地下卷取机卷取过程的有限元动态仿真
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第３ ５卷 第 ４期 ２１ ０ ２年 ８月
武
汉
科
技
大
学
学
报
Ｖｏ１３５。 ． ． Ｎｏ ４
Ａｕｇ ２ ２ ． ０１
Ｊ ｕ ｎ ｌ ｆ Ｗ ｕ ａ ｉ ｅ ｓｔ ｆＳ ｉｎ ｅ ａ ｄ Ｔ ｃ ｎ ｌｇ ｏ ｒ ａ ｈ ｎ Ｕｎ ｖ ｒ ｉｙ ｏ ｃｅ ｃ ｎ ｅ ｈ ｏ ｏ ｙ ｏ
２ 卷 取 有 限元 模 型 的建 立
２ １ 建 立 几 何 模 型 ．
某 厂卷取设 备 和某 型号带 钢主 要几何 尺 寸如 表 １所示 ， 其运 动参 数如 表 ２ 示 。 所
本 研 究主要 分析 卷取 过程 中卷 筒和带 钢 的受
１ 卷 取 机 工 作 原 理
图 １ 示 为 卷 取设 备 结 构 简 图 。 图 １ 所 如 所
地 下卷 取 机卷 取 过程 的有 限元 动态 仿 真
卢 舒 心 ， 勇 吕
（ 汉 科 技 大学 机 械 自动 化 学 院 ， 北 武汉 ，３０ １ 武 湖 ４０８）
摘 要 ： 取 机 卷 取 过 程 是 一 个 影 响 因素 十 分 复 杂 的 非 线 性 变形 过 程 ， 卷 与传 统 的静 态仿 真 相 比 ， 取 动 态仿 真 能 卷
力情 况 ， 了节 约仿 真时 间 ， 仿真 开始 时刻 为带 为 设
钢插 入 到卷筒 与助 卷辊 的 间 隙 中 ， 助 卷 辊 刚 刚 １ 压下 的 时刻 ， 重分 析带 钢在卷 筒上 的卷 取过 程 。 着
表 １ 卷 取 设 备 和 卷 取 带钢 的主 要几 何 尺 寸 （ 位 ： 单 ｍｍ）
辊上 下辊 的弯 曲作 用 及 入 口导板 的引 导 ， 始 插 开
入到 卷筒 与 助 卷 辊 的 间 隙 中 ， 时 １ 这 助 卷 辊 压
下 ； 钢继 续卷 入 ， 带 当带 钢 头部 进 人 ２ 助 卷 辊 与 卷筒 的缝 隙后 ， 助 卷辊压 下 ； ２ 同样 ， 助 卷辊 也 ３ 在带 钢 头部 进 入 后 压 下 。３个 助卷 辊 依 次 压 下 ， 使得 带钢 发生 弯 曲 ， 紧紧 缠 绕 在卷 筒 上 。如 此 卷 取３ ～４圈后 ， 卷辊 松 开 ， 时 带 钢依 靠 形 成 的 助 此
２ 助 卷辊
ｃ ｌｒ ｏｉ ｅ
Leabharlann Baidu
图 １ 卷 取 设 备 结 构 简 图
Ｆｉ ． Ｓ ｒ ｔ ｅ ｄ ａ ｒ ｍ ｏ － ｏｉ ｒ ｇ １ ｔｕｃｕｒ ｉ ｇ ａ ｏｆｄ ｗｎ ｃ ｌ ｅ
收 稿 日期 ： ０ １ １ 一 ９ ２ １ － ２ Ｉ
基 金 项 目 ： 北 省 教 育 厅 青 年 创 新 团 队 计划 项 目（ ０ ９ ５ ． 湖 Ｔ２ ０ ０ ） 作 者 简 介 ： 舒 心 （ ９ ７）男 ， 汉 科 技 大 学 硕 士 生 ． — ｉ ｌｓ ｕ ｉｌ８ ＠ １３ ｃ ｍ 卢 １ ８一 ， 武 Ｅ ｍａｌ ｕ ｈ ｘｎ ９ ７ ６ ．ｏ ：
通讯作者 ： 吕
勇 （ ９ ６）男 ， 汉 科 技 大 学 教 授 ， 士 ． — ｉ ｌｙ ｎ ＠ ｍａｌＷＵ ｔｅ ｕ ｃ １ ７一 ， 武 博 Ｅ ｍａｌ ｖ ｏ ｇ ： ｉ ． Ｓ．ｄ ．ｎ
３０ ｌ
武
汉
科
技
大
学
学
报
２１ ０ ２年 第 ４期
向的速度 。
取过 程 中带钢各 方 向上 的受力 情 况 以及 应力 集 中
卷取 张力 进行 自动 卷取 ， 进入 正常 卷取状 态 ｌ 。 ＿ １ ］
变形过 程 ， 用计 算 机 仿 真 软 件 可 以在 设 备 制造 利 或卷取 生产 之前 模 拟 其 卷取 过 程 的变 形 受力 ， 以 代 替物 理模 拟实 验 和 现场 试 验 ， 免 物 理 模 拟 实 避
１助 卷辊
Ｔ ｂｅ１Ｍ ａｎｇ ｏ ｔｉ ｉｅ ｆ ｔｅ ｌｔ ｎ ｏ ＿ｏＩｒ ａ ｌ ｉ ｅ ｍｅｒｃｓｚｓ０ ｅｌ ａｅａ ｄｄ ｗｎｃ ｉ ｓ Ｐ ｅ
表 ２ 卷 取 设 备 和 某 型 号 带 钢 主 要 运 动 参 数
Ｔａ ｅ ２ ｂｌ Ｍ ａｎ ｉ ｍ ｏ ｉｎ ａ ａ ｅｅ ｓ ｆ ｓｅ ｌ ａ ｅ ａ ｗｎ ｔｏ ｐ ｒ ｍ ｔｒ ｏ ｔｅ ｐｌｔ ｎｄ ｄｏ —
验 的经 费投 入和 现 场 试验 的损 失 ， 优 化 卷 取 工 为
艺和改 进产 品精 度与性 能 提供理 论依 据 。本文 利
用 有 限元软 件对某 厂 主轧线 卷取 设备 卷取 某型号
带 钢 的过程 进行 三 维 实体 卷 取 动 态 仿 真 ， 析 卷 分
取过程 带钢 和卷 筒 表 面受 力 情 况 ， 以对 该 卷 取 机 的承载 能力进 行评 估 。
的部 位 。 在后 处理 器 中 ， 以得 到 各 时 刻 带钢 厚 度 方 可
（） ２ 定义 约束 。根据 卷取 机实 际工 作工 况 ， 需
要对 各 个 单 元 进 行 约 束 ， 束 带 钢 ｚ轴 方 向移 约
地 下卷 取机 是 卷 取 带钢 的重 要 设 备 ， 其用 途 是 把轧 制后 的热 轧带钢 卷成 钢卷 。该设 备 广泛应 用于带 钢热 连 轧 、 板 坯 连铸 连 轧 生 产线 上 。卷 薄
取 机卷 取过程 是一 个影 响 因素非 常复 杂 的非线性
示， 带钢 经层流 冷却 达到所 需卷 取温 度后 ， 由夹 送
清 晰地 观 察 到 卷 取 各 个 时刻 带钢 和 卷 筒 的 受 力情 况 。 以 某厂 卷 取 设 备 卷 取 某 型 号 带钢 为 例 ， 用 有 限元 仿 真 利 软 件 进 行 三 维动 态仿 真 ， 卷 取 机 卷 取 过 程 仿 真 提 供 一 种 新 的 方 法 。 为 关 键 词 ： 取 机 ； 限元 ； 态 仿 真 卷 有 动 中 图分 类 号 ： ３ ＴＦ ０ 文献 标 志 码 ： Ａ 文章 编 号 ：６ ４ ３ ４ （ ０ ２ ０ — ３ ８ ０ １ ７ — ６ ４ ２ １ ） ４０ ０ － ４
武
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Ｖｏ１３５。 ． ． Ｎｏ ４
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２ 卷 取 有 限元 模 型 的建 立
２ １ 建 立 几 何 模 型 ．
某 厂卷取设 备 和某 型号带 钢主 要几何 尺 寸如 表 １所示 ， 其运 动参 数如 表 ２ 示 。 所
本 研 究主要 分析 卷取 过程 中卷 筒和带 钢 的受
１ 卷 取 机 工 作 原 理
图 １ 示 为 卷 取设 备 结 构 简 图 。 图 １ 所 如 所
地 下卷 取 机卷 取 过程 的有 限元 动态 仿 真
卢 舒 心 ， 勇 吕
（ 汉 科 技 大学 机 械 自动 化 学 院 ， 北 武汉 ，３０ １ 武 湖 ４０８）
摘 要 ： 取 机 卷 取 过 程 是 一 个 影 响 因素 十 分 复 杂 的 非 线 性 变形 过 程 ， 卷 与传 统 的静 态仿 真 相 比 ， 取 动 态仿 真 能 卷
力情 况 ， 了节 约仿 真时 间 ， 仿真 开始 时刻 为带 为 设
钢插 入 到卷筒 与助 卷辊 的 间 隙 中 ， 助 卷 辊 刚 刚 １ 压下 的 时刻 ， 重分 析带 钢在卷 筒上 的卷 取过 程 。 着
表 １ 卷 取 设 备 和 卷 取 带钢 的主 要几 何 尺 寸 （ 位 ： 单 ｍｍ）
辊上 下辊 的弯 曲作 用 及 入 口导板 的引 导 ， 始 插 开
入到 卷筒 与 助 卷 辊 的 间 隙 中 ， 时 １ 这 助 卷 辊 压
下 ； 钢继 续卷 入 ， 带 当带 钢 头部 进 人 ２ 助 卷 辊 与 卷筒 的缝 隙后 ， 助 卷辊压 下 ； ２ 同样 ， 助 卷辊 也 ３ 在带 钢 头部 进 入 后 压 下 。３个 助卷 辊 依 次 压 下 ， 使得 带钢 发生 弯 曲 ， 紧紧 缠 绕 在卷 筒 上 。如 此 卷 取３ ～４圈后 ， 卷辊 松 开 ， 时 带 钢依 靠 形 成 的 助 此
２ 助 卷辊
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图 １ 卷 取 设 备 结 构 简 图
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基 金 项 目 ： 北 省 教 育 厅 青 年 创 新 团 队 计划 项 目（ ０ ９ ５ ． 湖 Ｔ２ ０ ０ ） 作 者 简 介 ： 舒 心 （ ９ ７）男 ， 汉 科 技 大 学 硕 士 生 ． — ｉ ｌｓ ｕ ｉｌ８ ＠ １３ ｃ ｍ 卢 １ ８一 ， 武 Ｅ ｍａｌ ｕ ｈ ｘｎ ９ ７ ６ ．ｏ ：
通讯作者 ： 吕
勇 （ ９ ６）男 ， 汉 科 技 大 学 教 授 ， 士 ． — ｉ ｌｙ ｎ ＠ ｍａｌＷＵ ｔｅ ｕ ｃ １ ７一 ， 武 博 Ｅ ｍａｌ ｖ ｏ ｇ ： ｉ ． Ｓ．ｄ ．ｎ
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２１ ０ ２年 第 ４期
向的速度 。
取过 程 中带钢各 方 向上 的受力 情 况 以及 应力 集 中
卷取 张力 进行 自动 卷取 ， 进入 正常 卷取状 态 ｌ 。 ＿ １ ］
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１助 卷辊
Ｔ ｂｅ１Ｍ ａｎｇ ｏ ｔｉ ｉｅ ｆ ｔｅ ｌｔ ｎ ｏ ＿ｏＩｒ ａ ｌ ｉ ｅ ｍｅｒｃｓｚｓ０ ｅｌ ａｅａ ｄｄ ｗｎｃ ｉ ｓ Ｐ ｅ
表 ２ 卷 取 设 备 和 某 型 号 带 钢 主 要 运 动 参 数
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验 的经 费投 入和 现 场 试验 的损 失 ， 优 化 卷 取 工 为
艺和改 进产 品精 度与性 能 提供理 论依 据 。本文 利
用 有 限元软 件对某 厂 主轧线 卷取 设备 卷取 某型号
带 钢 的过程 进行 三 维 实体 卷 取 动 态 仿 真 ， 析 卷 分
取过程 带钢 和卷 筒 表 面受 力 情 况 ， 以对 该 卷 取 机 的承载 能力进 行评 估 。
的部 位 。 在后 处理 器 中 ， 以得 到 各 时 刻 带钢 厚 度 方 可
（） ２ 定义 约束 。根据 卷取 机实 际工 作工 况 ， 需
要对 各 个 单 元 进 行 约 束 ， 束 带 钢 ｚ轴 方 向移 约
地 下卷 取机 是 卷 取 带钢 的重 要 设 备 ， 其用 途 是 把轧 制后 的热 轧带钢 卷成 钢卷 。该设 备 广泛应 用于带 钢热 连 轧 、 板 坯 连铸 连 轧 生 产线 上 。卷 薄
取 机卷 取过程 是一 个影 响 因素非 常复 杂 的非线性
示， 带钢 经层流 冷却 达到所 需卷 取温 度后 ， 由夹 送
清 晰地 观 察 到 卷 取 各 个 时刻 带钢 和 卷 筒 的 受 力情 况 。 以 某厂 卷 取 设 备 卷 取 某 型 号 带钢 为 例 ， 用 有 限元 仿 真 利 软 件 进 行 三 维动 态仿 真 ， 卷 取 机 卷 取 过 程 仿 真 提 供 一 种 新 的 方 法 。 为 关 键 词 ： 取 机 ； 限元 ； 态 仿 真 卷 有 动 中 图分 类 号 ： ３ ＴＦ ０ 文献 标 志 码 ： Ａ 文章 编 号 ：６ ４ ３ ４ （ ０ ２ ０ — ３ ８ ０ １ ７ — ６ ４ ２ １ ） ４０ ０ － ４