夾送輥的設(shè)計(jì)計(jì)算

段勝林

(中色科技股份有限公司，河南 洛陽 471039)

夾送輥在有色金屬加工行業(yè)各生產(chǎn)機(jī)組中是一個(gè)常用的設(shè)備，主要作用是用來輸送或牽引帶材，改變帶材運(yùn)行方向，使帶材能順利按設(shè)計(jì)方向運(yùn)行。介于此特點(diǎn)，將其合理布置在機(jī)組中會起到不同的作用效果，來滿足機(jī)列的要求。

1 夾送輥在機(jī)組中的位置布置和用途

1) 在熱軋和冷軋機(jī)組中，夾送輥布置在開卷機(jī)出口處和卷取機(jī)入口處，此處夾送輥多有偏心設(shè)計(jì)，用于開卷時(shí)壓料頭、卷取時(shí)彎曲料頭進(jìn)卷取機(jī)，并與開卷和卷取設(shè)備建立起一定的張力，保證料卷不松卷。

2) 在熱軋機(jī)組中，橫剪入口側(cè)設(shè)有夾送輥，用于定尺剪切，同時(shí)能起到輸送作用。

3) 在垛板裝置前設(shè)有夾送輥，將板材從輥道上拋出，落入垛板裝置中。

本文針對熱軋機(jī)組中卷取機(jī)入口側(cè)用夾送輥進(jìn)行計(jì)算分析

2 夾送輥輥徑的確定

在夾送輥輥徑的作用下，要使帶材的彎曲相對曲率達(dá)到Cp≥10，可以大大提高鋁帶材卷取時(shí)的板型精度，帶材在夾送輥直徑作用下的彎曲相對曲率為：

式中：

h-帶材厚度；

E-鋁帶材在300℃左右的彈性模量，取E=4500N/mm2；

σ-相應(yīng)溫度下各種合金鋁帶材的屈服極限，N/mm2。

對于軋輥寬度<2000，一般取輥徑D=200～300較為合適。其結(jié)果是設(shè)備重量輕，能源消耗小，帶材有良好的板形。

3 夾送輥夾緊力的確定

在熱軋機(jī)組中，夾送輥用于開卷夾料頭和卷取夾料尾，要用夾送輥提供張力T來克服帶材的極限彈性彎曲力矩，使帶材不松卷,帶材的極限彈性彎曲力矩為：

式中：

b-帶材寬度，mm。

根據(jù)拉彎矯直原理的公式和公式(2)，可得出

式中：

D1-帶材最大卷徑，。

4 夾送輥的受力分析

1) 當(dāng)上下兩個(gè)夾送輥都驅(qū)動時(shí)，作用在夾送輥上的力如圖1所示。

在工作過程中，輥?zhàn)訅壕o帶材，在電機(jī)傳動下，上、下輥對帶材產(chǎn)生的水平方向摩擦力使帶材受拉力T的作用，由圖1可知：帶材對上、下輥的垂直作用力均為P+G1。故摩擦力與壓緊力的關(guān)系為：

T1=TT/2=(P+G1)μ (4)

式中：

T1—上輥對帶材產(chǎn)生的水平摩擦力，N；

圖1

T2—下輥對帶材產(chǎn)生的水平摩擦力,N；

P—作用于上輥的壓緊力,kg；

G1—上輥質(zhì)量,kg；

μ—輥?zhàn)优c板帶材之間的靜摩擦系數(shù)。

2) 當(dāng)只有上輥或下輥驅(qū)動時(shí)，由于兩輥和帶材的運(yùn)動方向不變，夾送輥和帶材所受摩擦力方向不變，所以作用在夾送輥上的力與兩輥都驅(qū)動時(shí)的受力狀態(tài)是一樣的。

結(jié)論：不同的夾送輥驅(qū)動形式，所需要的壓緊力大小是相同的。需注意，用張力T推導(dǎo)出的壓緊力P為理論值，實(shí)際設(shè)計(jì)時(shí)要求壓緊力P是一個(gè)可調(diào)值，防止壓緊力的實(shí)際值與理論值出入過大，實(shí)際生產(chǎn)中壓緊力的調(diào)整以輥?zhàn)硬淮蚧瑸闇?zhǔn)。在液壓壓緊缸的供油管路中要求油壓可調(diào)，即管路中安裝減壓閥，通過調(diào)整油壓來改變壓緊力P。

壓緊力由液壓油缸提供，油缸直徑由下式確定：

式中：

P-油缸進(jìn)口壓力，mPa。

5 驅(qū)動力矩的計(jì)算

由于不同的夾送輥驅(qū)動形式，兩輥的受力狀態(tài)是一樣的，所以兩輥的力矩狀態(tài)也是一樣的。

上、下夾送輥軸徑處的摩擦阻力矩分別為：

M1p=(P+G1)fd/2 (6)

M2p=(P=G1+G2)fd/2

式中：

f—軸徑處的摩擦系數(shù)；

d—軸徑的回轉(zhuǎn)直徑，對于滾動軸承就是滾珠的直徑，mm。

水平摩擦力T1，T2所產(chǎn)生的力矩：

M1t=m2t=(P+G1)μD/2 (7)

此外，由于帶材的垂直作用力偏離輥?zhàn)又行乃a(chǎn)生的力矩(又稱滾動阻力矩)：

M1t=M2t=(p+G1)μk(8)

式中：μk—滾動摩擦因數(shù)，cm(鋼對鋼時(shí)約為0.05cm)。所以，傳動一對夾送輥所需的總力矩：

M=M1t+M2t+M1t+M2t+M1t+M2t

=f(2P+2G1+G2)d/2+μ(P+G1)D+2(P+G1)μk(9)

6 電機(jī)功率的計(jì)算

在實(shí)踐設(shè)計(jì)計(jì)算時(shí)，應(yīng)首先根據(jù)生產(chǎn)工藝特點(diǎn)，初步設(shè)定夾送輥的直徑和輥寬，估算出輥?zhàn)拥闹亓?；然后根?jù)上述公式計(jì)算出壓緊力P和總傳動力矩M，最后根據(jù)機(jī)組速度求出電機(jī)功率。

N=MN/9.55η=MV/30Dη (10)

式中：

N—電機(jī)功率，Kw；

M—總驅(qū)動力矩，Kn·m；

V—機(jī)組速度，m/min；

D—夾送輥直徑，mm；

η—傳動效率。

在選擇夾送輥的驅(qū)動形式時(shí)，可根據(jù)電機(jī)功率選擇低成本的電機(jī)。

7 結(jié)束語

本文從設(shè)計(jì)原理出發(fā)，可根據(jù)機(jī)組原有參數(shù)對夾送輥進(jìn)行理論設(shè)計(jì)計(jì)算，從而選擇合適的油缸和電機(jī)，滿足機(jī)組的使用要求，提供合適的夾緊力。從實(shí)際設(shè)計(jì)過程中已驗(yàn)證，理論和實(shí)踐基本吻合，供同行應(yīng)用參考。

1武漢鋼鐵設(shè)計(jì)院主編.板帶車間機(jī)械設(shè)備設(shè)計(jì)(下).冶金工業(yè)出版社.1983；

2. 北京鋼鐵學(xué)院 黃華清 主編.軋鋼機(jī)械.冶金工業(yè)出版社.1979.

3. 有色金屬加工.2007年6期：夾送輥的力能參數(shù)計(jì)算。