【文章內(nèi)容簡介】 的不可恢復(fù)的變形成為永久變形。它所對應(yīng)的曲率變化稱為塑性彎曲曲率（角），即 0? 與 c? 兩個半徑線間的夾角： cs AAA ?? 0 當(dāng)彎曲方向與壓彎方向一致時，即同向壓彎時，上式中的 0A 改為負(fù)值即可。當(dāng)工件原始狀態(tài)無彎曲時， 0A =0。 當(dāng)工件反彎后變直時， fw AA? 或 0?? fw AA 。此式即為矯直曲率方程式。為使工件矯直后變直，必須選用一個正好與彈復(fù)曲率相等的反彎曲率對工件燕山大學(xué)本科生畢業(yè)設(shè)計（論文） 10 進(jìn)行矯直。 為了進(jìn)一步認(rèn)識和闡述矯直原理，需要對曲率概念作相對性處理。首先設(shè)定彈性極限曲率 (角 )為 tA ，它相當(dāng)于工件表層纖維達(dá)到彈性極限變形時的曲率值。 HA tt ?2? 現(xiàn)在定義：各種曲率對彈性極限曲率的比值為曲率比， 用 c 表示， c 也是采用各種腳標(biāo)以區(qū)別各種曲率比的不同名稱?？倧澢时葹椋? tAAC ??? 其它如：原始曲率比 、 反彎曲率比 、 彈復(fù)曲率比 、 殘留曲率比及塑性曲率比等分別表示為： tAAC 00 ? tww AAC? tff AAC? tcc AAC? tss AAC? 前面給出的各種曲率方程式可以用曲率比寫出： cwf CCC ?? 或 0??? cwf CCC cs CCC ?? 0 或 00 ??? cs CCC 0CCC w ??? 或 00 ???? CCC w 從上述分析中看出：殘留變形是殘留彎曲所反映的變形，是外在可見的變形。彎曲變形可以理解為矯直時的反彎變形，明確了彎曲變形就等于 明確了矯直變形 [16]。 本章小結(jié) 本章對矯直機(jī)的矯直原理和矯直時板材的彎曲變形和曲率做了說明 。第 3章 矯直機(jī)相關(guān)參數(shù)計算 11 第 3章 矯直機(jī)相關(guān)參數(shù)計算 輥式矯直機(jī)基本參數(shù)包括輥徑 D、輥距 t、輥數(shù) n、輥身長度 L 和矯正速度 V。其中最主要的是 D 和 t。矯直機(jī)基本參數(shù)的正確選擇對軋件的矯正 質(zhì)量、設(shè)備的結(jié)構(gòu)尺寸和功率消耗等都有重要的影響。 輥數(shù)多少取決于壓下方案及矯直質(zhì)量要求。輥徑和輥距受結(jié)構(gòu)條件，咬入條件、強(qiáng)度條件及矯直可能性的約束，不僅限定它們的尺寸范圍，而且限定它們之間的比例關(guān)系。輥身長度則取決于軋材 的寬度。 輥距 t 確定輥距時，應(yīng)該考慮滿足最小軋件的矯正質(zhì)量要求，又要考慮滿足矯正最大斷面軋件時矯正輥的強(qiáng)度要求。為此，應(yīng)分別計算最大允許輥距和最小允許輥距。最后確定 maxt t mint 。 由公式：sEht ?m inm ax ? sEht ?m a xm in ? （ 3－ 1） 其中： s? =162Mpa E =206Gpa 選取： t=300mm 輥徑 D 對于 鋼板 ，輥距 t 與輥徑 D 有以下關(guān)系 : D=（ ~)t （ 3－ 2） 取 D= 所以 D=285mm 輥身長度 L 輥身長度 L 與軋件最大寬度有關(guān)，通常： L=bmax+a （ 3－ 3） 由于矯直輥是光輥，板帶材 矯直時容易跑偏，為此輥端的余量必須加大，根據(jù)慣用的規(guī)定： 當(dāng) bmax=1000mm 時， a=50~200mm； 當(dāng) bmax1000mm 時， a=200~350mm； 燕山大學(xué)本科生畢業(yè)設(shè)計（論文） 12 取 bmax=3980mm， a=270mm 故 L=3980+270=4250mm 輥數(shù) n 增加輥數(shù)即增加軋件的反彎次數(shù)，可以提高矯直質(zhì)量但也會增加軋件的加工硬化和矯直機(jī)的功率。為此，選擇輥數(shù) n 的原則是在保證矯直質(zhì)量的前提下，使輥數(shù)盡量少。 對于板材輥式矯直機(jī)，輥數(shù) n 隨著軋件寬厚比 (b／ h)的增加而增加。因?yàn)檐埣捄癖扔?，?的浪形彎曲亦愈顯著，需要多次的反復(fù)彎曲才能保證矯直質(zhì)量。輥數(shù)與殘余曲率關(guān)系如圖 3－ 1 所示。 圖 31 殘余曲率與輥數(shù)的關(guān)系 從圖 31 中可以看出， 7 輥輥系完全可以滿足高精度矯直需要，超過 7輥后，對提高矯直精度的效果緩慢。但實(shí)際上，各輥壓彎量的調(diào)整由于材質(zhì)不勻及尺寸公差會造成理論與實(shí)際之間有差距。另外，機(jī)架剛度、側(cè)彎、扭曲等對矯直效果都有影響，為此常用增加輥數(shù)的辦法來彌補(bǔ)上述的不足，根據(jù)熱矯板材矯直機(jī)的經(jīng)驗(yàn)輥數(shù) (一般板厚 4～ 60mm 的寬板輥數(shù) n=9～ 11)及此次開發(fā)的要求，取工作輥 9 輥，前后導(dǎo)輥各 1 個，共 計 11 輥。 第 3章 矯直機(jī)相關(guān)參數(shù)計算 13 矯直速度 v 矯直速度的大小，首先要滿足生產(chǎn)率的要求，要與軋件生產(chǎn)能力相協(xié)調(diào)，要與所在機(jī)組的速度相一致。 由于矯直速度的上限至今尚沒有理論的計算方法，但人為設(shè)定矯直速度所依據(jù)的經(jīng)驗(yàn)是可以遵循的。本矯直機(jī)速度取為～ 。 本節(jié)對矯直機(jī)的矯直力、矯直力矩和主電機(jī)功率做了計算。 。此時，將軋件看成是受很多集中載荷的連續(xù)梁，這些集中載荷就是各個輥對軋件的壓力。它 們在數(shù)值上等于軋件對輥?zhàn)拥膲毫?，即矯直力。 按照圖 32，各輥?zhàn)由系牧筛鶕?jù)軋件斷面的力矩平衡條件求出 圖 32 矯直輥受力圖 軋件的彈性彎曲力矩為 WM = shb ???6 2 = 62 101626 8 ??? = ∵塑性力矩 SM 與彈性力矩的比值是 e=WSMM ∴ SM = WM e 其中 e 為斷面的形狀系數(shù)，對于矩形軋件 e= ∴ SM =? = 軋件的矯直力： 今假設(shè)各輥?zhàn)犹幵谲埣嗝娴膹澗胤峙錇椋? 燕山大學(xué)本科生畢業(yè)設(shè)計（論文） 14 432 MMM ?? = SM ，2765 WS MMMMM ????， WMMMM ??? 1098 ∴ 1P =SMt ?12= 500 ?= 2P = SMt ?26 = ? = 3P = SMt ?28 = ? = 4P = ? ?WS MMt ?712= 5P = ? ?WS MMt 3512 ?= 6P = ? ?WS MMt ?24 = 7P = ? ?WS MMt 5312 ?= 8P = ? ?WS MMt 712 ?= 9P = WMt ?28 = 10P = WMt ?26 = 11P = WMt ?12 = 上工作輥矯直力之和為 上P = 2P + 4P + 6P + 8P + 10P = 下工作輥矯直力之和為 下P = 1P + 3P + 5P + 7P + 9P + 11P = 在輥式矯直機(jī)上，軋件是隨著矯正輥的轉(zhuǎn)動不斷前進(jìn)并反復(fù)彎曲的。因此，矯正輥上的扭矩 KM 可以按照功能相等的原理來確定。 第 3章 矯直機(jī)相關(guān)參數(shù)計算 15 KM = ? ????????? ??????????m a x017212iW rnreMD 其中： D=285mm， n=11 平均原始曲率01r = ? ?min021r ， ? ?min0r =(10～ 30)/h 小變形矯正方案的殘余曲率最大值max1????????ir=? ∴ KM =???????????????????? )72(3022963 n = mkN? 輥式矯直機(jī)的電動機(jī)功率為： N=?? 122 ??????? ?????? ?? ? DvdfPM K 其中， f 為輥?zhàn)优c軋件的滾動摩擦系數(shù)， f=。 ?為輥?zhàn)虞S承的摩擦系數(shù)， ? =； d 為輥?zhàn)虞S承處直徑； ?為傳動效率， ? =； 假設(shè)當(dāng)矯正板厚為 50mm 時，矯直速度為 ∴ N = 50 89 . 4 ????????? ?????? ???? = 所以 ， 兩臺電機(jī)總功率為 2= 工作輥強(qiáng)度計算 工作輥的強(qiáng)度條件是工作輥各處的計算應(yīng)力應(yīng)小于許用應(yīng)力。工作輥的許用應(yīng)力是其材料的強(qiáng)度限除以安全系數(shù)。通常工作輥的安全系數(shù)選取 5。 矯直輥的材料為 55Cr，查閱機(jī) 械設(shè)計手冊知 燕山大學(xué)本科生畢業(yè)設(shè)計（論文） 16 由于工作輥有支承輥，故無需考慮工作輥的彎曲力矩 ， 而只需考慮其扭轉(zhuǎn)。由于各輥系中的第三個輥受力最大，當(dāng)?shù)谌仢M足要求時起于各輥均可以滿足要求，所以只校核第三輥即可。 第三輥扭矩為： 其中， D —— 工作輥直徑； —— 塑性彎曲力矩； —— 鋼板在相應(yīng)輥?zhàn)酉碌膹澢霃健? 對于 11 輥矯直機(jī)， =90h=90 60=5400mm 假定倒數(shù)第二個輥僅實(shí)現(xiàn)彈性彎曲，則其曲率半徑為 即： 則帶入值得 ： 則工作輥危險斷面在輥徑處，扭轉(zhuǎn)應(yīng)力 ? 為 :（工作輥輥徑取 150mm） ? ? 850 1705b M p an?? ? ? ?3 3211M 2 sD M ????? ? ? ?????sMi?2?10 6 0 2 0 6 0 0 0 3 8 1 4 8 . 1 52 2 1 6 2shE mm? ? ?? ? ??1 0 1 01 1 1 0 1 18iii? ? ? ????? ? ?????3 10 2 1041 1 10 3 1 181 7 1 1 8 5400 531 4 10? ? ? ?????? ? ???????? ? ???????3 ? ?3 0 . 2 8 5 1 15 8 0 . 3 2 4 . 0 2 22 5 . 4 9 . 4 9 5 4M k N m??? ? ? ? ?????332 4 .0 2 2 1 0 3 5 .5 90 .2 1 5 .0M M p aW? ?? ? ??第 3章 矯直機(jī)相關(guān)參數(shù)計算 17 合成應(yīng)力按第四強(qiáng)度理論計算： 由計算結(jié)果可知：矯直輥滿足扭轉(zhuǎn)強(qiáng)度要求。 軸承壽命校核 矯直機(jī)所有支承輥及工作輥均采用調(diào)心滾子軸承，且支承輥和工作輥大徑端的軸承為 24130 CC/W33，其內(nèi)徑 d= 150， 外徑 D=250，寬度 B=100 。 壽命計算： 所以，查手冊得：基本額定動載荷 Cr=890kN，基本額定靜載荷Cr0=1600kN 由前面計算可知，該軸 承所承擔(dān)最大頸向力為 Fr=250kN， Fa=0 ∵ ?? eFrFa ∴徑向當(dāng)量動載荷 )( 1 FaYFrfP d ?? = Frfd df —— 為沖擊載荷系數(shù) 查手冊得： ?df ～ ，取 ?df P= 250kN=425kN hPCnL h 106010 43106610 ??????????????????? 本章小結(jié) 本章對 矯直機(jī)的力能參數(shù)做了計算并對工作輥?zhàn)隽藦?qiáng)度校核以及軸承壽命計 算。? ? ? ? 1700 .5 8 52 M p a??? ? ?第 4章 熱矯直機(jī)的結(jié)構(gòu)特點(diǎn) 19 第 4章 熱矯直機(jī)的結(jié)構(gòu)特點(diǎn) 4250 熱矯直機(jī)主要由以下幾部分組成：主傳動系統(tǒng)、機(jī)架、壓下系統(tǒng)、 輥系、上輥平衡系統(tǒng)、導(dǎo)輥升降裝置、彎輥（輥型調(diào)整）裝置及換輥裝置等。如圖 41 所示。 圖 41 矯直機(jī)總裝圖主視圖 燕山大學(xué)本科生畢業(yè)設(shè)計（論文） 20 輥系結(jié)構(gòu)及特點(diǎn) 圖 42 輥系 輥系的結(jié)構(gòu)布局 如圖 42， 43， 44 所示 ：工作輥上 5 下 6， 其中下工作輥含前后導(dǎo)輥，前后導(dǎo)輥輥徑加大并可以實(shí)現(xiàn)垂直方向上的單獨(dú)調(diào)整，導(dǎo)輥既可以作為矯直輥，又作為矯直鋼板咬入的調(diào) 整裝置。在工作輥長度方向上通常有 6 根短支承輥實(shí)現(xiàn)對工作輥的支撐，上支承輥與工作輥通常采用交 錯布置，在 X、 Y 方向都極大的提高了工作輥的剛度。下支承輥與下工作輥正對布置， 有利于氧化鐵皮的順利排出。 圖 44 中從上到下依次為上輥?zhàn)现С休?，上工作輥，下工作輥（含前后?dǎo)輥），下支承輥，下輥?zhàn)? 上輥系輥?zhàn)蓛蓚€相同的整體鑄件組成，工作時由平衡缸吊裝在機(jī)架上，在壓下系統(tǒng)中中間部分由鉸鏈連接，通過彎輥液壓缸作用，可以實(shí)現(xiàn)上工作輥的彎輥。通過調(diào)整板材入口和出口端壓下液壓缸的壓下量，可以實(shí)現(xiàn)工作輥的整體傾斜，這樣的設(shè) 計能夠使板材經(jīng)過矯直