拉弯矫直机延伸率达不到要求的原因
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采用增大包角来加大带材延伸率 ,有利于改 善带材机械性能 ,因为当弯曲单元工作辊压下量 较大、张力较小时 ,材料应力 —应变曲线中屈服 平台形成、时效性能以及带材各向异性的影响均
当然 ,矫直辊出 ,入口侧张应力实际不可能 分别达到 96514 MPa 和 73414 MPa。一是因为 实际生产中 ,带材截面积较小时 ,不应设定最大 张力 ;二是带材实际张应力达到某一数值比如 110 MPa 时 ,带材被拉伸达到设定的延伸率时 , 其张应力不会再升高 ;三是带材张应力超过其 屈服强度(350MPa) 时 ,即被拉长或拉断。
该带式无级变速器用于平行轴间的子功率 传动 ,传动件和加压件是关键零件。该厂采用 了加强加压件的方法 ,即增加弹簧压缩量来提 高弹簧压紧力 20 %的方法[4] ,提高传递扭矩 20 %。该 方 案 实 施 以 后 , 带 材 延 伸 率 提 高 015 % ,达到 215 % ,取得了一定的效果。
参 考 文 献
1 四川机械设计研究院传动研究所 1 带式无级变速器设计说明 ,199313 2 黄华清主编 ,轧钢机械 ,北京 :冶金工业出版社 ,1980 3 一机部重机械研究所 1 拉伸弯曲矫直技术 1198015 4 《机械设计手册》联合编写组编 1 机械设计手册 1 北京 :化学工业出版社 ,1987112
112 设计张应力 σ0 验算
带材张应力 σ= P/ S
(1)
式中 :σ—带材张应力 ;
P —张力 ;
S —带材截面积 。
图 2 包角α与延伸率ε的关系
对于 4 # 张力辊与矫直辊之间带材 , P入max = 146880N (最大设计张力)
从图 2 中可以看出 ,带材延伸率ε是随 着包角α增大而增大 ,但超过 30. 后 ,包角α 对延伸率ε的影响变小 。因此 ,一般设计包 角α调整范围为 10. ～30. ,而在工作辊设计 为浮动辊时 ,带材在辊子上的包角α可加大 到 90. 以上 。
2 延伸率控制
主电机至 5 # 、6 # 张力辊之间的传动过 程中 ,齿轮轮系齿数是确定的 ,即速比是确定 的 。但在无级变速箱中 ,轴 22 →轴 23 之间 采用皮带式无级变速器 。其结构如图 3 所 示 。该变速器为近似恒扭矩调速 ,主动轮是 调速机构 ,通过螺套的旋入和旋出来调节可 动键盘的轴向位置 ,从而实现无级调速 ,进而 控制延伸率ε。从动轮是加压装置 ,从动轮 的弹簧的压缩力等于加压力 。
1998 ,Vol. 26 , №7
轻 合 金 加 工 技 术
1 7
拉弯矫直机延伸率达不到要求的原因
谢凤华
(中国有色金属工业设备公司 北京市 100814)
【摘要】 连续拉伸弯曲矫直机是近年来发展和应用的一种先进矫直设备 。分析 了某厂连续式拉伸弯曲矫直机延伸率达不到设计要求 (310 %) 的原因 。增加最大设 计张力和无级变速箱传递的扭矩可解决这一问题 。
MOA - 1 与 Somentor31 按 1 :1 互溶 MOA - 1 与 MR921 按 1 :1 互溶
MOA - 1 与 Somentor31 按 1 :1 互溶 MOA - 1 与 MR921 按 1 ;1 互溶
3 结 论
上面介绍的连续拉伸弯曲矫直机组 ,最 早使用于钢铁加工行业的酸洗 。对于钢带来 讲 ,一般取延伸率为 2 %足够 ,但对铝带则应 取 3 % ,最大不超过 5 %。故将上述设备引入 铝带矫直生产线后 ,制造厂及引进方恐怕都 未对相关传动系统做出修正 ,校核 。最大设 计张力 偏 小 导 致 带 材 延 伸 率 达 不 到 设 计 要 求 。虽然可以通过增加无级变速器扭矩之方 法来适当提高延伸率 ,但不能无限增大无级 变速器扭矩 。要根本解决问题 ,在强度允许 的情况下 ,应增加主传动功率 ,提高最大设计 张力 ,使延伸率达到设计的要求 。
图 3 无级变速箱结构
延伸率不能升高的原因是存在无级变速
打滑现象 。经过分析 ,笔者认为 ,有两条主要
原因 :一是无级变速器额定传递扭矩偏小 ,所
以设定延伸率较大时 ,实际所需传递的扭矩
超过其额定传递扭矩 ,肯定要打滑 ;二是设计
张力偏小 。这与前面的相吻合 。即当生产工
艺需要设定延伸率为 212 % ,而本机主电机
针对上述两条主要原因 ,提出处理方案
1) 提高最大设计张力
2) 提高无级变速器额定传递扭矩
根据资料[ 3 ] ,带有差动装置的传动机构
之相对延伸率
ε=
△N n′
Nn
式中 △N n′为出口侧张Baidu Nhomakorabea装置最后一个
辊子的角速度 (由带有差动装置的辅助机构
调整) 与入口侧最后一个辊子的角速度之差 ;
N n 为入口侧最后一个辊子之角速度 , 并由 主传动装置传给 。目前 ε值采用 015 % ～
用 1700 mm 拉伸弯曲矫直机在对淬火 板 2A12 - T3 (112 mm ×1200 mm) 进行矫直 过程中 ,由于板带冷却变形大 ,需不断加大设 定延伸率 ,在 0～210 %范围内 ,设定值与实 际反馈值相符 ,但板形达不到要求 。延伸率 设定值加大到 212 %时 ,出现异常失控现象 , 实际反馈值逐渐下降 ,从 210 %一直下降到 0 ,至使全线停机 。重复试验情况均如此 。后 来进行淬火板 2A12 - T3 ( 210 mm ×1200 mm) 试制延伸率只达到 015 %～016 %时 ,亦 出现失控现象 ,并且入口工作辊存在摆动现
象 。经过仔细观察发现 ,无级变速器皮带短 时间磨损严重 ,且有打滑现象 。本文对这一 问题进行探讨 。
1 包角和张应力分析
1700mm 拉弯矫直机的工作原理见图 1 。 111 包角α及其调整范围
带材在弯曲单元工作辊上的包角 α与 延伸率ε关系很大 。当辊径和张力一定时 , 包角 α与延伸率ε关系如图 2 所示 。
关键词 拉伸弯曲矫直机 无级变速器 张应力
Increasing the Elongation of continuous tension leveling line
Xie Fenghua
(China National Nonferrous Metals Industry Equipment Corp ,Peking ,100814 ,China)
本机 分 别 采 用 行 程 为 127 mm 和 102 mm 压下油缸调整弯曲单元上工作辊和矫直 单元工作辊压下量 。测绘和推算弯曲单元工
该机设计带材宽度 ( 1000 ～ 1700) mm , 厚度 (012～210) mm ,所以 S = 3400～200 mm2
由(1) 式计算得 ,最大设计张应力 σ入max = 4312～73414 M Pa
3 处理方案及效果
311 拉弯矫延伸率达不到 3 %的原因分析 因为延伸率控制系统采用的是闭环负反
馈系统 , 4 # 、5 # 张力辊装有测速装置 , 测量 n4 、n5 实际值 。所以当实际延伸率 ε1 所需 传递扭矩 T1 大于无级变速器额定扭短 T0 时 ,皮带打滑达不到设定值 ε10 , 存在 △ε差 时 ,电控系统增大主动轮两锥盘间距 △S , 使 d1 减小 , d2 增大 , 使传动比 i = d1/ d2 值减 小 ,减小 △i , 使延伸率增加 △ε, 达到设定值 ε10的要求 , 随着 △ε的增加 , 要求传递扭矩 增加 △T , 达到 T1 + △T , 使无级变速更加 打滑 ,如此循环 ,直至主动轮锥盘间距全部打 开达到极限 ,而使全线停机 。
收稿日期 :1998 - 05 - 09 谢风华 ,男 ,33 岁 ,工程师
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轻 合 金 加 工 技 术
1998 ,Vol. 26 , №7
图 1 1700mm 拉伸弯曲矫直机工作原理示意图
优于采用大张力 ,小压下量的情况[1] 。
经过以上分析可知 ,本机带材在辊子上 的包角α调整范围 0. ～50. 是合适的 。
(上接第 16 页)
项 目
内容 结
果
互溶性
承载能力
摩擦系数
退火性能
表 4 几 种 油 的 性 能 对 比
油 样
MOA - 1 与 Somentor31 任比例互溶 MOA - 1 与 MR921 任比例互溶
MOA - 1 与 Somentor31 按 1 :1 互溶 MOA - 1 与 MR921 按 1 :1 互溶
5 % ,可见辅助机构调整辊子的速度增加量为
主传动装置的 1/ 200～1/ 20 , 所以借助于较
低功率的辅助机构即可获得延伸率的改变 。
20
轻 合 金 加 工 技 术
1998 ,Vol. 26 , №7
该厂会同有关方面 , 对传动系统中的出 口齿轮箱和无级变速箱在内共三套差速器 , 进行了测绘和强度校核 , 结论为差速箱齿轮 是可以承担超额定负荷 20 %的负荷 。鉴于 在矫直 2 A 12 - T3 ( 112mm ×1200mm) 带材 时 ,延伸率达不到工艺要求的 212 % ,且该无 级变速箱中皮带磨损严重 、打滑 ,故提出实施 提高无级变速器额定传动扭矩 20 %的方案 。
及主传动系统具有过载保护的特性 (打滑) 。
另外 , 在 试 制 2A12 - T3 ( 210 mm ×1200
mm) 时 ,延伸率只达到 015 %～016 % ,还有
一个原因就是入口工作辊摆动 ,引起包角变
化而产生的 ,更说明包角对延伸率的影响 。
当然还有可能有其它次要原因存在 。
312 处理方案及效果
Abstract Continuous tension leveling line is one of the advanced equipment for abtainning extreme flatness in aluminium sheets. The causes that the elongation of the leveler in a factory can’t increase to meet the need for leveling efficiency are analyzed. Research provided the solution :increasing maximum design tension and torgue passed by the unit continuously varying speed. Keywords continuous tension leveler ;unit continuously varying speed ;tension
对于矫直辊与 5 # 张力辊之间带材
P出max = 19308 N 由(1) 式计算得 ,最大设计张应力
σ出max = 5618～96514 M Pa
作辊包角最大为 50. ,调整范围 0. ～50. ;矫直 单元工作辊包角最大为 20. ,调整范围为 0. ～20. 。由矫直原理可知 ,带材弹塑性变形主 要发生在弯曲单元工作辊上 。所以带材在弯 曲单元工作辊的上的包角及调整范围大于矫 直单元工作辊是合理的 。
所以 设 计 张 应 力 σ入max 为 : 4312 ～ 350 M Pa ,σ出max = 5618～350 M Pa 。
根据拉弯矫原理 ,其张应力σ理 一般应
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达到材料屈服极限的 1/ 10 ～ 1/ 3[2 ] 。本 机 中 σ, s = 350 M Pa σ, 理 = 35～11617 M Pa 。在 实际设计中 ,各种规格 (截面积) 最大设计张 应力 σ0 m ax 都应达到σS / 3 , 带材张应力才能 在 ( 1/ 10～1/ 3) σS 范围内根据需要调节 , 但 本机中 ,带材截面积大于 125816 mm2 (宽度 大于 1200 mm2 ,厚度大于 1105 mm2) 时 ,最 大设计张应力小于 σS / 3 (11617 M Pa) ,带材 规格为 210 mm ×1700 mm 时 ,最大张应力 σ入max只有 4312M Pa 远远达不到 11617 M Pa 要求 。所以 ,笔者认为本机设计张应力偏小 。
当然 ,矫直辊出 ,入口侧张应力实际不可能 分别达到 96514 MPa 和 73414 MPa。一是因为 实际生产中 ,带材截面积较小时 ,不应设定最大 张力 ;二是带材实际张应力达到某一数值比如 110 MPa 时 ,带材被拉伸达到设定的延伸率时 , 其张应力不会再升高 ;三是带材张应力超过其 屈服强度(350MPa) 时 ,即被拉长或拉断。
该带式无级变速器用于平行轴间的子功率 传动 ,传动件和加压件是关键零件。该厂采用 了加强加压件的方法 ,即增加弹簧压缩量来提 高弹簧压紧力 20 %的方法[4] ,提高传递扭矩 20 %。该 方 案 实 施 以 后 , 带 材 延 伸 率 提 高 015 % ,达到 215 % ,取得了一定的效果。
参 考 文 献
1 四川机械设计研究院传动研究所 1 带式无级变速器设计说明 ,199313 2 黄华清主编 ,轧钢机械 ,北京 :冶金工业出版社 ,1980 3 一机部重机械研究所 1 拉伸弯曲矫直技术 1198015 4 《机械设计手册》联合编写组编 1 机械设计手册 1 北京 :化学工业出版社 ,1987112
112 设计张应力 σ0 验算
带材张应力 σ= P/ S
(1)
式中 :σ—带材张应力 ;
P —张力 ;
S —带材截面积 。
图 2 包角α与延伸率ε的关系
对于 4 # 张力辊与矫直辊之间带材 , P入max = 146880N (最大设计张力)
从图 2 中可以看出 ,带材延伸率ε是随 着包角α增大而增大 ,但超过 30. 后 ,包角α 对延伸率ε的影响变小 。因此 ,一般设计包 角α调整范围为 10. ～30. ,而在工作辊设计 为浮动辊时 ,带材在辊子上的包角α可加大 到 90. 以上 。
2 延伸率控制
主电机至 5 # 、6 # 张力辊之间的传动过 程中 ,齿轮轮系齿数是确定的 ,即速比是确定 的 。但在无级变速箱中 ,轴 22 →轴 23 之间 采用皮带式无级变速器 。其结构如图 3 所 示 。该变速器为近似恒扭矩调速 ,主动轮是 调速机构 ,通过螺套的旋入和旋出来调节可 动键盘的轴向位置 ,从而实现无级调速 ,进而 控制延伸率ε。从动轮是加压装置 ,从动轮 的弹簧的压缩力等于加压力 。
1998 ,Vol. 26 , №7
轻 合 金 加 工 技 术
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拉弯矫直机延伸率达不到要求的原因
谢凤华
(中国有色金属工业设备公司 北京市 100814)
【摘要】 连续拉伸弯曲矫直机是近年来发展和应用的一种先进矫直设备 。分析 了某厂连续式拉伸弯曲矫直机延伸率达不到设计要求 (310 %) 的原因 。增加最大设 计张力和无级变速箱传递的扭矩可解决这一问题 。
MOA - 1 与 Somentor31 按 1 :1 互溶 MOA - 1 与 MR921 按 1 :1 互溶
MOA - 1 与 Somentor31 按 1 :1 互溶 MOA - 1 与 MR921 按 1 ;1 互溶
3 结 论
上面介绍的连续拉伸弯曲矫直机组 ,最 早使用于钢铁加工行业的酸洗 。对于钢带来 讲 ,一般取延伸率为 2 %足够 ,但对铝带则应 取 3 % ,最大不超过 5 %。故将上述设备引入 铝带矫直生产线后 ,制造厂及引进方恐怕都 未对相关传动系统做出修正 ,校核 。最大设 计张力 偏 小 导 致 带 材 延 伸 率 达 不 到 设 计 要 求 。虽然可以通过增加无级变速器扭矩之方 法来适当提高延伸率 ,但不能无限增大无级 变速器扭矩 。要根本解决问题 ,在强度允许 的情况下 ,应增加主传动功率 ,提高最大设计 张力 ,使延伸率达到设计的要求 。
图 3 无级变速箱结构
延伸率不能升高的原因是存在无级变速
打滑现象 。经过分析 ,笔者认为 ,有两条主要
原因 :一是无级变速器额定传递扭矩偏小 ,所
以设定延伸率较大时 ,实际所需传递的扭矩
超过其额定传递扭矩 ,肯定要打滑 ;二是设计
张力偏小 。这与前面的相吻合 。即当生产工
艺需要设定延伸率为 212 % ,而本机主电机
针对上述两条主要原因 ,提出处理方案
1) 提高最大设计张力
2) 提高无级变速器额定传递扭矩
根据资料[ 3 ] ,带有差动装置的传动机构
之相对延伸率
ε=
△N n′
Nn
式中 △N n′为出口侧张Baidu Nhomakorabea装置最后一个
辊子的角速度 (由带有差动装置的辅助机构
调整) 与入口侧最后一个辊子的角速度之差 ;
N n 为入口侧最后一个辊子之角速度 , 并由 主传动装置传给 。目前 ε值采用 015 % ～
用 1700 mm 拉伸弯曲矫直机在对淬火 板 2A12 - T3 (112 mm ×1200 mm) 进行矫直 过程中 ,由于板带冷却变形大 ,需不断加大设 定延伸率 ,在 0～210 %范围内 ,设定值与实 际反馈值相符 ,但板形达不到要求 。延伸率 设定值加大到 212 %时 ,出现异常失控现象 , 实际反馈值逐渐下降 ,从 210 %一直下降到 0 ,至使全线停机 。重复试验情况均如此 。后 来进行淬火板 2A12 - T3 ( 210 mm ×1200 mm) 试制延伸率只达到 015 %～016 %时 ,亦 出现失控现象 ,并且入口工作辊存在摆动现
象 。经过仔细观察发现 ,无级变速器皮带短 时间磨损严重 ,且有打滑现象 。本文对这一 问题进行探讨 。
1 包角和张应力分析
1700mm 拉弯矫直机的工作原理见图 1 。 111 包角α及其调整范围
带材在弯曲单元工作辊上的包角 α与 延伸率ε关系很大 。当辊径和张力一定时 , 包角 α与延伸率ε关系如图 2 所示 。
关键词 拉伸弯曲矫直机 无级变速器 张应力
Increasing the Elongation of continuous tension leveling line
Xie Fenghua
(China National Nonferrous Metals Industry Equipment Corp ,Peking ,100814 ,China)
本机 分 别 采 用 行 程 为 127 mm 和 102 mm 压下油缸调整弯曲单元上工作辊和矫直 单元工作辊压下量 。测绘和推算弯曲单元工
该机设计带材宽度 ( 1000 ～ 1700) mm , 厚度 (012～210) mm ,所以 S = 3400～200 mm2
由(1) 式计算得 ,最大设计张应力 σ入max = 4312～73414 M Pa
3 处理方案及效果
311 拉弯矫延伸率达不到 3 %的原因分析 因为延伸率控制系统采用的是闭环负反
馈系统 , 4 # 、5 # 张力辊装有测速装置 , 测量 n4 、n5 实际值 。所以当实际延伸率 ε1 所需 传递扭矩 T1 大于无级变速器额定扭短 T0 时 ,皮带打滑达不到设定值 ε10 , 存在 △ε差 时 ,电控系统增大主动轮两锥盘间距 △S , 使 d1 减小 , d2 增大 , 使传动比 i = d1/ d2 值减 小 ,减小 △i , 使延伸率增加 △ε, 达到设定值 ε10的要求 , 随着 △ε的增加 , 要求传递扭矩 增加 △T , 达到 T1 + △T , 使无级变速更加 打滑 ,如此循环 ,直至主动轮锥盘间距全部打 开达到极限 ,而使全线停机 。
收稿日期 :1998 - 05 - 09 谢风华 ,男 ,33 岁 ,工程师
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图 1 1700mm 拉伸弯曲矫直机工作原理示意图
优于采用大张力 ,小压下量的情况[1] 。
经过以上分析可知 ,本机带材在辊子上 的包角α调整范围 0. ～50. 是合适的 。
(上接第 16 页)
项 目
内容 结
果
互溶性
承载能力
摩擦系数
退火性能
表 4 几 种 油 的 性 能 对 比
油 样
MOA - 1 与 Somentor31 任比例互溶 MOA - 1 与 MR921 任比例互溶
MOA - 1 与 Somentor31 按 1 :1 互溶 MOA - 1 与 MR921 按 1 :1 互溶
5 % ,可见辅助机构调整辊子的速度增加量为
主传动装置的 1/ 200～1/ 20 , 所以借助于较
低功率的辅助机构即可获得延伸率的改变 。
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轻 合 金 加 工 技 术
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该厂会同有关方面 , 对传动系统中的出 口齿轮箱和无级变速箱在内共三套差速器 , 进行了测绘和强度校核 , 结论为差速箱齿轮 是可以承担超额定负荷 20 %的负荷 。鉴于 在矫直 2 A 12 - T3 ( 112mm ×1200mm) 带材 时 ,延伸率达不到工艺要求的 212 % ,且该无 级变速箱中皮带磨损严重 、打滑 ,故提出实施 提高无级变速器额定传动扭矩 20 %的方案 。
及主传动系统具有过载保护的特性 (打滑) 。
另外 , 在 试 制 2A12 - T3 ( 210 mm ×1200
mm) 时 ,延伸率只达到 015 %～016 % ,还有
一个原因就是入口工作辊摆动 ,引起包角变
化而产生的 ,更说明包角对延伸率的影响 。
当然还有可能有其它次要原因存在 。
312 处理方案及效果
Abstract Continuous tension leveling line is one of the advanced equipment for abtainning extreme flatness in aluminium sheets. The causes that the elongation of the leveler in a factory can’t increase to meet the need for leveling efficiency are analyzed. Research provided the solution :increasing maximum design tension and torgue passed by the unit continuously varying speed. Keywords continuous tension leveler ;unit continuously varying speed ;tension
对于矫直辊与 5 # 张力辊之间带材
P出max = 19308 N 由(1) 式计算得 ,最大设计张应力
σ出max = 5618～96514 M Pa
作辊包角最大为 50. ,调整范围 0. ～50. ;矫直 单元工作辊包角最大为 20. ,调整范围为 0. ～20. 。由矫直原理可知 ,带材弹塑性变形主 要发生在弯曲单元工作辊上 。所以带材在弯 曲单元工作辊的上的包角及调整范围大于矫 直单元工作辊是合理的 。
所以 设 计 张 应 力 σ入max 为 : 4312 ～ 350 M Pa ,σ出max = 5618～350 M Pa 。
根据拉弯矫原理 ,其张应力σ理 一般应
1998 ,Vol. 26 , №7
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达到材料屈服极限的 1/ 10 ～ 1/ 3[2 ] 。本 机 中 σ, s = 350 M Pa σ, 理 = 35～11617 M Pa 。在 实际设计中 ,各种规格 (截面积) 最大设计张 应力 σ0 m ax 都应达到σS / 3 , 带材张应力才能 在 ( 1/ 10～1/ 3) σS 范围内根据需要调节 , 但 本机中 ,带材截面积大于 125816 mm2 (宽度 大于 1200 mm2 ,厚度大于 1105 mm2) 时 ,最 大设计张应力小于 σS / 3 (11617 M Pa) ,带材 规格为 210 mm ×1700 mm 时 ,最大张应力 σ入max只有 4312M Pa 远远达不到 11617 M Pa 要求 。所以 ,笔者认为本机设计张应力偏小 。