拉矯機張力輥傳動機構(gòu)中差動輪系的應用研究

李強

摘 要：在工業(yè)酸軋機組中，拉矯機張力輥傳動機構(gòu)擁有著不可替代的重要作用，它能針對退火過酸后的工業(yè)薄板，通過彎曲產(chǎn)生一定彎曲應力，實現(xiàn)拉伸彎曲矯直效果。文章將主要對拉矯機張力輥傳動機構(gòu)的差動輪系進行分析，研究其差動輪系工作原理及工作結(jié)構(gòu)。同時給出張力輥主電機與延伸率電機的速度計算模型，證明差動輪系在應用過程中延伸率電機速度與拉矯機延伸率之間的有機關(guān)系。

關(guān)鍵詞：拉矯機；張力輥傳動機構(gòu)；差動輪系；結(jié)構(gòu)分析；速度計算模型

就酸軋與冷軋機組而言，差動輪系的結(jié)構(gòu)相對緊湊，傳動比大而且擁有較平穩(wěn)的工作效率與承載能力，運動合成與分解等特征明顯，所以在拉矯機張力輥傳動機構(gòu)中，差動輪系的矯直效果也非常明顯。從技術(shù)要求上來看，拉矯機張力輥傳動要求其入口與出口張力輥要存在速度差，通過該速度差來產(chǎn)生拉矯機所需要張力與延伸率，所以不同規(guī)格帶材的延伸率也是不盡相同的。以酸軋機組拉矯機張力輥傳統(tǒng)機構(gòu)為例，它所選用的是2K-H型差動輪系，它能有效利用差動輪系速度合成原理來對設備運行速率靈活調(diào)節(jié)，最終實現(xiàn)對張力輥出口與入口之間的速度差有效改變。

1 拉矯機張力輥傳動機構(gòu)中差動輪系工作原理及工作流程

1.1 工作原理

在拉矯機張力輥傳動機構(gòu)中，差動輪系主要依靠定軸輪系與動軸輪系兩大齒輪轉(zhuǎn)動方式來實現(xiàn)工作流程推進。其中在動軸輪系中，按照輪系所具備的自由度數(shù)目，還分為差動輪系與行星輪系，本文所主要論述的就是差動輪系。

差動輪系中擁有一個中心輪a和內(nèi)齒輪b，它與行星輪g及行星架H共同構(gòu)成完整系統(tǒng)，因此a、b、H也被視為是差動輪系的3個基本運動構(gòu)件，這3個構(gòu)件都可以實現(xiàn)與拉矯機各個機構(gòu)的輸入元件及輸出元件連接。

1.2 工作流程

在拉矯機張力輥傳動機構(gòu)中，差動輪系主要實現(xiàn)系統(tǒng)恒延伸率。在傳動機構(gòu)中它的主減速機齒輪傳動被稱為復合輪系，這其中就包括了差動輪系部分，如圖1。

如上圖1所示，圖中3個元件中的任意兩個輸入元件角速度如果是已知條件，那么第3個輸出元件的角速度也能被求得。由此來推導差動輪系的工作流程，其中如果行星架的轉(zhuǎn)速為nH，可以利用轉(zhuǎn)化機構(gòu)來求得它的實際轉(zhuǎn)速，即給整個周轉(zhuǎn)輪系附加一個與nH相反方向的力，讓其數(shù)值與公共轉(zhuǎn)速數(shù)值相等，根據(jù)運動學概念來分析差動輪系中兩個構(gòu)件之間的相對運動關(guān)系。因此差動輪系在轉(zhuǎn)化以后，得出行星架H的相對轉(zhuǎn)速[1]，如下：

同時得出中心輪a的相對轉(zhuǎn)速為：

內(nèi)齒輪b的相對轉(zhuǎn)速為：

根據(jù)上述兩式，通過差動輪系轉(zhuǎn)化來得出一個定軸轉(zhuǎn)動的齒輪輪系，所以由此可以得出中心輪a與內(nèi)齒圈b之間的實際傳動比為：

在公式中，Za、Zb分別表示中心輪與內(nèi)齒圈齒數(shù)，由此就可以得出差動輪系行星架的實際轉(zhuǎn)速nH：

2 拉矯機張力輥傳動機構(gòu)的運行結(jié)構(gòu)分析

以酸軋機組為例，它的拉矯機張力輥傳動機構(gòu)所采用的是“兩彎一矯”基本技術(shù)操作模式，因此在設備中，它的張力輥是始終處于傳動狀態(tài)的。因此，基于其張力輥傳動機構(gòu)的3種類型（電機單獨傳動、帶差動機構(gòu)電機集中傳動、混合型傳動），為其設計張力輥混合型傳動模式，如圖2。

如圖2，拉矯機張力輥的傳動機構(gòu)中tongguo E1、D2和D3張力輥進行傳動，它們都擁有獨立的電機，其中E2與D1則采用的是差動機構(gòu)電機進行集中傳動，而D4張力輥沒有傳動。以下來具體分析傳動機構(gòu)中每一個部件的驅(qū)動狀況。

首先是D1張力輥，它的驅(qū)動依靠主電機M1配合齒輪c、d來共同完成，另外傘齒輪箱1與聯(lián)軸齒輪箱1會共同帶動D1張力輥轉(zhuǎn)動運行。其次是E2張力輥，它的一路運動傳遞主要由主電機M1基于齒輪c、d來實現(xiàn)外齒圈b'的有效帶動，同時經(jīng)過內(nèi)齒圈b來帶動行星輪g轉(zhuǎn)動，保證行星架H同步進行運動。另外，另一路運動傳遞要通過延伸率電機M2配合延伸率齒輪箱共同帶動中心輪a來實現(xiàn)運動過程，而中心輪a本身要與行星輪g形成嚙合關(guān)系，進而確保行星輪g被有效驅(qū)動，同時也保證兩路運動能夠在行星輪g上順利合成。再看行星架H，它主要負責輸出，即通過傘齒輪箱2余聯(lián)軸齒輪箱2來一起帶動E2張力輥實施傳動，以改變延伸率電機速率。而行星架H上的輸出軸也會發(fā)生速度改變，另外它也會調(diào)節(jié)延伸率電機速度進而改變行星架H輸出軸速度，同時做到對張力輥E2的出口張力速度調(diào)節(jié)，即對拉矯機前后張力輥組合的速度差有效控制，最后達到控制延伸率的作用目的[2]。最后是拉矯機部分的延伸率控制，由于D1張力輥屬于整個機組的速度基準，因此在D1張力輥與E2張力輥之間就會產(chǎn)生延伸率。在D1與E2張力輥中分別安裝一個PLG，通過PLG采集樣品，并對延伸率電機實施動態(tài)化調(diào)整，最終達到對延伸率實施閉環(huán)控制的目的，也要確保延伸率值能夠保持始終穩(wěn)定精確。

3 結(jié)束語

本文主要對目前國內(nèi)酸軋機組的拉矯機系統(tǒng)設備進行了研究，通過對設備系統(tǒng)中張力輥傳動機構(gòu)的差動輪系的具體技術(shù)分析、計算模型構(gòu)建及實際計算，深化了對拉矯機延伸率、主電機及延伸率電機之間的轉(zhuǎn)換關(guān)系等問題的科學化理解程度。這對今后企業(yè)工業(yè)領域提高拉矯機延伸率及工作效率都會起到一定幫助作用，也更有利于工業(yè)企業(yè)實現(xiàn)對系統(tǒng)設備的良性應用及維護過程。

參考文獻

[1]康陽，齊杰斌，張亮，等.差動輪系在拉矯機張力輥傳動機構(gòu)中的應用[J].河北冶金，2015（2）：42-44.

[2]張貴春，張寧峰.拉矯機延伸率及張力輥傳動裝置差動輪系分析[J].重型機械，2014（6）：49-52.

[3]梁曉彤，潘俊.酸洗拉矯機延伸率和負荷平衡的研究[J].冶金設備，2015（2）：29-32.