张力辊组控制原理及打滑现象分析
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一
力 为辊 面 与带 钢 之 间 的摩 擦 系数 ； 为带 钢 在 辊 面上 的实 际包 角 。 如图 ２ （ ａ ） 所示 ： 当张力 辊 处 于 电动 状 态 时 ，
Ｆ１＞ Ｆ２ ；
定初 始 张力作 用 时 ， 带 钢 与 辊 子 之 间 的摩 擦 力
有 一最 大值 。当辊子 的传 递动力 超 过最大 摩擦 力 时， 在辊 面 与带 钢 之 间 将会 发 生 打滑 。此 时 带 钢 两 端 的张力 比满 足如下 公式 ：
Ｔ ａ ｃ ｃ＝（ Ｇ Ｄ ／ ３ ７ ５ ）×（ ｄ ｎ ／ ｄ ｔ ） １ ａ ｃ ｅ＝（ ｃ ｃ ）× ９ ． ８ （ ９ ． ８ ）×（ Ｇ Ｄ ／ ３ ７ ５ ）×（ ｄ ｎ ／ ｄ ｔ ） １ ａ ｃ ｅ ＝（ Ｇ Ｄ ２ × ｎ ） ／ （ ｏ ． ９ ７ ４￣ ３ ７ ５ ＸＥ×Ｔ ａ ｅ ｃ ）
杨庆玲
２ 张力辊 打滑 原理 ２ ． １ 张 力辊组 的张 力递增 原理
张 力辊组控 制 原理及 打 滑现 象分析
・ ４ ９・
／ Ｆ １ ＝ （ ５ ） 式（ ５ ） 中： Ｆ 。 、 Ｆ ２ 为 带钢 的初始 张力 与增加 后 的张
张力辊组的张力递增是通过每根张力辊的包 绕效应 获得 的。包绕 在一 根辊 子上 的带钢 在受 到
如图 ２ （ ｂ ） 所示 ： 当张 力辊 处 于发 电状 态 时 ， 即带钢 的张力 带动 张力辊 作旋 转运 动 ， Ｆ ２ ＞ Ｆ ， 。
张力 辊 电机 的转 矩 ：
Ｔ ｍ＝（ Ｄ ／ ２ ） ×Ｔ （ ２ ）
转矩
来自百度文库
（ １ ） 和（ ２ ） 相等得出：
×Ｉ ａ ×（ １ ／ ９ ． ８ ）＝（ Ｄ ／ ２ ）×Ｔ
‘
．
．
Ｉ ｔ ＝（ Ｄ ／ ２ ）×Ｔ Ｘ（ ９ ． ８ ）
（ ３ ）
图 ｌ 机械 损耗 补偿 曲 线
由于张力辊 上 的带 钢在 加减 速时会 产生很 大 的惯
现象 ， 不仅会引起诸如带钢跑偏等生产故障， 同时 对 生产设 备 的安全 也构成 威胁 。
１ 张 力辊 的控制 方式 张力辊 电机的转矩 和张力 辊辊径 Ｄ（ 不考虑
性， 因此 ， 这 个补偿 是 必不可 少 的。
加减 速转矩 ：
Ｔ ａ ｅ ｃ＝ ＪＸ（ ￣ ｏ ／ ｄ ｔ ）＝Ｊ×（ ２ ｒ ｒ ／ ６ ０ ）×（ ｄ ｎ ／ ｄ ｔ ）
：
磨损 ， 辊径 Ｄ不变 ） 及带钢张力 Ｆ之间的关 系如下 ： Ｔ＝ Ｋ× Ｄ× Ｆ（ Ｋ为 系数 ）
故 Ｆ＝Ｉ ＇ ／ （ Ｋ× Ｄ） ・
・ ． ．
（ Ｇ Ｄ ／ ４× ９ ． ８ ）×（ ２ ， ｒ ｒ ／ ６ ０ ）×（ ｄ ｎ ／ ｄ ｔ ）
算 成 张力转 矩 电 流 ， ｔ ， 同时 加 上 加 减速 转 矩 补 偿
电流 Ｉ ａ ｃ ｃ和机械 损耗 电流 ， ｍ， 三者之 和作 为张力
速； Ｇ Ｄ 为 旋 转部 分 的 飞轮 矩 （ 包 含 张力 辊惯 量 ，
电机惯 量和带 钢惯 量 ） ； Ｅ为 电 枢 电动 势 ； Ｔ ａ ｃ ｃ为 加 减速 时间 。
・
４ ８・
梅 山科 技
２ ０ １ ６年 第 ５期
张 力辊 组控 制原 理 及打 滑现 象分析
杨 庆玲
（ 梅 山钢铁公 司冷轧厂 南京
２ １ ０ ０ ３ ９ ）
摘
要： 详 细分析 了张力辊 的控 制原 理和 打滑 原 因， 并结合 张 力辊 打 滑的具体 实例 重点分
析 了张 力辊 辊 径对打 滑 的影 响 ， 同 时也 对 生产 实际操 作提 出 了相 关建议 。 关键 词 ： 张力辊 ； 控 制原 理 ； 打滑
辊 电机 的电流设 定值 ， Ｒ 即， Ｒ Ｅ ＝ Ｉ ｔ ＋ Ｉ ａ ｃ ｃ＋ ， ｍ １ ． １ 张 力转矩 电流 ＾的计算 电机 产生 的转矩 ：
ｒ ｑ＝ Ｘ Ｉ ａ×（ １ ／ ９ ． ８ ） （ ， ａ且 口 是Ｉ ｔ ） （ １ ）
１ ． ３ 机械 损 耗补偿 转矩 电流 ， ｍ的计 算 由图 １中函数 发生器 模 拟一条 曲线 给 出。
（ Ｃ ｏ ｌ ｄ Ｒ ｏ ｌ ｌ ｉ ｎ ｇ Ｐ ｌ ａ ｎ ｔ ｏ ｆ Ｍｅ ｉ ｓ ｈ ａ ｎ Ｉ ｒ ｏ ｎ＆ Ｓ ｔ ｅ ｅ ｌ Ｃ ｏ ． ，Ｎ ａ ｎ ｊ ｉ ｎ ｇ ２ １ ０ ０ ３ ９ ）
Ｋｅ ｙ ｗｏ ｒ ｄ ｓ：ｔ ｅ ｎ ｓ ｉ ｏ ｎ ｒ ｏ ｌ ｌ ；ｃ ｏ ｎｔ ｒ ｏ ｌ ｐ ｒ ｉ ｎ ｃ ｉ ｐ ｌ ｅ；ｓ ｌ ｉ ｐ ｐｉ ｎｇ
张力 辊组 因其 对张力 良好 的调控 性能被 广泛 应 用于冷 轧厂 各 生产 机 组 ， 在 实 际使 用 过 程 中 由 于设备 自身及 操作 等方 面原 因往往 出现带 钢打滑
式（ ３ ） 中： Ｔ为 带钢 张 力 ； Ｄ 为 张力 辊 辊 径 ； 为
电机 的转矩 常数 。 １ ． ２ 加减 速转矩 电流 ｌ ａ ｃ ｅ 的 计算 加 减 速转矩 电流 的补 偿 实 际上 是 惯性 补偿 ，
＝
’
．
．
由此可见 ， 要控制张力辊提供 的带钢张力 ，
就 要控 制张 力辊 电机 的转矩 。 酸轧 日立控 制系 统 中张力辊 的张力 控制是 通 过控制 张力 辊 电机 的电 流来 实 现 的 ， 张 力设 定 换
・ ． ．
（ ４ ）
式（ ４ ） 中： ． ， 为转 动 惯 量 ； 为角 速度 ； ／ ７ ， 为 电 机转
Ａｎ ａ ｌ ｙ ｓ ｉ ｓ ｏ ｎ Ｃｏ ｎ ｔ ｒ ｏ ｌ Ｐ ｒ ｉ ｎ ｃ ｉ ｐ ｌ ｅ ａ ｎ ｄ Ｓ ｌ ｉ ｐ ｐ ｉ ｎ ｇ Ｐ ｒ ｏ ｂ ｌ ｅ ｍ ｏ ｆ Ｔｅ ｎ ｓ ｉ ｏ ｎ Ｒｏ ｌ ｌ Ａｓ ｓ ｅ ｍｂ ｌ ｙ
Ｙ ａ ｎ ｇ Ｑ ｉ ｎ ｇ ｌ ｉ ｎ ｇ
力 为辊 面 与带 钢 之 间 的摩 擦 系数 ； 为带 钢 在 辊 面上 的实 际包 角 。 如图 ２ （ ａ ） 所示 ： 当张力 辊 处 于 电动 状 态 时 ，
Ｆ１＞ Ｆ２ ；
定初 始 张力作 用 时 ， 带 钢 与 辊 子 之 间 的摩 擦 力
有 一最 大值 。当辊子 的传 递动力 超 过最大 摩擦 力 时， 在辊 面 与带 钢 之 间 将会 发 生 打滑 。此 时 带 钢 两 端 的张力 比满 足如下 公式 ：
Ｔ ａ ｃ ｃ＝（ Ｇ Ｄ ／ ３ ７ ５ ）×（ ｄ ｎ ／ ｄ ｔ ） １ ａ ｃ ｅ＝（ ｃ ｃ ）× ９ ． ８ （ ９ ． ８ ）×（ Ｇ Ｄ ／ ３ ７ ５ ）×（ ｄ ｎ ／ ｄ ｔ ） １ ａ ｃ ｅ ＝（ Ｇ Ｄ ２ × ｎ ） ／ （ ｏ ． ９ ７ ４￣ ３ ７ ５ ＸＥ×Ｔ ａ ｅ ｃ ）
杨庆玲
２ 张力辊 打滑 原理 ２ ． １ 张 力辊组 的张 力递增 原理
张 力辊组控 制 原理及 打 滑现 象分析
・ ４ ９・
／ Ｆ １ ＝ （ ５ ） 式（ ５ ） 中： Ｆ 。 、 Ｆ ２ 为 带钢 的初始 张力 与增加 后 的张
张力辊组的张力递增是通过每根张力辊的包 绕效应 获得 的。包绕 在一 根辊 子上 的带钢 在受 到
如图 ２ （ ｂ ） 所示 ： 当张 力辊 处 于发 电状 态 时 ， 即带钢 的张力 带动 张力辊 作旋 转运 动 ， Ｆ ２ ＞ Ｆ ， 。
张力 辊 电机 的转 矩 ：
Ｔ ｍ＝（ Ｄ ／ ２ ） ×Ｔ （ ２ ）
转矩
来自百度文库
（ １ ） 和（ ２ ） 相等得出：
×Ｉ ａ ×（ １ ／ ９ ． ８ ）＝（ Ｄ ／ ２ ）×Ｔ
‘
．
．
Ｉ ｔ ＝（ Ｄ ／ ２ ）×Ｔ Ｘ（ ９ ． ８ ）
（ ３ ）
图 ｌ 机械 损耗 补偿 曲 线
由于张力辊 上 的带 钢在 加减 速时会 产生很 大 的惯
现象 ， 不仅会引起诸如带钢跑偏等生产故障， 同时 对 生产设 备 的安全 也构成 威胁 。
１ 张 力辊 的控制 方式 张力辊 电机的转矩 和张力 辊辊径 Ｄ（ 不考虑
性， 因此 ， 这 个补偿 是 必不可 少 的。
加减 速转矩 ：
Ｔ ａ ｅ ｃ＝ ＪＸ（ ￣ ｏ ／ ｄ ｔ ）＝Ｊ×（ ２ ｒ ｒ ／ ６ ０ ）×（ ｄ ｎ ／ ｄ ｔ ）
：
磨损 ， 辊径 Ｄ不变 ） 及带钢张力 Ｆ之间的关 系如下 ： Ｔ＝ Ｋ× Ｄ× Ｆ（ Ｋ为 系数 ）
故 Ｆ＝Ｉ ＇ ／ （ Ｋ× Ｄ） ・
・ ． ．
（ Ｇ Ｄ ／ ４× ９ ． ８ ）×（ ２ ， ｒ ｒ ／ ６ ０ ）×（ ｄ ｎ ／ ｄ ｔ ）
算 成 张力转 矩 电 流 ， ｔ ， 同时 加 上 加 减速 转 矩 补 偿
电流 Ｉ ａ ｃ ｃ和机械 损耗 电流 ， ｍ， 三者之 和作 为张力
速； Ｇ Ｄ 为 旋 转部 分 的 飞轮 矩 （ 包 含 张力 辊惯 量 ，
电机惯 量和带 钢惯 量 ） ； Ｅ为 电 枢 电动 势 ； Ｔ ａ ｃ ｃ为 加 减速 时间 。
・
４ ８・
梅 山科 技
２ ０ １ ６年 第 ５期
张 力辊 组控 制原 理 及打 滑现 象分析
杨 庆玲
（ 梅 山钢铁公 司冷轧厂 南京
２ １ ０ ０ ３ ９ ）
摘
要： 详 细分析 了张力辊 的控 制原 理和 打滑 原 因， 并结合 张 力辊 打 滑的具体 实例 重点分
析 了张 力辊 辊 径对打 滑 的影 响 ， 同 时也 对 生产 实际操 作提 出 了相 关建议 。 关键 词 ： 张力辊 ； 控 制原 理 ； 打滑
辊 电机 的电流设 定值 ， Ｒ 即， Ｒ Ｅ ＝ Ｉ ｔ ＋ Ｉ ａ ｃ ｃ＋ ， ｍ １ ． １ 张 力转矩 电流 ＾的计算 电机 产生 的转矩 ：
ｒ ｑ＝ Ｘ Ｉ ａ×（ １ ／ ９ ． ８ ） （ ， ａ且 口 是Ｉ ｔ ） （ １ ）
１ ． ３ 机械 损 耗补偿 转矩 电流 ， ｍ的计 算 由图 １中函数 发生器 模 拟一条 曲线 给 出。
（ Ｃ ｏ ｌ ｄ Ｒ ｏ ｌ ｌ ｉ ｎ ｇ Ｐ ｌ ａ ｎ ｔ ｏ ｆ Ｍｅ ｉ ｓ ｈ ａ ｎ Ｉ ｒ ｏ ｎ＆ Ｓ ｔ ｅ ｅ ｌ Ｃ ｏ ． ，Ｎ ａ ｎ ｊ ｉ ｎ ｇ ２ １ ０ ０ ３ ９ ）
Ｋｅ ｙ ｗｏ ｒ ｄ ｓ：ｔ ｅ ｎ ｓ ｉ ｏ ｎ ｒ ｏ ｌ ｌ ；ｃ ｏ ｎｔ ｒ ｏ ｌ ｐ ｒ ｉ ｎ ｃ ｉ ｐ ｌ ｅ；ｓ ｌ ｉ ｐ ｐｉ ｎｇ
张力 辊组 因其 对张力 良好 的调控 性能被 广泛 应 用于冷 轧厂 各 生产 机 组 ， 在 实 际使 用 过 程 中 由 于设备 自身及 操作 等方 面原 因往往 出现带 钢打滑
式（ ３ ） 中： Ｔ为 带钢 张 力 ； Ｄ 为 张力 辊 辊 径 ； 为
电机 的转矩 常数 。 １ ． ２ 加减 速转矩 电流 ｌ ａ ｃ ｅ 的 计算 加 减 速转矩 电流 的补 偿 实 际上 是 惯性 补偿 ，
＝
’
．
．
由此可见 ， 要控制张力辊提供 的带钢张力 ，
就 要控 制张 力辊 电机 的转矩 。 酸轧 日立控 制系 统 中张力辊 的张力 控制是 通 过控制 张力 辊 电机 的电 流来 实 现 的 ， 张 力设 定 换
・ ． ．
（ ４ ）
式（ ４ ） 中： ． ， 为转 动 惯 量 ； 为角 速度 ； ／ ７ ， 为 电 机转
Ａｎ ａ ｌ ｙ ｓ ｉ ｓ ｏ ｎ Ｃｏ ｎ ｔ ｒ ｏ ｌ Ｐ ｒ ｉ ｎ ｃ ｉ ｐ ｌ ｅ ａ ｎ ｄ Ｓ ｌ ｉ ｐ ｐ ｉ ｎ ｇ Ｐ ｒ ｏ ｂ ｌ ｅ ｍ ｏ ｆ Ｔｅ ｎ ｓ ｉ ｏ ｎ Ｒｏ ｌ ｌ Ａｓ ｓ ｅ ｍｂ ｌ ｙ
Ｙ ａ ｎ ｇ Ｑ ｉ ｎ ｇ ｌ ｉ ｎ ｇ