯直機(jī)的機(jī)械結(jié)構(gòu)的參數(shù)參考。

關(guān)鍵詞：輥式；型鋼；矯直機(jī)；機(jī)械結(jié)構(gòu)

前言

型鋼的矯直是一個(gè)比較復(fù)雜的過(guò)程，因?yàn)槌C直過(guò)程中，材料幾何形狀非線性，材料回彈非線性，接觸面非線性，所以其理論分析比較困難，但是在實(shí)際的工程中，又要設(shè)計(jì)相關(guān)的設(shè)備來(lái)滿足實(shí)際工程的需要。輥式矯直機(jī)采用的機(jī)械結(jié)構(gòu)，從大體上確定了矯直機(jī)工作性能，工藝的確定，生產(chǎn)效率等重要的參數(shù)。在具體的設(shè)計(jì)中輥輪之間的距離，輥輪的直徑，輥輪的數(shù)量，矯直的速度等參數(shù)，需要統(tǒng)籌安排，根據(jù)企業(yè)的加工工藝因地制宜，確定設(shè)備的結(jié)構(gòu)。矯直機(jī)加工范圍包括工字鋼、槽鋼、角鋼、方鋼、圓鋼等等。因?yàn)樾筒牡囊?guī)格長(zhǎng)度有很多的選擇，所以在機(jī)架結(jié)構(gòu)上也有很大的區(qū)別，但是國(guó)內(nèi)常用的基本分為兩種：簡(jiǎn)易支架結(jié)構(gòu)，輥輪軸承裝在矯直輥兩側(cè)，讓簡(jiǎn)支梁承載，其結(jié)構(gòu)特點(diǎn)是，機(jī)架既剛性好，又整機(jī)重量輕。懸臂式，輥套裝在矯直機(jī)的一側(cè)，懸臂梁承載，其結(jié)構(gòu)特點(diǎn)是，更換輥方便，操作方便。因?yàn)閼冶凼降牟僮鞣奖悖試?guó)內(nèi)大多數(shù)的矯直機(jī)選擇懸臂梁式。

1 設(shè)計(jì)中具體參數(shù)的確定

1.1 輥徑參數(shù)的確定

通過(guò)機(jī)械結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)和數(shù)值分析計(jì)算得出，輥?zhàn)拥目箯潖?qiáng)度和剛度隨著輥徑的變化而變化，根據(jù)實(shí)際工藝經(jīng)驗(yàn)，輥距與輥徑成正比，其關(guān)系為D=Kd（其中D為輥直徑，K為比例系數(shù)，一般取0.75～0.9，d為輥距）。

1.2 輥距參數(shù)的確定

在實(shí)際工程中，輥距參數(shù)的選擇過(guò)大，會(huì)造成矯直的鋼件的變形不夠，造成矯直質(zhì)量差，并且也不利于機(jī)器的入料。輥距參數(shù)的選擇過(guò)小，會(huì)直接增加矯直力，使設(shè)備容易磨損，同時(shí)也容易對(duì)工件引起局部應(yīng)力集中，壓潰工件。所以在實(shí)際的工程和工藝中，要即保證滿足矯直質(zhì)量，又不損壞工件的情況下，合理選擇輥距參數(shù)。

1.3 矯直質(zhì)量工藝

1.4 最小輥距確定

最小輥距通過(guò)接觸應(yīng)力條件或接軸扭轉(zhuǎn)強(qiáng)度確定，選取二者的較大者作為最小輥距。憑借實(shí)際經(jīng)驗(yàn)，在所有工件中，圓鋼的高度最低，工字鋼最高，一般依據(jù)圓鋼確定最大輥距，工字鋼尺寸確定最小輥距，就能很好的適應(yīng)加工工藝。最大輥距由矯直質(zhì)量或滿足最小上料條件確定，選取二者的較小值作為最大輥距。

1.5 矯直輥強(qiáng)度的設(shè)計(jì)

矯直輥的自身的強(qiáng)度一般都遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于工件的強(qiáng)度，所以一般情況下只考慮彎曲強(qiáng)度，彎曲強(qiáng)度不足的時(shí)候，可以增加相應(yīng)的支撐，以多個(gè)點(diǎn)來(lái)吸收壓力。

1.6 輥數(shù)的確定

一般參照具體的企業(yè)生產(chǎn)能力和工藝的需求，對(duì)小型鋼件一般7到11根，大型鋼件取7根左右

1.7 矯直速度的確定

鋼件的矯直速度一般取決于生產(chǎn)任務(wù)的選擇，一般在0.8-2 m/s的范圍內(nèi)，小型鋼件的矯直速度最高，經(jīng)濟(jì)效率最好。

1.8 輥材料的選擇

工作輥直接與型鋼接觸，并相互擠壓，為了盡量減少輥?zhàn)拥哪p，保證矯直機(jī)可以長(zhǎng)期穩(wěn)定的工作，長(zhǎng)期工作在擠壓的惡劣工況下，就要求輥?zhàn)颖砻嬉凶銐虻挠捕龋砻嬉休^高的加工精度，有很好的抗彎抗扭曲強(qiáng)度。按照當(dāng)前的工藝，若工作輥徑D<60mm，采用60CrMoV材料；當(dāng)D=60～120mm時(shí)，采用90CrVMo材料；當(dāng)D>200mm時(shí)，采用9Cr材料。

2 軟件上位機(jī)界面監(jiān)控和計(jì)算

軟件計(jì)算結(jié)果：該矯直機(jī)輥間距離是1200mm，共有7根矯直輥，鋼件矯直加工速度是0.80-2.5m/s。從最終軟件計(jì)算結(jié)果看，該軟件計(jì)算準(zhǔn)確，操作方便。以實(shí)際生產(chǎn)中的型鋼矯直機(jī)為軟件設(shè)計(jì)基礎(chǔ)，按照軋鋼機(jī)械設(shè)計(jì)的要求，充分考慮了實(shí)際生產(chǎn)過(guò)程中的工藝，為現(xiàn)代的輥式型鋼矯直機(jī)的設(shè)計(jì)提供了較為便捷的方法。

3 結(jié)束語(yǔ)

從上述的例子可以看出：軟件的理論計(jì)算的輥數(shù)與輥間距離能很好地滿足型鋼的加工需求。盡管軟件里最大的矯直加工速度是2.5m/s，但是在實(shí)際的生產(chǎn)過(guò)程中，矯直速度可以根據(jù)生產(chǎn)用料的快慢，適當(dāng)修改，以滿足生產(chǎn)的為準(zhǔn)。矯直中要充分考慮鋼件材料的收縮，彈性復(fù)原，軟件理論計(jì)算為指導(dǎo)，工藝上保證型鋼的充分的彈塑性彎曲，充分發(fā)揮設(shè)備能力，節(jié)能降噪。通過(guò)以上的理論分析，數(shù)學(xué)模型的建立與仿真，文章以上提出的矯直計(jì)算理論依據(jù)，基本上滿足了日益更新的鋼件矯直工藝，與以往老式經(jīng)驗(yàn)工藝上所得的數(shù)據(jù)比較接近，具備一定的實(shí)際應(yīng)用價(jià)值，為常用鋼件的矯直工藝的可參照的依據(jù)，對(duì)設(shè)計(jì)和開(kāi)發(fā)鋼件矯直機(jī)的廠家有指導(dǎo)意義。

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