矯直單元段帶材打滑分析

胡 林

(中色科技股份有限公司， 河南 洛陽 471039)

拉彎矯直機(jī)的工作原理為通過拉伸和彎曲作用對(duì)帶材產(chǎn)生塑性延伸，從而矯正帶材板形。鋁板帶的生產(chǎn)中，為保證其板面質(zhì)量需避免帶材與工作輥間出現(xiàn)打滑現(xiàn)象。在設(shè)計(jì)中，通常需要計(jì)算矯直單元的工作輥與帶材間的摩擦力以驗(yàn)算工作輥塔形角及帶材包角的適用性。在生產(chǎn)實(shí)踐中，需要了解帶材與工作輥之間是否出現(xiàn)了打滑，為矯直單元的張力設(shè)置，帶材速度控制精度評(píng)價(jià)提供指導(dǎo)。因此，我們需要了解在矯直段影響帶材最大加速度的相關(guān)因素，以避免帶材出現(xiàn)打滑現(xiàn)象。

整個(gè)誦讀活動(dòng)分為三個(gè)篇章：從中國(guó)共產(chǎn)黨成立到新中國(guó)成立——經(jīng)典的深度·革命的力度；從新中國(guó)成立到十一屆三中全會(huì)——經(jīng)典的溫度·建設(shè)的熱度；從十一屆三中全會(huì)召開至今——經(jīng)典的亮度·改革的向度。16個(gè)單位的黨員教師用朗誦、合唱、舞蹈等形式謳歌偉大的中國(guó)共產(chǎn)黨。

當(dāng)帶材加速度超過在摩擦力作用下工作輥所能達(dá)到的最大加速度時(shí)，帶材將出現(xiàn)打滑現(xiàn)象。帶材經(jīng)過工作輥時(shí)形成包角，但由于存在彈塑性彎曲力矩的原因，此包角與工作輥幾何切線形成的包角并不重合。為方便力學(xué)分析,本文研究的帶材為屈服強(qiáng)度較低且較薄的鋁合金。在這種情況下，工作輥幾何切線形成的包角與帶材經(jīng)過工作輥形成的包角較為接近，在計(jì)算中可以做近似相等處理。

1 工作輥受力分析

帶材在經(jīng)過矯直單元時(shí)，一般要受到三組下輥組及兩組上輥組的彎曲矯直作用(圖1)。圖(2)為上工作輥的受力分析圖，為保證上輥系工作輥、中間輥及支承輥間的緊貼關(guān)系，對(duì)帶材有最小張應(yīng)力要求。

2.5 兩組手術(shù)前后CSI及BSI比較 術(shù)前，兩組CSI及BSI比較，差異無統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P>0.05)；術(shù)后，兩組CSI及BSI均下降，組間比較差異無統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P>0.05)。見表5。

圖1 帶材經(jīng)過矯直輥組示意圖Fig.1 Schematic diagram of strip passing through straightening roller set

圖2 工作輥受力分析Fig.2 Working roll force analysis

帶材經(jīng)過工作輥時(shí)形成包角θ0，其與工作輥間的摩擦系數(shù)為f。矯直單元工作時(shí)，需向帶材表面噴射清洗油，因而摩擦系數(shù)f應(yīng)按鋁與鋼摩擦副在有潤(rùn)滑狀態(tài)下的工況選取。噴油時(shí)，上、下輥系工作輥與帶材之間形成油膜，但由于重力原因，帶材下表面的油膜質(zhì)量不如上表面的理想，結(jié)合生產(chǎn)實(shí)踐，上、下輥系工作輥與帶材間的摩擦系數(shù)分別取0.02和0.025。由物理學(xué)歐拉公式可得工作輥入口側(cè)帶材張力Ti與出口側(cè)帶材張力To的關(guān)系，To=Tieθ0f；式中，工作輥入口側(cè)帶材張力Ti=λσsbh，帶材張應(yīng)力系數(shù)λ=σ0/σs，σ0為工作輥入口側(cè)帶材張應(yīng)力，σs為帶材屈服應(yīng)力，b為帶材寬度，h為帶材厚度。

式中，fzc為支承輥軸承摩擦因數(shù)，取0.002；rzc為支承輥軸承滾子滾動(dòng)半徑。由于輥系呈塔形布置，因而由估算公式計(jì)算得出的M2值偏小。第三部分則是輥系密封圈的轉(zhuǎn)動(dòng)阻力矩M3的影響，此部分阻力矩在新輥系時(shí)數(shù)值較大，輥系運(yùn)行一段時(shí)間后會(huì)有所下降，且不同矯直機(jī)組的輥系其值也不同，結(jié)合支承輥的啟動(dòng)力矩及生產(chǎn)經(jīng)驗(yàn)，本文在公式代入數(shù)值計(jì)算時(shí)，其值取為1000Nmm，M3=1000Nmm。第四部分則是由于支承輥及中間輥在加速時(shí)使中間輥對(duì)工作輥的靜摩擦力增加而產(chǎn)生的額外阻力矩M4。

工作輥的轉(zhuǎn)矩公式，M0-(M1+M2+M3+M4)=Jgεg；式中，Jg為工作輥轉(zhuǎn)動(dòng)慣量；εg為工作輥角加速度。根據(jù)角加速度與加速度關(guān)系，可以得出帶材加速度ad計(jì)算公式，ad=εgrg。

高層建筑二次供水設(shè)備（變頻水泵加水箱）選型及施工……………………………………………………… 許毅彬（7-20）

2 工作輥打滑分析

中間輥對(duì)工作輥的靜摩擦力大小受多種因素的影響，本文對(duì)與之有關(guān)的參數(shù)取值時(shí)只做估算處理。為方便計(jì)算，相關(guān)參數(shù)取值如下：Fx=M3/rg，F(xiàn)y=0，M4=∑Jiεi，Ji為各中間輥及支承輥的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量，εi為各中間輥及支承輥角加速度。為方便分析，其它參數(shù)將按照某項(xiàng)目1450mm矯直單元設(shè)計(jì)參數(shù)代入，某項(xiàng)目1450mm矯直單元相關(guān)參數(shù)取值如下：b=1450mm，h=0.2mm，σs=100MPa，rg=15mm，mg=9.21kg，θ1=84°，μk=0.5mm，rz=20mm，Jg=1036kg·mm2，m總=66kg，rzc=14.5mm。

在分析應(yīng)力系數(shù)λ對(duì)帶材加速度ad的影響時(shí)，本文選取工作包角θ0=165°，得出λ>0.083。取λ值從0.1遞增至0.5，可計(jì)算得出帶材加速度ad，將計(jì)算結(jié)果繪制成曲線(圖3)。分析可知，帶材加速度ad與應(yīng)力系數(shù)λ近似呈線性關(guān)系，ad隨著λ的增加而增大，所以為避免打滑，可以通過增大帶材應(yīng)力系數(shù)λ的方式；且在相同情況下帶材加速度ad下輥系的要大于上輥系的，即上輥系更容易打滑。

圖3 應(yīng)力系數(shù)對(duì)帶材加速度的影響Fig.3 Effect of stress coefficient on acceleration of strip

工作包角θ0=160°時(shí)，計(jì)算可得λ>0.062；工作包角θ0=175°時(shí)，計(jì)算可得λ>0.248。于是在分析工作包角θ0對(duì)帶材加速度ad的影響時(shí)，選取λ=0.3。取θ0值從160°遞增至175°，計(jì)算得出帶材加速度ad，將計(jì)算結(jié)果繪制成曲線(圖4)。

圖4 工作包角θ0對(duì)帶材加速度ad的影響Fig.4 Effect of working angle on strip acceleration

分析可知，帶材加速度ad與工作包角θ0近似呈線性關(guān)系，ad隨著θ0的增加而增大，所以為避免打滑，也可以通過增大帶材工作包角θ0的方式；且在相同情況下帶材加速度ad下輥系的要大于上輥系的，即上輥系更容易打滑。

進(jìn)了門，在沒有見到任何人之前，我就認(rèn)定是在這里了。是空氣告訴我們的?？諝庵袕浡娈惖南銡?，讓人有微微的麻醉和眩暈之感，但心的悸動(dòng)就在這種奇特的香氛當(dāng)中，平靜到遲慢。

3 結(jié)語

通過對(duì)矯直單元段帶材最大加速度ad的公式推導(dǎo)，明確了應(yīng)力系數(shù)λ、帶材工作包角θ0與帶材最大加速度ad的關(guān)系。并通過繪制曲線圖的方式可知，為避免帶材與工作輥間的打滑，可通過增大帶材應(yīng)力系數(shù)λ(即增大帶材在矯直段的張力)或者工作包角θ0的方式；同時(shí)可知，帶材在上輥系工作輥處比下輥系工作輥處更容易打滑。