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1、第1章 前言 拉伸彎曲矯直機應(yīng)用于精整機組中,對薄帶材進行矯直.目前,國外已經(jīng)開發(fā)生產(chǎn)出多種機型,并已廣泛應(yīng)用.我國尚在研制開發(fā)階段,需加速發(fā)展獨立成套. 1.1 拉彎矯直機及其發(fā)展 由于冷軋帶鋼中存在較大的殘余應(yīng)力,使得板面產(chǎn)生波浪和翹曲,不能滿足用戶的使用要求,需要對其進行矯直.板帶材的矯直設(shè)備主要有以下三種形式:輥式矯直機,拉伸矯直機和拉彎矯直機.輥式矯直機對中厚板矯直效果良好,而對于薄帶材則效果較差;拉伸矯直機依靠夾緊裝置或張力輥組產(chǎn)生拉伸變形,使帶材產(chǎn)生一定的塑性變形而達(dá)到矯直的目的,但由于張力較大,會降低帶材的機械性能.基于以上原因便產(chǎn)生了拉彎矯直機,他綜合了拉伸矯直機和輥

2、式矯直機的優(yōu)點,用較小的張力使帶材產(chǎn)生較大的塑性變形,達(dá)到矯直帶材的目的.這種設(shè)備對于薄帶材矯直效果非常好,便于成卷作業(yè),在薄帶材矯直中逐漸取代了其他兩種形式的矯直機. 早期的拉彎矯直機只是拉伸矯直機和輥式矯直機的簡單組合,見圖1.1a,矯直效果并不顯著.后來出現(xiàn)了如圖1.1b所示類型的拉彎矯直機,這種矯直機既減少了矯直輥的數(shù)量,又達(dá)到了較好的矯直精度.經(jīng)過不斷的開發(fā)研究,近年來又出現(xiàn)了多重拉彎矯直機,如圖1.1c,使用了兩組以上的矯直輥組,并增加了支撐輥的數(shù)目,提高了矯直輥的抗彎剛度和強度,這樣就可以矯直高強度的薄帶材. 拉彎矯直機的設(shè)計制造方法,在國外已較為成熟,而國內(nèi)只作過小型樣機及

3、理論探討,還未達(dá)到在生產(chǎn)中應(yīng)用的程度.設(shè)計拉彎矯直機的難點是矯直理論相當(dāng)復(fù)雜,張力輥組的速度和張力控制也較復(fù)雜. 圖1.1 1.2 翁格勒拉彎矯直機的結(jié)構(gòu)與特點 下面通過武鋼冷軋廠從德國(Ungerer) 機器制造有限公司引進的拉伸彎曲矯直縱橫剪機組來認(rèn)識一下這一類矯直機的結(jié)構(gòu)特點。 1.2.1 拉彎矯直機的特點 拉伸彎曲矯直機主要由三部分組成。一部分是帶有彎輥調(diào)節(jié)裝置的23 輥式矯直機本體;另一部分是張力輥組(也稱S 輥組) 和傳動部分。 1.2.1.1 彎曲矯直機 彎曲矯直機為23 輥式,輥徑為25mm。在每個工作輥的寬度上有相應(yīng)的中間輥,輥徑30mm。每列

4、中間輥上又有9 組支撐輥,支撐輥徑33mm。 如圖1.2 所示。矯直機上部設(shè)有矯直輥傾斜和壓下機構(gòu),即輥縫調(diào)節(jié)裝置。它由電機通過一套傳動裝置帶動橫梁使上輥組作升降調(diào)節(jié),而通過蝸輪蝸桿帶動偏心輥實現(xiàn)上輥組的傾斜調(diào)節(jié)。整個上機架可由液壓缸推向前翻轉(zhuǎn)90打開,以便于清理輥面和更換上下輥組。矯直機下部則采用每組支撐輥均由一個液壓帶動鍥鐵進行升降調(diào)節(jié),使工作輥實現(xiàn)“ + 、- ”彎輥達(dá)到彎曲矯直目的。這種多輥組式的矯直機具有輥式矯直機的優(yōu)點,同時又有彎曲輥的特點,兩種功能組合,在張力的作用下,使帶鋼產(chǎn)生彈塑性延伸,消除了難以矯直的帶鋼缺陷,從而達(dá)到最佳的平直度。由于矯直輥是被動的,所以能很好地與帶鋼保

5、持同步,避免了帶鋼表面擦傷。 圖 1.2 1.支撐輥 2.中間輥 3.工作輥 4.上機架 5.下機架 1.2.2 張力輥組 張力輥組為四輥式。由于帶鋼以“S”形經(jīng)過這些輥子傳導(dǎo)出來,所以又稱四輥式“S”輥組。這樣布置的輥,傳導(dǎo)通過的帶鋼與輥子之間接觸摩擦的總包角是最大的?？梢允箮т摦a(chǎn)生最大的制動、拉力。為了使帶鋼與輥面之間摩擦力增加,同時又不傷害帶鋼表面,所以輥面必須襯一層既耐磨又耐油的聚氨脂橡膠。四輥式張力輥安裝在鋼結(jié)構(gòu)制成的“U”形支架上。輥徑為500mm。安裝的位置是:第一輥　中左,上第二輥　外左，下第三輥　外右,下第四輥　中右,上具體布置見圖1.3 所示。為了便于帶鋼

6、順利地通過“S”輥組,在每個輥子與帶鋼接觸部分均有弧形導(dǎo)板,在輥組的帶鋼入口處和出口處各安裝一個導(dǎo)板臺,在輥組的兩個內(nèi)輥之間安裝一個擺動式壓緊輥,穿帶過程是壓緊帶頭引導(dǎo)穿帶。壓緊輥的左右擺動均由一液壓缸驅(qū)動。通常情況下壓緊輥停在中間位置。四輥式張力輥組,由于合理地配置了導(dǎo)板臺、弧形導(dǎo)板、壓緊輥和穿帶皮帶運輸機,使得帶鋼在穿帶過程中通過實現(xiàn)自動化。 圖1.3 1. 弧形導(dǎo)板 2.入口張力輥 3.中間擺動輥 4.彎輥矯直機 5.張力測量輥 6.出口張力輥 7.導(dǎo)板臺 8.穿帶皮帶 9.U形框架 1.2.3 張力輥組傳動系統(tǒng) 來自開卷機的帶鋼被位于彎曲矯直機之前后的張力

7、輥組導(dǎo)入。由于各個輥子上傳送的帶鋼有較大的接觸包角,可以在帶鋼中產(chǎn)生一個越來越大的拉應(yīng)力。此拉應(yīng)力與彎曲矯直機的彎曲應(yīng)力重疊。這種疊加的應(yīng)力可以達(dá)到比較理想的矯直效果。張力輥組的傳動特點有多種。如圖1.4 所示的張力輥組為機械傳動方式。它的前后張力輥組的各個張力輥是通過齒輪箱、行星差動齒輪等由一個電動機而傳動的。這種機械式傳動的特點是通過機械聯(lián)鎖方式使延伸率恒定,機械方面較復(fù)雜。而張力輥組的傳動采用了每個張力輥由功率各異的直流電機傳動,如圖1.5 所示。這種傳動的特點是,前后張力輥組的速差均由電氣系統(tǒng)控制與調(diào)節(jié)。每個輥子所作用的力矩大小可調(diào)。由于前后張力輥組中的電機處于不同的工作狀態(tài),前張力輥

8、各輥的直流電機是在帶鋼的拖動下旋轉(zhuǎn)的,此時的前張力輥組是制動輥,所以在各張力輥上傳動的功率是逐漸加大的。反之后張力輥組則是在直流電機的傳動下旋轉(zhuǎn)的,各張力輥上傳動功率是逐漸減小的。這樣可不致于因為加速度太大而出現(xiàn)打滑。由于目前在電控方面已趨成熟,采用該傳動方式的比較多。 圖 1.4 張力輥組機械傳動系統(tǒng)圖 圖 1.5 張力輥組直流電機傳動系統(tǒng)圖 1.3 式拉彎矯直機的工作原理 拉伸彎曲矯直是在輥式矯直法和拉伸矯直法基礎(chǔ)上發(fā)展起來的矯直方法,是上述兩種方法的綜合。翁格勒拉伸彎曲矯直機是在兩組張力輥之 間,用一種最新形式的21 輥矯直機。它之所以具有使

9、矯直帶材得到最佳矯直效果,是由其結(jié)構(gòu)特性所決定。該設(shè)備具有: (1) 非傳動的特殊結(jié)構(gòu)的上下輥組。 (2) 上輥組的中心高度調(diào)節(jié)裝置。 (3) 上輥組的傾斜調(diào)節(jié)裝置。 (4) 下輥組的彎輥裝置(鍥鐵調(diào)節(jié)) 。 通過這些裝置可以使矯直機的上下矯直輥之間的縫隙任意可調(diào)。根據(jù)被矯帶材的材質(zhì)、板厚、板形等不同,可選用不同的輥縫。被矯帶材通常 在彎曲矯直機的入口處產(chǎn)生較大的彎曲,這種彎曲程度是沿著出口方向逐漸減弱。經(jīng)過很多輥子反復(fù)矯正,帶材的曲率逐步減小而逐漸變得平直,這是其一。 其二,帶材在張力的作用下,通過彎曲矯直機時產(chǎn)生了縱向拉應(yīng)力與橫向彎曲應(yīng)力。由于彎曲應(yīng)力的作用面與縱向拉應(yīng)力不同

10、,實際矯直過程是發(fā)生在兩個作用面疊加范圍中。如圖1.6 所示的疊加應(yīng)力分布,兩種疊應(yīng)力作用的結(jié)果,使被矯帶材內(nèi)的各種應(yīng)力,通過拉伸和彎曲應(yīng)力而產(chǎn)生變化,即帶材中產(chǎn)生形狀不同的長短纖維組織同時被延伸拉長。在它們彈性收縮之后,延伸變長的纖維仍然保留。由于拉應(yīng)力所產(chǎn)生的永久性塑性變形表現(xiàn)為延伸形式,使帶材不均勻的纖維組織均勻,內(nèi)應(yīng)力值相同且方向一樣,達(dá)到了矯直的目的。 圖 1.6 拉伸彎曲應(yīng)力疊加應(yīng)力分布圖 1. 帶鋼厚度　2. 壓應(yīng)力　3. 拉應(yīng)力　4. 拉應(yīng)力截面 5.7. 塑性區(qū)　6. 彈性區(qū)　8. 壓應(yīng)力截面　9. 曲率半徑 1.4 拉彎矯直理論 拉彎矯直是拉伸與

11、彎曲聯(lián)合作用的矯直方法.下面以矩形斷面的理想材料為例進行研究.由于其中的拉伸作用，彎曲變形的同時中性層必須發(fā)生移動， 如圖1.7所示,當(dāng)斷面中拉伸區(qū)和壓縮區(qū)都存在塑性層時(),移動量e由水平方向外力與內(nèi)力的平衡條件求得： 式中 -----平均單位外拉力, ； ------總的外拉力； ------被矯直金屬的寬度。 中性層的拉應(yīng)力為： 中性層的相對變形為： 中性層的殘余相對變形為： 拉伸區(qū)的相對變形為： 壓縮區(qū)的相對變形為： 彎曲矯直時，彎矩按式的推導(dǎo)方法，彎矩按下式計算： 拉彎矯

12、直時，采用類似的推導(dǎo)方法，彎矩按下式計算： 顯然，M〈Mo，可有： 上式表明，拉力影響的結(jié)果，使拉彎矯直時的彎矩及其彈復(fù)曲率比單純彎曲矯直的小，有利于提高矯直精度，或適于矯直彎曲矯直困難的薄帶材。 當(dāng)壓縮區(qū)內(nèi)不存在塑性層時，如圖1.8所示，拉伸與彈性彎曲聯(lián)合作用。根據(jù)水平方向外力與內(nèi)力平衡條件，中性層移動量e為： 式中-------軋件的彎曲半徑， 中性層的拉應(yīng)力為： 或 中性層的相對變形為：

13、 或 中性層的殘余相對變形為： 或 上式表明：軋件的長度變化決定于材質(zhì)（ ），拉伸變形（ ）和彎曲變形（）。 圖 1.7 拉彎矯直應(yīng)力圖圖中的字母改小點! a-彎曲；b-拉伸；c-拉彎聯(lián)合作用 圖1.8 拉伸與彈性彎曲應(yīng)力圖 a-彈性彎曲；b-拉伸；c-拉伸與彎曲 1.5 設(shè)計任務(wù)和設(shè)計思路 1.5.1 設(shè)計任務(wù)與初步工藝

14、參數(shù) 設(shè)計任務(wù)：拉彎矯直機： 工藝參數(shù)：寬度：750~1550mm、厚度：0.3~3.0mm、屈服強度：260～650MPa、矯直速度0~180m/min，前后張力：(1/5~1/15) 設(shè)計要求：計算并確定輥徑、輥距及輥數(shù)，矯直輥的分布形式、輥數(shù)。 計算最大矯直力、最大矯直力矩，確定電機功率 1.5.2 設(shè)計思路 根據(jù)拉彎矯直機原理，知道此種矯直形式是拉伸矯直與彎曲矯直組合，翁格勒拉彎矯直機中間的彎曲矯直輥部分是輥式矯直機，其矯直輥負(fù)責(zé)對板帶的彎曲和矯直，入、出口則采用拉伸矯直機，其張力輥負(fù)責(zé)對板帶的拉伸矯直。中間輥式矯直機與兩側(cè)

15、的拉伸矯直機采用單獨電機驅(qū)動，因此在結(jié)構(gòu)和力能參數(shù)計算上可以簡化為單獨考慮。 由初步工藝參數(shù)中未給出軋件材料特性，根據(jù)[3]中選取普碳鋼彈性模量，根據(jù)[6]初定包角。 完善后的工藝參數(shù)：寬度： 750~1550mm 厚度： 0.3~3.0mm 屈服強度： 260～650Mpa 矯直速度： 0~180m/min 前后張力： (1/5~1/15) 彈性模量： 張力輥包角： 第2章 翁格勒拉彎矯直機的結(jié)構(gòu)參數(shù)計算 拉彎矯直機結(jié)構(gòu)參數(shù)包括張力輥組的結(jié)構(gòu)參數(shù)：張力輥輥徑、輥身

16、長度、輥數(shù)；還包括彎曲矯直輥組的結(jié)構(gòu)參數(shù)：彎曲矯直輥的輥徑、輥距、輥身長度。 2.1 中間輥式矯直機彎曲矯直輥的結(jié)構(gòu)參數(shù)計算 2.1.1 彎曲矯直輥的輥徑確定 彎曲輥矯直輥徑應(yīng)在滿足強度條件下盡量采用較小輥徑，以期達(dá) 到或接近大彎曲的拉彎矯宣要求。例如在某一拉彎矯直機上調(diào)整 拉力，可以達(dá)到并與其中件層偏移系數(shù) 基本接近時．按圖2.1中曲線VI可知，其相應(yīng)的或最大的。 圖2.1 各種拉彎狀態(tài)下的曲線 因此所采用的彎曲輥直徑就應(yīng)保證帶材能達(dá)到不超過的彎曲。于是中性層的變形放大系數(shù)為=1.67，它要比純拉伸變形增大67％?，F(xiàn)在就按這種變形匹配關(guān)系 將其模型繪于圖2.

17、2。圖中，。中性層 偏移后拉伸側(cè)彈性區(qū)厚度由變?yōu)?，兩邊除以后變?yōu)? 正反拉彎后兩側(cè)的彈性區(qū)都縮小到，因此拉彎矯直后新彈 區(qū)比要小于由前面已知來計算式的關(guān)系由圖中兩個三角形與相等條件 也可求出。 圖2.2 帶材拉伸與彎曲變形的匹配模型 可見拉彎后的等效彈區(qū)比確有明顯減小，既有利于矯 直又不利于斷面畸變。再以圖2.2中點為例，其，用 插值法可求出此時用式可算出，這表示已有 半個厚度達(dá)到塑性拉伸，正反彎曲之后則全斷面為塑性拉伸。因 此用來確定彎曲輥直徑是可行的。 即

18、 （2-1） 式中值為最小帶厚，為其相應(yīng)的屈服極限。 工藝參數(shù)中給出＝0.3mm, =210GPa,=(260~650)MPa 因此，由式（2－1）可計算出彎曲矯直輥的輥徑： mm 選?。?0mm 矯直輥直徑與彎曲輥直徑基本相同，只是在矯直輥的壓彎量要比彎曲輥的小些。它們在結(jié)構(gòu)上相同，故統(tǒng)稱為彎曲矯直輥。 2.1.2 彎曲矯直輥的輥距確定 一定用途的矯直機的輥距值可在一定的適用范圍內(nèi)選取，但不能過大或過小。輥距過大，軋件塑性變形不足，保證不了矯直質(zhì)量，同時軋件有可能打滑，滿足不了咬入條件；輥距過小，由于矯直力過大，可能造成軋件與輥面的快速磨損或輥子和接軸等

19、零件的破壞。所以認(rèn)為，最大允許輥距值決定于矯直質(zhì)量和咬入條件；最小輥距值決定于接觸應(yīng)力或扭轉(zhuǎn)強度條件。最終在二者之間選取合適的輥距值。 （1）值的確定。為保證矯直質(zhì)量條件，對于理想材料，若采用小變形方案，其最大允許輥距為： 其中-比例系數(shù)，中薄板=0.9~0.95，在此取0.9 所以，得出 =55mm （2）值的確定。 軋件對矯直輥的壓力隨著輥距的減小而增大。若壓力值過大會加速輥面的磨損，降低板面質(zhì)量，所以輥距不能太小。因此，接觸應(yīng)立成為輥距最小值的限制條件。 矯直輥輥身的彎曲強度一般不能成為最小輥距的限制條件

20、，因此彎曲強度不夠時，可增設(shè)支撐輥。輥頸的扭轉(zhuǎn)強度和連接周軸的強度往往時最小輥距的限制條件。 一般情況下，薄板矯直機的輥距可大致選取下面數(shù)值： 所以， 綜合考慮，彎曲矯直輥輥距取值 2.1.3 彎曲矯直輥輥數(shù)、輥身長度的確定 （1）輥數(shù)選擇 增加輥數(shù)，可提高矯直精度，但同時會增大結(jié)構(gòu)尺寸和重量，也會增加能量消耗。所以，在達(dá)到矯直質(zhì)量要求的前提下，力求輥數(shù)減少。此外，輥子過多時，不僅明顯加重前面提到的缺點，而且矯直精度提高的并不顯著，經(jīng)濟效果很低，故輥子不宜過多。 對于薄板矯直機，由于鋼板比值很大，原始彎曲曲率較大以及瓢曲和浪形缺陷嚴(yán)重又往往是冷矯材料，強化系數(shù)也較大，則

21、矯直困難，但是又往往受強度條件限制，輥距不得不加大。因此，就需要增多輥數(shù)，以便保證矯直質(zhì)量，故薄板矯直機的輥子較多。對于厚板矯直機，則相反，輥子較少。一般選取輥數(shù)可參見表2.1。 表2.1 輥數(shù)與鋼板的關(guān)系 鋼板厚度 輥數(shù) 根據(jù)給定的工藝參數(shù)，選取輥數(shù) 。 （2）輥身長度的確定 矯直輥輥身長度要比鋼板的最大寬度大一定的數(shù)值，并按下式計算 由工藝參數(shù)選取系數(shù)1.12，得出 結(jié)合表2.2選取 生產(chǎn)線 提供者 帶材尺寸 拉伸 率 拉力 拉力

22、輥 彎曲輥 速度 卷重 包鋼2030冷軋酸洗線 SMS(德國) 45 寶鋼2030冷軋退火線 新日鐵（日本） 寶鋼2030冷軋鍍鋅線 Wean United (美國) 寶鋼2030冷軋重卷線 SMS 包鋼1700冷軋酸洗 SMS BWG 表2.2 中國現(xiàn)用拉彎矯直機概況 表2.2（續(xù)） 生產(chǎn)線 提供者 帶材尺寸 拉伸 率 拉力 拉力輥 彎曲輥 速度 卷重 武鋼1700冷軋熱鍍鋅線 D

23、EMAG （德國） 注: 1.SMS----施羅曼西馬克;DEMAG----德馬克;Wenan----維恩; 2.實際值小于計算值者為正常 3.實際值大于計算值者為正常 4.實際值在值與計算值之間均為可用.稍大于計算之者也可以. 2.2 張力輥結(jié)構(gòu)參數(shù)的計算 2.2.1 張力輥直徑的確定 拉彎矯直機的張力輥所承受的拉力比拉伸矯直機拉力輥的拉 力小1倍以上，故其直徑可以適當(dāng)減小。從彎曲矯直輥的拉彎變 形分析中可以看到，若按最厚帶材不產(chǎn)生塑性彎曲：而且拉力更要 減小，如減到屈服拉力的三分之一。則最小輥徑為 式中為帶材最大厚度，為其最小屈服極

24、限。 根據(jù)工藝參數(shù)得出張力輥輥徑： 取為 2.2.2 張力輥輥數(shù)，輥身長度的確定 （1）張力輥輥數(shù)的確定 張力輥的數(shù)量取決于拉力放大的倍數(shù)，拉力由展卷出口拉力增大到矯直所需之拉力逐步由張力輥通過帶材對輥子包角所產(chǎn)生的摩擦力而增加的，包角越大，拉力增加得越多?！恳惠佔拥陌堑慕侵荒茉龃蟮揭欢ㄏ薅?，一般。因此拉力放大系數(shù)中的角給定時，輥數(shù)便可求出： 在多輥系的張力輥組中，角代表個輥包角的總和。根據(jù)工藝參數(shù)由[3]中定包角。所以得出張力輥輥數(shù)： 張力輥輥數(shù)為2，選

25、用2輥張力輥輥組形式。 （2）張力輥輥身長度的確定 張力輥輥身長度與彎曲矯直輥輥身長度一致： 。 張力輥與矯直輥之間距離是矯直機結(jié)構(gòu)而定，在此不做具體確定。 第3章 翁格勒拉彎矯直機的力能參數(shù)計算 由于此矯直機采用中間輥式矯直機部分進行彎曲矯直，出、入口設(shè)置拉伸矯直機部分進行拉伸矯直，兩者采用單獨電機驅(qū)動，拉伸矯直機不受中間輥式矯直機的影響，而輥式矯直機矯直速度由拉伸矯直機決定，因此可以對拉伸矯直機進行單獨計算，對輥式矯直機的矯直速度確定后單獨計算。 3.1 拉伸矯直機部分的力能參數(shù)計算 第2章中求得張力輥輥數(shù)為2，因此采用2輥

26、輥系形式如圖3.1所示 圖3.1 翁格勒拉彎矯直機的二輥系拉伸矯直機結(jié)構(gòu)圖 1. 展卷機 2.卷取機 b.后張力輥組 c.前張力輥組 從左向右將卷由展卷機1拉出后呈S型繞過后張力輥組b，在繞過前張力輥組a進入卷取機2。卷取機2提供初始拉力，經(jīng)輥組a 將張力放大為，同時展卷機1提供初始制動力，經(jīng)混組b將制動力放大到，則在拉力與制動力之間形成拉伸力使帶材產(chǎn)生塑性拉伸．并在機器的連續(xù)轉(zhuǎn)動中完成連續(xù)性矯直工作。 下面按給定的工藝參數(shù)對此拉伸矯直機進行力能參數(shù)的計算， 工藝參數(shù)：屈服極限，，帶寬，厚度，矯直速度，輥徑，輥頸直徑，包角，采用聚酯輥面（

27、由[6]中選取的輥面材料），其摩擦系數(shù)，設(shè)計張力（其中為鋼板的最大斷面面積， ）滾動軸承摩擦系數(shù)。按以上條件計算張力輥輥組的張力和此拉伸矯直機的驅(qū)動功率。 計算： 取最大值 軸承受力總和為： 出口輥組的轉(zhuǎn)速為： 軸承摩擦功率為： 第2輥的輥面與帶材間滑動速度為： 其滑動摩擦功率為： 第2輥帶材出口速度即第1輥帶材入口速度為： 第1輥面上滑動速度為： 其滑動功率為： 總滑動功率為：

28、 系統(tǒng)的傳動功率為： 后張力輥出口速度為： 式中為拉伸矯直所需的拉伸率，一般取值在 取 。 拉伸變形功率為： 傳動所損耗的功率為： ----為轉(zhuǎn)動系統(tǒng)的總效率按經(jīng)驗一般為0.85 總驅(qū)動功率為： 至此，拉伸矯直機部分的力能計算全部完成。 3.2 中間輥式矯直機部分的力能參數(shù)計算 3.2.1 中間輥式矯直機部分的矯直力，矯直力矩的計算 根據(jù)工藝參數(shù)，中間輥式矯直機采用平行輥排列形式，這種形式通常第1輥和第n輥單獨排列（這里有第2章可知n=17），其余

29、的為集體調(diào)整。 因此，除第2輥和n-1輥外，中間各輥的彎曲力矩可以認(rèn)為是相同的，故彎曲力矩之和為 式中 與分別為中間各輥彎曲力矩與的比值和第輥彎曲力矩的比值，二者數(shù)值決定中間各輥所調(diào)整的彎曲程度，一般取值為，。 為彈塑性彎矩極限值： 矯直力之和為： 式中 為矯直輥輥距，在第2章中求得 3.2.2 中間輥式矯直機的矯直功率計算 矯直功率按下式計算： 式中 作用在輥上的總傳動力矩，； 矯直速度，；

30、 矯直輥直徑，； 傳動總效率，取值 0.85。 式中 軋件彎曲變形所需力矩 克服軋件與輥子間滾動摩擦所需力矩，矯直型材時還須考慮動摩擦； 克服輥子軸承的摩擦及支撐輥與工作輥間的滾動摩擦所需力矩。 可根據(jù)矯直時外力所需做功與內(nèi)力所做功相等的條件求得。矯直長度為的軋件外力矩所做功為： (3-1) 根據(jù)圖3.2,矯直長度為的軋件，內(nèi)力矩做功為： 當(dāng)總的彎曲曲率為時，對全長軋件內(nèi)力作功為： 在輥式矯直機條件下，可以認(rèn)為，軋

31、件通過每個輥子時，沿軋件長度上各個斷面值的大小決定于彎曲曲率，而與軋件長度無關(guān)，故上式可寫為： 式中，部分的數(shù)值應(yīng)等于圖3.3中曲線所包圍的面積ABCD，則： 該式所表示的變形功中，包括彈復(fù)功部分（）在內(nèi)，考慮到在矯直過程中彈復(fù)功恢復(fù)的程度不同，故上式改寫為： 式中 彈復(fù)功恢復(fù)系數(shù)，由實驗測得，一般 所有輥子做功的總和為： (3-2) 式3-1與3-2式聯(lián)立，得： 按上式計算變形力矩時，應(yīng)考慮軋件的原始曲率。軋件的原始曲率分單向的（如鋼軌和槽鋼）和變向（如鋼板）的。單

32、向曲率又分為凹向下和凹向上的。 矯直原始曲率凹向下的軋件時，殘余曲率與彈復(fù)曲率按圖3.4所示的折線規(guī)律分布，故變形力矩可寫為： 為簡化計算，可近似的認(rèn)為： 且一般。故可有： (3-3) 當(dāng)原始曲率凹向上時，軋件的彈塑形彎曲從第3輥開始 ，則此時變形力矩為： (3-4) 比較式3-3和式3-4，可知對于變相原始曲率的軋件，應(yīng)按二者平均值計算，但是考慮到各種原始曲率的可能性，變形力矩均以式3-3計算。 令： ，，，

33、式中 相對力矩或相對彈復(fù)曲率； 相對殘余曲率。 則式3-3可變?yōu)椋? 由于，所以上式又可寫為： (3-5) 其中： (3-6) 式中，稱為矯直方案系數(shù)，實際生產(chǎn)中可以根據(jù)所用的矯直方案按式3-6計算，設(shè)計矯直機時可參見表3.1的數(shù)值選取。 表3.1 矯直方案系數(shù)的參考數(shù)值 材 料 強化系數(shù) 材 料 強化系數(shù) 碳 素 鋼 鋁 合 金 左右 合 金 鋼 按式3-5計算變形

34、力矩時，必須已知軋件的原始曲率。根據(jù)文獻資料，乍見最小原始曲率半徑在下列數(shù)值范圍內(nèi)選?。? 鋼板 ; 型鋼 （大斷面去大值，小斷面取小值）。 矯直具有變相曲率的對稱斷面軋件時，應(yīng)按原始曲率的平均值計算，即： 式中 軋件與輥子間的滾動摩擦系數(shù)。取值為： 冷矯鋼板 熱矯鋼板 有色鋼板 矯直型材考慮滑動摩擦的影響 式中 矯直輥軸承的摩擦系數(shù)，滾動軸承，滑動軸承； 矯直輥輥頸直徑， 結(jié)合工藝參數(shù)，查表3.1選取=1.5

35、，選取 計算出，所以按照上面一系列公式得出 作用在輥子上的總傳動力矩為： 矯直功率為： 至此中間輥式矯直機部分的力能參數(shù)計算全部完成。 （把下面的圖處理好!!!) 圖3.2 力矩做功計算見圖 圖3.3 彎矩與曲率關(guān)系 圖3.4 多輥矯直時軋件曲率的變化 第4章 翁格勒拉彎矯直機電機功率的選擇與主要技術(shù)性能

36、在第3章中求得拉伸矯直機部分和中間輥式矯直機部分的驅(qū)動功率，在實際中考慮到傳動系統(tǒng)的影響驅(qū)動電機功率要比求得的驅(qū)動功率高出左右，因此選取電機功率為： 拉伸矯直機部分主電機功率 中間輥式矯直機部分主電機功率 翁格勒中薄板拉彎矯直機主要技術(shù)性能參數(shù)如下： 矯直鋼板尺寸 鋼板屈服強度 矯直速度 中間輥式矯直機最大矯直力 中間輥式矯直機最大矯直力矩 中間輥式矯直機彎曲矯直

37、輥輥徑 中間輥式矯直機彎曲矯直輥輥數(shù) （上9下8） 中間輥式矯直機彎曲矯直輥輥距 中間輥式矯直機彎曲矯直輥輥身長度 拉伸矯直機張力輥輥徑 拉伸矯直機張力輥輥數(shù) （入口與出口各2） 拉伸矯直機張力輥身長度 拉伸矯直機出口張力 拉伸矯直機入口張力 中間輥式矯直機主電機功率 拉伸矯直機主電機功率 翁格勒拉彎矯直

38、機輥系布置形式示意圖如圖4.1 圖 4.1 翁格勒拉彎矯直機輥系示意圖 第5章 總結(jié) 指導(dǎo)老師給出的的題目為根據(jù)給定的初步工藝參數(shù),對拉彎矯直機進行節(jié)結(jié)構(gòu)參數(shù)和力能參數(shù)的計算.這道題有一定的難度,但同時也有很大的自由度,指導(dǎo)老師周存龍教授介紹了一種翁格勒拉彎矯直機,經(jīng)過多有關(guān)資料的查閱和總結(jié),對該種拉彎矯直機有了一定的認(rèn)識,在此基礎(chǔ)上,通過對有關(guān)原理的咀嚼和吸收,在周教授的指導(dǎo)下對這種矯直機進行了與初步工藝參數(shù)相匹配的結(jié)構(gòu)計算和力能計算以及主電機的選擇與輥系的布置,完成了本次課程設(shè)計,由于我的能力有限,可供查閱

39、的資料也有限,此次課程設(shè)計還很不完善. 值得慶幸的是,在整個設(shè)計過程中我收獲了很多,在專業(yè)知識上,我加深了對矯直機的認(rèn)識和了解,對工程領(lǐng)域的設(shè)計工作過程也有了很深的認(rèn)識. 同組同學(xué)們之間的互相合作，分工處理，有時能很快把工作處理好，使我認(rèn)識到了團隊精神是十分重要的。 在此要特別感謝周存龍教授的細(xì)心指導(dǎo),使我在課程設(shè)計過程中少走了很多彎路,并且收獲了很多,可謂是事半功倍. 參考文獻 [1] 黃慶學(xué).軋鋼機械設(shè)計[M]. 北京:冶金工業(yè)出版社,2007.6 [2] 崔甫.矯直原理與矯直機械[M]. 北京:冶金工業(yè)出版社,2005.4 [3] 劉鴻文.材料力學(xué)[M].第二版,北京:高等教育出版社,2004.1 [4] 唐增寶等.機械設(shè)計課程設(shè)計[M]. 武漢,華中科技大學(xué)出版社,1999.3 [5] 冶金工業(yè)部武漢鋼鐵設(shè)計研究院.板帶車間機械設(shè)備[M].北京,冶金工業(yè)出版社,1984.8 [6] 王海文.軋鋼機械設(shè)計[M]. 北京,機械工業(yè)出版社 ,1983.6 [7] 楊紅.拉伸彎曲矯直機的結(jié)構(gòu)設(shè)計理論分析[J].一重技術(shù),2002,(2):46. [8] 魏榮利.翁格勒（UNGERER）拉伸彎曲矯直機特點與技術(shù)分析[J].武鋼技術(shù)，1999，3（37），3 6.