矫直机毕业设计-书

1、.第一章 前言拉伸弯曲矫直机用于精加工单元以矫直薄带。目前，国外已开发生产了多种型号，并得到了广泛的应用。我国仍处于研发阶段，需要加快自主成套的研发。1.1 拉弯矫直机及其发展由于冷轧带钢残余应力大，板面出现波浪和翘曲，不能满足用户要求，需要矫直。板带矫直设备主要有以下三种形式：辊矫机、拉矫机和拉弯矫直机。辊矫直机适用于中厚板，但对于薄板条则不太适用；拉伸矫直机依靠夹持装置或X施力辊组产生拉伸变形，使带钢产生一定的塑性变形，以达到矫直的目的，但由于X受力较大，会使带钢的力学性能降低。 ，他结合了拉伸矫直机和辊矫直机的优点，用较小的X力使带钢产生较大的塑性变形，达到矫直带钢的目的。这种设备适用于

2、薄带矫直。效果很好，便于轧制作业，在薄带材的矫直中逐渐取代其他两种矫直机。早期的拉弯矫直机只是拉伸矫直机和辊矫直机的简单组合，如图1.1a所示，矫直效果并不显着。后来出现了如图1.1b所示的拉弯矫直类型。这种矫直机不仅减少了矫直辊的数量，而且达到了更好的矫直精度。矫直辊组多为两套，增加托辊数量，提高矫直辊的弯曲刚度和强度，可对高强度薄带进行矫直。拉弯矫直机的设计制造方法在国外比较成熟，但国内内只是做了小样机和理论探讨，还没有达到生产应用的水平。设计拉弯矫直机的难点在于矫平理论相当复杂，X力辊组的速度和力控制X也比较复杂。图 1.11.2 Ungler拉弯矫直机的结构和特点下面我们就通过武汉钢铁

3、冷轧厂从德国（Ungerer）机器制造的拉弯矫直纵剪机组来了解这种矫直机的结构特点。1.2.1拉弯矫直机特点拉弯矫直机主要由三部分组成。一部分是23辊矫直机主体，带有弯辊调节装置；另一部分是X力辊组（也称为S辊组）和传动部分。1.2.1.1 弯曲矫直机弯曲矫直机为23辊型，辊径为25mm 。每个工作辊的宽度上都有相应的中间辊，辊径为30mm 。每排中间托辊有9组托辊，托辊直径为33mm 。如图1.2所示。矫直机上部设有矫直辊倾斜压紧机构，即辊隙调整装置。它是由电机通过一组传动装置带动横梁上下调整上辊组，通过蜗轮蜗杆驱动偏心辊实现上辊组的倾斜调整。整个上机架可以通过液压缸向前推动并转动90 打开

4、，以清洁辊面和更换上下辊组。矫直机下部采用每组托辊通过液压驱动楔块上下调节，使工作辊达到“ + 、 - ”弯曲辊，达到弯曲矫直的目的。这种多辊组矫直机具有辊式矫直机的优点，同时具有弯辊的特点。两种作用的结合，在X力的作用下，使带钢产生弹塑性延伸，消除了矫直的困难。直条缺陷，从而达到最佳平整度。由于矫直辊是被动的，它可以很好地与带钢保持同步，避免带钢表面划伤。图 1.21.支撑辊 2.中间辊 3.工作辊 4.上架 5.下架1.2.2X力滚轮组X力辊组为四辊型。由于带钢以“ S ”形通过这些辊，因此也称为四辊“ S ”辊组。以这种方式排列的轧辊，通过的带钢与轧辊之间的接触摩擦的总包角最大。它能使钢

5、带产生最大的制动力和拉力。为了增加带钢与辊面的摩擦力而不损坏带钢表面，必须在辊面内衬一层既耐磨又耐油的聚氨酯橡胶。四辊力辊安装在X钢结构制成的“ U ”形支架上。卷筒直径为500mm 。安装位置为：第一辊在左边，第二辊在左边，第三辊在右边，第四辊在右边。具体布局如图1.3所示。为便于带钢顺利通过“ S ”辊组，各辊与带钢接触部位均设有弧形导板，并在带钢进出口处安装导板台。卷组。滚轮之间装有摆动压辊，内穿带过程是压住带头引导穿带。压辊左右摆动由液压缸驱动。通常夹送轮停止在中间位置。四辊式X强制辊组，由于导板台、弧形导板、压辊和皮带输送机的合理配置，使带钢通过过程中通自动化。图 1.3弧形导板 2

6、. 进口X力辊 3. 中间摆辊 4. 弯辊矫直机5.X测力辊 6.出口X力辊 7.导向台 8.皮带 9.U型架1.2.3X力滚轮传动系统力辊组位于折弯矫直机前后。由于X每辊输送的钢带接触包角较大，钢带中会产生越来越大的拉应力。该拉伸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理想的矫直效果。X力辊组的传动特性有很多。图1.4所示的力辊组X为机械传动方式。其前后X力辊组X的各力辊由电机通过齿轮箱、行星差速齿轮等传动。这种机械传动的特点是通过机械联锁使伸长率恒定，机械方面更复杂。力辊组传动采用各X力X辊由不同功率的直流电机驱动，如图1.5所示。这种传动的特点是前后力辊X的速差由电气系统控

7、制和调节。每个滚轮施加的扭矩是可调的。由于X前后压辊组的电机工作状态不同，前压辊X各辊的直流电机在带钢的牵引下旋转。此时前X力滚轮组为制动滚轮，因此前力X滚轮上传动的功率逐渐增大。反作用力后，X力辊组在直流电机的驱动下转动，各力辊X上的传动功率逐渐减小。这将防止由于加速度过大而打滑。由于目前电控已经成熟，有很多采用这种传动方式。图1.4X力辊组机械传动系统图图 1.5X力辊组直流电机驱动系统图1.3 拉弯矫直机的工作原理拉伸弯曲矫直是在辊矫直法和拉伸矫直法的基础上发展起来的一种矫直方法，是上述两种方法的综合。 Ungler 拉弯矫直机位于两组X力辊之间。之间，采用最新形式的21辊矫直机。矫直条

8、之所以矫直效果最好，是由它的结构特点决定的。该设备具有：(1)上、下辊组采用非传动的特殊结构。(2)上辊组中心高度调整装置。(3)上辊组倾角调整装置。(4)下辊组折弯装置（楔铁调整） 。通过这些装置，可以任意调节矫直机上下矫直辊之间的间隙。根据待矫直带材的材料、厚度和形状，可选择不同的辊缝。拉直的条通常是矫直机入口处出现较大的弯曲，该弯曲程度沿出口方向逐渐减弱。经过许多辊子的反复纠偏，带钢的曲率逐渐减小，逐渐变直，就是其中之一。其次，在力的作用下，带钢X在通过弯曲矫直机时会产生纵向拉应力和横向弯曲应力。由于弯曲应力的作用面与纵向拉应力不同，实际矫直过程发生在两个作用面的叠加X。图1.6所示的叠

9、加应力分布，是两种叠加应力作用的结果，使矫直带材内的各种应力通过拉应力和弯曲应力发生变化，即产生不同形状的长短纤维结构。条同时。延伸出。在它们的弹性收缩之后，细长的纤维仍然存在。由拉应力引起的永久塑性变形以伸长的形式，使带材的不均匀纤维结构均匀，内应力值相同，方向一致，达到矫直的目的。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一种拉伸和弯曲相结合的矫直方法。以下是具有矩形横截面的理想材料的示例。由于拉伸效应，中性层必须在弯曲和变形的同时移动。如图 1.7 所示，当截面 (

10、 ) 的受拉区和受压区均存在塑性层时，位移 e内由外力与水平方向力的平衡条件求得：式中-平均单位外张力， ；-总外拉力；- 拉直金属的宽度。中性层的拉应力为：中性层的相对变形为：中性层的残余相对变形为：拉伸区的相对变形为：压缩区的相对变形为：折弯矫直时，按公式的推导方法计算弯矩，弯矩计算如下：拉弯矫直时，采用类似的推导方法，弯矩计算如下：显然，MMo，可以有：上式表明，受拉力的影响，拉弯矫直时的弯矩及其弹性复合曲率小于单纯的弯曲矫直，有利于提高矫直精度，或适用于矫直难以弯曲和矫直的薄条。 .当受压区没有塑性层时内，如图 1.8 所示，张力与弹性弯曲共同作用。根据外力和水平方向力的平衡条件，内中

11、性层的位移e为：式中-轧件的弯曲半径，中性层的拉应力为：或者中性层的相对变形为：或者中性层的残余相对变形为：或者上式表明，轧件的长度变化取决于材料（ ）、拉伸变形（ ）和弯曲变形（ ） 。图 1.7 拉弯矫直应力图把图中的字母改小一点！把图中的字母改小一点！a-弯曲; b-拉伸； c-伸弯联合动作图 1.8 拉伸和弹性弯曲应力图a-弹性弯曲； b-拉伸； c-拉伸和弯曲1.5 设计任务和设计思路1.5.1设计任务和初步工艺参数设计任务：拉弯矫直机：工艺参数：宽度：750 1550mm，厚度：0.3 3.0mm，屈服强度：260650MPa，矫直速度0 180m/min，前后X力：（1/51/1

12、5）设计要求：计算确定矫直辊的辊径、辊距和辊数、分布形式和辊数。计算最大矫直力、最大矫直力矩，确定电机功率设计理念根据拉弯矫直机的原理可知，这种矫直形式是拉矫与弯曲矫直的结合。辊子负责带钢的弯曲和矫直，进出料口使用拉矫机，X力辊子负责带钢的拉伸和矫直。中间辊矫直机和两侧的拉伸矫直机由单独的电机驱动，因此结构和力能参数的计算可以简化为单独考虑。由于初步工艺参数中未给出轧件的材料性能，普通碳钢的弹性模量按3选取，包角初步按6确定。完善的工艺参数：宽度：7501550mm厚度：0.33.0mm屈服强度： 260 650Mpa矫直速度：0180m/min后方X力量：(1/51/15)弹性模量：X力卷包

13、角：第2章昂格勒拉弯矫直机结构参数计算拉弯矫直机X结构参数包括力辊组结构参数：力辊X直径、辊身长度、辊数；还包括弯曲矫直辊组的结构参数：辊径、辊距、弯曲矫直辊身长。中间辊式矫直机弯曲矫直辊结构参数计算2.1.1弯曲矫直辊辊径的确定弯辊和矫直辊的直径在满足强度的情况下应尽量小，以达到达到或接近大的弯曲张力和弯曲要求。例如，在拉弯矫直机上进行调整拉力，可达到并以其片层系数抵消基本接近。根据图 2.1 中的曲线 VI，可以看出其对应的或最大值。各种拉弯状态的曲线因此，所用弯曲辊的直径应保证带钢能达到不超过弯曲。那么中性层的变形放大系数=1.67，比纯拉伸变形大67%。现在根据这个变形匹配关系在图 2

14、.2 中画出它的模型。图中， 。中性层，拉伸侧弹性区的厚度从正反弯曲后两侧的弹性区都有一定程度的缩小，所以弯曲拉直后，新的弹性面积比小于由图中两个三角形在相等条件下由先前已知的关系计算得到的面积比也可以要求。图 2.2 带钢拉弯变形匹配模型可见弯曲后等效弹性面积比确实明显降低，有利于矫直笔直不利于截面变形。以图 2.2 的中点为例，使用可以用插值法计算。这时候可以通过公式来计算，也就是说存在一个一半厚度达到塑性拉伸，正反向弯曲后，全截面为塑性拉伸。因为用它来确定弯曲辊的直径。即（2-1）式中为最小带钢厚度，即对应的屈服极限。给定工艺参数=0.3mm, =210GPa, =(260650)MPa

15、因此，弯曲矫直辊的辊径可由公式（2-1）计算：毫米拾取= 50mm矫直辊的直径与弯曲辊的直径基本相同，但矫直辊的弯曲量小于弯曲辊的弯曲量。它们的结构相同，所以统称为弯曲矫直辊。弯曲矫直辊辊距的确定某种用途的矫直机的辊距值可以在一定的适用X范围内选择内，但不能过大或过小。轧距过大，轧件塑性变形不足，不能保证矫直质量。同时，滚动件可能打滑，不能满足咬合条件；如果辊距过小，由于矫直力过大，可能会损坏滚动件和辊面。辊子和轴等部件快速磨损或损坏。因此，认为最大内容滚距值是由矫直质量和咬合条件决定的；最小滚动距离值由接触应力或抗扭强度条件决定。最后，在两者之间选择合适的滚动距离值。(1)价值的确定。为保证

16、矫直质量条件，对于理想材料，如果采用小变形方案，最大内容轧距为：其中-比例系数，中薄板=0.90.95，这里取0.9所以，得到=55mm(2)价值的确定。轧辊对矫直辊的压力随着辊距的减小而增加。压力值过高会加速辊面磨损，降低版面质量，所以辊距不宜过小。因此，接触应立即成为最小滚动距离的限制条件。一般矫直辊体的抗弯强度不能作为最小辊距的限制条件，所以当抗弯强度不够时，可以加装托辊。辊颈的抗扭强度和连接外围轴的强度往往是最小辊距的限制条件。一般来说，板材矫直机的辊距可大致从以下数值中选取：所以，综合考虑，弯曲矫直辊的辊距值2.1.3弯曲矫直辊辊数和辊身长度的确定(1) 卷数的选择增加辊子数量可以提

17、高矫直精度，但同时会增加结构尺寸和重量，同时也会增加能耗。因此，在满足矫直质量要求的前提下，应减少轧辊数量。另外，当托辊过多时，不仅上述缺点会明显加剧，而且矫直精度也不会明显提高，经济效果也很低，所以托辊不宜过多。 .对于薄板矫直机，由于钢板的比例大，原始弯曲曲率大，而且往往是冷矫直材料，强化系数也大，所以矫直困难，但常受强度条件影响。由于限制，必须增加滚动距离。因此，为了保证矫直质量，需要增加轧辊数量，所以板材矫直机的轧辊数量较多。对于厚板矫直机，情况正好相反，辊子更少。一般选取的卷数见表 2.1。表 2.1 卷数与钢板的关系钢板厚度卷数根据给定的工艺参数，选择卷数。(2)辊身长度的确定矫直

18、辊体长度比钢板最大宽度大一定值，按下式计算从工艺参数中选取1.12的系数，得到结果从表 2.2 中选择生产线提供者带材尺寸拉紧速度拉张力辊弯辊速度卷重包钢2030冷轧酸洗线短信（德国）45宝钢2030冷轧退火线新日铁（日本）宝钢2030冷轧镀锌线断奶联合_（我们）宝钢2030冷轧反冲线短信包钢1700冷轧酸洗短信BWG表 2.2 我国目前拉弯矫直机概况表 2.2（续）生产线提供者带材尺寸拉紧速度拉张力辊弯辊速度卷重武钢1700冷轧热镀锌线德马格（德国）注：1.SMS-Schloman Simak；DEMAG-DeMark；文南-文；2.如果实际值小于计算值是正常的3.如果实际值大于计算值是正常

19、的4. 实际值可在数值与计算值之间。也可以使用比计算值稍大的那个。X力滚轮结构参数的计算2.2.1X测力辊直径的测定拉弯矫直机X张力辊的张力高于拉矫机张力辊的张力。力要小1倍以上，所以可以适当减小其直径。弯曲矫直辊的张力弯曲变化从形状分析可以看出，如果最厚的带材不产生塑性弯曲：且拉力更大减少，例如，屈服张力的三分之一。那么最小卷径为其中 是带材的最大厚度及其最小屈服极限。根据工艺参数X求出力辊的辊径：取为2.2.2X力辊的数量及辊身长度的确定(1)X力辊数量的确定X力辊的数量取决于张紧力的放大倍数。张力从放卷出口处的张力逐渐增加到矫直所需的张力X。 ，拉力增加得越多。 而每个辊子的包角角度一般

20、只能增大到一定限度。因此，当给定拉力放大系数中的角度时，可以得到轧辊数：在一组多辊X力辊中，角度表示辊包角的总和。根据工艺参数，包角由3确定。因此，X得到力辊的数量：X力辊数量为2个，采用2辊X力辊组。(2)X力辊体长度的确定X力辊体长度与弯曲矫直辊长度相同：.X施力辊与矫直辊的距离由矫直机的结构决定，此处不具体确定。第三章 Ungler 拉弯矫直机力能参数计算由于本矫直机采用中间辊式矫直机部分进行弯曲矫直，出入口均设有拉伸矫直机部分进行拉伸矫直，均由单独的电机驱动，拉伸矫直机为不受中间辊的影响。滚矫机的矫直速度是由拉矫机决定的，所以拉矫机可以单独计算，滚矫机的矫直速度确定后可以单独计算。 .

21、拉伸矫直机零件力能参数计算在第 2 章中，X获得的力辊数量为 2，因此使用 2 辊系统，如图 3.1 所示图 3.1 温格拉弯矫直机双辊拉伸矫直机结构示意图放卷机 2. 卷取机湾。后X力滚轮组 c.前X力滚轮组卷筒从开卷机1中从左向右拉出，然后X以S形绕过后力辊组b，X绕过前力辊组a后进入卷取机2。卷取机2提供初始拉力，拉力由a组辊X放大，放卷机1提供初始制动力，制动力由混料组b放大，拉力之间形成拉力。和制动力。条带产生塑性拉伸。而连续的矫直工作是在机器的连续转动中完成的。下面是根据给定的工艺参数计算出这台拉伸矫平机的力和能量参数，工艺参数：屈服极限、宽度、厚度、矫直速度、辊径、辊颈直径、包角

22、、采用聚酯辊面（辊面材料选自6）、其摩擦系数、设计X力（其中是钢板的最大横截面积， ) 滚动轴承的摩擦系数。根据以上条件计算X推力辊组的力和该拉伸矫直机的驱动功率。X计算：取最大值承载力的总和为：出纸辊组的速度为：轴承摩擦功率为：第二辊辊面与带钢之间的滑动速度为：其滑动摩擦功率为：第二辊的带钢出口速度，即第一辊的带钢入口速度为：第一个滚子表面的滑动速度为：其滑动功率为：总滑差功率为：系统的发射功率为：背X力滚筒为：其中是拉伸矫直所需的伸长率，一般值为拿。拉伸变形功率为：驱动器损失的功率为：-根据经验，旋转系统的总效率一般为0.85总驱动功率为：至此，拉伸矫直机部分的受力计算已经完成。中间辊矫直

23、机零件力能参数计算3.2.1中间辊矫直机矫直力和矫直力矩的计算根据工艺参数，中间辊矫直机采用平行辊排列。在这种形式中，第 1 卷和第 n 卷通常是分开排列的（第 2 章中 n=17），其余的则集中调整。因此，除第二辊和n-1辊外，中间辊的弯矩可以认为是相同的，所以弯矩之和为在公式和各中辊弯矩与第一辊弯矩之比，这两个值决定了各中辊调整的弯曲程度，一般值为， 。是弹塑性弯矩的极限值：矫直力之和为：哪里是矫直辊的滚动距离，在第 2 章中获得中间辊矫直机矫直功率计算矫直力计算如下：式中，作用在滚子上的总传递扭矩， ；矫直速度, ;矫直辊直径, ;总传输效率，值为0.85。公式中轧件弯曲变形所需力矩克服

24、轧件与轧辊间滚动摩擦所需的力矩，矫直型材时还必须考虑动摩擦；克服滚子轴承的摩擦以及支撑辊和工作辊之间的滚动摩擦所需的扭矩。可根据矫直时外力所需的功内等于外力所做的功的条件求得。用矫直长度的机车车辆外力矩所做的功为：(3-1)根据图 3.2，轧件的矫直长度，内力矩功为：当总弯曲曲率内为：在轧辊矫直机的条件下，可以认为轧件通过每一辊时，沿轧件长度方向各截面的值由弯曲曲率决定，与轧件长度无关。轧件，所以上式可写为：式中，part的值应等于图3.3曲线所包围的面积ABCD ，则：在该公式表示的变形功中，包括弹性回复功部分 ( ) 内。考虑矫直过程中弹性恢复力恢复程度不同，将上式改写为：式中弹丸复功的,

25、 由实验测得, 一般所有滚子所做的功的总和为：(3-2)结合公式 3-1 和 3-2 可得：按上式计算变形力矩时，应考虑轧件的原始曲率。机车车辆的原始曲率可分为单向（如钢轨和槽钢）和变向（如钢板）。单向曲率又分为下凹和上凹。将原曲率向下凹的轧件矫直时，残余曲率和弹性曲率按图 3.4 所示的折线规律分布，因此变形力矩可写为：为简化计算，可近似为：而且一般。所以可以有：(3-3)当原曲率向上凹入时，轧件的弹塑性弯曲从第三辊开始，变形力矩为：(3-4)比较式 3-3 和式 3-4 可以看出，对于变相原始曲率的轧件，应计算两者的平均值，但考虑到各种原始曲率的可能性，变形力矩为根据公式 3-3 计算。制

26、作：, , ,其中相对力矩或相对弹性曲率；相对残余曲率。公式 3-3 可改为：由于，上式可以写成：(3-5)在：(3-6)式中称为矫直方案系数，可根据实际生产中使用的矫直方案，按公式3-6计算，在设计矫直机时可取表3.1中的数值。表 3.1矫直方案系数参考值材料增强因子材料增强因子碳素钢铝合金关于合金钢根据公式 3-5 计算变形力矩时，必须知道轧件的原始曲率。根据文献，乍一看，最小原始曲率半径选自以下X值内：钢板；型钢（大断面值大，小断面值小）。变形曲率的对称截面轧件矫直时，应按原曲率的平均值计算，即：式中为滚动件与轧辊之间的滚动摩擦系数。值为：冷矫直钢板热矫直钢板有色钢板考虑滑动摩擦影响的矫直型材式中为矫直辊轴承、滚动轴承和滑动轴承的摩擦系数；矫直辊颈直径，结合工艺参数，查表3.1选择=1.5，选择计算出来的，所以根据上面的一系列公式作用在滚子上的总驱动扭矩为：矫直力为：至此，完成了中间辊矫直机力能参数的计算。（把下面的图处理好!)图 3.2 扭矩做功计算如图图 3.3 弯矩与曲率的关系图 3.4 多辊矫直时轧件曲率的变化第四章昂格勒拉弯矫直机电机功率选择及主要技术性能中薄板在第三章中，获得了拉伸矫直机部分和中间辊矫直机部分的驱动力。在实际应用中，考虑到传动系统的影响，驱动电机的功率大约要高于得到的驱动功率，所以选择的电机功率