光伏玻璃压花成型辊压力精确控制研究
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摘要 ：光伏玻璃是太 阳能 电池 的重要组件 ，辊压延力对光伏玻璃压延成 型具有重要 意义 。为了深入研究 影响光伏 玻璃压 延 精度的辊压延力 ，获得可靠 的压延 质量 ，必 然要对各种影 响辊压延 力 的因素进行 大量 的实验 ，造成 时间和金 钱 的耗 费 比较 高 。为 了解决这个问题 ，采用数值仿真 的方法 对影响光伏玻璃压延过程辊压延力 的因素进 行了研究 ，模拟 了不 同压下率 、压 延辊直径 以及压延辊速度时玻璃压延 过程 ，获得 了一些有价值 的计算 数据。结果 表明随着 下压率 、压 延辊直径 和压延辊 速 度增加 ，滚压延力也会相应增大 。数值计算结 果与实际生产数据对 比，获得较好 的的一致性 ，表明所建模型具有 良好 的可 信 度 ，为玻璃压延时辊压延力 的设 定提供了依据 。 关键词 ：光伏 玻璃 ；压 延 ；数值模拟 中 图 分 类 号 ：ＴＰ３９１．９ 文 献 标 识 码 ：Ｂ
基金项 目：国家 自然科学基金 （５１３７５１４３） 收稿 １３期 ：２０１７—０５—２５ 修 回 日期 ：２０１７—０８—３１
稳定性 、压延精度 以及 最终的压延质 量等 。当今光伏 玻璃 生 产的要点是提 高产品的压延精度 和板 型质 量 ，而要 达到这 一 目标 ，就 要 进 一 步 提 高 辊 压 延 力 的预 设 精 度 。 然 而 要 达 到 这 个 目标并不 容易 ，由于压 延过 程 中玻璃 的 变形 非常 复杂 ，玻 璃的形变是 以大变形 ，大 位移 形 态发 生的 ，这 既关 系 到材 料 的 非 线 性 问 题 ，又 涉 及 到 大 变 形 引 起 的 几 何 非 线 性 问 题 ，另 外压延过程 中的混合边界条件也 非常难 处理 ，因此很 难用 经 典理论分析 。有 限元 法作为一种相 当成熟 的数值 方法 ，能 够 灵活处理复杂 的几何形状 以及边 界条件 ，考 虑多重 因素对 变 形过程 的影 响 ，获得 压延 过程 中的信 息 ，因此 成 为仿 真研 究 压延过程较 为理想 的工具 。随着计算 机 的发展 ，利用 有限 元
Ｒｅｓｅａｒｃｈ ｏｎ Ａｃｃｕｒａｔｅ Ｃｏｎｔｒｏｌ ｏｆ Ｐｒｅｓｓｕｒｅ ｏｆ Ｐｈｏｔｏｖｏｌｔａｉｃ Ｇｌａｓｓ Ｅｍ ｂｏｓｓｉｎｇ Ｒｏｌｌ
ＧＥＮＧ Ｔｉｅ，ＨＵ Ｊｉｎ—ｚｈｏｎｇ，ＳＨＥＮＧ Ｊｉｅ，ＱＩＮｉｖｅｒｓｉｔｙ ｏｆ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，Ｓｃｈｏｏｌ ｏｆ Ｍｅｃｈａｎｉｃ＆ Ｅｌｅｃｔｒｉｃａ ｌ Ｅｎｇｉｎｅｅｒ ｉｎｇ，Ｚｈｅｎｇｚｈｏｕ Ｈｅｎａｎ ４５０００１，Ｃｈｉｎａ）
１ 引 言 在光伏 玻璃压延成型过程 中 ，辊 压延力设 定是一 个重要
环节 。它在设备 校核 、刚度 计算 以及生 产工艺 规程制 定方 面 起着举 足轻 重 的作用 。压延 力是 调整 压杠 ，提 升产 品质 量 ， 合 理 挖 掘 设 备 潜 力 的 重 要 参 数 ，它 不 仅 影 响 到 压 延 的 安 全 和 辊筒 的寿命 ，它也 是玻 璃压 延机 组计算 机设 定 模型 的核 心 ， 其设定精度 能够直接影响辊缝 的设 定 ，进而影 响到压 延件 的
ＡＢＳＴＲＡＣＴ ：Ｐｈｏｔｏｖｏｈａｉｃ ｇｌａｓｓ ｉｓ ａｎ ｉｍｐｏｒｔａｎｔ ｃｏｍｐｏｎｅｎｔ ｏｆ ｓｏｌａｒ ｃｅｌｌｓ，ａｎｄ ｔｈｅ ｒｏｌｌ ｐｒｅｓｓｉｎｇ ｆｏｒｃｅ ｉｓ ｉｍｐｏｒｔａｎｔ ｔｏ ｔｈｅ ｆｏｒｍｉｎｇ ｏｆ ｐｈｏｔｏｖｏｈａｉｃ ｇｌａｓｓ．Ｉｎ ｏｒｄｅｒ ｔｏ ｍａｋｅ ａ ｔｈｏｒｏｕｇｈ ｓｔｕｄｙ ｏｆ ｔｈｅ ｒｏｌｌｉｎｇ ｆｏｒｃｅ ｔｈａｔ ａｆｆｅｃｔｓ ｔｈｅ ｃａ ｌｅｎｄｅｒ ｉｎｇ ｐｒｅｃｉｓｉｏｎ ｏｆ ｔｈｅ ｐｈｏｔｏｖｏｈａｉｃ ｇｌａｓｓ，ａｎｄ ｔｏ ｏｂｔａｉｎ ｒｅｌｉａｂｌｅ ｑｕａｌｉｔｙ ｏｆ ｃａ ｌ ｅｎｄｅｒ，ｉｔ ｉｓ ｎｅｃｅｓｓａｒｙ ｔｏ ｃａｒｒｙ ｏｕｔ ａ ｌａｒｇｅ Ｂｕｍ— ｂｅｔ ｏｆ ｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔｓ ｏｎ ｔｈｅ ｆａｃｔｏｒｓ ｔｈａｔ ａｆｆｅｃｔ ｔｈｅ ｒｏｌｌｉｎｇ ｆｏｒｃｅ，ｒｅｓｕｌｔｉｎｇ ｉｎ ａ ｒｅｌａｔｉｖｅｌｙ ｈｉｇｈ ｃｏｓｔ ｏｆ ｔｉｍｅ ａｎｄ ｍｏｎｅｙ．Ｉｎ ｏｒｄｅｒ ｔｏ ｓｏｌｖｅ ｔｈｉｓ ｐｒｏｂｌｅｍ，ｔｈｅ ｆａｃｔｏｒｓ ｉｎｆｌｕｅｎｃｉｎｇ ｔｈｅ ｒｏｌｌｉｎｇ ｆｏｒｃｅ ｏｆ ｔｈｅ ｒｏｌｌｉｎｇ ｐｒｏｃｅｓｓ ｏｆ ＰＶ ｇｌａｓｓ ｗｅｒｅ ｓｔｕｄｉｅｄ ｂａｓｅｄ ｏｎ ｎｕｍｅｒｉｃａｌ ｓｉｍｕｌａｔｉｏｎ． Ｔｈｅ ｗｈｏｌｅ ｐｒｏｃｅｓｓ ｏｆ ｇｌａｓｓ ｒｏｌｌｉｎｇ ｗａｓ ｃａｌｃｕｌａｔｅｄ ｕｎｄｅｒ ｄｉｆｆｅｒｅｎｔ ｐｒｅｓｓｉｎｇ ｒａｔｅ， ｒｏｌｌ ｄｉａｍｅｔｅｒ ａｎｄ ｒｏｌｌ ｓｐｅｅｄ，ａｎｄ ｓｏｍｅ ｖａｌｕａｂｌｅ ｄａｔａ ｏｆ ｒｏｌｌｉｎｇ ｆｏｒｃｅ ｗｅｒｅ ｏｂｔａｉｎｅｄ． Ｔｈｅ ｒｅｓｕｌｔｓ ｓｈｏｗ ｔｈａｔ ｗｉｔｈ ｔｈｅ ｐｒｅｓｓ— ｉｎｇ ｒａｔｅ，ｔｈｅ ｒｏｌｌ ｄｉａｍｅｔｅｒ ａｎｄ ｔｈｅ ｒｏｌｌ ｓｐｅｅｄ ｉｎｃｒｅａｓｅ，ｔｈｅ ｒｏｌｌｉｎｇ ｆｏｒｃｅ ｗｉｌｌ ｉｎｃｒｅａｓｅ ａｃｃｏｒｄｉｎｇｌｙ．Ｔｈｅｓｅ ｎｕｍｅｒ ｉｃａｌ ｒｅ— ｓｕｉｔｓ ａｒｅ ｉｎ ｇｏｏｄ ａｇｒｅｅｍｅｎｔ ｗｉｔｈ ｔｈｅ ａｃｔｕａ ｌ ｐｒｏｄｕｃｔｉｏｎ ｄａｔａ．Ｔｈｅ ｓｔｕｄｙ ｓｈｏｗｓ ｔｈａｔ ｔｈｅ ｍｏｄｅｌ ｈａｓ ｇｏｏｄ ｒｅｌｉａｂｉｌｉｔｙ ａｎｄ ｐｒｏｖｉｄｅｓ ｔｈｅ ｂａｓｉｓ ｆｏｒ ｔｈｅ ｓｅｔｔｉｎｇ ｏｆ ｔｈｅ ｒｏｉｌｉｎｇ ｆｏｒｃｅ ｏｆ ｔｈｅ ｇｌａｓｓ ｄｕｒｉｎｇ ｒｏｌｌｉｎｇ． ＫＥＹＷ ＯＲＤＳ：Ｓｏｌａｒ ｇｌａｓｓ；Ｒｏｌｌｉｎｇ；Ｎｕｍｅｒｉｃａｌ ｓｉｍｕｌａｔｉｏｎ
第３５卷 第６期
文 章 编 号 ：１００６—９３４８（２０１８）０６—０２５４—０５
计 算 机 仿 真
２０１８年６月
光伏 玻 璃 压 花成 型 辊 压 力 精 确 控 制研 究
耿 铁 ，胡金 中 ，盛 洁 ，秦 立祥
（河 南 工 业 大 学 机 电 工程 学 院 ，河 南 郑 州 ４５０００１）
基金项 目：国家 自然科学基金 （５１３７５１４３） 收稿 １３期 ：２０１７—０５—２５ 修 回 日期 ：２０１７—０８—３１
稳定性 、压延精度 以及 最终的压延质 量等 。当今光伏 玻璃 生 产的要点是提 高产品的压延精度 和板 型质 量 ，而要 达到这 一 目标 ，就 要 进 一 步 提 高 辊 压 延 力 的预 设 精 度 。 然 而 要 达 到 这 个 目标并不 容易 ，由于压 延过 程 中玻璃 的 变形 非常 复杂 ，玻 璃的形变是 以大变形 ，大 位移 形 态发 生的 ，这 既关 系 到材 料 的 非 线 性 问 题 ，又 涉 及 到 大 变 形 引 起 的 几 何 非 线 性 问 题 ，另 外压延过程 中的混合边界条件也 非常难 处理 ，因此很 难用 经 典理论分析 。有 限元 法作为一种相 当成熟 的数值 方法 ，能 够 灵活处理复杂 的几何形状 以及边 界条件 ，考 虑多重 因素对 变 形过程 的影 响 ，获得 压延 过程 中的信 息 ，因此 成 为仿 真研 究 压延过程较 为理想 的工具 。随着计算 机 的发展 ，利用 有限 元
Ｒｅｓｅａｒｃｈ ｏｎ Ａｃｃｕｒａｔｅ Ｃｏｎｔｒｏｌ ｏｆ Ｐｒｅｓｓｕｒｅ ｏｆ Ｐｈｏｔｏｖｏｌｔａｉｃ Ｇｌａｓｓ Ｅｍ ｂｏｓｓｉｎｇ Ｒｏｌｌ
ＧＥＮＧ Ｔｉｅ，ＨＵ Ｊｉｎ—ｚｈｏｎｇ，ＳＨＥＮＧ Ｊｉｅ，ＱＩＮｉｖｅｒｓｉｔｙ ｏｆ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，Ｓｃｈｏｏｌ ｏｆ Ｍｅｃｈａｎｉｃ＆ Ｅｌｅｃｔｒｉｃａ ｌ Ｅｎｇｉｎｅｅｒ ｉｎｇ，Ｚｈｅｎｇｚｈｏｕ Ｈｅｎａｎ ４５０００１，Ｃｈｉｎａ）
１ 引 言 在光伏 玻璃压延成型过程 中 ，辊 压延力设 定是一 个重要
环节 。它在设备 校核 、刚度 计算 以及生 产工艺 规程制 定方 面 起着举 足轻 重 的作用 。压延 力是 调整 压杠 ，提 升产 品质 量 ， 合 理 挖 掘 设 备 潜 力 的 重 要 参 数 ，它 不 仅 影 响 到 压 延 的 安 全 和 辊筒 的寿命 ，它也 是玻 璃压 延机 组计算 机设 定 模型 的核 心 ， 其设定精度 能够直接影响辊缝 的设 定 ，进而影 响到压 延件 的
ＡＢＳＴＲＡＣＴ ：Ｐｈｏｔｏｖｏｈａｉｃ ｇｌａｓｓ ｉｓ ａｎ ｉｍｐｏｒｔａｎｔ ｃｏｍｐｏｎｅｎｔ ｏｆ ｓｏｌａｒ ｃｅｌｌｓ，ａｎｄ ｔｈｅ ｒｏｌｌ ｐｒｅｓｓｉｎｇ ｆｏｒｃｅ ｉｓ ｉｍｐｏｒｔａｎｔ ｔｏ ｔｈｅ ｆｏｒｍｉｎｇ ｏｆ ｐｈｏｔｏｖｏｈａｉｃ ｇｌａｓｓ．Ｉｎ ｏｒｄｅｒ ｔｏ ｍａｋｅ ａ ｔｈｏｒｏｕｇｈ ｓｔｕｄｙ ｏｆ ｔｈｅ ｒｏｌｌｉｎｇ ｆｏｒｃｅ ｔｈａｔ ａｆｆｅｃｔｓ ｔｈｅ ｃａ ｌｅｎｄｅｒ ｉｎｇ ｐｒｅｃｉｓｉｏｎ ｏｆ ｔｈｅ ｐｈｏｔｏｖｏｈａｉｃ ｇｌａｓｓ，ａｎｄ ｔｏ ｏｂｔａｉｎ ｒｅｌｉａｂｌｅ ｑｕａｌｉｔｙ ｏｆ ｃａ ｌ ｅｎｄｅｒ，ｉｔ ｉｓ ｎｅｃｅｓｓａｒｙ ｔｏ ｃａｒｒｙ ｏｕｔ ａ ｌａｒｇｅ Ｂｕｍ— ｂｅｔ ｏｆ ｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔｓ ｏｎ ｔｈｅ ｆａｃｔｏｒｓ ｔｈａｔ ａｆｆｅｃｔ ｔｈｅ ｒｏｌｌｉｎｇ ｆｏｒｃｅ，ｒｅｓｕｌｔｉｎｇ ｉｎ ａ ｒｅｌａｔｉｖｅｌｙ ｈｉｇｈ ｃｏｓｔ ｏｆ ｔｉｍｅ ａｎｄ ｍｏｎｅｙ．Ｉｎ ｏｒｄｅｒ ｔｏ ｓｏｌｖｅ ｔｈｉｓ ｐｒｏｂｌｅｍ，ｔｈｅ ｆａｃｔｏｒｓ ｉｎｆｌｕｅｎｃｉｎｇ ｔｈｅ ｒｏｌｌｉｎｇ ｆｏｒｃｅ ｏｆ ｔｈｅ ｒｏｌｌｉｎｇ ｐｒｏｃｅｓｓ ｏｆ ＰＶ ｇｌａｓｓ ｗｅｒｅ ｓｔｕｄｉｅｄ ｂａｓｅｄ ｏｎ ｎｕｍｅｒｉｃａｌ ｓｉｍｕｌａｔｉｏｎ． Ｔｈｅ ｗｈｏｌｅ ｐｒｏｃｅｓｓ ｏｆ ｇｌａｓｓ ｒｏｌｌｉｎｇ ｗａｓ ｃａｌｃｕｌａｔｅｄ ｕｎｄｅｒ ｄｉｆｆｅｒｅｎｔ ｐｒｅｓｓｉｎｇ ｒａｔｅ， ｒｏｌｌ ｄｉａｍｅｔｅｒ ａｎｄ ｒｏｌｌ ｓｐｅｅｄ，ａｎｄ ｓｏｍｅ ｖａｌｕａｂｌｅ ｄａｔａ ｏｆ ｒｏｌｌｉｎｇ ｆｏｒｃｅ ｗｅｒｅ ｏｂｔａｉｎｅｄ． Ｔｈｅ ｒｅｓｕｌｔｓ ｓｈｏｗ ｔｈａｔ ｗｉｔｈ ｔｈｅ ｐｒｅｓｓ— ｉｎｇ ｒａｔｅ，ｔｈｅ ｒｏｌｌ ｄｉａｍｅｔｅｒ ａｎｄ ｔｈｅ ｒｏｌｌ ｓｐｅｅｄ ｉｎｃｒｅａｓｅ，ｔｈｅ ｒｏｌｌｉｎｇ ｆｏｒｃｅ ｗｉｌｌ ｉｎｃｒｅａｓｅ ａｃｃｏｒｄｉｎｇｌｙ．Ｔｈｅｓｅ ｎｕｍｅｒ ｉｃａｌ ｒｅ— ｓｕｉｔｓ ａｒｅ ｉｎ ｇｏｏｄ ａｇｒｅｅｍｅｎｔ ｗｉｔｈ ｔｈｅ ａｃｔｕａ ｌ ｐｒｏｄｕｃｔｉｏｎ ｄａｔａ．Ｔｈｅ ｓｔｕｄｙ ｓｈｏｗｓ ｔｈａｔ ｔｈｅ ｍｏｄｅｌ ｈａｓ ｇｏｏｄ ｒｅｌｉａｂｉｌｉｔｙ ａｎｄ ｐｒｏｖｉｄｅｓ ｔｈｅ ｂａｓｉｓ ｆｏｒ ｔｈｅ ｓｅｔｔｉｎｇ ｏｆ ｔｈｅ ｒｏｉｌｉｎｇ ｆｏｒｃｅ ｏｆ ｔｈｅ ｇｌａｓｓ ｄｕｒｉｎｇ ｒｏｌｌｉｎｇ． ＫＥＹＷ ＯＲＤＳ：Ｓｏｌａｒ ｇｌａｓｓ；Ｒｏｌｌｉｎｇ；Ｎｕｍｅｒｉｃａｌ ｓｉｍｕｌａｔｉｏｎ
第３５卷 第６期
文 章 编 号 ：１００６—９３４８（２０１８）０６—０２５４—０５
计 算 机 仿 真
２０１８年６月
光伏 玻 璃 压 花成 型 辊 压 力 精 确 控 制研 究
耿 铁 ，胡金 中 ，盛 洁 ，秦 立祥
（河 南 工 业 大 学 机 电 工程 学 院 ，河 南 郑 州 ４５０００１）