【文章內(nèi)容簡介】 致趨近于零值而達到矯直目的。因此，平行輥矯直機必須具備兩個顯著的特征：（1）具有相當數(shù)量的交錯布置的矯直輥以實現(xiàn)多次的反復彎曲；（2）壓彎量可以調(diào)整，能實現(xiàn)矯直所需要的壓彎方案。： 5輥矯直法平行多輥矯直機的壓下方案有三種：（1）最小壓彎遞減方式，即矯直機每個輥的壓下量都可單獨調(diào)整的假想方案。矯直機上各個輥子反彎曲率的選擇原則是：只消除軋件在前一輥產(chǎn)生的最大殘余曲率，使之變直。（2）最小殘差遞減方式，即使具有不同原始曲率的軋件經(jīng)過較少次數(shù)劇烈的大變形反彎，以迅速消除其原始曲率的不均勻度，然后按矯直單值曲率的辦法加以矯直的方案。 （3）線性遞減方式，從第二輥(第一個上輥)到最后第二輥(最后一個上輥)的壓彎量按線性遞減，最后第二棍的壓彎曲率一般為彈性極限曲率，前面第二輥的壓彎曲率則不受嚴格限制。由于這種壓下方式多用于薄板矯直，故第二輥壓下曲率都較大。工業(yè)生產(chǎn)中采用這種方案的多輥矯直機的輥數(shù)一般都較多，有11，13，17， 19，21，23輥等，同時輥徑要盡量小，這樣使板材得到較大的變形，變形愈大愈有利于消除波浪彎。其中最常用的是線性遞減方式，薄板矯直多采用這種方案，也是本文討論的方式。 輥系方案選擇平行輥矯直機發(fā)展歷史較長，輥系結(jié)構(gòu)形式很多，且主要與用途和矯直質(zhì)量有關(guān)。這里介紹幾種典型輥系，： 典型輥系a是上輥組平行升降的輥系，主要用于熱矯直厚板、粗矯板材和在展卷機后平整帶材等工作；b有所改進，兩端輥單獨調(diào)整，有利于中間各輥加大壓下量，也有利于兩端輥的咬入及提高矯直質(zhì)量，主要用于熱矯直板材；c是一種靈活性較大的多用途輥系，上輥可以調(diào)成平行升降、單向傾斜和雙向傾斜等形式。第一個用途同a,第二個同d，第三個為可以進行反復及雙向咬入的矯直；d是按線形遞減壓下的板材矯直輥系；e是型材矯直的常用輥系，各上輥單獨調(diào)整可以采用各種壓下方案；f是矯直板材的輥系，帶有支撐背輥，它有兩個作用：（1）矯直寬板時輥子太長，剛度不夠，用支撐輥來保持工作輥的剛度；（2）矯直薄板時要消除波浪需要用支撐輥來改變工作輥的凸度。這種輥系也稱為四重式矯直輥系；g比前一種增加一排中間輥，由于支撐輥多為盤形，長期工作中使工作輥表面被壓出痕跡，這時若矯直工件的表面要求光亮，而輥面壓痕很可能在工件表面上留下條狀暗影甚至印痕，故用中間輥隔離上述壓痕的傳遞。這種輥系也稱為六重式矯直輥系。除這些典型輥系外，近代新研制設(shè)計了不少性能更好的輥系。不過它們都是在已有的輥系基礎(chǔ)上的改進。，特點就是加大了入口側(cè)的輥距，以減 德國9輥式異輥距矯直輥系少入口側(cè)各輥的壓力，尤其可以減少第3輥的斷軸事故。同時還追求等強度設(shè)計的理想狀態(tài)。隨著矯直力的逐漸減小，出口側(cè)逐步也減小了輥距尺寸。它由于空矯區(qū)（不產(chǎn)生矯直彎矩的區(qū)間）比較短，可以明顯的減輕補矯工作。即用縮短兩端輥間距的辦法使工件頭尾經(jīng)歷正負兩次短距離的反彎，可以使空矯區(qū)成倍縮短。空矯區(qū)的縮短將會使矯直質(zhì)量提高及補矯工作減輕。同時各輥矯直力也有了很大的改善。以上分析比較可以看出，輥系f比較適合矯直薄板材，故選擇這種輥系。3 主要系統(tǒng)的設(shè)計和參數(shù)計算 主傳動系統(tǒng)設(shè)計及參數(shù)計算 結(jié)構(gòu)參數(shù)輥數(shù)選擇輥數(shù)的原則是在保證矯直質(zhì)量的前提下，使輥數(shù)盡量少。對于薄板矯直機，由于b/h比值很大，原始彎曲曲率較大，以及瓢曲和浪形的二維形狀缺陷嚴重，應(yīng)減小輥距以增加板材的彈塑性彎曲變形，但由于輥距不能選的過小，故要增加輥數(shù)。為此需計算矯直機最大負荷特性： （）：鋼板屈服極限，；：鋼板最大寬度，；：鋼板最大厚度。設(shè)計任務(wù)要求，矯直機典型鋼種為，其，另外鋼板規(guī)格為，??；，取。故 。由文獻[2,113]可知輥數(shù)取13。又根據(jù)經(jīng)驗數(shù)據(jù)知輥數(shù)取11即可。輥徑、輥距與輥長（1）由文獻[1,213]可知，矯直最佳區(qū)域中，單位厚度輥徑值滿足： （）因為，故；又因為， ，故。所以可以取輥徑。支撐輥輥徑應(yīng)取大一些，取為。使用滾動軸承時，由于軸承外徑較大，軸頸尺寸不能過大，近似地選擇。另外，只要條件允許，輥頸直徑和輥身的過渡圓角均應(yīng)選大一些。 （） （）根據(jù)（），（）可以確定工作輥輥頸直徑和輥頸長度。（2）輥距 （）其中，為輥子最大直徑。所以。由文獻[2,113],因為，所以，輥距比較合適。下面根據(jù)以往經(jīng)驗數(shù)據(jù)及已有變輥距矯直機做參考，： 本矯直輥系各輥距大?。?）輥長 （）時，；時。由（）可得，輥長。支撐輥前面已經(jīng)確定支撐輥直徑為。下面確定支撐輥的布置方式和相關(guān)尺寸： 由于上面所設(shè)置的輥距較小，同時工作輥輥徑與輥身比值處于中間，既不大也不小，故這里考慮采用垂直布置方案。為了調(diào)整工作輥的撓度，有效地消除板帶的局部瓢曲或單、雙邊浪形。這里采用多段支撐輥矯直方案。其各段支撐輥可以單獨調(diào)整壓下，沿工作輥長度方向可使帶材產(chǎn)生不同的變形，以消除板帶邊緣或中部的板形缺陷。：圖1—消除雙邊浪形 圖2—消除中間瓢曲 圖3—消除單邊浪形 支撐輥布置圖與工作輥一樣，我們可以得到支撐輥輥頸直徑為和輥頸長度。 力能參數(shù)確定壓彎量并計算矯直力（1）壓彎量前面已經(jīng)確定壓彎方案選擇線性遞減壓彎方案，現(xiàn)首先確定入口及出口處的壓彎量：已知矯直機為類型。工件尺寸為，代表鋼種為，其，取。該方案中規(guī)定變形大致范圍為。包含和，工件通過第二輥后，方向趨同，但是中包含最大和最小的彎曲狀態(tài)，而最小的，要使這個在反彎之后也獲得一種與其他相差不多的彈復能力，就必須采用加大的。由于，故取。假設(shè)鋼板原始的彎曲最大為，則第二輥后的彈復曲率比為其殘留曲率比為這個，需用彈塑性撓度計算法。由文獻[2,1165]知 （）其中，所以。出口壓彎撓度，所以，入口壓彎量為，出口為。由于輥數(shù)為11，那么上輥組的傾斜度為：所以。由，， ： 各輥子壓彎量，從這個圖中明顯地看出壓下方式為線性遞減壓下： 線性遞減壓下（2）矯直力查文獻[2,314]得： 根據(jù)公式 （） （）得各個輥子處的彎矩為： 按連續(xù)梁的三彎矩方程式計算后（其中前面已經(jīng)給出計算式子）寫出矯直力為：軸承壓力矯直輥所承受的矯直力直接作用于軸承上。機架結(jié)構(gòu)采用簡支式結(jié)構(gòu)。： 矯直輥軸承受力圖那么 軸承受力總和為。取，那么各個輥子兩端的軸承受力大小可以計算如下：所以。矯直輥轉(zhuǎn)矩矯直輥在矯直力作用下所需克服的阻力包括軸承摩擦阻力、輥面與工件間的滾動摩擦阻力及工件的塑性變形阻力。下面分別求這兩個力：（1）軸承摩擦阻力前面已經(jīng)確定機架結(jié)構(gòu)為簡支結(jié)構(gòu)，那么根據(jù)下面公式即可求得該摩擦阻力： （）其中為工件與輥面的滾動摩擦系數(shù)，板材為；高溫板材為；為軸承摩擦系數(shù)，尼龍軸承；青銅軸承；滾動軸承。為軸頸直徑。所以。（2）工件塑性變形阻力： （） 其中是第輥處的轉(zhuǎn)矩，是第輥處的矯直變形能。這里，其中可由下式子計算：。將代替代入得從而根據(jù)上面給出的公式求得每個輥子處的矯直變形能為 進而求得工件塑性變形阻力為。（3）總轉(zhuǎn)矩上面兩個阻力求出之后，相加即得總轉(zhuǎn)矩。 矯直功率為了使矯直機適應(yīng)生產(chǎn)線，速度取生產(chǎn)線速度。又因為有支撐輥，矯直機傳動系統(tǒng)效率可取為。那么計算到電機處的驅(qū)動功率為。 液壓壓下系統(tǒng)設(shè)計及計算 電液伺服系統(tǒng)簡介電液伺服系統(tǒng)除了具有液壓系統(tǒng)固有的特點之外，還有自身明顯的特點，這種系統(tǒng)動作靈敏，頻帶寬，控制精度高，但是價格昂貴，抗污染性較差，效率低。該系統(tǒng)中最重要的元件是電液伺服閥。電液伺服系統(tǒng)一般由以下幾個部分組成：指令元件，控制放大器，電液伺服閥，液壓缸或者液壓馬達，被控對象和檢測元件。，該系統(tǒng)是一個閉環(huán)控制系統(tǒng)。 電液伺服系統(tǒng)的基本組成 液壓壓下系統(tǒng)的組成平行多輥矯直機的發(fā)展歷史較長，輥系結(jié)構(gòu)形式很多。線性遞減壓下的板材矯直機的輥系結(jié)構(gòu)是所有上輥都固定在上輥驅(qū)動平板上或者上輥連接裝置上，通過控制驅(qū)動平板來控制壓下量。 線性遞減法輥系結(jié)構(gòu)從上圖可以看出，整個系統(tǒng)主要部件就是上下排輥。上下輥縫要可調(diào)，且排輥自身要轉(zhuǎn)動。液壓壓下系統(tǒng)的整體結(jié)構(gòu)由空間分立的三個部分組成：以PLC為核心的電氣控制柜、以泵和閥為主體的液壓柜、以液壓缸、馬達和上下排輥為主體的機械結(jié)構(gòu)。電氣柜有電源、電氣保護元件、PLC、放大器（6個伺服閥放大器），面板（配置觸摸屏、開關(guān)、按扭、指示燈）等；液壓柜下部為油箱，上部為泵組和閥組；機械部分的上部安裝液壓缸（缸體上有壓力傳感器），六個位移傳感器安裝在上下兩部分之間。 液壓控制系統(tǒng)工作原理由于本人對液壓系統(tǒng)了解程度不夠，這里只對液壓壓下系統(tǒng)進行原理上的介紹，并對部分液壓元件進行設(shè)計計算。該系統(tǒng)是決定板材矯直效果的關(guān)鍵部分，采用閉環(huán)控制。 液壓控制系統(tǒng)原理圖系統(tǒng)采用三位四通O型電液伺服閥控制液壓缸的一端。伺服閥對液壓缸下腔供油，下腔壓力增大，上矯直輥驅(qū)動平板下移，輥縫減??；伺服閥卸荷，液壓缸下腔壓力減小，平板上移，輥縫增大。位移傳感器檢測到平板的位移信號的變化，可以反饋給系統(tǒng)，通過對伺服閥的控制來調(diào)節(jié)輸入到液壓缸下腔的壓力油的流量，最終使輥縫維持在恒定值。液壓缸上腔的壓力由背壓閥提供，可以認為是一個常數(shù)。大流量泵對液壓缸下腔供油，小流量泵對液壓缸上腔供油。由于支撐輥有三排，故設(shè)置6個液壓缸來控制，每排有2個液壓缸來控制其壓下量。而每個液壓缸分別由一個獨立的伺服閥控制。這樣就能夠滿足矯直機對鋼板中心浪形和邊浪的平整。工作參數(shù)設(shè)定在觸摸屏上，從而實現(xiàn)平板壓下量的設(shè)定，進行精確矯直。電氣控制部分是以帶觸摸屏的 PLC為核心的自動化控制設(shè)備，有良好的人機界面。機器啟