矫直机分析课件

单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,ppt课件,*,矫直机的类型及发展,12.1,弹塑性弯曲矫直基本理论,12.2,第十二章 矫直机,压力矫直机的矫直原理,12.3,辊式矫直机,12.4,12.5,拉伸弯曲矫直机,1,ppt课件,矫直机的类型及发展 12.1 弹塑性弯曲矫直基本理论 12.,基本要求：,重点与难点：,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,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。,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,2,ppt课件,基本要求：重点与难点：了解矫直机的作用、类型、结构；,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,3,ppt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,12.1,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,4,ppt课件,12.1 矫直机的类型及发展 压力矫直机 4ppt课件,图,12-1,各类矫直机示意图,5,ppt课件,图12-1各类矫直机示意图 5ppt课件,6,ppt课件,6ppt课件,12.2,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,7,ppt课件,12.2 弹塑性弯曲矫直基本理论12.2.1 弹塑性变形,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,8,ppt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,（,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,9,ppt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,原始曲率,轧件在弯曲前的曲率；,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,轧件经过弹复后的曲率；,10,ppt课件,原始曲率轧件在弯曲前的曲率；反弯曲率轧件在外力矩,弹复曲率,弹性恢复阶段，轧件弹性恢复的曲率；,总变形曲率,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,;,11,ppt课件,弹复曲率弹性恢复阶段，轧件弹性恢复的曲率；总变形曲,12.2.2,弹塑性弯曲力矩计算,12.2.2.1,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,12,ppt课件,12.2.2 弹塑性弯曲力矩计算12.2.2.1 应变一,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。,13,ppt课件,因为被矫轧件为理想弹塑性体矩形断面轧件，则假定：13p,轧件纵向纤维线应变：,，因为,，则：,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：,14,ppt课件,轧件纵向纤维线应变：，因为，则：式中，-矫直前AA 截面与垂,根据虎克定律，加工件断面发生塑性变形的临界线应变：,，则：,轧件断面发生塑性应变的临界点：,15,ppt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：，则：,12.2.2.2,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：,对于矩形截面加工件，设截面宽为,，高为,，则,，则：,16,ppt课件,12.2.2.2 弹塑性弯曲力矩的计算弯曲力矩的计算公式：,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,17,ppt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,同理，可得到圆截面的弯曲力矩：,18,ppt课件,同理，可得到圆截面的弯曲力矩：18ppt课件,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,被矫金属为矩形截面时：,，,被矫金属为圆形截面时：,；,；,19,ppt课件,右边括号中的第一项为弹性变形区的抗弯截面系数 ；弹,表,12-1,各种断面形状的,值,20,ppt课件,表12-1 各种断面形状的值20ppt课件,图,12-9,弯曲力矩,与弯曲总曲率,关系,21,ppt课件,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,由材料力学可知，,若轧件断面为矩形断面：,，即：,22,ppt课件,12.2.3 弹复曲率计算由材料力学可知，若轧件断面为矩形,图,12-10,弹复曲率,与弯曲变形总曲率 的关系图,a,点：,b,点：,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。,23,ppt课件,图12-10 弹复曲率 与弯曲变形总曲率,12.3,压力矫直机的矫直原理,将具有原始曲率 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：,24,ppt课件,12.3 压力矫直机的矫直原理 将具有原始曲率,12.4,辊式矫直机,12.4.1,辊式矫直机的矫直原理,12.4.1.1,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,25,ppt课件,12.4 辊式矫直机12.4.1 辊式矫直机的矫直原理1,12.4.1.2,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力图,26,ppt课件,12.4.1.2 大变形量矫直方案图12-12 大变形量矫,12.4.2,辊式矫直机的参数,12.4.2.1,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,27,ppt课件,12.4.2 辊式矫直机的参数12.4.2.1 辊式矫直,假设条件,，,i,前面两次矫直采用大变形矫直方案，即为纯塑性弯曲，,ii,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，,轧件为受许多集中载荷连续梁,28,ppt课件,假设条件，i 前面两次矫直采用大变形矫直方案，即为纯塑,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：,；,；,同理可得：,；,；,中间矫直辊子压力：,所有矫直辊的总压力：,29,ppt课件,计算矫直辊压力分别取2-2、3-3、4-4横截面，并应用,矫直功率计算,矫直过程中电机所需克服的静力矩,:,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。,30,ppt课件,矫直功率计算矫直过程中电机所需克服的静力矩:式中，-使,矫直力矩的计算,矫直机所有辊子总的矫直扭矩,为：,31,ppt课件,矫直力矩的计算矫直机所有辊子总的矫直扭矩为：31ppt课,滚动摩擦力矩的计算,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，矫直钢板时取,0.8m,，,矫直型材时取,0.8,1.2m,。,32,ppt课件,滚动摩擦力矩的计算式中，-各矫直辊所受的压力；-矫直辊在加,轴承摩擦力矩计算,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,0.08,0.1,；,-,矫直辊辊颈直径。,33,ppt课件,轴承摩擦力矩计算式中，-矫直辊轴承摩擦系数，对于滚珠轴承,电机功率计算,式中,-,加工件矫直速度；,-,传动效率，取,0.7,0.9,。,34,ppt课件,电机功率计算式中,-加工件矫直速度；-传动效率，取0.7,12.4.2.2,辊式矫直机的结构参数,辊距和辊径的确定,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,。,35,ppt课件,12.4.2.2 辊式矫直机的结构参数 辊距和辊径的确定,最大辊距,保证矫直质量为前提，原则须保证 轧件,经反弯后塑变断面超过,2/3,，即,取,，则有：,36,ppt课件,最大辊距 保证矫直质量为前提，原则须保证,最小辊距,受到辊面接触应力及矫直辊扭转强度限制。,接触应力按近似圆柱体与平板接触应力公式计算：,取,，则有：,37,ppt课件,最小辊距 受到辊面接触应力及矫直辊扭转强度限制,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,38,ppt课件,原则：在保证矫直质量的前提下尽量少；否则会加重,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+(l00,300),矫直速度,根据生产率确定，并需考虑产品种类、温度等。,39,ppt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。矫直,40,ppt课件,40ppt课件,12.4.3,辊式矫直机的结构,12.4.3.1,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,41,ppt课件,12.4.3 辊式矫直机的结构12.4.3.1 板材辊式,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,42,ppt课件,倾斜辊列矫直机图12-16 倾斜辊列矫直机示意图 42p,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,43,ppt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,图,12-20 11-260,3002300,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；,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,44,ppt课件,图12-20 11-2603002300 钢板矫直机工,12.4.3.2,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,45,ppt课件,12.4.3.2 型材辊式矫直机的结构图12-19 悬臂式,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,46,ppt课件,悬臂式（或开式）矫直机 图12-20 9辊550悬臂式辊,闭式矫直机,图,12-21,闭式八辊型材矫直机,1-,轴向调整螺母；,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,47,ppt课件,闭式矫直机 图12-21闭式八辊型材矫直机 47ppt课,12.5,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,48,ppt课件,12.5 拉伸弯曲矫直机图12-22连续拉弯矫直机结构形式,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 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,1/10,1/3,，克服了张力 矫直易断带，能耗大的缺点；,结构简单，便于维护。,49,ppt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一,12.5.1,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,50,ppt课件,12.5.1 拉伸弯曲矫直原理图12-23 带材在拉伸弯曲,带材中心层偏移量,A,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。,51,ppt课件,带材中心层偏移量A 式中，-带材拉伸应力；,12.5.2,拉伸弯曲矫直机的结构,12.5.2.1,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,52,ppt课件,12.5.2 拉伸弯曲矫直机的结构12.5.2.1 拉伸,12.5.2.2,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,(0.3,3%),。,53,ppt课件,12.5.2.2 张力辊组 前后张力辊组速度差使,12.5.3,拉伸弯曲矫直机组的主要参数,12.5.3.1,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,0.5,3%,，可参考下表选择。,54,ppt课件,12.5.3 拉伸弯曲矫直机组的主要参数12.5.3.1,12.5.3.2,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：,其数量取决于带材所需张力值：,55,ppt课件,12.5.3.2 结构参数图12-26张力辊组张力分布示意,