矫直机分析课件.ppt

1、矫直机的类型及发展矫直机的类型及发展 12.1 弹塑性弯曲矫直基本理论弹塑性弯曲矫直基本理论 12.2 第十二章第十二章 矫直机矫直机 压力矫直机的矫直原理压力矫直机的矫直原理 12.3 辊式矫直机辊式矫直机 12.4 12.5拉伸弯曲矫直机拉伸弯曲矫直机 1ppt课件基本要求：基本要求：重点与难点：重点与难点：了解矫直机的作用、类型、结构；理解不同矫直机了解矫直机的作用、类型、结构；理解不同矫直机的工作原理；领会弹塑性弯曲矫直基本理论；掌握辊的工作原理；领会弹塑性弯曲矫直基本理论；掌握辊式矫直机力能参数计算方法、矫直机的结构选型及其式矫直机力能参数计算方法、矫直机的结构选型及其主要参数选择。

2、主要参数选择。矫直机工作原理；弹塑性弯曲矫直基本理论；矫直矫直机工作原理；弹塑性弯曲矫直基本理论；矫直机的结构选型及其主要参数选择机的结构选型及其主要参数选择2ppt课件图12-1 钢轨冷却后的弯曲情况图12-2 板带材不平直缺陷a-瓢曲；b-中部浪弯；c-双边浪弯；d-单边浪弯钢材的形状缺陷 3ppt课件12.1 12.1 矫直机的类型及发展矫直机的类型及发展 压力矫直机 辊式矫直机 管、棒材矫直机 拉伸矫直机 拉伸弯曲矫直机组 4ppt课件图12-1各类矫直机示意图 5ppt课件6ppt课件12.2 12.2 弹塑性弯曲矫直基本理论弹塑性弯曲矫直基本理论12.2.1 弹塑性变形及弯曲过程中

3、的曲率弹塑性变形及弯曲过程中的曲率 假设：轧件在矫直机上的弯曲变形，实际是横向弯曲过程；忽略剪应力影响，矫直轧件的弯曲时纯弯曲变形，外力矩等于其内力矩。图12-4 加工件弯曲变形示意图7ppt课件 轧件弯曲变形的几种情况 图12-5 理想弹塑性材料应力分布图a-弹塑性弯曲；b-纯弹性弯曲；c-纯塑性弯曲8ppt课件（3）弹塑性变形时的曲率 图12-6 弹塑性弯曲时的曲率变化a-弹搜性弯曲阶段；b-弹性恢复阶段9ppt课件 原始曲率01r轧件在弯曲前的曲率；1101r 反弯曲率轧件在外力矩作用下轧件反向弯曲的曲率；矫直的实质是选取合适 ,使得外力矩消失后，轧件经过弹复变平直（）；残余曲率r1轧件

4、经过弹复后的曲率；10ppt课件Y1ry111 弹复曲率弹性恢复阶段，轧件弹性恢复的曲率；总变形曲率cr10111rrc01r11y 轧件经过弹复变平直条件，即为压力矫直机的基本原理。原始曲率与反弯曲率之和称为弯曲变形总曲率;11ppt课件12.2.2 弹塑性弯曲力矩计算弹塑性弯曲力矩计算12.2.2.1 应变一曲率关系应变一曲率关系图12-7 加工件弹塑性弯曲时应变与曲率关系12ppt课件 因为被矫轧件为理想弹塑性体矩形断面轧件，则假定：轧件发生弹塑性变形时，轧件的外力矩等于其内力矩；平面假设一轧件弯曲前后其横截面仍为平面；材料无加工硬化。13ppt课件轧件纵向纤维线应变：zrzababac

5、abbc101rzr 0，因为，则：crzrz110111AA式中，-矫直前AA 截面与垂直于中性轴的截面间夹角，rad；-反弯后截面与垂直于中性轴的截面间夹角，rad。轧件纵向纤维线应变：14ppt课件根据虎克定律，加工件断面发生塑性变形的临界线应变：cssrzE0，则：Erzcs0 轧件断面发生塑性应变的临界点：15ppt课件12.2.2.2 弹塑性弯曲力矩的计算弹塑性弯曲力矩的计算弯曲力矩的计算公式：在弹性变形区，与成正比，即，则：dFzdFzMhzszz20002200022022zhzszdAdAzzMbhbdzdA 对于矩形截面加工件，设截面宽为，高为，则，则：3443220220

6、220zhbzhbbzMss3/42cssrEhbM16ppt课件对于圆形截面加工件（见图12-8所示），截面宽度可表示为：图12-8 圆截面几何量关系222zRb17ppt课件cssccscssrRErRErRErRERM1222sin831418534同理，可得到圆截面的弯曲力矩：18ppt课件swsMMSWMWS右边括号中的第一项为弹性变形区的抗弯截面系数 ；第二项为塑性变形区的塑性截面系数 。弹塑性弯曲力矩 6/2bhW 4/2bhS 4/3RW3/43RS 被矫金属为矩形截面时：，被矫金属为圆形截面时：；19ppt课件表表12-1 12-1 各种断面形状的各种断面形状的WS/值值20

7、ppt课件Mcr/1图 12-9 弯曲力矩与弯曲总曲率关系21ppt课件12.2.3 弹复曲率计算弹复曲率计算由材料力学可知，EIMEI1内My 3/1r1E4/hEI12s2sy若轧件断面为矩形断面：123bhI，即：3/1r1E4/hEh1212s23sy22ppt课件y/1cr/1图12-10 弹复曲率 与弯曲变形总曲率 的关系图a点：Eh2EIM1Swmaxywb点：Eh3EIM1SSmaxysy1Cr1y1 可见，弹复曲率 随总变形曲率 的增加而增大，且弹复曲率 的增量随总变形曲率的增加而减小。23ppt课件12.3 12.3 压力矫直机的矫直原理压力矫直机的矫直原理0/1 rP 将

8、具有原始曲率 的轧加工件放在压力矫直机两固定支点上，由活动压头对弯曲部位施加外力 ，使之在压头和支点间形成反弯。如果选择的反弯曲率合适，则加工件经弹复后变直。能使具有原始曲率的矩形截面加工件得以矫直所需要的合适的反弯曲率可按下式计算：20s2s11E314EI1rh24ppt课件12.4 12.4 辊式矫直机辊式矫直机12.4.1 辊式矫直机的矫直原理辊式矫直机的矫直原理12.4.1.1 小变形量矫直方案小变形量矫直方案图12-11 小变形方案矫直时在各个辊子上金属断面的变形与应力图 25ppt课件12.4.1.2 大变形量矫直方案大变形量矫直方案图12-12 大变形量矫直时金属断面的变形与应

9、力图26ppt课件12.4.2 辊式矫直机的参数辊式矫直机的参数12.4.2.1 辊式矫直机的力能参数辊式矫直机的力能参数 作用在矫直机辊子上的压力 图 12-13 作用在矫直辊上的压力矫直辊受力图 27ppt课件 假设条件S4321MMMM0,M，i 前面两次矫直采用大变形矫直方案，即为纯塑性弯曲，0Mnw3-n2-n1-nMMMMii 后面四辊对轧件产生纯弹性弯曲，即 中间其它辊子施与轧件的弯矩，2MMMMSw6-n5-n 轧件为受许多集中载荷连续梁28ppt课件 计算矫直辊压力分别取2-2、3-3、4-4横截面，并应用力矩平衡方程可得：tMPS21tMPS62tMPS83；同理可得：tM

10、PWn2tMPWn61tMPWn82；中间矫直辊子压力：SWnnnMMtPPPPPP 42323254所有矫直辊的总压力：241nMMtPSWnii 6n 29ppt课件 矫直功率计算矫直过程中电机所需克服的静力矩:321MMMMC1M2M3M式中，-使加工件产生塑性变形的矫直力矩；-矫直辊辊子沿轧件的滚动摩擦力矩；-矫直辊辊子轴承的摩擦力矩。30ppt课件 矫直力矩的计算矫直机所有辊子总的矫直扭矩1M为：22101201112)11(2niinsirrrDrrDii1MMM31ppt课件滚动摩擦力矩的计算mPi2MiPm式中，-各矫直辊所受的压力；-矫直辊在加工件上的滚动摩擦力臂，矫直钢板时

11、取0.8m，矫直型材时取0.81.2m。32ppt课件 轴承摩擦力矩计算21dfPnii3Mfd式中，-矫直辊轴承摩擦系数，对于滚珠轴承取0.005，对于滚子轴承取0.008，对于滚针轴承取0.080.1；-矫直辊辊颈直径。33ppt课件电机功率计算10212DNvMMM321v式中,-加工件矫直速度；-传动效率，取0.70.9。34ppt课件12.4.2.2 辊式矫直机的结构参数辊式矫直机的结构参数 辊距和辊径的确定Dt 辊径和辊距是表示辊式矫直机性能的主要参数，通常 和 保持一定的比例关系，各种矫直机的值见表12-2所示。35ppt课件maxtminh6/min0hz 最大辊距 保证矫直质

12、量为前提，原则须保证 轧件经反弯后塑变断面超过2/3，即EhDhhRzSminminmin0265.0195.0/tDSEhtminmax33.0取，则有：36ppt课件最小辊距 受到辊面接触应力及矫直辊扭转强度限制。mint接触应力按近似圆柱体与平板接触应力公式计算：SjbRPE2418.0max95.0/tDSEhtminmin43.0取，则有：37ppt课件 原则：在保证矫直质量的前提下尽量少；否则会加重轧件的加工硬化程度及矫直功率；b/h大，波浪弯大，n 多。矫直辊数38ppt课件 辊身长度对于型钢矫直机考虑辊身上配置的孔型个数。对于板带：L=bmax+(l00300)矫直速度根据生产

13、率确定，并需考虑产品种类、温度等。39ppt课件40ppt课件12.4.3 辊式矫直机的结构辊式矫直机的结构12.4.3.1 板材辊式矫直机的结构板材辊式矫直机的结构 平行辊列矫直机图12-15平行辊列矫直机示意图。(a)-每个上辊单独调整；(b)-上排辊子集体调整；(c)具有支持辊的上排集体调整41ppt课件 倾斜辊列矫直机图12-16 倾斜辊列矫直机示意图 1-工作辊；2-支持辊42ppt课件 可调矫直辊挠度的矫直机图12-17可调矫直辊扰度矫直机示意图43ppt课件图12-20 11-2603002300 钢板矫直机工作机座1-压下传动装置；2、9-支承辊调节螺丝；3、7-上、下支承辊；

14、4、8-上、下台架；5、6-上、下工作辊；10-紧鼓螺母；11-立住；12-压下螺母；13-内齿圈；14-平衡螺母；15-托盘；16-平衡弹簧；17-手轮；18-压下螺母丝；19-出、入口导辊44ppt课件12.4.3.2 型材辊式矫直机的结构型材辊式矫直机的结构图12-19 悬臂式矫直机孔型结构及辊套图(a)-整体式；(b)-组合式45ppt课件 悬臂式（或开式）矫直机 图12-20 9辊550悬臂式辊式型钢矫直机1-机架；2、3-矫直辊；4-压下装置；5-轴向调整装置；6-联结轴；7-减速机；8-齿形联轴器；9-主电机46ppt课件 闭式矫直机 图12-21闭式八辊型材矫直机 1-轴向调整

15、螺母；2-辊套；3-上机架；4-轴承座；5-下机架；6-压下装置；7-弹簧平衡装置47ppt课件12.5 12.5 拉伸弯曲矫直机拉伸弯曲矫直机图12-22连续拉弯矫直机结构形式a-具有一组夸曲辊；b具有两组弯曲辊 1、2-弯曲辊；3-矫直辊；4-前张力辊组；5-后张力辊组48ppt课件 拉弯矫直是在辊式矫直和张力矫直的基础上发展起来的一种新型带材矫直方法，其主要特点是：能有效地消除板带材飘曲，浪形等三维形状缺陷，矫直质量高；退火后带材经拉弯矫直后机械性能明显改善，具有冷平整效果；弯曲辊、矫平辊与带材同步性好，不会因打滑而擦伤带材表面；适于各种带材加工线和金属矫直，在酸洗机组中可作为机械破鳞

16、装置，除鳞效果好，热镀锌机组中，镀层均匀，细化。矫直中所使用的张应力仅是带材屈服限的1/101/3，克服了张力 矫直易断带，能耗大的缺点；结构简单，便于维护。49ppt课件12.5.1 拉伸弯曲矫直原理拉伸弯曲矫直原理图12-23 带材在拉伸弯曲矫直过程中断面应力分布(a)-纯弯曲时应力分布；(b)-拉弯应力叠加时的应力分布；(c)-带材全塑性弯曲的断面应力分布带材在拉伸弯曲矫直过程中断面应力分布 50ppt课件 带材中心层偏移量A KhAS1200SiEK2S式中，-带材拉伸应力；K-系数，（-带材力口工硬化的弹性模数）；-反弯曲率半径；-带材屈服极限。中心层偏移使带材在反复弯曲时拉伸应变与

17、弯曲应变不能互相抵消，即在不大的拉应力作用下，带材可产生塑性延伸变形而变平直。51ppt课件12.5.2 拉伸弯曲矫直机的结构拉伸弯曲矫直机的结构12.5.2.1 拉伸弯曲机座拉伸弯曲机座无驱动装置；由弯曲辊单元和矫平辊单元组成，弯曲辊的型式 图3.2.27 弯曲辊型式 a-多支持辊辊系；b-y 型浮动辊；c-V 型浮动辊 52ppt课件12.5.2.2 张力辊组张力辊组 前后张力辊组速度差使带材产生张力而产生塑性延伸变形(0.33%)。53ppt课件12.5.3 拉伸弯曲矫直机组的主要参数拉伸弯曲矫直机组的主要参数12.5.3.1 工艺参数工艺参数 拉弯矫直机组的主要工艺参数是带材延伸率。按照工艺要求，带材延伸率范圈大致是0.53%，可参考下表选择。54ppt课件12.5.3.2 结构参数结构参数图12-26张力辊组张力分布示意图 拉伸弯曲矫直机组的主要结构参数是弯曲辊直径、张力辊直径及其数量。张力辊直径：ShED其数量取决于带材所需张力值：feTT1255ppt课件