李強(qiáng)

摘 要：在工業(yè)酸軋機(jī)組中，拉矯機(jī)張力輥傳動(dòng)機(jī)構(gòu)擁有著不可替代的重要作用，它能針對(duì)退火過(guò)酸后的工業(yè)薄板，通過(guò)彎曲產(chǎn)生一定彎曲應(yīng)力，實(shí)現(xiàn)拉伸彎曲矯直效果。文章將主要對(duì)拉矯機(jī)張力輥傳動(dòng)機(jī)構(gòu)的差動(dòng)輪系進(jìn)行分析，研究其差動(dòng)輪系工作原理及工作結(jié)構(gòu)。同時(shí)給出張力輥主電機(jī)與延伸率電機(jī)的速度計(jì)算模型，證明差動(dòng)輪系在應(yīng)用過(guò)程中延伸率電機(jī)速度與拉矯機(jī)延伸率之間的有機(jī)關(guān)系。

關(guān)鍵詞：拉矯機(jī)；張力輥傳動(dòng)機(jī)構(gòu)；差動(dòng)輪系；結(jié)構(gòu)分析；速度計(jì)算模型

就酸軋與冷軋機(jī)組而言，差動(dòng)輪系的結(jié)構(gòu)相對(duì)緊湊，傳動(dòng)比大而且擁有較平穩(wěn)的工作效率與承載能力，運(yùn)動(dòng)合成與分解等特征明顯，所以在拉矯機(jī)張力輥傳動(dòng)機(jī)構(gòu)中，差動(dòng)輪系的矯直效果也非常明顯。從技術(shù)要求上來(lái)看，拉矯機(jī)張力輥傳動(dòng)要求其入口與出口張力輥要存在速度差，通過(guò)該速度差來(lái)產(chǎn)生拉矯機(jī)所需要張力與延伸率，所以不同規(guī)格帶材的延伸率也是不盡相同的。以酸軋機(jī)組拉矯機(jī)張力輥傳統(tǒng)機(jī)構(gòu)為例，它所選用的是2K-H型差動(dòng)輪系，它能有效利用差動(dòng)輪系速度合成原理來(lái)對(duì)設(shè)備運(yùn)行速率靈活調(diào)節(jié)，最終實(shí)現(xiàn)對(duì)張力輥出口與入口之間的速度差有效改變。

1 拉矯機(jī)張力輥傳動(dòng)機(jī)構(gòu)中差動(dòng)輪系工作原理及工作流程

1.1 工作原理

在拉矯機(jī)張力輥傳動(dòng)機(jī)構(gòu)中，差動(dòng)輪系主要依靠定軸輪系與動(dòng)軸輪系兩大齒輪轉(zhuǎn)動(dòng)方式來(lái)實(shí)現(xiàn)工作流程推進(jìn)。其中在動(dòng)軸輪系中，按照輪系所具備的自由度數(shù)目，還分為差動(dòng)輪系與行星輪系，本文所主要論述的就是差動(dòng)輪系。

差動(dòng)輪系中擁有一個(gè)中心輪a和內(nèi)齒輪b，它與行星輪g及行星架H共同構(gòu)成完整系統(tǒng)，因此a、b、H也被視為是差動(dòng)輪系的3個(gè)基本運(yùn)動(dòng)構(gòu)件，這3個(gè)構(gòu)件都可以實(shí)現(xiàn)與拉矯機(jī)各個(gè)機(jī)構(gòu)的輸入元件及輸出元件連接。

1.2 工作流程

在拉矯機(jī)張力輥傳動(dòng)機(jī)構(gòu)中，差動(dòng)輪系主要實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)恒延伸率。在傳動(dòng)機(jī)構(gòu)中它的主減速機(jī)齒輪傳動(dòng)被稱為復(fù)合輪系，這其中就包括了差動(dòng)輪系部分，如圖1。

如上圖1所示，圖中3個(gè)元件中的任意兩個(gè)輸入元件角速度如果是已知條件，那么第3個(gè)輸出元件的角速度也能被求得。由此來(lái)推導(dǎo)差動(dòng)輪系的工作流程，其中如果行星架的轉(zhuǎn)速為nH，可以利用轉(zhuǎn)化機(jī)構(gòu)來(lái)求得它的實(shí)際轉(zhuǎn)速，即給整個(gè)周轉(zhuǎn)輪系附加一個(gè)與nH相反方向的力，讓其數(shù)值與公共轉(zhuǎn)速數(shù)值相等，根據(jù)運(yùn)動(dòng)學(xué)概念來(lái)分析差動(dòng)輪系中兩個(gè)構(gòu)件之間的相對(duì)運(yùn)動(dòng)關(guān)系。因此差動(dòng)輪系在轉(zhuǎn)化以后，得出行星架H的相對(duì)轉(zhuǎn)速[1]，如下：

同時(shí)得出中心輪a的相對(duì)轉(zhuǎn)速為：

內(nèi)齒輪b的相對(duì)轉(zhuǎn)速為：

根據(jù)上述兩式，通過(guò)差動(dòng)輪系轉(zhuǎn)化來(lái)得出一個(gè)定軸轉(zhuǎn)動(dòng)的齒輪輪系，所以由此可以得出中心輪a與內(nèi)齒圈b之間的實(shí)際傳動(dòng)比為：

在公式中，Za、Zb分別表示中心輪與內(nèi)齒圈齒數(shù)，由此就可以得出差動(dòng)輪系行星架的實(shí)際轉(zhuǎn)速nH：

2 拉矯機(jī)張力輥傳動(dòng)機(jī)構(gòu)的運(yùn)行結(jié)構(gòu)分析

以酸軋機(jī)組為例，它的拉矯機(jī)張力輥傳動(dòng)機(jī)構(gòu)所采用的是“兩彎一矯”基本技術(shù)操作模式，因此在設(shè)備中，它的張力輥是始終處于傳動(dòng)狀態(tài)的。因此，基于其張力輥傳動(dòng)機(jī)構(gòu)的3種類型（電機(jī)單獨(dú)傳動(dòng)、帶差動(dòng)機(jī)構(gòu)電機(jī)集中傳動(dòng)、混合型傳動(dòng)），為其設(shè)計(jì)張力輥混合型傳動(dòng)模式，如圖2。

如圖2，拉矯機(jī)張力輥的傳動(dòng)機(jī)構(gòu)中tongguo E1、D2和D3張力輥進(jìn)行傳動(dòng)，它們都擁有獨(dú)立的電機(jī)，其中E2與D1則采用的是差動(dòng)機(jī)構(gòu)電機(jī)進(jìn)行集中傳動(dòng)，而D4張力輥沒(méi)有傳動(dòng)。以下來(lái)具體分析傳動(dòng)機(jī)構(gòu)中每一個(gè)部件的驅(qū)動(dòng)狀況。

首先是D1張力輥，它的驅(qū)動(dòng)依靠主電機(jī)M1配合齒輪c、d來(lái)共同完成，另外傘齒輪箱1與聯(lián)軸齒輪箱1會(huì)共同帶動(dòng)D1張力輥轉(zhuǎn)動(dòng)運(yùn)行。其次是E2張力輥，它的一路運(yùn)動(dòng)傳遞主要由主電機(jī)M1基于齒輪c、d來(lái)實(shí)現(xiàn)外齒圈b'的有效帶動(dòng)，同時(shí)經(jīng)過(guò)內(nèi)齒圈b來(lái)帶動(dòng)行星輪g轉(zhuǎn)動(dòng)，保證行星架H同步進(jìn)行運(yùn)動(dòng)。另外，另一路運(yùn)動(dòng)傳遞要通過(guò)延伸率電機(jī)M2配合延伸率齒輪箱共同帶動(dòng)中心輪a來(lái)實(shí)現(xiàn)運(yùn)動(dòng)過(guò)程，而中心輪a本身要與行星輪g形成嚙合關(guān)系，進(jìn)而確保行星輪g被有效驅(qū)動(dòng)，同時(shí)也保證兩路運(yùn)動(dòng)能夠在行星輪g上順利合成。再看行星架H，它主要負(fù)責(zé)輸出，即通過(guò)傘齒輪箱2余聯(lián)軸齒輪箱2來(lái)一起帶動(dòng)E2張力輥實(shí)施傳動(dòng)，以改變延伸率電機(jī)速率。而行星架H上的輸出軸也會(huì)發(fā)生速度改變，另外它也會(huì)調(diào)節(jié)延伸率電機(jī)速度進(jìn)而改變行星架H輸出軸速度，同時(shí)做到對(duì)張力輥E2的出口張力速度調(diào)節(jié)，即對(duì)拉矯機(jī)前后張力輥組合的速度差有效控制，最后達(dá)到控制延伸率的作用目的[2]。最后是拉矯機(jī)部分的延伸率控制，由于D1張力輥屬于整個(gè)機(jī)組的速度基準(zhǔn)，因此在D1張力輥與E2張力輥之間就會(huì)產(chǎn)生延伸率。在D1與E2張力輥中分別安裝一個(gè)PLG，通過(guò)PLG采集樣品，并對(duì)延伸率電機(jī)實(shí)施動(dòng)態(tài)化調(diào)整，最終達(dá)到對(duì)延伸率實(shí)施閉環(huán)控制的目的，也要確保延伸率值能夠保持始終穩(wěn)定精確。

3 結(jié)束語(yǔ)

本文主要對(duì)目前國(guó)內(nèi)酸軋機(jī)組的拉矯機(jī)系統(tǒng)設(shè)備進(jìn)行了研究，通過(guò)對(duì)設(shè)備系統(tǒng)中張力輥傳動(dòng)機(jī)構(gòu)的差動(dòng)輪系的具體技術(shù)分析、計(jì)算模型構(gòu)建及實(shí)際計(jì)算，深化了對(duì)拉矯機(jī)延伸率、主電機(jī)及延伸率電機(jī)之間的轉(zhuǎn)換關(guān)系等問(wèn)題的科學(xué)化理解程度。這對(duì)今后企業(yè)工業(yè)領(lǐng)域提高拉矯機(jī)延伸率及工作效率都會(huì)起到一定幫助作用，也更有利于工業(yè)企業(yè)實(shí)現(xiàn)對(duì)系統(tǒng)設(shè)備的良性應(yīng)用及維護(hù)過(guò)程。

參考文獻(xiàn)

[1]康陽(yáng)，齊杰斌，張亮，等.差動(dòng)輪系在拉矯機(jī)張力輥傳動(dòng)機(jī)構(gòu)中的應(yīng)用[J].河北冶金，2015（2）：42-44.

[2]張貴春，張寧峰.拉矯機(jī)延伸率及張力輥傳動(dòng)裝置差動(dòng)輪系分析[J].重型機(jī)械，2014（6）：49-52.

[3]梁曉彤，潘俊.酸洗拉矯機(jī)延伸率和負(fù)荷平衡的研究[J].冶金設(shè)備，2015（2）：29-32.