矫直机分析 ppt课件

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⑵ 轧件纵向纤维线应变：
轧件纵向纤维线应变：


bc ab

ac ab ab

z 1 r z
1

r0


，因为
r0 z ，则：


z
1 r0

1



z rc
式中， -矫直前AA 截面与垂直于中性轴的截面间夹角，rad；
-1反弯后 A截1A1面与垂直于中性轴的截面间夹角，rad。
MS EI

3 S Eh
可见，弹复曲率 随1 总变形曲率 的1 增加而增大， 且弹复曲率 的1 增量随总y 变形曲率的增加rC而减小。
y
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12.3 压力矫直机的矫直原理
将具有原始曲率 1/ r0 的轧加工件放在压力矫直机两固定支点
上，由活动压头对弯曲部位施加外力 P ，使之在压头和支点间形 成反弯。如果选择的反弯曲率合适，则加工件经弹复后变直。
M

s

2 z0
z0 0
z 2dA
2
h 2 z0
zBaidu NhomakorabeaA
对于矩形截面加工件，设截面宽为 b ，高为 h，则：dA bdz ，则
M


s


2 3
bz02

b
h2 4
z02


s
b
h2 4

z02 3

M


s
b

h2 4
，
被矫金属为矩形截面时：
W bh2 / 6 ； S bh2 / 4
被矫金属为圆形截面时：
W R3 / 4 ； S 4R3 / 3
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表12-1 各种断面形状的 S /W 值
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图 12-9 弯曲力矩 M 与弯曲总曲率1/ rc 关系
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12.2.3 弹复曲率计算
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⑶ 轧件断面发生塑性应变的临界点：
根据虎克定律，加工件断面发生塑性变形的临界线应变：
s
s
E

z0
rc，则：
z0

s rc
E
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12.2.2.2 弹塑性弯曲力矩的计算
弯曲力矩的计算公式：
h
M

2
z0 0
z
z
dF
2
2 z0
z
s dF
在弹性变形区，与成正比，即，则：

s
E rc

/
3
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对于圆形截面加工件（见图12-8所示），截面宽度可表示为：
图12-8 圆截面几何量关系
b 2 R2 z2
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同理，可得到圆截面的弯曲力矩：
M

4R2 3

s
5 8

1 4

E
s
R
rc
r
11
y
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12.2.2 弹塑性弯曲力矩计算
12.2.2.1 应变一曲率关系
图12-7 加工件弹塑性弯曲时应变与曲率关系
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⑴ 因为被矫轧件为理想弹塑性体矩形断面轧件，则假定：
① 轧件发生弹塑性变形时，轧件的外力矩等于其内力矩； ② 平面假设一轧件弯曲前后其横截面仍为平面； ③ 材料无加工硬化。
第十二章 矫直机
12.1 矫直机的类型及发展 12.2 弹塑性弯曲矫直基本理论 12.3 压力矫直机的矫直原理 12.4 辊式矫直机 12.5 拉伸弯曲矫直机
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基本要求：
了解矫直机的作用、类型、结构；理解不同矫直机 的工作原理；领会弹塑性弯曲矫直基本理论；掌握辊 式矫直机力能参数计算方法、矫直机的结构选型及其 主要参数选择。
2

1


E
s
R

rc
3E R

8 s
rc
sin 1
E
s
R rc

2


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弹塑性弯曲力矩
M s W S M w M s
右边括号中的第一项为弹性变形区的抗弯截面系数 W ； 第二项为塑性变形区的塑性截面系数 S 。

轧件经过弹复变平直（ 1 0）；
r
③
残余曲率
1 r
—轧件经过弹复后的曲率；
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④ 弹复曲率 1 —弹性恢复阶段，轧件弹性恢复的曲率；
Y
1 1 1
y r
1
⑤ 总变形曲率 rc —原始曲率与反弯曲率之和称为弯曲变形总曲率;
1 11
rc r0
⑥ 轧件经过弹复变平直条件 1 0 ，即为压力矫直机的基本原理。
重点与难点：
矫直机工作原理；弹塑性弯曲矫直基本理论；矫直 机的结构选型及其主要参数选择
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钢材的形状缺陷
图12-1 钢轨冷却后的弯曲情况
图12-2 板带材不平直缺陷 a-瓢曲；b-中部浪弯；c-双边浪弯；d-单边浪弯
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3
12.1 矫直机的类型及发展
压力矫直机 辊式矫直机 管、棒材矫直机 拉伸矫直机 拉伸弯曲矫直机组
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⑵ 轧件弯曲变形的几种情况
图12-5 理想弹塑性材料应力分布图 a-弹塑性弯曲；b-纯弹性弯曲；c-纯塑性弯曲
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（3）弹塑性变形时的曲率
图12-6 弹塑性弯曲时的曲率变化
a-弹搜性弯曲阶段p；pt课b-件弹性恢复阶段
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1 ① 原始曲率 r0 —轧件在弯曲前的曲率；
1
② 反弯曲率

—轧件在外力矩作用下轧件反向弯曲的曲率； 矫直的实质是选取合适 1 ,使得外力矩消失后，
h
2
/
4
ppEt课件1rs

1



/
3


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图12-10 弹复曲率1/ y与弯曲变形总曲率 1/ rc 的关系图
a点：
1 yw
max

Mw EI

2 S Eh
b点：
1


y
s
max

能使具有原始曲率的矩形截面加工件得以矫直所需要的合适的 反弯曲率可按下式计算：
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图12-1各pp类t课矫件直机示意图
5
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12.2 弹塑性弯曲矫直基本理论
12.2.1 弹塑性变形及弯曲过程中的曲率
⑴ 假设：轧件在矫直机上的弯曲变形，实际是横向弯曲过程； 忽略剪应力影响，矫直轧件的弯曲时纯弯曲变形，外力矩等于其内力矩
图12-4 加工件弯曲变形示意图
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由材料力学可知，
1 M内 M
y EI EI


2



1 y

s EI
h
2
/
4


E
s 1 r

1



/
3


若轧件断面为矩形断面：I bh3 ，即：
12



2

1 y
12 s Eh 3