【文章內容簡介】 單獨調整，且在矯直過程中也可以進行調整。 4. 上矯直輥可以橫向傾動，能分別調整各段支撐輥，以改變矯直輥的撓曲，消除鋼板的單側或者雙側邊浪。 5. 下矯直輥可以沿矯直方向傾斜以調整矯直輥負荷。 6. 裝備液壓安全裝置和快速松開裝置以便在設備過載 、卡鋼和停電時快速松開矯直輥。 7. 上、下矯直輥和支撐輥分別裝在各自的框架上，框架及其輥子可以側向移動進行快速換輥，實現(xiàn)輥系的線外整備（即擁有兩套以上的輥系裝備供給一套矯直機使用）。 8. 矯直機入口處裝有水或壓力空氣，以清除殘留的氧化鐵皮。 9. 在矯直輥入口處安裝一彎頭壓直機，消除頭部鋼板的上翹。 10. 為了避免矯直輥輥面的滑傷，輥面應具有一定的硬度。對四重式矯直機必須保證工作輥和支撐輥的輥面硬度有一個差值。 本課題研究的內容和意義 當今世界上先進矯直機技術快速發(fā)展，板材矯直機正向重型化、全液壓、自動化過渡。本設計就 是設計一個矯直機，對現(xiàn)有矯直機進行部分改進，獲得一個新型設備。其主要功能如下： ? 異 輥距 輥系技術 這種形式的矯直機 的特點是各輥的輥距不相等，一般是加大入口側的輥距，以減少入口側各輥的壓力，特別是可以減少入口端第 3 個輥的斷軸事故。同時出口側隨著矯直力的減小，輥距也減小，以縮短空矯區(qū)，從而明顯減輕補矯工作。如果采用各輥單獨 緒論 3 驅動，我們可以將兩側的輥距都縮短，這樣空矯區(qū)就更小了。 ? 彎輥技術 在寬板和特寬中 薄 板生產線 ， 具有彎輥能力的矯直機已成為必選 。 這種矯直 機可以產生一定量曲率的矯直工作輥 ， 可消除機架的彈跳 ， 同時由于 彎輥的存在 ， 可有效地改善板材的橫向板形 。 ? 液壓壓下 液壓壓下取代機械壓下成為一種矯直機技術發(fā)展趨勢 。 根據(jù)壓下量設定值與輥 縫檢測裝置實測壓下量之間的偏差量 ， 使壓下用的液壓缸運行 ， 經常修正設定值補償壓下量 。 另外通過采用自動控制 、 計算機模型設定和液壓 ACC 動態(tài)輥縫調整先進技術 ，來提高中 薄 板的矯直質量 。 ? 換輥 小車式換輥裝置對于矯直機及時的地更換輥子提供了方便。 ? 中薄板調節(jié)凸起量 遇到各種波浪彎的鋼板，要求其支撐輥的調節(jié)裝置比較復雜。主要是各排支撐輥能成組靈活調節(jié)凸起量，達到局部彎輥效果以適應中浪或邊浪極矯直 的需要。調節(jié)凸起量的方法多采用電動機轉動絲杠來推拉楔塊迫使支撐輥組或升或降。 通過對 板材 平整工業(yè)的分析，可知平行輥矯直機在 板材 加工方面應用廣泛，但從國內現(xiàn)狀可以看出，高精度的液壓多輥薄板矯直機 (位置精度 以下 )國內還相當缺乏。本設計將既實現(xiàn)液壓壓下、換輥等自動化操作，同時在調節(jié)凸起量上做了仔細的設計。液壓壓下能夠使運行更加平穩(wěn)、反應快，更重要的是它能夠實現(xiàn)過載保護。當輥縫被板材頂起時，液壓壓下裝置會相應地改變輥縫來適應板材厚度的變化；特別是兩輥發(fā)生粘著時，液壓缸會馬上卸載，對傳動等部件實行及時保護 。這些在工程上有很重要的意義。精密度的提高使的產品質量提高，從而滿足了社會、市場的需求。 正文 4 2 矯直機工作原理和 方案選擇 “ 矯直”的定義 金屬 條 材 （具體指型材、棒材、管材、線材、板材、帶材等長條狀的金屬型材） 在軋制、加熱、運輸 、鍛造、擠壓、拉拔、冷卻 等各種加工過程中 因外力作用 常常產生不同程度的彎曲、歪扭等塑性變形； 內部殘余應力 使金屬條材發(fā)生彎曲或扭曲變形 ； 為了獲得平直的成品金屬條材就必須使其縱向纖維或縱向截面由曲變直，橫向纖維或橫向截面也由曲變直。實現(xiàn)這一要求的工藝過程就稱 為“矯直”。 反彎矯直的基本原理 在壓力矯直機、輥式矯直機、 斜輥式矯直機和拉伸矯直機中，軋件都是經過反向彎曲后矯直的，而軋件的彎曲狀態(tài)可以用曲率表示，在軋件的彈塑性彎曲變形過程則可以用曲率的變化來說明。 軋件在矯直過程中的曲率變化： 1）原始曲率 軋件在矯直前的曲率稱為原始曲率，以01r 表示。（圖 ）。 r0是軋件的原始曲率半徑。彎曲的方向用正負號表示，如 +01r 表示彎曲凸度向上的曲率， 01r則表示彎曲凸度向下的曲率，而軋件的平直段用01r =0表示。 2）反彎曲率 軋件在外力矩 M作用下強制反彎的曲率稱為反彎曲率，以?1表示。在壓力矯直機和輥式矯直機上，反彎曲率是通過矯直機的壓頭或輥子的壓下來獲得的。反彎曲率大小的選擇是決定軋件能否被矯直的關鍵。 正文 5 圖 彈塑性彎曲時的曲率變化 a彎曲階段； b彈復階段 3）總變形曲率 它是軋件彎曲變形的變化量，是原始曲率與反彎曲率的代數(shù)和，以cr1 表示，即： cr1 =01r +?1 使用上式時，應將曲率的正負號代入。原始曲率與反彎曲率方向相同時符號相反；方向相反時符號相同。 4）彈復曲率 它是當外力矩去除后，軋件在變形內力形成的彈復力矩 My作用下彈性恢復的曲率變化量，以y?1 表示。 5）殘余曲率 它是軋件經過彈復后所具有的曲率（圖 ），以 r1 表示。如軋件被矯直，則 r1 =0，如軋件未被矯直，在輥式矯直機上，前一輥的殘余曲率將是下一輥的原始曲率，即1011??????????ii rr，式中 i指輥數(shù)。 殘余曲率 r1 是反彎曲率與彈復曲率的代數(shù)差： r1 =?1y?1 ，顯然欲使軋件矯直，則必須使殘 余曲率 r1 =0，由上式得：?1=y?1 ，此式是一次反彎矯直時（壓力矯直機）選擇反彎曲率的基本原則。 本矯直機的工作原理和壓下方案 選擇 平行輥矯直機 屬于連續(xù)性反復彎曲的矯直設備，這種矯直機克服了壓力矯直機斷續(xù) 正文 6 工作的缺點，使矯直效率成倍提高，使矯直工序得以進入連續(xù)生產線。 金屬材料在較大的彈塑性彎曲條件下，不管其原始彎曲程度有多大區(qū)別，在彈復后所殘留的彎曲程度差別會顯著減小，甚至會趨于一 致。隨著壓彎程度的減小其彈復后的殘留彎曲必然會一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：第一，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；第二，壓彎量可以調整，能實現(xiàn)矯直所需要的壓彎方案。 下面以 5 輥矯直法用圖形表示如圖 ：（便于理解矯直原理） 圖 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。 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。這種方式的特點是 ： 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材 矯直，故第二輥壓下曲率都較大。工業(yè)生產中采用這 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。 （本部分見參考文獻 [1]） 輥系方案選擇 平行輥矯直機發(fā)展歷史較長，輥系結構形式很多，且主要與用途和矯直質量有關。這里介紹幾種典型輥系，如下圖圖 所示： 正文 7 圖 典型輥系 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；輥系 b 有所改進，兩端輥單獨調整，有利于中間各輥加大壓下，也有利于兩端輥的咬入及提高矯直質量，主要用于熱矯直板材。輥系 c 是一種靈活性較大的多用途輥系，上輥可以調成平行升降、單向傾斜和雙向傾斜等形式。第一個用途同圖 a,第二個同圖 d，第三個用途為可以進行反復及雙向咬入的矯直。輥系 d是按線形遞減壓下的板材矯直輥系。輥系 e 是型材矯直的常用輥系，各上輥單獨調整可以采用各種壓下方案。輥系 f是矯直板材的輥系，帶有支撐背輥，它有兩個作用：一，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；二，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。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上的改進。如圖 的異輥距輥系，特點就是加大了入口側的輥距，以減 正文 8 圖 德國 9輥式異輥距矯直輥系 少入口側各輥的壓力，尤其可以減少第 3 輥的斷軸事故。同時還追求等強度設計的理想狀態(tài)。隨著矯直力的逐漸減小，向著出口側逐步也減小了輥距尺寸。它由于空矯區(qū) （不產生矯直彎矩的區(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歷正負兩次短距離的反彎，可以使空矯區(qū)成倍縮短?？粘C區(qū)的縮短將會使矯直質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。另外可以適當縮短兩端的輥距，以減小空矯區(qū)。同時設計成異輥距類型，使性能更好。 (見參考文獻 [1]) 正文 9 3 主要系統(tǒng)的設計和參數(shù)計算 主傳動系統(tǒng)設計及參數(shù)計算 結構參數(shù) 1． 輥數(shù) 選擇輥數(shù)的原則是在保證矯直質量的前提下，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)?，F(xiàn)參考文獻 [2]，在表 113中確定輥數(shù)。為此需計算矯直機最大負荷特性 XW ： 2m a xm a x hbW SX ??? ? ( S? 為鋼板屈服極限， maxb 為鋼板最大寬度， maxh 為鋼板最大厚度 ) 設計任務要求 ，矯直機典型鋼種為 TiNiGr 9181 ，經查詢，知其 S? MPa250? ，現(xiàn)取S? MPa300? ；另外鋼板規(guī)格為 mmb 1450? ，取 maxb mm1500? ； 4?h mm ，取mmh 5max ? 。故 mmMNW X 3 6 4 5 00 0 0 0 26 ?????? ，由表 113得知輥數(shù)取 13。又根據(jù)經驗數(shù)據(jù)知輥數(shù)取 11即可。 2. 輥徑、輥距與輥長 參閱文獻 [1] 中圖 312 知 矯 直 最 佳 區(qū) 域 中 ， 單 位 厚 度 輥 徑 值 滿 足SHS d ?? /9 2 7 0/1 7 6 ?? 。因為 S? MPa3 0? ，故 ?? Hd ，又因為 DHdH ? ，mmH 4? ，故 ?? D ，所以可以取輥徑 90?D 。支撐輥輥徑應取大一些，取為 100? 。 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選大一些。根據(jù)公式 Dd )~(? 和dl )3~2(? 可以確定工作輥輥頸直徑 mmDd 11 ?? 和輥頸長度mmmml ??? 輥距 Dp ??? （其中 ~?? ，壓彎量單獨調節(jié)時 ? 取較大值，集體調節(jié)時取較小值， D 為輥子最大直徑）。所以 mmmmp ??? 再從表 113（ 參考文獻 [2]）中由 MNW X ?? 36450 知輥距 mmp 160? 比較合適。下面根據(jù)以往經驗數(shù)據(jù)及已有變輥距矯直機做參考，確定各處輥距如圖 所示： 正文 10 圖 本矯直輥系各輥距大小 輥長 mmaBL 1700202150039。m a x ????? （ mmB 1000max ? 時， mma 200~5039。 ? ； mmB 1000max ? 時， mma 350~20039。 ? ） 3. 支撐輥 前面已經 確定支撐輥直徑為 100? 。下面確定支撐輥的布