新型壓延機(jī)傳動(dòng)功率的計(jì)算方法研究

陳天馳，楊詠馨

（青島科技大學(xué)，山東 青島 266100）

新型壓延機(jī)傳動(dòng)功率的計(jì)算方法研究

陳天馳，楊詠馨

（青島科技大學(xué)，山東 青島 266100）

傳動(dòng)功率是壓延機(jī)在設(shè)計(jì)和使用時(shí)的主要參數(shù)及指標(biāo)，考慮到可靠程度和經(jīng)濟(jì)因素的影響，功率計(jì)算務(wù)求適當(dāng)合理。本文在當(dāng)前已有的壓延機(jī)傳動(dòng)功率計(jì)算方法的基礎(chǔ)上，進(jìn)一步對(duì)理論計(jì)算該功率提出了更加接近真實(shí)數(shù)據(jù)的理論方法。結(jié)果顯示，對(duì)于精確度要求不高的情況下，該方法避免了精確度和偏差過(guò)大的情形，同時(shí)對(duì)較為復(fù)雜的計(jì)算方法進(jìn)行相應(yīng)簡(jiǎn)化，更適用于工程實(shí)際，經(jīng)濟(jì)性較好。

壓延機(jī)；輥筒功率；傳動(dòng)功率

壓延機(jī)的技術(shù)參數(shù)很多，包含輥筒數(shù)量、半徑和工作長(zhǎng)度、輥筒速比、輥筒線速度、輥筒橫壓力和功率等，其中傳動(dòng)功率是決定整個(gè)壓延機(jī)運(yùn)行能力的主要因素，對(duì)整機(jī)的可靠程度和經(jīng)濟(jì)性起到了決定性作用。當(dāng)前已有的對(duì)于壓延機(jī)傳動(dòng)功率的算法中，理論計(jì)算偏差較大；工程應(yīng)用中大多以實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)為準(zhǔn)，而實(shí)測(cè)值常存在數(shù)據(jù)波動(dòng)及誤差，影響工程可靠性并存在一定的經(jīng)濟(jì)浪費(fèi)。本文結(jié)合多個(gè)理論計(jì)算方法得到更加接近真實(shí)值的功率參數(shù)，避免了只能片面依靠測(cè)量數(shù)據(jù)而導(dǎo)致的資源浪費(fèi)和可靠性不佳等結(jié)果。

壓延機(jī)的傳動(dòng)功率主要為壓延機(jī)驅(qū)動(dòng)輥筒功率［1］。而其影響因素包括加工坯料性質(zhì)、輥筒直徑、輥筒工作部分長(zhǎng)度、壓延線速度、輥筒個(gè)數(shù)、輥筒間距、制品厚度、加工方法等等，通常忽略一些影響較小的因素以簡(jiǎn)化功率求解過(guò)程，由于壓延機(jī)加工材料種類繁多，本文主要研究高分子聚合物的壓延成型。

1 壓延機(jī)設(shè)計(jì)中的功率耗損，由生產(chǎn)實(shí)踐所得經(jīng)驗(yàn)公式計(jì)算：

1.1 按輥筒線速度計(jì)算：

其中，a 為計(jì)算系數(shù)，L 為輥筒工作部分長(zhǎng)度，V為壓延線速度。

1.2 按輥筒數(shù)目計(jì)算：

其中，K 為計(jì)算系數(shù)，L 為輥筒工作部分長(zhǎng)度，n 為輥筒個(gè)數(shù)。

2 壓延機(jī)設(shè)計(jì)中的功率消耗，通過(guò)對(duì)剪切速率及剪切應(yīng)力的理論推導(dǎo)所得公式計(jì)算：

與之不同的，可得功率的理論參考值：

其中N 為功率，V 為壓延線速度，λ為無(wú)量綱流率平方根，H0為輥筒間距的1/2，μ為坯料牛頓粘度，W為制品寬度，R為輥筒半徑。

由于ξ是λ的函數(shù)，所以f（λ）僅是λ的函數(shù)，為簡(jiǎn)化計(jì)算將匯成曲線，即可得出功率。

理論推導(dǎo)計(jì)算功率的方法有兩種［2］：

（1）給定輥筒間距2H0，制品厚度2H ，則由可得λ，進(jìn)而由式（4）得出f（λ），由式（3）得到功率。

（2）若制品厚度未知，可由下式估算：

3 更具有普適性的計(jì)算方法

理論推導(dǎo)計(jì)算在設(shè)計(jì)中較為普遍使用，但計(jì)算過(guò)程復(fù)雜且計(jì)算功率相比工程實(shí)際功率普遍偏小，工程應(yīng)用時(shí)常將推導(dǎo)公式大幅化簡(jiǎn)導(dǎo)致其喪失了部分的精確性；由生產(chǎn)實(shí)踐所得經(jīng)驗(yàn)公式計(jì)算精確度較低，計(jì)算系數(shù)取值較為粗略，將二者綜合所得更為接近真實(shí)功率值。經(jīng)驗(yàn)公式中計(jì)算系數(shù)a 、K應(yīng)參考理論推導(dǎo)計(jì)算中功率數(shù)值。理論推導(dǎo)計(jì)算中功率偏小。由工程應(yīng)用可知，經(jīng)驗(yàn)公式因設(shè)計(jì)要求電機(jī)盡量滿足功率要求，所求功率值往往比實(shí)際偏大。綜上我們得出更為有效的傳動(dòng)功率計(jì)算公式：

如果生產(chǎn)過(guò)程對(duì)傳動(dòng)功率精確度要求不高，簡(jiǎn)化可?。?/p>

其中，N為功率，W為制品寬度，V 為壓延線速度，μ為牛頓粘度，R 為輥筒半徑，H0為輥筒間距的1/2，a 、K 為計(jì)算系數(shù)，L 為輥筒工作部分長(zhǎng)度，n為輥筒個(gè)數(shù)。

本文提出的新型壓延機(jī)傳動(dòng)功率計(jì)算方法將傳統(tǒng)理論推導(dǎo)計(jì)算及經(jīng)驗(yàn)公式計(jì)算予以結(jié)合，避免了精確度和偏差過(guò)大的情形，同時(shí)對(duì)較為復(fù)雜的計(jì)算方法進(jìn)行相應(yīng)簡(jiǎn)化，更加接近真實(shí)功率值，更適用于工程實(shí)際，經(jīng)濟(jì)性較好。同時(shí)由于影響功率的因素較為復(fù)雜，簡(jiǎn)化計(jì)算無(wú)法全面考慮各種因素，如果對(duì)功率精確度要求較高，本方法還存在一定局限性。

［1］劉澤民.金屬餐具橫壓延機(jī)開(kāi)式機(jī)自動(dòng)化設(shè)計(jì)與開(kāi)發(fā)［D］.天津：天津理工大學(xué)，2013（12）.

［2］吳其曄，巫靜安.高分子材料流變學(xué)［M］.青島科技大學(xué)，2002（10）.

10.16640/j.cnki.37-1222/t.2016.20.018