【正文】 ucidation of the problem and blemish in the result of this research, then put forward the direction to which we will go on with this research. I believe that through our unremitting effort our steel plate production will finally have a very strong petition ability in the international market. Key Words: Steel plate。 Design 目錄 III 目 錄 中文摘要 英文摘要 1．緒論 為什么要進行鋼板矯直﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣ 1 平行輥式矯直機的發(fā)展趨勢﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣ 2 本課題研究的內(nèi)容和意義﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣ 2 2. 矯直機工作原理和方案選擇﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣ ﹣ 4 “矯直”的定義﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣ ﹣ 4 反彎矯直的基本原理﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣ ﹣ 4 本矯直機的工作原理和壓下方案選擇﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣ ﹣﹣﹣﹣ ﹣ 5 輥系方案選擇﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣ ﹣ 6 3 主要系統(tǒng)的設(shè)計和參數(shù)計算 ﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣ 9 主傳動系統(tǒng)設(shè)計及參數(shù)計算﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣ ﹣ 9 液壓壓下系統(tǒng)設(shè)計及計算﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣ ﹣ 14 矯直輥及其軸承的選擇和強度校核﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣ ﹣ 20 4. 矯直機安裝、調(diào)試與潤滑﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣ ﹣ 27 平行輥矯直機的安裝與調(diào)試﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣ ﹣ 27 平行輥矯直機的維護與潤滑﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣ ﹣ 29 結(jié)論﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣ 31 致謝﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣ 32 參考文獻﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣ 33 緒論 1 1 緒 論 為什么要進行鋼板矯直 隨著我國板材生產(chǎn)規(guī)模的不斷擴大，各廠家日益認(rèn)識到板形在生產(chǎn)與市場銷售中的重要性。這些 缺陷往往在板材軋制、熱處理、矯直、冷卻過程中形成，往往是由于溫度、輥形、壓下、冷卻水溫、水壓等因素不合適造成的。由于鄰近纖維間的相互制約，長纖維受壓應(yīng)力，短纖維受拉應(yīng)力。橫向厚差大的板帶，一般板形都不好，但因只需幾微米的橫向厚差，即可造成明顯的板形缺陷。 隨著民用消費類產(chǎn)品需求不斷增加，市場對 薄板需求也大幅度提升，同時對板材的質(zhì)量要求也在大幅提升。因此這些變形如果得不到及時有效的矯正，將嚴(yán)重影響著產(chǎn)品質(zhì)量和數(shù)量的提高，尤其是本身作為工具的高精密儀器和刀具，它們對用材平整度要求更加苛刻。這種矯直機克服了普通壓力矯直機斷續(xù)工作的特點，成倍地提高了矯直效率，使矯直工序得以進入連續(xù)生產(chǎn)線，而且可以達到很高地矯直精度。 平行多輥薄板矯直機國內(nèi)外發(fā)展很不平衡，國內(nèi)基本上還停留在傳統(tǒng)的手 動調(diào)節(jié)及機械傳動方式，位置精度只 有 177。 在中國銷售高精度薄板矯直機的公司主要有三家，瑞士海莫樂公司、臺灣雙郁機械公司和美國的 IOWA 精密工業(yè)公司，后兩家公司矯直機都作為卷板材加工流水線工序設(shè)備，而瑞士海莫樂公司作為專業(yè)矯直機制造公司，性能最好。這三家的矯直機都能實現(xiàn)計算機數(shù)字控制 (CNC)，而且海莫樂公 司矯直機能自動感應(yīng)壓應(yīng)力，采用雙閉環(huán)控制，實現(xiàn)了智能化，但價格不扉，一臺 2030 萬美金。 。所以產(chǎn)品的矯直精度不高，不能應(yīng)用在精矯工序。結(jié)構(gòu)上，采用機械傳動和液壓傳動相結(jié)合的方案，并重點加入了液壓墊這一專利技術(shù)，使得設(shè)備結(jié)構(gòu)更為緊湊，精度高，噪聲低，控制方便，不僅提供了良好的交互環(huán)境。整套控制系統(tǒng)由一臺工控機和PLC 組成，矯直精度也達到了 。 2. 高剛度矯直機機座，可滿足大矯直力條件下的使用，變形小，精度高。 4. 上矯直輥可以橫向傾動，能分別調(diào)整各段支撐輥，以改變矯直輥的撓曲，消除鋼板的單側(cè)或者雙側(cè)邊浪。 6. 裝備液壓安全裝置和快速松開裝置以便在設(shè)備過載 、卡鋼和停電時快速松開矯直輥。 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。 10. 為了避免矯直輥輥面的滑傷，輥面應(yīng)具有一定的硬度。 本課題研究的內(nèi)容和意義 當(dāng)今世界上先進矯直機技術(shù)快速發(fā)展，板材矯直機正向重型化、全液壓、自動化過渡。其主要功能如下： ? 異 輥距 輥系技術(shù) 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(cè)的輥距，以減少入口側(cè)各輥的壓力，特別是可以減少入口端第 3 個輥的斷軸事故。如果采用各輥單獨 緒論 3 驅(qū)動，我們可以將兩側(cè)的輥距都縮短，這樣空矯區(qū)就更小了。 這種矯直 機可以產(chǎn)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 。 根據(jù)壓下量設(shè)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(jīng)常修正設(shè)定值補償壓下量 。 ? 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。主要是各排支撐輥能成組靈活調(diào)節(jié)凸起量，達到局部彎輥效果以適應(yīng)中浪或邊浪極矯直 的需要。 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(yīng)用廣泛，但從國內(nèi)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(nèi)還相當(dāng)缺乏。液壓壓下能夠使運行更加平穩(wěn)、反應(yīng)快，更重要的是它能夠?qū)崿F(xiàn)過載保護。這些在工程上有很重要的意義。 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(chǎn)生不同程度的彎曲、歪扭等塑性變形； 內(nèi)部殘余應(yīng)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。 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(jīng)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。（圖 ）。彎曲的方向用正負(fù)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。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。 正文 5 圖 彈塑性彎曲時的曲率變化 a彎曲階段； b彈復(fù)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(yīng)將曲率的正負(fù)號代入。 4）彈復(fù)曲率 它是當(dāng)外力矩去除后，軋件在變形內(nèi)力形成的彈復(fù)力矩 My作用下彈性恢復(fù)的曲率變化量，以y?1 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)。 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(fù)彎曲的矯直設(shè)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(chǎn)線。隨著壓彎程度的減小其彈復(fù)后的殘留彎曲必然會一致趨近于零值而達到矯直目的。 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(diào)整的假想方案。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。 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。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。 （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(jié)構(gòu)形式很多，且主要與用途和矯直質(zhì)量有關(guān)。輥系 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。輥系 d是按線形遞減壓下的板材矯直輥系。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。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。這種輥系也稱為六重式矯直輥系。不過它們都是在已有的輥系基礎(chǔ)上的改進。同時還追求等強度設(shè)計的理想狀態(tài)。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?？粘C區(qū)的縮短將會使矯直質(zhì)量提高及補矯工作減輕。 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。同時設(shè)計成異輥距類型，使性能更好。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(yán)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(fù)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(shè)計任務(wù)要求 ，矯直機典型鋼種為 TiNiGr 9181 ，經(jīng)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 ? 。又根據(jù)經(jīng)驗數(shù)據(jù)知輥數(shù)取 11即可。因為 S? MPa3 0? ，故 ?? Hd ，又因為 DHdH ? ，mmH 4? ，故 ?? D ，所以可以取輥徑 90?D 。 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。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(diào)節(jié)時 ? 取較大值，集體調(diào)節(jié)時取較小值， D 為輥子最大直徑）。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，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。 ? ； mmB 1000max ? 時， mma 350~20039。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。這里采用多段支撐輥矯直方案。具體布置形式如圖 ： 正文 11 圖 支撐輥布置圖 圖 1—— 消除雙邊浪形 圖 2—— 消除中間瓢曲 圖 3— — 消除單邊浪形 與工作輥一樣，我們可以得到支撐輥輥頸直徑為 mmDd 22 ??? 和輥頸長度mmdl 22 ??? 力能參數(shù) 1. 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 1 7 0 0100/9011 ???? 類型。 該方案中規(guī)定變形大致范圍為 5??C 。由于 ?M （見參考文獻 [2]），故取 ???WC 。由公式 1165（文獻 2）知 222 CfW ??? ?? 其中 ??? ?Cf? )169/()21820( 2 24 223 24 22 ?????? CCCCCC CCCCC?