轧制原理第七章课件.ppt

1、第七章第七章 轧制力矩与电机负荷力矩的计算轧制力矩与电机负荷力矩的计算轧制力矩及其计算轧制力矩及其计算电机传动所需的力矩和功率电机传动所需的力矩和功率电机负荷图的绘制电机负荷图的绘制电机能力较验电机能力较验轧制力矩及其计算轧制力矩及其计算p轧制力矩：轧制时，为克服金属的变形抗力和摩擦阻力，使轧辊转动所需的力矩就是轧制力矩。它是确定电机负荷力矩的重要参数之一，也是在进行工艺、设备设计时，所必须计算的力能参数。p轧制力矩的计算(1)若能确定力臂a，则可定：；(2)利用能耗曲线；(3)通过计算变形功求得轧制力矩。MP a轧制力矩的计算轧制力矩的计算p通过确定a来计算轧制力矩：(1)经验法 其中，称为

2、力臂系数；是变形区长度。由(1)式，只需确定，则值可定。根据经验 热轧：.简单断面.复杂断面al()1 0306.04505.065075.轧制力矩的计算轧制力矩的计算 冷轧：.带润滑.不润滑 p理论计算法：根据定义，轧制压力的为：则根据图1，轧制力矩为因轧制力矩的大小为 0204.0203.0304.PBp dxl01()2(0 xdxpBMl)3(aPM图1.轧制力矩计算图示轧制力矩的计算轧制力矩的计算将该二式联立，有将力臂a解出 该式的分母是静矩，分子是单位压力p的分布图形面积，二者之商为形心坐标，如图2所示。p力臂a的几何意义：a是p分布图的图形的形心与轧辊中心线的距离，见图2。小条面

3、积 之积是 对中心线的静矩，故a是形心的方向的坐标值。xdxpBaPl0形心坐标分布图面积静矩pdxpBxdxpBPxdxpBalll000图2.的几何意义入口出口p dxx与p dx轧制力矩的计算轧制力矩的计算而力臂系数 。综上，几何意义为 轧制压力是单位压力分布图形的面积；轧制力矩是对中心线（出口）的静矩；是单位压力分布图的方向的形心坐标。p通过变形功来计算轧制力矩 轧制时，轧辊转动需克服轧制力矩而做功，即 其中是轧件通过轧辊期间（纯轧时间内），轧辊转过的角度。故：a lMA MA轧制力矩的计算轧制力矩的计算下面分别确定和。求：其中t为纯轧时间，(L是轧件的长度)，是出口速度。根据前滑的定

4、义，有 求该道次的变形功：变形功的确定在塑性加工力学中已学过，为 tvRt(*)tL vhvhSvvvvvShhhh，则，代入式1(*)111RvStLRShhh()()轧制力矩的计算轧制力矩的计算所以轧制力矩为：p利用能耗曲线确定轧制力矩 (1)能耗曲线及其测定方法 概念：能耗曲线是指轧制过程中，轧件的单位重量（按每吨计）的积累电耗()与总延伸系数()之间的关系曲线，即 和的关系。对板材轧制，能耗曲线为 和之间的关系。能耗曲线来源于现场实测，作为工程技术人员应掌握本厂所生产的钢种的能耗曲线。Ap V Ln H h()1()ln()1()ln(hhSRhHhBpSRLhHVpAMaaa轧制力矩

5、的计算轧制力矩的计算 实测方法 以型钢轧制为例，其主要步骤为：.首先计算出各道次的延伸系数：；.然后测出各道次的电流 与电压 值(根据电机负荷可得到)及时间t，则单位电耗为：，其中 是某道次所消耗的电能()，是轧件的重量。.计算积累能耗 和总延伸系数 ：以例说明，如当 ，即可第二道，则 ，将各道均算出，然后列出计算表iiiFF1IiViaA GIVt GiiiiAiKW hai 2aaa1212轧制力矩的计算轧制力矩的计算 .根据上表绘出能耗曲线 该曲线的横轴为 ，纵轴为 ，即总延伸系数与积累能耗的关系曲线。这就是能耗曲线的测定过程。道次电耗能耗积累单耗123iAiaia11A1aAG11a1

6、2312A2aAG22aa12123A3aAG33aaa123a轧制力矩的计算轧制力矩的计算 (2)利用能耗曲线求轧制力矩的步骤：通过现场实测或查找资料，得到与现场生产相等或相近的能耗曲线；计算各道次的总延伸系数 ；例如，若计算第八道次的轧制力矩，则 在能耗曲线上查得 ，如图3所示。图3.能耗曲线示意ii和1812818712717iiiiaa78,轧制力矩的计算轧制力矩的计算 计算该道次的单位能耗 和总能耗 ：计算轧制力矩：式中v为轧辊的线速度，t为纯轧时间，它与轧件的出口速度 有关，而 又与前滑 有关，故需作如下变换。其中 是轧件的长度。aaa887a8A8Aa G88MAA Rv ttv

7、Rt()vhvhShMA RSvtvvSA RSlhhhhh()()()111l轧制力矩的计算轧制力矩的计算 注：如此计算出的轧制力矩，并非是纯的轧制力矩，其中还包括有轧机传动机构中（即各传动零部件）的附加摩擦力矩 。这是因为能耗曲线是通过实测电机的电流和电压（即电机的负荷）而得到的。为区别之，用 表示利用能耗曲线求得的轧制力矩。若仅将轧辊轴承处的摩擦力矩考虑在内（忽略其他传动部件中的摩擦力矩），则轧制力矩 为 其中，i是速比；是辊颈处的附加摩擦力矩；是纯的轧制力矩。这是因为 是电机上的，而和 是轧辊上的，而者之间的关系相差一个速比i，换算到电机上时，需除以i。MfMM MMMifMfMMf电

8、机传动所需的力矩和功率电机传动所需的力矩和功率 p电机传动轧辊所需力矩图1.轧机传动系统示意 在轧制过程中，主电机传动轧辊所需的力矩(也称扭矩)由如下四部分组成：轧制力矩，是用于使轧件塑性变形所需之力矩，其中包括金属本身的变形抗力造成的变形阻力矩和接触面摩擦造成的金属流动阻力矩，的计算及其讨论前面已完成。MnMMMMMnzfd0MzMz电机传动所需的力矩电机传动所需的力矩 ：附加摩擦力矩，是克服轧制时发生在轧辊轴承及传动机构轴承内的摩擦力矩，与金属塑性流动所受的摩擦阻力矩相比，该力矩为额外增加的部分，故称附加摩擦力矩；：空转力矩，是由整个传动系统的各个零部件的自重所引起的摩擦阻力矩，即轧机启动

9、后，待轧时（还未过钢）电机轴上所负荷的力矩。：动力矩，是轧制过程中因轧辊的转速发生变化而产生的惯性力矩。MfM0Md电机传动所需的力矩电机传动所需的力矩p 、的计算 (1)空转力矩 一般该力矩约占电机额定力矩的(36)%。除轧辊外，齿轮机座、减速机、连接轴等都有因它们的自重所导致的摩擦阻力矩，故需将其都计算在内。(2)附加摩擦力矩 一般该力矩约占电机额定力矩e的(1012)%。(3)动力矩 动力矩约占电机额定力矩的(2030)%。M0MfMdM0MfMd电机传动所需的功率电机传动所需的功率p功率的定义是单位时间所作之功，即 可见轧制时的功率为轧制力矩与轧辊角速度之积，而为弧度秒。为将N换算成工程上实用的参数千瓦，现作如下变换：，KW 式中，M是轧制力矩，n是电机的转速，转分。tANMNnMnMN03.1102601023谢 谢