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钢板校平机的设计

镰刀弯或局部鼓包等。这些缺陷往往在板材轧制热处理矫直冷却过程中形成，往往是由于温度辊形压下冷却水温水压等因素不合适造成的。若将板带看作由无数条纵向金属纤维连结而成的材料，则不良板形材料中内应力的出现，正是因相邻纤维间存在长度差之故。由于邻近纤维间的相互制约，长纤维受压应力，短纤维受拉应力。因此，板带横向厚度差与板形有着密切的关系。横向厚差大的板带，般板形都不好，但因只需几微米的横向厚差，即可造成明显的板形缺陷。因此，有些横向厚差很小的材料，板形也完全有可能不符合要求。随着民用消费类产品需求不断增加，市场对薄板需求也大幅度提升，同时对板材的质量要求也在大幅提升。只有有了好的材料，才能加工出好的产品来。因此这些变形如果得不到及时有效的矫正，将严重影响着产品质量和数量的提高，尤其是本身作为工具的高精密仪器和刀具，它们对用材平整度要求更加苛刻。对于薄板，平行多辊矫直机应用最广，技术也最成熟。这种矫直机克服了普通压力矫直机断续工作的特点，成倍地提高了矫直效率，使矫直工序得以进入连续生产线，而且可以达到很高地矫直精度。本课题研究的也就是平行辊矫直机。平行多辊薄板矫直机国内外发展很不平衡，国内基本上还停留在传统的手动调节及机械传动方式，位置精度只有.，而国外已经实现了计算机电液自动控制，位置精度已经达到.，且有良好的人机界面，便于现场工程师操作。在中国销售高精度薄板矫直机的公司主要有三家，瑞士海莫乐公司台湾双郁机械公司和美国的精密工业公司，后两家公司矫直机都作为卷板材加工流水线工序设备，而瑞士海莫乐公司作为专业矫直机制造公司，性能最好。它采用液压系统来控制矫直机的辊缝，公司产品广泛应用于汽车建筑玻璃精密仪器仪表和工具等领域。这三家的矫直机都能实现计算机数字控制，而且海莫乐公司矫直机能自动感应压应力，采用双闭环控制，实现了智能化，但价格不扉，台万美金。国内的情况是北京机械工业自动化研究所机器人工程中心开发的套开卷矫平剪切堆垛生产线技术中，矫平机能实现计算机数字控制，但矫直机的间隙调整由标尺指示，并没有采用闭环控制，所以位置控制精度仅有.。生产制造公司有国营西北机器厂富地机械山东省淄博市桓台齐光锻压机床厂无锡梅里精品机械和湖北重型机器集团，前后辊缝间距全部采用手动机械调节，位置精度仅依靠蜗轮控制。所以产品的矫直精度不高，不能应用在精矫工序。由湖北重型集团有限公司同华中理工大学威奇数控公司合作开发的辊式板材矫直机系列，经过多年的完善和发展，在理论上和实践上形成了较成熟的体系。结构上，采用机械传动和液压传动相结合的方案，并重点加入了液压垫这专利技术，使得设备结构更为紧凑，精度高，噪声低，控制方便，不仅提供了良好的交互环境。而且在实时性和预警上也对液压机械和电气各环节实现了全面管理。整套控制系统由台工控机和组成，矫直精度也达到了.。.平行辊式矫直机的发展趋势中薄板生产线在线的辊式矫直机以热矫直机数量为多，总的趋势是以发展大矫直力的强力四重式矫直机为主，该系列设备总体趋势如下.用数字控制系统精确调整上矫直辊位置，并借助自动测厚仪自动控制矫直辊负荷和在线过程计算机进行全自动操作。.高刚度矫直机机座，可满足大矫直力条件下的使用，变形小，精度高。.为了提高矫直效果，矫直机出口处的上或下辊可以单独调整，且在矫直过程中也可以进行调整。.上矫直辊可以横向倾动，能分别调整各段支撑辊，以改变矫直辊的挠曲，消除钢板的单侧或者双侧边浪。.下矫直辊可以沿矫直方向倾斜以调整矫直辊负荷。.装备液压安全装置和快速松开装置以便在设备过载卡钢和停电时快速松开矫直辊。.上下矫直辊和支撑辊分别装在各自的框架上，框架及其辊子可以侧向移动进行快速换辊，实现辊系的线外整备即拥有两套以上的辊系装备供给套矫直机使用。.矫直机入口处装有水或压力空气，以清除残留的氧化铁皮。.在矫直辊入口处安装弯头压直机，消除头部钢板的上翘。.为了避免矫直辊辊面的滑伤，辊面应具有定的硬度。对四重式矫直机必须保证工作辊和支撑辊的辊面硬度有个差值。.本课题研究的内容和意义当今世界上先进矫直机技术快速发展，板材矫直机正向重型化全液压自动化过渡。本设计就是设计个矫直机，对现有矫直机进行部分改进，获得个新型设备。其主要功能如下异辊距辊系技术这种形式的矫直机的特点是各辊的辊距不相等，般是加大入口侧的辊距，以减少入口侧各辊的压力，特别是可以减少入口端第个辊的断轴事故。同时出口侧随着矫直力的减小，辊距也减小，以缩短空矫区，从而明显减轻补矫工作。如果采用各辊单独驱动，我们可以将两侧的辊距都缩短，这样空矫区就更小了。弯辊技术在宽板和特宽中薄板生产线，具有弯辊能力的矫直机已成为必选。这种矫直机可以产生定量曲率的矫直工作辊，可消除机架的弹跳，同时由于弯辊的存在，可有效地改善板材的横向板形。液压压下液压压下取代机械压下成为种矫直机技术发展趋势。根据压下量设定值与辊缝检测装置实测压下量之间的偏差量，使压下用的液压缸运行，经常修正设定值补偿压下量。另外通过采用自动控制计算机模型设定和液压动态辊缝调整先进技术，来提高中薄板的矫直质量。换辊小车式换辊装置对于矫直机及时的地更换辊子提供了方便。中薄板调节凸起量遇到各种波浪弯的钢板，要求其支撑辊的调节装置比较复杂。主要是各排支撑辊能成组灵活调节凸起量，达到局部弯辊效果以适应中浪或边浪极矫直的需要。调节凸起量的方法多采用电动机转动丝杠来推拉楔块迫使支撑辊组或升或降。通过对板材平整工业的分析，可知平行辊矫直机在板材加工方面应用广泛，但从国内现状可以看出，高精度的液压多辊薄板矫直机位置精度.以下国内还相当缺乏。本设计将既实现液压压下换辊等自动化操作，同时在调节凸起量上做了仔细的设计。液压压下能够使运行更加平稳反应快，更重要的是它能够实现过载保护。当辊缝被板材顶起时，液压压下装置会相应地改变辊缝来适应板材厚度的变化特别是两辊发生粘着时，液压缸会马上卸载，对传动等部件实行及时保护。这些在工程上有很重要的意义。精密度的提高使的产品质量提高，从而满足了社会市场的需求。矫直机工作原理和方案选择.“矫直”的定义金属条材具体指型材棒材管材线材板材带材等长条状的金属型材在轧制加热运输锻造挤压拉拔冷却等各种加工过程中因外力作用常常产生不同程度的弯曲歪扭等塑性变形内部残余应力使金属条材发生弯曲或扭曲变形为了获得平直的成品金属条材就必须使其纵向纤维或纵向截面由曲变直，横向纤维或横向截面也由曲变直。实现这要求的工艺过程就称为“矫直”。.反弯矫直的基本原理在压力矫直机辊式矫直机斜辊式矫直机和拉伸矫直机中，轧件都是经过反向弯曲后矫直的，而轧件的弯曲状态可以用曲率表示，在轧件的弹塑性弯曲变形过程则可以用曲率的变化来说明。轧件在矫直过程中的曲率变化原始曲率轧件在矫直前的曲率称为原始曲率，以表示。图.。是轧件的原始曲率半径。弯曲的方向用正负号表示，如表示弯曲凸度向上的曲率，则表示弯曲凸度向下的曲率，而轧件的平直段用表示。反弯曲率轧件在外力矩作用下强制反弯的曲率称为反弯曲率，以表示。在压力矫直机和辊式矫直机上，反弯曲率是通过矫直机的压头或辊子的压下来获得的。反弯曲率大小的选择是决定轧件能否被矫直的关键。图.弹塑性弯曲时的曲率变化弯曲阶段弹复阶段总变形曲率它是轧件弯曲变形的变化量，是原始曲率与反弯曲率的代数和，以表示，即使用上式时，应将曲率的正负号代入。原始曲率与反弯曲率方向相同时符号相反方向相反时符号相同。弹复曲率它是当外力矩去除后，轧件在变形内力形成的弹复力矩作用下弹性恢复的曲率变化量，以表示。残余曲率它是轧件经过弹复后所具有的曲率图.，以表示。如轧件被矫直，则，如轧件未被矫直，在辊式矫直机上，前辊的残余曲率将是下辊的原始曲率，即，式中指辊数。残余曲率是反弯曲率与弹复曲率的代数差，显然欲使轧件矫直，则必须使残余曲率，由上式得，此式是次反弯矫直时压力矫直机选择反弯曲率的基本原则。.本矫直机的工作原理和压下方案选择平行辊矫直机属于连续性反复弯曲的矫直设备，这种矫直机克服了压力矫直机断续工作的缺点，使矫直效率成倍提高，使矫直工序得以进入连续生产线。金属材料在较大的弹塑性弯曲条件下，不管其原始弯曲程度有多大区别，在弹复后所残留的弯曲程度差别会显著减小，甚至会趋于致。随着压弯程度的减小其弹复后的残留弯曲必然会致趋近于零值而达到矫直目的。因此平行辊矫直机必须具备两个显著的特征第，具有相当数量的交错布置的矫直辊以实现多次的反复弯曲第二，压弯量可以调整，能实现矫直所需要的压弯方案。下面以辊矫直法用图形表示如图.便于理解矫直原理图.辊矫直法平行多辊矫直机的压下方案有三种，最小压弯递减方式，即矫直机每个辊的压下量都可单独调整的假想方案。矫直机上各个辊子反弯曲率的选择原则是只消除轧件在前辊产生的最大残余曲率，使之变直。最小残差递减方式，即使具有不同原始曲率的轧件经过较少次数剧烈的大变形反弯，以迅速消除其原始曲率的不均匀度，然后按矫直单值曲率的办法加以矫直的方案。线性递减方式。其中最常用的是线性递减方式，薄板矫直多采用这种方案，也是本文讨论的方式。这种方式的特点是从第二辊第个上辊到最后第二辊最后个上辊的压弯量按线性递减，最后第二棍的压弯曲率般为弹性极限曲率，前面第二辊的压弯曲率则不受严格限制。由于这种压下方式多用于薄板材矫直，故第二辊压下曲率都较大。工业生产中采用这种方案的多辊矫直机的辊数般都较多，有，辊等，同时辊径要尽量小，这样使板材得到较大的变形，变形愈大愈有利于消除波浪弯。本部分见参考文献.辊系方案选择平行辊矫直机发展历史较长，辊系结构形式很多，且主要与用途和矫直质量有关。这里介绍几种典型辊系，如下图图.所示图.典型辊系辊系是上辊组平行升降的辊系，主要用于热矫直厚板粗矫板材和在展卷机后平整带材等工作辊系有所改进，两端辊单独调整，有利于中间各辊加大压下，也有利于两端辊的咬入及提高矫直质量，主要用于热矫直板材。辊系是种灵活性较大的多用途辊系，上辊可以调成平行升降单向倾斜和双向倾斜等形式。第个用途同图,第二个同图，第三个用途为可以进行反复及双向咬入的矫直。辊系是按线形递减压下的板材矫直辊系。辊系是型材矫直的常用辊系，各上辊单独调整可以采用各种压下方案。辊系是矫直板材的辊系，带有支撑背辊，它有两个作用，矫直宽板时辊子太长，刚度不够，用支撑辊来保持工作辊的刚度二，矫直薄板时要消除波浪需要用支撑辊来改变工作辊的凸度。这种辊系也称为四重式矫直辊系。辊系比前种增加排中间辊，由于支撑辊多为盘形，长期工作中使工作辊表面被压出痕迹，这时若矫直工件的表面要求光亮，而辊面压痕很可能在工件表面上留下条状暗影甚至印痕。故用中间辊隔离上述压痕的传递。这种辊系也称为六重式矫直辊系。除这