矫直机毕业论文设计书

1、（此文档为word格式，下载后您可任意编辑修改！）第1章前言拉伸弯曲矫直机应用于精整机组中,对薄带材进行矫直.目前,国外已经开发生产出多种机型,并已广泛应用.我国尚在研制开发阶段,需加速发展独立成套拉弯矫直机及其发展由于冷轧带钢中存在较大的残余应力,使得板面产生波浪和翘曲,不能满足用户的使用 要求，需要对其进行矫直.板带材的矫直设备主要有以下三种形式：辐式矫直机，拉伸矫直机 和拉弯矫直机.辐式矫直机对中厚板矫直效果良好，而对于薄带材则效果较差；拉伸矫直机 依靠夹紧装置或张力辐组产生拉伸变形，使带材产生一定的塑性变形而达到矫直的目的 ，但 由于张力较大,会降低带材的机械性能.基于以上原因便产生了

2、拉弯矫直,见图1.1a,矫直效果机,他综合了拉伸矫直机和辐式矫直机的优点 ,用较小的张力使带材产生较大的塑性变形 , 达到矫直带材的目的,见图1.1a,矫直效果早期的拉弯矫宜机只是拉伸矫宜机和辐式矫宜机的简单组合并不显著.后来出现了如图1.1b所示类型的拉弯矫直机,这种矫直机既减少了矫直辐的数量, 又达到了较好的矫直精度.经过不断的开发研究,近年来又出现了多重拉弯矫直机,如图1.1c, 使用了两组以上的矫直辐组,并增加了支撑辐的数目,提高了矫直辐的抗弯刚度和强度,这样 就可以矫直高强度的薄带材拉弯矫直机的设计制造方法,在国外已较为成熟,而国内只作过小型样机及理论探讨 ,还未 达到在生产中应用的

3、程度.设计拉弯矫直机的难点是矫直理论相当复杂,张力辐组的速度和 张力控制也较复杂图1.1翁格勒拉弯矫直机的结构与特点下面通过武钢冷轧厂从德国(Ungerer)机器制造有限公司弓I进的拉伸弯曲矫直纵横剪机组来认识一下这一类矫直机的结构特点。拉弯矫直机的特点拉伸弯曲矫直机主要由三部分组成。一部分是带有弯辐调节装置的23辐式矫直机本体；另一部分是张力辐组(也称S辐组)和传动部分。弯曲矫直机弯曲矫直机为23辐式,辐径为25mm。在每个工作辐的宽度上有相应的中间辑,辘径30mm。每列中间辑上又有 9组支撑辐,支撑辐径33mm。如图1.2所示。矫直机上部设有矫直辐倾斜和压下机构，印辘缝调节装置。它由电机通

4、过一套传动装置带动横梁使上辐组作升降调节，而通过蜗轮蜗杆带动偏心辐实现上辐组的倾斜调节。整个上机架可由液压缸推向前翻转90打开,以便于清理辐面和更换上下,使工作辐实图1.2,使工作辐实图1.2辑组。矫直机下部则采用每组支撑辐均由一个液压带动锲铁进行升降调节 现“ +、-”弯辐达到弯曲矫直目的。这种多辑组式的矫直机具有短式矫直机的优点 ,同时 又有弯曲辑的特点，两种功能组合，在张力的作用下，使带钢产生弹塑性延伸，消除了难以 矫直的带钢缺陷，从而达到最佳的平直度。 由于矫直辐是被动的，所以能很好地与带钢保持 同步，避免了带钢表面擦伤。1.支撑辐2.中间辐3.工作辐4.上机架5.下机架1.2.2 张

5、力辐组张力辐组为四辐式。由于带钢以“ S”形经过这些辐子传导出来，所以又称四辐式“S”辑组。这样布置的辐，传导通过的带钢与辐子之间接触摩擦的总包角是最大的。可以使 带钢产生最大的制动、拉力。为了使带钢与辐面之间摩擦力增加，同时又不伤害带钢表面，所以辑面必须衬一层既耐磨又耐油的聚氨脂橡胶。四辐式张力辐安装在钢结构制成的“ U”形支架上。辐径为500mm。安装的位置是：第一短中左，上第二辑外左，下第三 辐外右，下第四辑 中右，上具体布置见图1.3所示。为了便于带钢顺利地通过 “S”辐组, 在每个辐子与带钢接触部分均有弧形导板 ，在辐组的带钢入口处和出口处各安装一个导板台，在辐组的两个内辐之间安装一

6、个摆动式压紧辐，穿带过程是压紧带头引导穿带。压紧短的左右摆动均由一液压缸驱动。通常情况下压紧辐停在中间位置。四辐式张力辐组，由于合理地配置了导板台、弧形导板、压紧辑和穿带皮带运输机，使得带钢在穿带过程中通过实现自动化。图1.31.弧形导板2.入口张力较3.中间摆动短4.弯辐矫直机5.张力测量短6.出口张力较7.导板台8.穿带皮带9.U形框架1.2.3 张力辘组传动系统来自开卷机的带钢被位于弯曲矫直机之前后的张力辐组导入。由于各个辐子上传送的带钢有较大的接触包角,可以在带钢中产生一个越来越大的拉应力。此拉应力与弯曲矫直机的弯曲应力重叠。这种叠加的应力可以达到比较理想的矫直效果。张力辘组的传动特点

7、有多种。 如图1.4所示的张力辐组为机械传动方式。它的前后张力辘组的各个张力辐是通过齿轮箱、行星差动齿轮等由一个电动机而传动的。这种机械式传动的特点是通过机械联锁方式使延伸率恒定，机械方面较复杂。而张力辐组的传动采用了每个张力 辑由功率各异的直流电机传动，如图1.5所示。这种传动的特点是，前后张力辐组的速差均由电气系统控制与调节。每个辐子所作用的力矩大小可调。由于前后张力辐组中的电机处于不同的工作状态,前张力辐各辐的直流电机是在带钢的拖动下旋转的，此时的前 张力辐组是制动辐,所以在各张力辐上传动的功率是逐渐加大的。反之后张力辐组则是 在直流电机的传动下旋转的,各张力辐上传动功率是逐渐减小的。这

8、样可不致于因为加速度太大而出现打滑。由于目前在电控方面已趋成熟,采用该传动方式的比较多。购兀州/二：士行星城动四轮 i购兀州/二：士行星城动四轮 ijc_，111.田 11/1 卯 1传动电机图1.4张力辐组机械传动系统图图1.5传动电机图1.4张力辐组机械传动系统图图1.5张力辐组直流电机传动系统图1.3式拉弯矫直机的工作原理拉伸弯曲矫直是在辐式矫直法和拉伸矫直法基础上发展起来的矫直方法，是上述两种方法的综合。翁格勒拉伸弯曲矫直机是在两组张力辐之间，用一种最新形式的21辐矫直机。它之所以具有使矫直带材得到最佳矫直效果，是由其结构特性所决定。该设备具有：(1)非传动的特殊结构的上下辐组。(2)

9、上辐组的中心高度调节装置。(3)上辐组的倾斜调节装置。(4)下辐组的弯辐装置(锲铁调节)通过这些装置可以使矫直机的上下矫直辐之间的缝隙任意可调。根据被矫带材的材质、 板厚、板形等不同,可选用不同的辐缝。被矫带材通常 在弯曲矫直机的入口处产生较大的弯曲,这种弯曲程度是沿着出口方向逐渐减弱。经过 很多辐子反复矫正,带材的曲率逐步减小而逐渐变得平直,这是其一。其二,带材在张力的作用下,通过弯曲矫直机时产生了纵向拉应力与横向弯曲应力。 由于弯曲应力的作用面与纵向拉应力不同，实际矫直过程是发生在两个作用面叠加范围 中。如图1.6所示的叠加应力分布,两种叠应力作用的结果,使被矫带材内的各种应力 通过拉伸和

10、弯曲应力而产生变化,即带材中产生形状不同的长短纤维组织同时被延伸拉 长。在它们弹性收缩之后,延伸变长的纤维仍然保留。由于拉应力所产生的永久性塑性变形表现为延伸形式,使带材不均匀的纤维组织均匀,内应力值相同且方向一样达到了矫直的目的图1.6拉伸弯曲应力叠加应力分布图1.带钢厚度2.压应力3.拉应力4.拉应力截面5.7. 塑性区 6.弹性区 8.压应力截面 9.曲率半径1.4 拉弯矫直理论拉弯矫直是拉伸与弯曲联合作用的矫直方法.下面以矩形断面的理想材料为例进行研究.由于其中的拉伸作用，弯曲变形的同时中性层必须发生移动,（e （ 一 （e （ 一 zs）,移动量e由2水平方向外力与内力的平衡条件求得

11、：(一 +e) _(e)b 0sb 622e h ih k2 - s2oiksT仃=式中 巴一一平均单位外拉力,1 bhT总的外拉力;b被矫直金属的宽度中性层的拉应力为:zs k中性层的相对变形为：0 一kE中性层的残余相对变形为：0 ,J 1)拉伸区的相对变形为:拉伸区的相对变形为:压缩区的相对变形为：s1 =ss -e0弯曲矫直时，弯矩按式M =上h (3 -k 2 ) + r*Os的推导方法，弯矩按下式计算: TOC o 1-5 h z 2k 6M 0 = (3 =k2 )虫 *12拉弯矫直时，采用类似M =上h (3-k2) + m bs的推导方法，弯矩按下式计算:2k 6叵22M =

12、3(1 :2 1 k2f M 0-k 2 Ms s12显然，MMo,可有:1 M M 01r EI EI r上式表明，拉力影响的结果，使拉弯矫直时的弯矩及其弹复曲率比单纯弯曲矫直 的小，有利于提高矫直精度，或适于矫直弯曲矫直困难的薄带材。当压缩区内不存在塑性层时，如图1.8所示，拉伸与弹性弯曲联合作用。根据水平方向外力与内力平衡条件，中性层移动量e为：. c L T p I, P ,e =h + & P _ 2 s 街(1 一一1) =-h +丁一 J*2h- (o 1)。2 一，s 2 E E式中-轧件的弯曲半径,式中-轧件的弯曲半径,二 hE中性层的拉应力为：00 gm +Us 2 Jom

13、9s - D1 ) =(Jom JbS -G1 ) 2+O1或.0 ( - S . 1- m )2 . 1中性层的相对变形为：20 = (./ e m s s 一 5.0辐数n291717 119 7根据给定的工艺参数，选取辑数n =17 o(2)辐身长度的确定矫直辐辐身长度要比钢板的最大宽度大一定的数值，并按下式计算L (1.11.16) B max由工艺参数选取系数1.12 ,得由L (1.11.16) B max 1.12 1550mm1736mm结合表2.2选取L = 1730mmL 1730mm生产包钢2030冷轧酸洗宝钢2030冷轧退火宝钢2030冷轧镀锌宝钢2030冷轧重卷包钢1

14、700冷轧酸洗提供者SMS（德新日铁（日本）WeanUnited（美国）SMSSMSBWG带材尺寸/ mm mm1.8-690019000.5-290015000.3390018500.3 3.590018501.5-66001570表2,2拉伸0.25 3中国现用拉弯矫直机概况拉力/N40 1041.5 2.51.5 2.55 104拉力辐/ mm mm1300210012001800130020001300弯曲辐mm mm762100401800602000速度/ m min 136051- 762135卷重454515450.3-22518001042403045提供者生产线武钢1700

15、 冷轧热镀锌线带材尺寸/ mm mm拉力辐弯曲辐拉伸拉力DEMAG(德国)表2.2 （续）速度 卷重0.25 2.5600 1570率 / 0 0/ N/ mm mmmm mm250.3210412501730/ m min 1/ t注:1.SMS-施罗曼西马克；DEMAG-德马克;Wenan-维恩；2.实际Dw值小于计算值者为正常3.实际DL值大于计算值者为正常4.实际L值在B值与计算L值之间均为可用.稍大于计算之者也可以2.2张力辐结构参数的计算张力辘直径的确定拉弯矫直机的张力辐所承受的拉力比拉伸矫直机拉力辐的拉 力小1倍以上，故其直径可以适当减小。从弯曲矫直辐的拉弯变 形分析中可以看到，

16、若按最厚带材不产生塑性弯曲：而且拉力更要 减小，如减到屈服拉力的三分之一。则最小辐径为 TOC o 1-5 h z 76EDl :q3 s一道、 WF 式中 为带材最大厚度，s为其最小屈服极限。根据工艺参数得出张力辐辐径：“3 210,1000 二D l969mm260取为 1000Dlmm2.2.2 张力辘辘数，辘身长度的确定(1)张力辐辑数的确定张力辐的数量取决于拉力放大的倍数,拉力由展卷由口拉力增大到矫直所需之拉力张力辐的数量取决于拉力放大的倍数,拉力由展卷由口拉力增大到矫直所需之拉力逐步由张力辐通过带材对辐子包角所产生的摩擦力而增加的，包角越大，拉力增加得越多。而每一辐子的包角的 8角

17、只能增大到一定限度，一般 0 M b对于变相原始曲率的轧件，应按二者平均值计算，但是考虑到各种原始曲率的可能性，变形力矩均以式3-3计算。式中mi -相对力矩或相对弹复曲率;1mi,Psri1K iPsKi -相对残余曲率。则式3-3可变为:1n 2M b =-Dm s,+(2 5M i k3-3计算。式中mi -相对力矩或相对弹复曲率;1mi,Psri1K iPsKi -相对残余曲率。则式3-3可变为:1n 2M b =-Dm s,+(2 5M i ki2 r0ky n 1卡 Q mi2 #. p22 s由于 一=上三，所以上式又可写为:s m0 w m 0 hE(3-5)M b = M s

18、kn2r0(n 2) s hE其中:式中,knm0 (n 2)n 2(2 M2i kiky n 1222mi )(3-6)kn称为矫直方案系数，实际生产中可以根据所用的矫直方案按式3-6计算,设计矫直机时可参见表3.1的数值选取。强化系数碳素钢0.01 0.0表3,1矫直方案系数kn的参考数值1.41.6合金钥强化系数kn0.10-0.2 2.02.8铝合金0. 1左右1.82.0按式3-5计算变形力矩时， 必须已知轧件的原始曲率。根据文献资料，乍见最小原 始曲率半径在下列数值范围内选取：钢板r0 m i n (1 5 3h0;)型钢r0 m i n = ( 2 55h0 ()大断面去大值，小

19、断面取小值)矫直具有变相曲率的对称断面轧件时，应按原始曲率的平均值计算，即:11r0min2r0min2r0minnf Pii式中f 一轧件与辘子间的滚动摩擦系数。取值为:冷矫钢板f 0.1mm热矫钢板f 0.2mm有色钢板f 0.2mm矫直型材考虑滑动摩擦的影响f 0.2 0.6mmMd nM mpi2 1式中触一矫直辑轴承的摩擦系数，滚动轴承式中触一矫直辑轴承的摩擦系数，滚动轴承1 0.0040.005 ,滑动轴承1 0.05 0.07 ;d 矫直辐辐颈直径，d (0.35 0.65)D=X=结合工艺参数，查表 3.1选取kn =1.5 ,选取r0min 30h30 3 60mm、,1 -

20、1一 ，、一 一 .一.计算出1,所以按照上面一系列公式得出r060-DM b21M skn-DM b21M sknr0Cna2)-s hE-0.052.27一 部一15 -(17- 2)-6500.06210 103= *0.95kN mPi0.110 34.46 0.45kN mM m 0.005X =* M m 0.005X =* 0.05 4.460.56kN m2作用在辐子上的总传动力矩为：= +M 0.95 0.450.56 1.96kN m矫直功率为:277kW 300kW2v277kW 300kW_ 1.962 3D0.05 0.85至此中间辐式矫直机部分的力能参数计算全部完成

21、（把下面的图处理好！!）dSM i GWl5SR2 9 MK. # JTja JrK争梆kjfV ?X.? 2X ? i图3.2力矩做功计算见图sMMC二71 DB TOC o 1-5 h z w /M /I /F，p1/RA_0_JJ1/R1/ri1/p1/ri-1 i图3.3弯矩与曲率关系图3.4多根矫直时轧件曲率的变化第4章 翁格勒拉弯矫直机电机功率的选择与主要技术性能在第3章中求得拉伸矫直机部分和中间辐式矫直机部分的驱动功率，在实际中考虑到传动系统的影响驱动电机功率要比求得的驱动功率高出20 %左右，因此选取电机功率为：拉伸矫直机部分主电机功率N拉伸矫直机部分主电机功率Nl 500 1

22、20 0 0 600kW中间辐式矫宜机部分主电机功率N z 中间辐式矫宜机部分主电机功率N z 300 1200 0 360kW翁格勒中薄板拉弯矫直机主要技术性能参数如下:矫直钢板尺寸钢板屈服强度矫直速度翁格勒中薄板拉弯矫直机主要技术性能参数如下:矫直钢板尺寸钢板屈服强度矫直速度中间辐式矫直机最大矫直力中间辐式矫直机最大矫直力矩中间辐式矫直机弯曲矫直辐辐径中间辐式矫直机弯曲矫直辐辑数中间短式矫直机弯曲矫直短辐距中间辘式矫直机弯曲矫直辘辘身长度拉伸矫直机张力辐辐径拉伸矫直机张力辐辑数拉伸矫直机张力辐身长度拉伸矫直机出口张力拉伸矫直机入口张力中间辐式矫直机主电机功率拉伸矫直机主电机功率(0,3 3)mm (750 1550) mm260 650MPa0 3m/s4460kN27.6kN50mm17 .(上9下8)50mm1730mm1000mm2 .、(入口与出口各2)1730mm604.5kN85.15kN360kW600kW翁格勒拉弯矫直机辘系布置形式示意图如图4.1出口张力辐组卷取机*Hr开卷 机入口张力 辐组中间辗式矫直机 辗组翁格勒拉弯矫直机辘系布置形式示意图如图4.1出口张力辐组卷取机*H