侯建鋒

(濟(jì)鋼集團(tuán)重工機(jī)械有限公司，山東 250101)

在帶鋼生產(chǎn)過程中需要計(jì)算帶鋼張力輥的張緊力及各輥輪所消耗的功率，并且要根據(jù)生產(chǎn)工藝要求對張力輥張緊力進(jìn)行調(diào)節(jié)，從而生產(chǎn)出優(yōu)質(zhì)帶鋼，提高生產(chǎn)效率。

1 工作原理

張力輥的設(shè)計(jì)計(jì)算主要是計(jì)算張力的變化規(guī)律及各輥傳動力。帶鋼包繞在張力輥上，在包繞接觸處產(chǎn)生摩擦力，使出口張力與入口張力按某種規(guī)律變化，借此改變張力數(shù)值，對機(jī)組張力實(shí)現(xiàn)控制。

2 壓輥壓力的計(jì)算

壓輥壓力由壓緊油缸提供，

式中 N——壓輥壓力;

P——液壓缸工作壓力，P=7 MPa;

A——液壓缸活塞面積。

由N 產(chǎn)生的摩擦力f 為:

f=N×μ=35 168×0.15=5.3 kN

式中 μ——摩擦系數(shù)，μ=0.15。

帶鋼經(jīng)過張力輥后，進(jìn)口處張力為10 kN 并被放大，放大的值取決于張力輥的結(jié)構(gòu)、輥面材質(zhì)、傳動功率等。張力放大系數(shù)λ 是張力輥的放大能力，是張力計(jì)算的重要參數(shù)，與帶鋼在輥輪上的包角α 有關(guān)。

式中 e——自然對數(shù)的底;

μ——帶鋼與輥輪的摩擦系數(shù);

α——帶鋼在輥輪上的包角。

圖1 所示為帶鋼在輥輪上的纏繞情況。

圖1 帶鋼在輥輪上的包繞情況Figure 1 Wrap around situation of strip steel on each roller

2.1 計(jì)算張力

已知進(jìn)口處的拉力為10 kN，計(jì)算張力F1:

當(dāng)F1與F2之間的包角為73°21'時(shí)，張力放大系數(shù)λ1為:

根據(jù)包角與力的關(guān)系，計(jì)算F2:

當(dāng)F2與F3之間的包角為146°41'時(shí)，張力放大系數(shù)λ2為:

計(jì)算F3:

F4與F3的包角為73°21'，張力放大系數(shù)與λ1相同，計(jì)算F4:

輥輪所受的摩擦力等于松緊邊的拉力差。

2.2 計(jì)算帶鋼彎曲變形力損失

帶鋼達(dá)到彎曲極限時(shí)的彎曲變形力為:

式中 M——帶鋼彎曲極限變形力;

Re——帶鋼的屈服強(qiáng)度;

b——帶鋼的寬度，取帶鋼的最大寬度;

h——帶鋼的厚度，取帶鋼的最大厚度。

可計(jì)算得出張力損失:

式中 D——輥輪直徑。

2.3 計(jì)算彎曲變形壓力

式中，f=0.285 m;l=0.77 m;h=0.004 m;b=1.307 m。

代入公式得P=41 755 N

壓力產(chǎn)生的摩擦力:Q=P×μ=6 kN

3 所消耗功率的計(jì)算

每個(gè)輥輪上都相應(yīng)的增加了變形產(chǎn)生的損失力，計(jì)算功率時(shí)每個(gè)輥上都應(yīng)加上相同的損失力。

根據(jù)公式計(jì)算出各輥輪所消耗的功率為:

式中 v——帶鋼的速度，v=2 m/s;

η——傳動效率，通常取0.85～0.9，此計(jì)算取η=0.85。

4 結(jié)論

張力輥在連續(xù)作業(yè)的帶材精整機(jī)組中使用越來越廣泛。通過設(shè)計(jì)過程中的計(jì)算及分析，能夠得到較精確的張力值及張力變化、入口和出口張力，從而更好的控制張力輥張力，合理配置機(jī)組設(shè)備，使整個(gè)機(jī)組的張力得到合理匹配，降低整個(gè)軋制機(jī)組的能耗，提高產(chǎn)品質(zhì)量。

［1］成大先主編.機(jī)械設(shè)計(jì)手冊.化學(xué)工業(yè)出版社，2003，9.

［2］陸瑛.中厚板矯直技術(shù)的發(fā)展.寬厚板，2002，6.

［3］邱宣懷主編.機(jī)械設(shè)計(jì).高等教育出版社，1997，7.