夹送辊接触应力分析计算

《 重型机械科技》０１ ２０ 年第 １２ 合刊） ， 期（
务 俐行
图 １ 夹送辊工作原理图
道上运动时所受到的滑动率擦力， 以及考虑带钥 的变形在每根辊子上受到的运动阻力．滑动康擦 力和运动阻力在带俐到达夹送辊以前是由物出辊 道推动带钢向前运动的驭动力， 而在进人夹送辊 后， 由于夹送辊的速度比带钢的速度高， 因而变成
Ｆ— 上、 下夹送辊轴承处的摩擦系数， ｐ ｓ 圆 锥滚 动轴承取 ０ ０８ 圆柱滚 动轴 承 取 ． ， ０
００４ ． ； ０
了 — 带钢与夹送辊之间的滚动岸擦系数，
取 ０２ ． ；
４１
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二 。。 ０Ｅ） ‘ ＝， 一． 。 （ 、 。 Ｄ ｈ ２
（１ １）
式中 Ｅ － 带钢在卷取温度下的弹性棋里， 氏 — 带钢在卷取温度下的屈服极限。 Ｄ － 卷取机卷筒直径。 带钥的张力也可以应用实验数据来确定， 在 生产中往往采用实际得来的数值来设定卷取机的
３ 当 ｈ －５ 时， 二０ ２－０ ２ 当 ｈ＜５ ， ＜ ｍｍ ３ Ａ ．５ ． ； 一 ８ ｍ时， ＝０１＾００ ； ＜８ ２７ ｍ时， ｍ ． ． －． 当ｈ －１． １ ２ ８ ｍ
ｘ ０ ０ － ． ＝ ． ｖ０ ０ ６ ２，
式中 ｈ 带钢厚度， ｍ； — ｍ ｈ — 带栩弹性变形厚度， ｍ． ， ｍ 该公式是一个经验公式、 在实际使用中一般
为二 。因此有 ：
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图２ 受力分析图
Ｐ ＝ｐ ＝８ ２ ７ ６ ６ ， ， ４ １ ． Ｎ ２
由于上、 下央送辊表面堆焊层性能和受力状 况一样， 所以只分析上夹送辊的受力。 将以上两项 相加， 得到夹送辊受到的总压力为：
ｙ ２ ． ｍｍ ＝ ５２３ ２
接触点 比辊道面降低 ：６ －２ ７ ２ ３ ２ ０ ５ ． ＝ ２ ２７７ ｍ 带钢上平面降低： ２７ ５．２ ． ｍ ｒ ７ ｆ ｔ ２ ．一２７２３ ７
＝ １ ． ｍｍ， ５４ ７ ７
式中：； 带栩与夹送辊之间的滑动康擦系数， ｐ—
在带钢张力的作用下， 夹送辊的压紧 力大小 要保证在拉应 力的作用下夹送带钢不打滑 ， 以此 为条件可得出以下公式 ：
Ｙ一２ － －－ － 设 ｈ二１ ７ ｍ， ． 下辊半径为 ｒ ＝２０ ２， ２ｍ ， ６＋１．
二２２ ７ ｍ， ７． 计算得到 ： ｍ 二二９． ｍ ０５３ ｍ， ６
取：＝０５ ．． ． ｋ ． ７ ｋ ５ －０ ＝０ 盒味着在带钢厚度方向 上有 １２ ／ 部分发生塑性变形。带俐的弹塑性弯曲
力矩方程为 ：
气 一． Ｉ
Ｍ．，
一－
咧
Ｊ ｏ
计算夹送辊受的夹紧力时， 以常规热连轧机 轧制带钢的厚度和宽度范圈为例， 考虑最厚和最 宽的带钢。取带钢宽： 二１３ｔ 带钢厚： ｂ ６０ ｍ， ｎ ｈ二 １． 精轧机至夹送辊的距离取 １０ ２７ ｍ， ｍ ３ｍ。计算 这段带钢的重盆为：１２． ２． ｔ考虑到带钢的沮度及 距离较长的影响， 值取 。０， ｘ ．５根据式（） １计算 得： Ｆ二１２ｔ 如图２ ． ７。 所示， 要顺利夹送带钥， 应
Ａ ａ ｚ ｇ Ｃ ｍ ｕｉ ｏ Ｃ ｎａｔ ｅｓ Ｐｎｈ ｌ ｎｌ ｉ ａｄ ｐ ｔ ｇ ｏｔ Ｓｒｓ ｏ ｉ Ｒ ｌ ｙｎ ｎ ｏ ｎ ｎ ｃ ｔ ｆ ｃ ｏ
Ｗ ａ Ｆｅ ｎ ｌ
Ａ ｔｃ ｈ ｐｐｒ ｌ ｅ ｔｅ ｅｓ ｈ ｐ ｃ ｒｌｐｉ ｔ ｉ扣 ｔ ｓ ｂ ｔ ｒａｈｓ ｒｅ ｓ ａ Ｔ ａ ｂ ｒ ｔ ｅ ｅ ｓｅ ｚａ ｓ ｓ ｏ ｔｅ ｈ ｌ ｒ ｔ ａ ｂ ｅ ｉ ｏ ｎｔ ｃｅ ｔｅ ｌ ｎｙ ｈ ｔ ｒ ｆ ｉ ｏ ｒ ｏ ｎ ｏ ｉ ｎ ｕ ｏ ｅ ｔ ｔ ｈ ｅ ｄｕ ａｄ ｓ ｅ ｃｎ ｉｏ ａ ｅ ３ ｗｎｉ ｓＴ ｅ ｐｓ ｉｔ ｃｍ ｕｅ ｃｎａｔ ｓ ｂｔ ｅｎ ｃ ｒｍ， ｔｅ ｓ ｏ ｄ ｉ ｆ ｒ ｎ ｈ ｔ ｓ ｔ ｎ ｒ ｔ 一５ ｄ ｇ． ｐｒｏｅ ｏ ｐｔ ｔｅ ｔ ｓ ｅｓ ｗ ｅ ｐ ｈ ｉ ｎ ｈ ｕ ｓ ｏ ｈ ｏ ｃ ｔ ｒ ｅ ｉ ｎ
Hale Waihona Puke Baidu
随着技术的进步， 对带俐表面质ｔ要求逐渐 提高， 因而要求夹送辊夹送带俐时的压力不能大 于带钢的许用接触应力。 本文对夹送辊在工作过程中的压力、 拉力进 行了分析， 并对夹送辊以及带俐的接触应力进行 了计算， 为夹送辊强度计算提供了一定的依据。
２ 夹送辊受力分析
图１ 是央送辘工作原理图， ， Ｄ 是上夹送辊直
Ｄ － ，
（） ９
Ｔ （＋ ，，Ｔ（ Ｆ ， － ， ）一 ｀ ． ＜Ｎ Ｎｐ ＇ ＋ ） ｆ ｄ
Ｎ． ，． ｄ ， ， ． 一 二 Ｊ十 ｐ ｎ 少 ＝ｌ ７ ，至 自
，１ ‘
（０ １）
来表示， 如图 ３ 所示 ， 其塑性渗透率 ｋ 为：
ｈ
Ｆ＝ＧＡ （） １ ｈ ｈ 二，
（ ４）
Ｇ — 带钢重量． ｌ 带钢受到的滑动康擦力以及变形受 － 到的阻力系数。 系数 之 的数值随着带钢的厚度的不同而不 同， 当带钢厚度为ｈ １２ ｍ ＜ －３ ｍ时， ． － ． １ ３＾０ ＝０ ５ ．
Ｒ ＋ ｝
｝
图 ５ 夹送辊接触应力分析图
＃ 、； ！ ４８ ８１ ０ Ｍ ＿ － １ ０ １Ａ － １ ３ － － Ｉ．
ｋ １． ．３ ０＾００ １ ０－００５ ００－００ ， ０－００ １ １－ ３ １ ．２１．１ ． ０１ ０ ． ． ０ － ． ２
根据弹性力学赫兹（ｅ ｚ计算应力公式， Ｈｒ ） ｔ 两 圆柱体接触应力计算公式为：
ｒｌａｄ ｉ ｓ ｅ， ｄ ｐｃｔｅ ｆ ｅ ｌｙ ｔｅ ｉｉｄｍ ｇｄ ｎｔ ｅ ｔｉｃｎａｔ ．． ｏ ｎ ｓ ｐ ｌ ｎ ｉｓｅｔ ｓｒ ｃ ｑａｔ ｏ ｈ ｓ ｐ ａ ａｅ ｏ ｏ ｕｄｒ ｏｔ ａ ． ｌ ｔ ｔ ａ ｎ ｒ ｅ ｈ ｕ ａ ｕ ｉ ｆ ｔ ｓ ｒ ｒ ｎ ｈ ｓ ｃ ｔ － Ｋ ｙ ｒ Ｐｎｈ ｌＰｅｓｒ， ｉ Ｆ ｒ ，ｏｔ ｔ ｅｓ ｅ Ｗｏ山 ｉ Ｒ ｌ ｒ ｕｅＰ ｌ ｇ ｃ Ｃ ｎａ Ｓｒｓ ｃ ｏ ， ｓ ｕｎ ｏｅ ｌ ｃ ｔ
即 对‘ ＝从 ［一 １
（ 一泛 ． ｂ＇ １ ） ｈ
（） ６
（ ７）
（ －ｋ ＇ １ ）
式中 产— 夹送辊与带俐之间的滑动摩擦系 ， 数， ０２ ； 取值 ． ５
４ ０
如图 ２ 弹塑力矩是由上、 所示， 下夹送辊施予 带钢的力Ｐ 和Ｐ 产生的。 ： ： Ｉ ： Ｐ 和ｈ 力之间的力臂
Ｐ，
枷 下 姨
张力， 经验公式为：
Ｔ＝ｋａ ，， （２ １）
卷取带俐的张应力与带俐厚度有关， 系致 ｋ ， 的数值如表 １ 所示。
襄 １ 系孩盖 的旅位 ：
了阻力。由此得到以下公式 ： 式中 Ｆ － 带钥的阻力；
Ｎ Ｎ， 夹送辊对带钢的压紧力。 —
设 ： ＝Ｎｚ Ｎ，
Ｎ， ． ｔ ＝Ｎ， ＝２ ５ ４ ４
则 Ｎ， ＝Ｆ ２ ， ＝从 ／｝ ｔ （） ３
弹塑性弯曲变形的大小一般用塑性渗透率 ｋ
有平衡式 ： （ ＋Ｎ２ｉ＞Ｆ ） Ｎ， ｕ ， （ 幻
ｙ
＋
ｏｄ ， ｙ＋〕 ｙ
（） ５
、 等． （ ｈ． 一 ｏ４ ； ＋ ） ｈ ｖ ＇ －
式中 ｂ 带俐宽度， ｍ， — ｍ 将（） （ 式变换后代人（） ４ ６式： 叭 ’了 ａ ｌ ，一 Ｌ
４Ｅｉ／， Ｎ１， ｉ 二－＋ ， － ，ｖ １ ｒ Ｅ １ ｖ ａ一 ／ －１ ， ￥ ，－ ｒ｛
图 ４ 夹送辊受力分析图
ｄ ｄ— 上下夹送辊轴承处轴的直径 滚 动 ，
轴承取内外径的平均值 ， ｍ． ｍ 卷取带俐的张力计算公式：
３ 夹送辊接触应力分析
夹送带俐时的上、 下夹送辊接触应力分析时， 将两辊的接触看作是两圆柱体的接触， 见图５ 虽 ． 然上、 下夹送辊的直径不一致， 但辊面堆焊的硬化 层材质及耍求都相同， 在进行辊面接触应力计算 时， 分析上辊的受力和接触情况。 只
取 ０２ ． ； ． ３ －０
从有关资料查得 Ｑ ３－Ａ带钢在 ６０ ２５ ０Ｃ卷 取时的屈服极限为 １０ ＆取 ｋ二。７带钥宽 ３ＭＰ ， ．， 度Ｇ ６０ ｍ， ２７ ｍ， ０５３ ｍ代 二１３ｍ ｈ二１． ｘ二９． ｍ ｍ ６
入式（） （）计算得到： ７ ，８ ，
Ｙ了 魂
Ｎ， ｐ ＝１９５７２ｋ ＋ ， ０６． ６ｇ ６ ２２ 带俐在卷取过程中夹送辊的受力 ．
图 ３ 塑性渗进率 ｋ 值表示图
ｐ ＝ｐ ＝Ｍｎ ｘ ｉ ｚ ／
（ ８）
由图 ２ 的几何关系得出以下计算公式：
ｘ ＝万 Ｓｌ ，ａ ［
Ｄ，．＿
带俐进人卷取机卷筒， ３ － 圈， 卷到 ＾５ 卷简涨 开到卷取直径。 这时夹送辊与卷筒之间产生张力， 夹送辊应夹紧带钥， 不让带钢打滑， ４ 如图 所示。 设带钥张力为Ｔ， 夹送辊对带钢的夹持力为 Ｎ ， ， Ｎ 带钢对夹送辊的反力为Ｐ＂， Ｉ ， ｐ 二者相等方向 相反。这里只计算Ｎ Ｎ ， ， 并设Ｎ， ， ２ ＝ 见图 ， Ｎ，
径， ｒ Ｄ 是下夹送辊直径， 是上、 ， 下夹送辊的相互 偏移距， 是带俐与水平方向的夹角， ９ Ａ是下夹送 辊中心至卷简中心的距离， Ｂ是下夹送辊中心至 卷筒中心的垂直距离。 夹送辊的受力分析应分两种情况， 一种是带 钥刚咬入夹送辊， 直到卷筒卷取 ３ 圈这一段时 －５ 间内的受力状况； 另一种是带钥卷入卷筒 ３ － 圈 ＾５ 之后的稳定卷取状态的受力情况。 ２１ 带钢刚咬入夹送辘时的受力分析 ． 带例刚咬入夹送辊时的受力由两部分组成， 一部分由于夹送辊速度比抽出辊道高而受到带钢 的拉力作用， 夹送辊要克服该力将带钥导入卷筒。 另一部分是由于带钢进入夹送辊以后， 使带钢产 生弹塑性弯曲变形所施加的力， 按弹塑性力矩来 决定夹送辊的压紧力。 第一部分力考虑从末架精轧机出口 至夹送辊 之间的带钢重ｔ， 并且考虑这部分带钢在枪出辊
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万 飞
（ 中国第二重虽机械集团公司， ６８１） 四川 １０３ 摘 要 对夹送辊在带切川咬入而又未到达卷简之前的受力， 以及卷取 ３ 圈后的受力状况进行了分 －５ 析， 目的是计算夹送辊和带钢的接触应力， 并检脸在此接触应力下是否扭坏带俐的表面质ｔ． 笑健词 央送辊 压力 拉力 接触应力
１ 前官
地 下卷取 机 夹 送 辊 装 里 （ ｉ ｈ ｏ Ｐｎ Ｒ ｌ ｃ ｌ Ｄｖ ｅ， ｅｉ ）属于地下卷取机的一部分， ｃ 其功能是将 带钢头部预先夸曲， 便于使带俐导向卷取机卷简， 同时夹紧带俐， 使夹送辊与卷取机卷简之间形成 一定的张力， 将带俐卷紧并使俐卷的塔形小于规
定的范 围 。