校平機的作用與功能

0輥子之間的交叉研磨法板材有很多校正方法，包括壓力校正、張力校正和輥校正。其中輥式校平機具有較高的生產效率,幾乎完全擺脫了手工勞動,應用最為廣泛。板料在多輥校平機的兩列交叉排列的輥子之間通過,它的每一部分在超過它的材料屈服點的應力下,得到反復及反方向的多次彎曲,消除了板料上的波狀變形,從機器中出來的板料是平的,或在板料全長上只有均勻、輕微的曲度。結合校平機設計中的一些經驗和目前校平機的一些結構形式,對其作用和功能作了簡單的分析和介紹,期望對大家在設計和使用校平機時能有所鑒借。1輥式修正機的結構形狀1.1拉直確定輥軸和調整輥軸之間的垂直曲線如圖1所示,校平機一般裝有5～9個大直徑的工作輥,其軸端由軸承支撐,一般不帶驅動裝置。校平機可將板材拉直,并產生二次曲服力。結構特點:結構簡單,需要大直徑輥軸。由于只有二端支撐,工作時隨著撓度的增大,輥軸中心將發生偏斜,使板材邊緣產生變形。一般用于校平較厚的板料以及寬度不大的卷料。1.2出料導輥和整形輥之間的拉緊如圖2所示,該校平機是在圖1機型上增加了兩對導向輥。進料導輥的圓周速度較整形輥的圓周速度低,因此在整形的過程中,板料在導輥和整形輥之間被拉緊,這樣會把板料上大的摺紋拉直,出料導輥的圓周速度等于或稍大于整形輥的圓周速度。當整形輥有空滑時,成對的導向輥可以防止其間的板料產生摺紋。結構特點:這種校平機的結構形式近于開放式校平機,增加了導向輥,且帶有驅動裝置,整形輥可沿整形方向調節上輥列傾斜度,因此可大大提高薄板整形的質量。一般用于板厚4.5mm以下的薄板整形。1.3工作輥壓緊輪如圖3所示,這種校平機工作輥直徑較小,間距也小,通常有11～19根輥軸(其數量隨板材厚度減小而增加),輥軸中央還裝有壓緊輪,用以防止輥軸的變形。工作輥一般帶有驅動。結構特點:由于工作輥中央有壓緊輪支撐,因此可有效地減小工作輥在載荷作用下的偏斜。一般用于板材的橫向矯直和較窄板料的厚度校正。由于校正輥的撓度在整個長度上不能控制,因此板材的邊緣波狀變形和中心變形,導致板材的橫向長度產生差異,需通過延長板材中心或邊沿,來控制整個橫向上板材一致時,其功能就不能支持。1.4橫向面板的一致性設計如圖4所示,這種校平機是在帶支撐的封閉式校平機的基礎上發展起來的,是對帶支撐校平機性能的改進與補充。較帶支撐的校平機而言,它的工作輥直徑更小,且擁有7～11個可上下獨立調整的壓緊輪。因此,可有效地控制工作輥長度上的撓度,從而對邊緣波狀變形和中心變形的板材,可有效地通過適當的撓度調整來延長板材中心和邊緣,從而達到控制整個橫向板材的一致。結構特點:由于具有獨立支撐且上下可調的壓緊輪,因此能有效地控制或消除板材寬度方向不均勻的問題。但由于壓緊輪較窄,工作輥直徑較小,使它們相互間的壓應力較大,極易在工作輥上留下印痕,從而影響板材的表面質量。1.5工作輥和壓緊輪如圖5所示,為了避免壓緊輪在工作輥上留下印痕而影響到板材的表面質量,可設計一個與板材寬度等長的中間輥支撐工作輥。中間輥則由壓緊輪支撐,這樣中間輥的壓痕不會傳遞到工作輥,使板材表面質量得到保證。但這樣可能會因工作輥撓度調整的靈活性不夠,而不能很好地控制板材的延伸。考慮到實際使用中往往只有一面的表面質量很重要,所以使用如圖5所示的五層軋輥裝置(即板材上面是工作輥、中間輥、壓緊輪,下面是工作輥、壓緊輪),板材的上表面就不會產生劃痕。結構特點:裝置是融合了有獨立調整壓緊輪的校平機和有支撐輥的校平機二種機型特點而設計的,因此它融合了二者的優點,只是結構復雜一些。對于處理橫向長度有差別而又對其校平后的某一表面有較高質量要求的板材有較好的功能。2計算的設計確定輥式校平機主要參數的方法很多,這里只簡短、概括地說明薄板校平機在實際計算中所采用的方法。2.1輥子節距的選擇輥軸的節距、直徑和輥數是保證板材校平質量的重要條件。是設計校平機的主要參數。在滿足校正輥強度的前提下,選用小直徑的輥軸,減小節距,增加輥數,可加大板料的拉力,使板料往復變形的次數增加,從而得到較高的校平質量。2.1.1節距根據板料的強度、性能,可取節距值為65～80δ。常采用的輥子節距值如表1所示。2.1.2直徑輥子的直徑一般等于0.9～0.95倍輥子節距。在實際應用中用同樣的輥子校正厚度和機械性能均不相同的板材時,應當依據校正最硬且斷面大的板材的強度條件來選擇輥子直徑,這樣就得允許降低校正較薄板材的校正效果。2.1.3輥數輥子的根數根據整形所需的質量選擇,在中等及厚板料的校平機中,輥子的根數采用5～11,而在薄板的整形中則為9～21根。當校平機所產生的扭矩等于或大于消耗在矯直板材的曲皺、再彎曲、克服輥軸與板的滾動摩擦以及輥子軸頸的摩擦阻力時,即要求:tmaxn≤8γ0[αμ1?2fD?(1?α)μdD]βn?2+1.3γγ=1γnep/1γ0tmaxn≤8γ0[αμ1-2fD-(1-α)μdD]βn-2+1.3γγ=1γnep/1γ0式中,β=1+k06γ0β=1+k06γ0;γ0≈30;A3:γnep=180,45#:γnep=120;n為軋輥數;熱冷軋件:f=0.8;μ1=0.2;μ=0.5;dD=0.6dD=0.6。2.2輥子安裝角度的確定根據使用要求,選擇了輥軸的節距、直徑和輥數后,必須先計算出校正板材所需的扭矩、輥子上的壓力、傳動功率等。利用所得的數據,驗算校正輥的強度、選擇電機的功率、核算軸承的壽命。在確定了主要參數后,再具體地進行設計。2.2.1板材所需的扭矩在校正板材的過程中,一部分功率消耗在塑性變形上,其中彈性變形所消耗的功率約為塑性變形的10%～15%。在輥式校平機中,為完成塑性變形所需要的扭矩按下式確定:M=σ2TBδD4EΣ2n?1(Cpi+1Cpi?2)Μ=σΤ2BδD4EΣ2n-1(Cpi+1Cpi-2)式中,B為板材寬度;δ為板材厚度;D為輥子直徑;Cpi為相應輥子的變形;σT為板材屈服極限;E為板材彈性模量。2.2.2校平機輥子上的壓力根據彎曲板材的外力(壓力P)力矩同內力力矩(Ms和Mω)的平衡條件來確定作用于輥子上的壓力。彈性彎曲時的內力矩為:Mω=σTBδ26Μω=σΤBδ26塑性彎曲時的內力矩為:Ms=1.5Mω取前三個輥子(從第二個輥子開始)上的力矩為M2=M3=M4=MS;后三個輥子(從倒數第二個輥子開始)上的力矩為Mn-2=Mn-3=Mn-4=Mω,除第一個和最后一個輥子之外,其余輥子上的力矩取中間值。P1=2Mst?P2=6MstP3=8MstPn=2Mωt?Pn?1=6MωtPn?2=8MωtΡ1=2Μst?Ρ2=6ΜstΡ3=8ΜstΡn=2Μωt?Ρn-1=6ΜωtΡn-2=8Μωt中間輥子上的壓力取P3和Pn-2的平均值,作用于所有輥子上的壓力總和(當n≥6時)為:Σρ=5σTBδ23t(n?2)Σρ=5σΤBδ23t(n-2)式中,σT為板材屈服極限;B為板材寬度;δ為板材厚度;t為輥子節距;n為輥子數。2.2.3傳動功率的確定N=19.6vDη(M1+M2+M3)Ν=19.6vDη(Μ1+Μ2+Μ3)式中,v為板材的運動速度;B為板材寬度;M1為校正力矩;M2為板材對輥子的滾動摩擦力矩;M3為消耗于輥子支撐的摩擦力矩;η為傳動效率。M1=σ2TBδD4EΣ2n?1(Cpi+1Cpi?2)M2=ΣPμ?d2M3=Σpf?d2Μ1=σΤ2BδD4EΣ2n-1(Cpi+1Cpi-2)Μ2=ΣΡμ?d2Μ3=Σpf?d2式中,μ為輥子對板材的滾動摩擦系數;d為軸承處輥徑的直徑;f為輥子軸徑對軸承的磨擦系數(滑動軸承取f=0.1)。2.2.4校正輥強度的驗算各種校平機出入口間隙的設置方法都類似,通常入口間隙設得比較小,出口間隙大致達到板材厚度,所以只要對受力較大的第二個工作輥輥頸的扭轉和第三個支承輥的彎曲及軸承壽命進行驗算。如圖6所示。在同一排上有二個支承輥時,把工作輥看作一連續梁,支持在支承輥輥身二端的四個點上,支承輥每個支點上的反力等于集中力。R=0.45σTBδ2tR=0.45σΤBδ2t根據此力計算輥子最危險斷面上的彎矩和驗算輥子軸承的壽命。2.3軸承鋼gcr15輥軸加工工藝輥軸的質量直接影響到整個校平機的校平質量及使用壽命。很多設計精巧的校平機,就是因為輥軸取材和熱處理工藝不當,造成輥軸很快就磨損,致使整機不能使用,所以必須重視輥軸的材料及加工工藝。軸承鋼GCr15能承受高壓而集中的周期性交變負荷,由于存在轉動及滑動產生極大磨擦的情況下,有高而均勻的硬度和耐磨性、高的彈性極限和接觸疲勞強度、足夠的韌性,有一定的抗蝕能力,因而常用來作輥軸的材料。較典型的加工工藝如下:鍛打—等溫退火(球化)—粗車—調質—精車—中頻淬火(淬硬層深4～5mm)—粗磨—時效處理(消除內應力)—精磨。經這樣加工后的輥軸具有較高的強度,其表面硬度為HRC61—63,采