二輥棒材矯直機(jī)的設(shè)計(jì)含5張CAD圖

二輥棒材矯直機(jī)的設(shè)計(jì)含5張CAD圖,二輥棒材,矯直機(jī),設(shè)計(jì),CAD 摘 要 近現(xiàn)代以來(lái)，社會(huì)不斷發(fā)展，技術(shù)進(jìn)步突飛猛進(jìn)，對(duì)于棒材的產(chǎn)量與質(zhì)量要求的不斷提高，針對(duì)棒材的產(chǎn)品精度提出了更高的要求。過(guò)去，相關(guān)廠商通常使用平行輥矯直機(jī)來(lái)進(jìn)行針對(duì)管道的矯直的作業(yè)，以及棒材的截?cái)嗝娴臄嗝嫣幚?。在加工過(guò)程中，很容易產(chǎn)生自轉(zhuǎn)現(xiàn)象，另外僅可以通過(guò)矯直于輥軸縱向部分的圓形材料的彎曲。根據(jù)此條件，斜兩輥矯直機(jī)的出現(xiàn)一定水平上改善了傳統(tǒng)的平行輥矯直機(jī)無(wú)法解決的矯直棒和管的相關(guān)困擾，本文將設(shè)計(jì)一種二輥棒材矯直機(jī)。 本文將從矯直機(jī)的工作原理以及工藝技術(shù)兩個(gè)方面入手進(jìn)行分析，對(duì)目前的工藝與原理進(jìn)行梳理，同時(shí)對(duì)斜輥矯直機(jī)進(jìn)行有關(guān)分析，從多個(gè)方面如工作原理，機(jī)器的結(jié)構(gòu)和特點(diǎn)進(jìn)行多角度分析，另外，對(duì)兩輥矯直機(jī)的有關(guān)的計(jì)算方法進(jìn)行功率的分析計(jì)算，并因此提出對(duì)于二輥棒材矯直機(jī)的基本設(shè)計(jì)路徑，對(duì)于附屬的結(jié)構(gòu)諸如機(jī)架、機(jī)座、以及傳動(dòng)結(jié)構(gòu)本文沒(méi)有進(jìn)行詳細(xì)分析，只是進(jìn)行簡(jiǎn)單的介紹分析，由于時(shí)限問(wèn)題，對(duì)于設(shè)備中的液壓結(jié)構(gòu)以及整體設(shè)備的相關(guān)作業(yè)要求并未進(jìn)行詳細(xì)說(shuō)明。限于本人的水平，文中有誤漏之出，還請(qǐng)批評(píng)指正。 關(guān)鍵詞：棒材；矯直工藝；二輥棒材矯直機(jī)；矯直力能參數(shù) ABSTRACT Since modern times, the society has been developing, technological progress by leaps and bounds, for the continuous improvement of rod output and quality requirements, put forward for the product accuracy of rod higher requirements. In the past, the relevant manufacturers usually used parallel roller straightening machines for the straightening of the pipe, and for the cross - section treatment of the rods. In the processing process, rotation is easy to produce, and only by bending the circular material straightened to the longitudinal part of the roller shaft. According to this condition, the emergence of inclined two - roll straighter machine improves the traditional straightening rod and pipe problems because of the design of a two - roll rod straighting machine. This paper will analyze the working principle of straightening machine and process technology, Combing the current processes and principles, On the inclined roller straightening machine, From multiple aspects such as the working principles, The structure and characteristics of the machine are analyzed from multiple angles, Also, Power calculation of two - roll straightener, Therefore, the basic design path for the two - roller rod straightening machine is proposed, For accessory structures such as racks, seats, and drive structures, Just a simple introduction analysis, Due to the time limits of issues, The hydraulic structure in the equipment and the operation requirements of the equipment and the overall equipment are not detailed. Limited to my level, the article is error and leakage, please also criticize and correct. Keywords：bars；Straightening process；the two roll bar straightening machine；straightening of the power parameters 目 錄 1 緒 論 1 1.1設(shè)計(jì)課題背景 1 1.2設(shè)計(jì)依據(jù) 1 1.3矯直設(shè)備的發(fā)展概況 1 1.4分類(lèi)及工作原理 3 1.4.1壓力矯直機(jī) 3 1.4.2輥式矯直機(jī) 4 1.4.3斜輥式矯直機(jī) 4 1.4.4拉伸矯直機(jī) 4 1.4.5拉伸彎曲矯直機(jī) 4 2 矯直理論 5 2.1“ 矯直”的定義 5 2.2反彎矯直的基本原理 5 2.3二輥棒材矯直機(jī)的工作原理 6 2.4設(shè)計(jì)參數(shù) 9 2.5國(guó)內(nèi)外現(xiàn)在生產(chǎn)這種矯直機(jī)的廠家 12 3 二輥棒材矯直機(jī)力能參數(shù)計(jì)算 13 3.1矯直力的計(jì)算 13 3.1.1求導(dǎo)程t 14 3.1.2求彈性極限彎矩Mmax 14 3.1.3求傾角： 14 3.1.4軸承承受力的總和 15 3.2二輥棒材矯直機(jī)功率計(jì)算 16 3.2.1軸承的消耗功率 16 3.2.2滑動(dòng)摩擦的消耗功率 16 3.2.3滾動(dòng)摩擦的消耗功率 16 3.2.4塑性彎曲變形的消耗功率 16 3.2.5消耗總功率 17 3.3矯直機(jī)驅(qū)動(dòng)功率 17 3.4關(guān)于機(jī)架、機(jī)座及軸承蓋的設(shè)計(jì) 17 4 二輥棒材矯直機(jī)輥系設(shè)計(jì) 20 4.1矯直輥的組成 20 4.2矯直輥材料 20 4.3矯直輥尺寸計(jì)算 21 4.4矯直速度計(jì)算 23 4.5矯直輥強(qiáng)度計(jì)算 24 4.6軸承的壽命校核 26 5 二輥棒材矯直機(jī)傳動(dòng)裝置的選擇及液壓過(guò)載保護(hù) 29 5.1二輥棒材矯直機(jī)傳動(dòng)裝置的選擇 29 5.1.1矯直機(jī)主傳動(dòng)裝置的組成 29 5.1.2矯直機(jī)主傳動(dòng)裝置類(lèi)型 29 5.1.3萬(wàn)向連接軸 30 5.1.4聯(lián)接軸的總體的配置及其平衡裝置 30 5.1.5主減速機(jī) 31 5.2二輥棒材矯直機(jī)的液壓過(guò)載保護(hù)裝置 32 6 二輥棒材矯直機(jī)的安裝與維護(hù) 35 6.1二輥棒材矯直機(jī)的安裝 35 6.1.1基礎(chǔ) 35 6.1.2設(shè)置安裝基準(zhǔn) 35 6.1.3設(shè)置墊板 35 6.1.4矯直機(jī)的吊裝、找正、找平、找標(biāo)高 36 6.1.5二次灌漿 36 6.1.6試運(yùn)轉(zhuǎn) 36 表6-1 運(yùn)轉(zhuǎn)步驟 37 6.2二輥棒材矯直機(jī)的維護(hù) 37 6.2.1二輥棒材矯直機(jī)的維護(hù)和修理制度 37 6.2.2二輥棒材矯直機(jī)的潤(rùn)滑 38 7結(jié)論 40 參考文獻(xiàn) 41 致 謝 43 4 1 緒 論 1.1設(shè)計(jì)課題背景 由于實(shí)際生產(chǎn)過(guò)程中由于人工長(zhǎng)時(shí)間地手動(dòng)檢測(cè)矯直機(jī)的翹曲，因此手動(dòng)設(shè)置矯直機(jī)的翹曲量不夠精確。整個(gè)工作過(guò)程都是手工操作，效率低下，并且校準(zhǔn)精度取決于操作人員的經(jīng)驗(yàn)。由于矯直機(jī)通常用作輔助矯直設(shè)備，因此校準(zhǔn)必須檢測(cè)工件的原始彎曲度，測(cè)量彎曲度，確定最佳矯正點(diǎn)并設(shè)置彎曲度[1]。由于缺乏可靠的檢測(cè)方法以及對(duì)某些人為因素的理解，這些操作只能在過(guò)去手動(dòng)完成。因此，過(guò)去所使用的方案存在以下缺點(diǎn)：手動(dòng)彎曲檢測(cè)和彎曲量手動(dòng)設(shè)置不夠精確，效率低，并且校準(zhǔn)精度取決于操作人員的經(jīng)驗(yàn)，導(dǎo)致生產(chǎn)效率低下。如今，人們對(duì)條的需求在增加，對(duì)精度的要求也在增加。在這種情況下，斜二輥矯直機(jī)從根本上改善了傳統(tǒng)平行輥矯直機(jī)無(wú)法解決的問(wèn)題[2]，例如棒材和管材的校準(zhǔn)精準(zhǔn)度。因此，我們?cè)O(shè)計(jì)了二輥棒材矯直機(jī)。 1.2設(shè)計(jì)依據(jù) 根據(jù)目前的行業(yè)對(duì)于矯直機(jī)的相關(guān)材料對(duì)于目前的技術(shù)指標(biāo)進(jìn)行如下設(shè)計(jì)： 表1-1設(shè)計(jì)參數(shù)表 矯直棒材規(guī)格 矯直棒材材料 合金鋼、不銹鋼（2） 棒材原始曲率 矯直后直度 棒材原始表面 棒材矯直后表面 最大矯直速度 最大矯直力 采用液壓過(guò)載保護(hù)；采用循環(huán)潤(rùn)滑與循環(huán)冷卻；自動(dòng)上下料。 1.3矯直設(shè)備的發(fā)展概況 尚未在準(zhǔn)確的書(shū)面記錄中找到矯直技術(shù)的確切時(shí)間。然而，在挖掘的文物中我們發(fā)現(xiàn)，在春秋戰(zhàn)國(guó)時(shí)期劍的筆直度使人們可以想象到手動(dòng)校直和拉平的技術(shù)已經(jīng)達(dá)到了很高的水平。在技術(shù)進(jìn)步的過(guò)程中，人類(lèi)的工具加工一直使用矯直技術(shù)進(jìn)行從小器件的針狀物體以及大型圓棒的加工制作。而手工加工的過(guò)程相對(duì)簡(jiǎn)陋，缺少精細(xì)化的控制，另外大型的部件通常使用高溫加熱進(jìn)行產(chǎn)品的加工制作。 基于社會(huì)的特性，我國(guó)的長(zhǎng)期受限于手工技術(shù)的發(fā)展。在十八世紀(jì)末到十九世紀(jì)初這段時(shí)間，通過(guò)工業(yè)革命，在西方國(guó)家進(jìn)行了第一次工業(yè)革命，人類(lèi)社會(huì)經(jīng)歷了動(dòng)力系統(tǒng)的重大變革，完成了人力的替代，人類(lèi)邁入了蒸汽時(shí)代。從此大型機(jī)械化生產(chǎn)替代手工制作生產(chǎn)。通過(guò)冶煉技術(shù)的進(jìn)步，英國(guó)在鋼鐵產(chǎn)量上有了質(zhì)的飛躍，整體產(chǎn)量提升接近三倍，在十九世紀(jì)中期，產(chǎn)量得到了進(jìn)一步的爆炸式增加，直至十九世紀(jì)末期，產(chǎn)量已經(jīng)增加到了初期的五十倍左右。其中二次加工的鋼材的比重也在逐年增加。在這個(gè)時(shí)期，隨著工業(yè)機(jī)械技術(shù)的發(fā)展，鍛造機(jī)、軋鋼機(jī)以及矯直機(jī)先后出現(xiàn)，并在生產(chǎn)過(guò)程中發(fā)揮了越來(lái)越大的作用。 在二十世紀(jì)時(shí)期，蒸汽動(dòng)力被電力驅(qū)動(dòng)所取代，從而加速了整個(gè)機(jī)械工業(yè)的進(jìn)步。 一九零五年在英國(guó)發(fā)明的輥式矯直機(jī)，我國(guó)引進(jìn)為歷史上第一臺(tái)此類(lèi)機(jī)器。 在二十世紀(jì)初，已經(jīng)有兩臺(tái)用于矯正圓截面的輥矯直機(jī)。 在二十世紀(jì)六十年代，美國(guó)薩頓公司發(fā)明了KTC矯直機(jī)[3]，可以改善大直徑管道矯直的缺陷。在上個(gè)世紀(jì)三四十年代，國(guó)外相關(guān)先進(jìn)設(shè)備被引進(jìn)國(guó)內(nèi)的鋼鐵工業(yè)，對(duì)于國(guó)內(nèi)的技術(shù)發(fā)展有了進(jìn)一步的推動(dòng)。 新中國(guó)成立后，中國(guó)的老重工業(yè)城市就已經(jīng)從歐美工業(yè)強(qiáng)國(guó)那里獲得了更高的技術(shù)支持，通過(guò)引進(jìn)、吸收、轉(zhuǎn)化對(duì)國(guó)內(nèi)的矯直機(jī)技術(shù)有了極大的推進(jìn)。另外一方面，隨著拉伸矯直機(jī)的引進(jìn)，以及蘇聯(lián)對(duì)于我國(guó)的工業(yè)援助，在相關(guān)設(shè)備上的，伴隨著第三次工業(yè)革命催生出來(lái)的信息化技術(shù)與計(jì)算機(jī)技術(shù)的不斷發(fā)展，對(duì)于工業(yè)化發(fā)展有著大力的推動(dòng)作用，在這一方面對(duì)于設(shè)備的進(jìn)步發(fā)展是全方位的催生作用，拓寬了品類(lèi)范圍，在產(chǎn)品規(guī)格、結(jié)構(gòu)上也有著大力推動(dòng)發(fā)展。 改革開(kāi)放給我國(guó)的工業(yè)發(fā)展帶來(lái)了新的發(fā)展活力，通過(guò)大量吸收的國(guó)外的先進(jìn)技術(shù)與最新的研究成果。在范圍1.6mm-600mm的直徑內(nèi)，均可以通過(guò)管式矯直機(jī)來(lái)實(shí)現(xiàn)。并且在速度方面也有大幅度提高能夠達(dá)到300m/min的高速型號(hào)的校準(zhǔn)器，在精確度方面能夠完成的0.038mm/m的級(jí)別校準(zhǔn)器。英國(guó)的矯直機(jī)，德國(guó)的矯直機(jī)等。從上個(gè)世紀(jì)五十年代，我國(guó)科學(xué)家劉天明提出了一種高度精確的技術(shù)方法來(lái)計(jì)算整個(gè)過(guò)程并且對(duì)進(jìn)行了精確的測(cè)試工作。而在上個(gè)世紀(jì)六十年代到八十年代，通過(guò)對(duì)于相關(guān)技術(shù)的深入研究，并取得了突破性的進(jìn)展，并進(jìn)行了全國(guó)性的行業(yè)技術(shù)會(huì)議。同時(shí)，西安重型裝備研究院以太原重型機(jī)械廠為代表的研究部門(mén)和設(shè)計(jì)制造部門(mén)已經(jīng)完成了許多矯直機(jī)的設(shè)計(jì)和開(kāi)發(fā)。它不僅為我國(guó)的生產(chǎn)提供了設(shè)備保證，而且還教育了大批設(shè)計(jì)研究人員。 在上個(gè)世紀(jì)末期，在這方面的技術(shù)進(jìn)展有了進(jìn)一步的突破，進(jìn)一步的貼近世界的一流水平。通過(guò)大量的專(zhuān)利申請(qǐng)，在重點(diǎn)技術(shù)領(lǐng)域大量獲得省部級(jí)科技成成果獎(jiǎng)勵(lì)，以及國(guó)家發(fā)明獎(jiǎng)勵(lì)。尤其是近些年，在技術(shù)突破上，達(dá)到了7輥矯直機(jī)以及三輥薄壁銅管矯直機(jī)，三輥薄壁銅管矯直機(jī)。并且在這個(gè)基礎(chǔ)之上不斷的進(jìn)行創(chuàng)新，目前部分單位在努力在將5G融合自動(dòng)化技術(shù)與矯直機(jī)相結(jié)合，爭(zhēng)取實(shí)現(xiàn)在目前的技術(shù)潮流下完成工業(yè)的進(jìn)展，提高關(guān)于自動(dòng)化的提升，以此降低人員投入，以及效率的提升。 1.4分類(lèi)及工作原理 在軋制，增熱和物流等環(huán)節(jié)過(guò)程中，通常情況在生產(chǎn)過(guò)程中會(huì)出現(xiàn)塑性變形或內(nèi)部殘余應(yīng)力，因此會(huì)出現(xiàn)在很多工藝缺陷性問(wèn)題。由于當(dāng)前的市場(chǎng)需求對(duì)于生產(chǎn)廠家的要求越來(lái)越高，對(duì)于這種情況，廠家對(duì)于矯直機(jī)的需求也是日益增加，同時(shí)隨著產(chǎn)品的普及，對(duì)于產(chǎn)品力的需求也是不斷提升，對(duì)于產(chǎn)品的自動(dòng)化水平的需求也是不斷的提高。 通過(guò)不同的結(jié)構(gòu)特性和工作機(jī)理，矯直機(jī)可分為幾種基本類(lèi)型：壓力矯直機(jī)，輥矯直機(jī)，斜輥矯直機(jī)，拉伸矯直機(jī)和拉伸彎曲矯直機(jī)[4]。 1.4.1壓力矯直機(jī) 壓力校準(zhǔn)器將會(huì)利用可動(dòng)壓頭，這種壓頭主要是根據(jù)曲柄和連桿機(jī)構(gòu)的驅(qū)動(dòng)，通過(guò)使壓延件向相反方向彎曲來(lái)補(bǔ)償壓延件。 過(guò)度校準(zhǔn)是壓力校準(zhǔn)器的基本校準(zhǔn)原理。這種矯直機(jī)的手工工作量大，帶來(lái)的生產(chǎn)產(chǎn)能低，但能夠根據(jù)實(shí)際情況及時(shí)調(diào)整，可依據(jù)不同類(lèi)型局部彎曲的情況進(jìn)行及時(shí)的反饋調(diào)整。一般情況，常常用于矯直大型鋼梁結(jié)構(gòu)件，鋼軌和大直徑的鋼管。 1.4.2輥式矯直機(jī) 輥式矯直機(jī)具備相互交叉的工作輥，并且折彎的滾動(dòng)件在旋轉(zhuǎn)的工作輥之間通過(guò)，反復(fù)折彎然后繼續(xù)矯直。軋制零件可以高速連續(xù)地矯直，能夠具有更高的生產(chǎn)率[5]。矯直機(jī)有多種種類(lèi)，根據(jù)如何調(diào)整工作輥的最上一行，基本上可以將它們分為三類(lèi)：?jiǎn)为?dú)調(diào)整，平行調(diào)整和傾斜調(diào)整。 1.4.3斜輥式矯直機(jī) 傾斜的輥式矯直機(jī)通常應(yīng)用在矯直管道和圓棒的生產(chǎn)中。該矯直機(jī)的工作輥擁有具備相似于雙曲線空間曲線的外形，并且兩行工作輥的軸線相互相交。管道和棒在矯直時(shí)螺旋旋轉(zhuǎn)時(shí)會(huì)向前移動(dòng)，并相同運(yùn)動(dòng)下進(jìn)行多曲折和滾動(dòng)操作以去除彎曲和末端橢圓形的所有側(cè)面。該矯直機(jī)的設(shè)備具備更加輕便的整備質(zhì)量，相比于過(guò)去的設(shè)備更加容易的進(jìn)行調(diào)節(jié)和維護(hù)作業(yè)，對(duì)管材和棒材具有良好的矯直作業(yè)成效。可以根據(jù)工作輥的數(shù)量進(jìn)行分列歸類(lèi)，本文介紹的兩個(gè)輥矯直機(jī)屬于這一類(lèi)型。 1.4.4拉伸矯直機(jī) 在應(yīng)對(duì)超薄型材料的鋼板以及有色金屬板材的加工的管材和型材，在處理帶有中間的瓤曲線或者是帶有邊緣角波的板帶，支撐輥段可調(diào)輥矯直機(jī)結(jié)構(gòu)復(fù)雜，但矯直效果不理想，因此需要采用拉伸矯直的方法[5]。 1.4.5拉伸彎曲矯直機(jī) 對(duì)于目前的發(fā)展方向來(lái)看，以提升帶材的矯直質(zhì)量效果的目標(biāo)中，積極開(kāi)發(fā)了拉伸彎曲矯正裝置。拉伸彎曲矯直的通常的泛型機(jī)理是，存在張緊帶被彎曲輥嚴(yán)重彎曲的情況下，會(huì)出現(xiàn)彈性塑性膨脹，可以進(jìn)一步完善修復(fù)出現(xiàn)的三維形狀缺陷問(wèn)題。這種矯直裝置通常用于能夠全方位矯正不同屬性金屬帶的連續(xù)工作線中，并且可以用于機(jī)械分解磷以加速酸洗的酸洗設(shè)備中。同時(shí)，在有色金屬型材車(chē)間還裝備用了扭力矯直機(jī)，以糾正型材變形的現(xiàn)象。 2 矯直理論 2.1“ 矯直”的定義 在軋制，加熱，運(yùn)輸，鍛造，擠壓，拉拔，冷卻等過(guò)程中的金屬條材（特別是代表長(zhǎng)條狀金屬型材，如型材、棒材、管材、線材、板材、帶材等），一般條件下材料會(huì)出現(xiàn)不同現(xiàn)象的彎曲、歪扭等塑性變化。金屬條材由于內(nèi)部殘余應(yīng)力而彎曲或翹曲。一方面通過(guò)加工獲取矯直后的的成品材料金屬條材的材料。 2.2反彎矯直的基本原理 在壓力矯直機(jī)，輥矯直機(jī)，經(jīng)輥矯直機(jī)和拉伸矯直機(jī)中，軋制件在背向折彎過(guò)程后進(jìn)行被矯直的過(guò)程，并且軋制件的彎曲狀態(tài)通?？梢酝ㄟ^(guò)這一技術(shù)處理表示為曲率這一表示方法。通過(guò)曲率的變化校準(zhǔn)整個(gè)流程中軋制零件曲率的水平變動(dòng)來(lái)進(jìn)行表示： 反彎曲率將在軋件在外部方面力矩M引起下反向彎曲的滾動(dòng)件的曲率，以表示。在壓力矯直機(jī)和輥式矯直機(jī)中，反向彎曲速率是利用按壓矯直機(jī)的壓頭或輥來(lái)獲得的[6]。反向彎曲速度的選擇是確定軋制零件是否能夠進(jìn)行拉直的關(guān)鍵的操作(圖2-1a)。 a-彎曲階段； b-彈復(fù)階段 圖2-1 彈塑性彎曲時(shí)的曲率變化 彈復(fù)曲率，它是當(dāng)外力矩去除后，軋件在變形內(nèi)力形成的彈復(fù)力矩My作用下彈性恢復(fù)的曲率變化量[7]，以表示。 殘余曲率，它是軋件經(jīng)過(guò)彈復(fù)后所具有的曲率（圖2-1b），以表示。如軋件被矯直，則=0，如軋件未被矯直，在輥式矯直機(jī)上，前一輥的殘余曲率將是下一輥的原始曲率，即，式中i指輥數(shù)。 殘余曲率是反彎曲率與彈復(fù)曲率的代數(shù)差：=- ，顯然欲使軋件矯直，則必須使殘余曲率=0，由上式得：=，此式是一次反彎矯直時(shí)（壓力矯直機(jī)）選擇反彎曲率的基本原則。 2.3二輥棒材矯直機(jī)的工作原理 二輥棒材矯直機(jī)由于具有很高的矯直精度和低成本，因此可以矯直輕型和中型棒材和管材，并廣泛用于冶金工業(yè)和機(jī)械制造。 二輥棒材矯直機(jī)的優(yōu)點(diǎn)主要體現(xiàn)在以下方面： 工件完全拉直，解決了普通矯直機(jī)不拉直工件頭部和尾部的問(wèn)題，大大提高了矯正質(zhì)量，矯正后的殘余干擾降低到0.1～0.5mm/m；對(duì)圓材的外徑有較強(qiáng)的圓整作用，從而大大降低了圓形材料的橢圓程度。能夠做到減少圓材料直徑縮減的現(xiàn)象，能夠做到既保持原有尺寸精度不變的情況下兼?zhèn)洳牧系谋砻婀鉂嵍取? 當(dāng)然，這種技術(shù)并不是沒(méi)有缺陷，二輥式矯直機(jī)依然存在不少設(shè)計(jì)缺陷，需要進(jìn)行進(jìn)一步的改進(jìn)來(lái)彌補(bǔ)在作業(yè)效率上的缺失，其存在缺陷內(nèi)容如下： 當(dāng)機(jī)器在的工作速度的時(shí)候，依據(jù)最新的設(shè)計(jì)，大斜角的大斜角輥形設(shè)計(jì)，能夠做到對(duì)于缺陷的有效彌補(bǔ)。另外一方面，生產(chǎn)過(guò)程中存在其他一些缺陷，這種方式會(huì)導(dǎo)致導(dǎo)板的大量損耗，這種缺陷可以通過(guò)在光射條件充足的情況下得以彌補(bǔ)，并且可以通過(guò)的在大直徑材料作業(yè)過(guò)程中使用輥式導(dǎo)板，進(jìn)一步解決這類(lèi)問(wèn)題。 考慮到矯直存在的問(wèn)題，可以使用二軋輥的弧度和剛度以及兩輥之間的傾斜角度來(lái)控制棒軋件，以達(dá)到所需的精度。 我國(guó)的鋼鐵工業(yè)目前有20多條棒材生產(chǎn)線，還有10余條生產(chǎn)線仍在建設(shè)中。通過(guò)生產(chǎn)技術(shù)的發(fā)展和現(xiàn)代化，棒材生產(chǎn)正朝著高效率和高質(zhì)量的方向上發(fā)展。 兩輥棒材矯直機(jī)依靠輥之間的交錯(cuò)彎曲來(lái)改變一對(duì)輥縫的內(nèi)部彎曲曲率[8]，而并非使工件塑性變形以獲得工件的校正效果。 以這種方式的兩輥矯直通常要求工件首先在輥隙中經(jīng)歷一個(gè)或多個(gè)彎曲變形，然后以較小的曲率（例如至少引線的一半）經(jīng)歷反向彎曲。第一種方法可以做到工件的殘余彎曲達(dá)到技術(shù)上的有效改善，而后者可以用于針對(duì)全工件的作業(yè)內(nèi)容。 二輥棒材矯直的原理簡(jiǎn)單，但實(shí)現(xiàn)方法并不簡(jiǎn)單，包含著很復(fù)雜的過(guò)程。如果材料不均勻，則難以統(tǒng)一殘余彎曲應(yīng)力，一次拉直較難；另外較大的工件尺寸公差通常需要過(guò)量的彎曲強(qiáng)度；如果工件的剛度過(guò)強(qiáng)，通常需要增加彎曲次數(shù)。必須適當(dāng)增加新軋輥間隙的曲率，以解決軋輥磨損問(wèn)題；因此，輥縫多是對(duì)稱排列。入口側(cè)的輥隙用于咬合和預(yù)矯直，出口側(cè)的輥隙用于矯直，并且輥腰的相同曲率區(qū)域位于中間，用作均勻殘余彎曲應(yīng)力。 參見(jiàn)圖，中間區(qū)域的理論長(zhǎng)度（）為?？紤]到兩側(cè)的曲率過(guò)渡和軋輥間隙的壓縮程度不足，用公式。為避免出口區(qū)域的矯直質(zhì)量不高的可能性，在初始矯直區(qū)域（）之后再添加一個(gè)精準(zhǔn)的矯直區(qū)域（），理論值為和?？紤]到曲率之間的半周期過(guò)渡采用，則軋輥間隙或累積的殘余彎曲可能太大而無(wú)法滿足質(zhì)量要求。 因此，增加并逐漸減小曲率值，這樣矯直質(zhì)量較穩(wěn)定。兩輥矯直機(jī)通過(guò)自身的結(jié)構(gòu)優(yōu)勢(shì)可以有效應(yīng)對(duì)矯直管道出現(xiàn)加工異常情況。一般情況下，作業(yè)過(guò)程中需要將將厚壁管拉直到所需要的長(zhǎng)度尺寸。在這種條件下，輥縫的彎曲程度可以大大減小，而這種情況下需要要求塑性變形的深度與管材的壁厚相同達(dá)到高度的一致性。在這種條件下，軋輥腰部的這一部分的不能達(dá)到安全的曲率半徑，同時(shí)需要減小矯直區(qū)域的曲率范圍。圓形材料由兩個(gè)輥（凸面和凹面）彎曲，并在輥間隙和輥之間沿相同方向旋轉(zhuǎn)。通過(guò)不同方向角度上的進(jìn)行旋轉(zhuǎn)，又存在機(jī)構(gòu)擁有的軸對(duì)稱的傾斜角度，所以可以在圓材在機(jī)器中滾動(dòng)過(guò)程中可以在旋轉(zhuǎn)的過(guò)程中進(jìn)一步的向前運(yùn)動(dòng)。長(zhǎng)度為Sd=t，。 圖2-2 二輥矯直過(guò)程及兩種壓彎方式 表2-1 圖2-2二輥輥縫矯直過(guò)程的解析結(jié)果 輥段 實(shí)測(cè)的或 設(shè)定的或由圖2-5查出的 ，時(shí)，不存在 Cf由圖1-19查知，時(shí)，Cf不存在 Cc=CW-Cf， 時(shí) Cc=+C0 備注 左7 -2 +2 1.1 3.1 -0.9 0.323 1.6 -0.5 +2 1.1=1+(1.4-1)/4 左6 -2 +0.5 1.2 3.2 0.7 0.313 1.428 1.61 0.70 -0.41 +0.5 >1時(shí) 左5 -0.5 +0.41 1.3 1.8 0.89 0.556 1.124 1.455 0.890 -0.155 +0.41 1.3=1.2+（1.4-1）/4 左4 -0.41 +0.155 1.4 1.81 1.345 0.552 0.743 1.448 1.20 -0.048 +0.14 為查表值 左3 -0.14 +0.048 1.65 1.79 1.602 0.559 0.624 1.44 1.37 +0.21 +0.28 開(kāi)始同 向彎曲 左2 -0.28 -0.21 1.65 1.93 1.86 0.518 0.538 1.474 1.456 +0.176 +0.194 為查表值 左1 -0.194 -0.176 4 4.194 4.176 0.238 0.239 1.644 1.643 +2.356 +2.357 0 -2.357 -2.356 4 6.357 6.356 0.157 1.67 +2.33 開(kāi)始統(tǒng) 一彎曲 右1 -2.33 4 6.33 0.158 1.67 +2.33 右2 -2.33 1.65 3.98 0.251 1.64 +0.01 第一次矯直 右3 -0.01 1.65 1.66 0.599 1.405 +0.245 右4 -0.245 1.4 1.645 0.608 1.395 +0.005 第二次矯直 右5 -0.005 1.3 1.305 0.766 1.24 +0.06 右6 -0.06 1.2 1.26 0.794 1.205 -0.005 第三次矯直 右7 +0.005 1.1 1.095 0.913 1.085 -0.015 第四次矯直 從上述表格內(nèi)容的實(shí)際解析中可以更深入地了解二輥校準(zhǔn)的內(nèi)部機(jī)制，但另外在內(nèi)部的結(jié)構(gòu)中不至于較為復(fù)雜。這種工作條件不能夠充分利用全部的工作環(huán)境的具體要求。通過(guò)研究目標(biāo)參數(shù)是Cw1的有效范圍進(jìn)行全面的分析并在實(shí)際設(shè)計(jì)中作為其中的有效數(shù)據(jù)，可以將將數(shù)字增幅到以上。嘗試達(dá)到約5的總曲率比，以達(dá)到均勻殘余曲率的目的。同時(shí)，考慮到需要增加滾子的使用壽命，可以將其增加到7，甚至在磨損后，它仍然可以達(dá)到5級(jí)。因此設(shè)計(jì)輥縫的曲率比在 (2輥矯直時(shí)過(guò)大的數(shù)值會(huì)導(dǎo)致結(jié)果的不確定性造成誤差)時(shí)采取的Cw1=3～5。接下去及值皆可按小變形原則從有關(guān)曲線上查知。再下去等值的影響已經(jīng)很小，不需要進(jìn)行無(wú)誤差計(jì)算，可以通過(guò)使用遞減原理進(jìn)行的明確。例如，過(guò)渡切線用于將滾動(dòng)曲線與卷端圓角。 2.4設(shè)計(jì)參數(shù) 基本參數(shù)包括矯直力、矯直力矩、輥距、輥徑、輥數(shù)、輥體長(zhǎng)度和矯直速度，選擇正確的基本參數(shù)能夠提高校準(zhǔn)精度和設(shè)備的質(zhì)量，減少功耗。 在這里，我們將簡(jiǎn)要介紹每個(gè)參數(shù)的主要公式。 矯直力： （2-1） （2-2） （2-3） （2-4） 矯直力矩： （2-5） 輥距： （2-6） 輥徑： （2-7） 輥身長(zhǎng)度L： ，， （2-8） 矯直速度： （2-9） 軸承壽命較核： （2-10） 矯直輥強(qiáng)度較核： （2-11） 2.5國(guó)內(nèi)外現(xiàn)在生產(chǎn)這種矯直機(jī)的廠家 由于具有很高的矯直精度，并且成本低，易于維護(hù)，更換輥時(shí)起吊時(shí)間短以及導(dǎo)板調(diào)整方便等優(yōu)點(diǎn)，因此二輥滾光棒材矯直機(jī)可以矯正輕型和中型的棒材和管材。廣泛用于冶金工業(yè)和機(jī)械領(lǐng)域。目前，國(guó)內(nèi)有許多機(jī)械廠商，例如中信重型機(jī)械有限公司洛陽(yáng)礦山廠和無(wú)錫西漳液壓機(jī)械廠。法國(guó)的公司和公司：德國(guó)公司和公司；美國(guó)公司；前蘇聯(lián)的基洛夫機(jī)床公司等都可以生產(chǎn)這種斜二輥滾光輥矯直機(jī)[9]。 3 二輥棒材矯直機(jī)力能參數(shù)計(jì)算 3.1矯直力的計(jì)算 由于兩個(gè)輥矯直機(jī)的形狀分為單向彎曲和雙向彎曲，因此矯直力的計(jì)算在矯直力上也不同，矯直力的大小與精度密切相關(guān)[10]。該模型每個(gè)卷狀部分的長(zhǎng)度：輥腰段，輥腹段，輥胸段。 由于彎矩在相同的彎曲速率區(qū)域內(nèi)不會(huì)發(fā)生變化，則此需要通過(guò)配置外力耦合以在工件內(nèi)部形成相同的彎矩區(qū)域。首先，根據(jù)圖中的上限力，在部分中形成的彎曲程度呈現(xiàn)正相關(guān)的遞增關(guān)系[11-14]。新的耦合力矩必須由形成，并且必須形成。僅在半圈之后，的偶數(shù)矩才能在循環(huán)的后半段完成與相同的彎曲矩[15-16]。當(dāng)進(jìn)入軋輥腰部的部分時(shí)，彎矩的增加應(yīng)達(dá)到的值，因此，除了的值外，還需要加上偶數(shù)矩的值。該人工力模型基本上與輥曲線的曲率變化過(guò)程一致，并且接近實(shí)際力狀態(tài)，因此可以計(jì)算圖形的矯直力數(shù)值。 圖3-1 二輥矯直機(jī)雙向反彎輥受力簡(jiǎn)圖 （3-1） 3.1.1求導(dǎo)程t 粗棒螺旋導(dǎo)程： （3-2） 細(xì)棒螺旋導(dǎo)程： （3-3） 3.1.2求彈性極限彎矩Mmax （3-4） 雙向輥形的矯直力： （3-5） 矯直力總和為： （3-6） 3.1.3求傾角： 矯直輥軸承承受的力為輥面法向力之和，為了簡(jiǎn)化計(jì)算，假設(shè)凹凸輥受力點(diǎn)基本相同，如圖3.2所示，接觸角與傾斜角基本等，，則: 圖3-2 矯直輥和軋件相對(duì)位置簡(jiǎn)圖 （3-7） 其中，為凸輥輥腰直徑，由與工件接觸最多、壓力最大的輥徑確定，選取傾斜角=20o代入得： （3-8） 3.1.4軸承承受力的總和 （3-9） 根據(jù)矯直力的大小及工作輥的強(qiáng)度，查機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)選用軸承的型號(hào)為：調(diào)心球滾子軸承22212C/W33[17]。 3.2二輥棒材矯直機(jī)功率計(jì)算 3.2.1軸承的消耗功率 設(shè)矯直輥的輥徑直徑為，軸承摩擦系數(shù)為，輥?zhàn)愚D(zhuǎn)速為，則軸承摩擦消耗功率為： 其中=230mm （3-10） 3.2.2滑動(dòng)摩擦的消耗功率 凸凹輥輥腰直徑分別為和，工件與輥面之間摩擦系數(shù)為，則滑動(dòng)摩擦消耗功率為： 其中=0.05～0.1之間 這里取=0.09 所以=6.0227KW （3-11） 3.2.3滾動(dòng)摩擦的消耗功率 工件與輥面之間滾動(dòng)摩擦系數(shù)為 ，輥?zhàn)有苯菫?，工件直徑為，則兩者之間的滾動(dòng)摩擦消耗功率為: （3-12） 3.2.4塑性彎曲變形的消耗功率 工件的純塑性彎曲曲率比的最大值為，而最小值為0，故其平均值為，其相應(yīng)的，輥?zhàn)庸ぷ鏖L(zhǎng)度=560mm，于是可知工件旋轉(zhuǎn)彎曲能耗比為=10.5，所以塑性彎曲變形所消耗的功率為: 或 其中 所以=9.93KW （3-13） 3.2.5消耗總功率 所消耗的總功率為： =0.0826+6.0227+3.097+9.93=19.87KW （3-14） 3.3矯直機(jī)驅(qū)動(dòng)功率 矯直機(jī)驅(qū)動(dòng)總功率為： N總= 其中：η為傳遞效率 η=0.95～0.97之間 這里取η=0.96 N總==20.7KW （3-15） 因此選擇電機(jī)的功率為22KW 通過(guò)查機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)選則電機(jī)的型號(hào)為： 查得該型號(hào)的電機(jī)基本參數(shù)為：代表電機(jī)的系列代號(hào)；181為機(jī)座中心高；2為電機(jī)級(jí)數(shù)。額定轉(zhuǎn)速： 3.4關(guān)于機(jī)架、機(jī)座及軸承蓋的設(shè)計(jì) 本部分部分的設(shè)計(jì)不是本設(shè)計(jì)的重點(diǎn)，在這部分機(jī)架以及機(jī)座包括傳動(dòng)系統(tǒng)的有關(guān)設(shè)計(jì)，將將要說(shuō)明不進(jìn)行贅述。 就尺寸和重量而言，校準(zhǔn)架是工作機(jī)底座中最大，最核心的機(jī)構(gòu)。它用于安裝工作機(jī)底座的所有零件，例如張緊輪，軸承座。校直輥調(diào)整機(jī)構(gòu)和導(dǎo)板裝置是的，機(jī)架必須具有足夠的強(qiáng)度和剛度以承受校直壓力。需要進(jìn)行選擇符合實(shí)際需求校正材料，進(jìn)一步校核核心框架的強(qiáng)度和剛度，然后分析框架危險(xiǎn)部分上的力，計(jì)算橫截面的慣性矩，然后計(jì)算應(yīng)力和材料公差。使用應(yīng)力比較接近框架的強(qiáng)度，以便按尺寸進(jìn)行框架比較。 如果矯直輥的原始輥的形狀是圓柱形，則輥間距是均勻的。矯直時(shí)，在矯直力P的作用下，機(jī)座發(fā)生彈性變形，實(shí)際的軋制間隙不均勻地增大，矯直后的軋制部的截面在中央變厚。軋制零件在矯直壓力的作用下很容易發(fā)生塑性變形。在矯直反作用力的作用下，在工作機(jī)械基座上承受一系列應(yīng)力的零件。 在矯直過(guò)程中，軋制件在矯直壓力的作用下容易發(fā)生塑性變形，在矯直反作用力下，工作機(jī)械基座中承受一系列應(yīng)力的零件，例如矯直輥、軸承、軸承座、墊板、螺釘和螺母、框架等，會(huì)產(chǎn)生2-6毫米的變形量[18-21]。對(duì)于成品棒材矯直機(jī)，機(jī)座的形變會(huì)影響工件的尺寸精度。則 （3-16） 式中　　 h―矯直后的軋件厚度； ―矯直輥原始輥縫； 　　　　 f―機(jī)座彈性變形。 從上式分析可得，框架的彈性變形f對(duì)矯直后的軋制件的厚度存在較大的作用效果。為了加工成厚度為h的軋制件，必須將直輥的原始軋輥間距調(diào)整到小于軋制件厚度h的值減去支架的彈性變形量f的量。 底座的彈性變形包括軸承，軸承座，墊板，螺釘和螺母等零件的壓縮變形以及矯直輥的彈性壓縮。這是由于機(jī)板的夾層柱的拉伸變形和框架梁的彎曲變形引起的。這種變形均勻地增加了矯直輥的間距。 存在支架的彈性變形f是由拉直力引起的，這種情況下則是拉直力在拉直過(guò)程中發(fā)生波動(dòng)，存在支架的彈性變形也會(huì)在一定的原始滾動(dòng)間隙下相應(yīng)地波動(dòng)，從而形成滾動(dòng)部分?？v向方向上的變化會(huì)導(dǎo)致縱向厚度偏差。在輥型設(shè)計(jì)及后期的調(diào)整過(guò)程中，可以采取一些行之有效的辦法來(lái)控制軋件的橫向厚度偏。 綜上所述，機(jī)座的彈性變形會(huì)影響到矯直機(jī)的調(diào)整、矯直工藝規(guī)程的制定及輥型設(shè)計(jì)等。 35 4 二輥棒材矯直機(jī)輥系設(shè)計(jì) 4.1矯直輥的組成 輥身、輥頸和輥頭，如圖4-1所示： 圖4-1 矯直輥示意圖 4.2矯直輥材料 矯直輥是軋機(jī)中高頻率使用的工具，其加工質(zhì)量一定程度上作用于鋼材的生產(chǎn)，因此對(duì)矯直輥的性能指標(biāo)，內(nèi)容包含，強(qiáng)度參數(shù)，耐磨參數(shù)值的變化，在對(duì)抗熱裂性上同樣具有作用，要求非常嚴(yán)格。因?yàn)槌C直機(jī)的類(lèi)型和要矯直的鋼的類(lèi)型不同，所以對(duì)矯直輥材料的性能的具體要求也大不相同。 二輥矯直機(jī)的工作輥對(duì)輥表面的硬度和強(qiáng)度有很高的要求，并且高頻率使用高強(qiáng)度合金鑄鋼[22-24]。支撐輥的工作條件與矯直機(jī)的工作條件具有基本一致的條件，在材料的擇取上有著高度的一致性，但是支撐輥的表面硬度必須達(dá)到更高的硬度值。 二軋輥矯直機(jī)的工作在進(jìn)行軋輥材料的工作時(shí)，軋輥表面的硬度是最重要的要求，在高頻率進(jìn)行使用鑄鐵軋輥。由于支撐輥在加工過(guò)程中具有較大的彎矩和較大的直徑，因此在設(shè)計(jì)時(shí)必須考慮輥的強(qiáng)度和淬透性，因此主要使用含鉻合金鍛鋼。 帶有硬質(zhì)合金套筒的復(fù)合矯直輥主要用于矯正二輥棒材矯直機(jī)中的高碳鋼和其他難變形的合金鋼。 矯直輥具有很高的硬度（HS>90），設(shè)計(jì)時(shí)一般不選用鑄材質(zhì)鐵輥。這是因?yàn)樵诖_定軋輥直徑時(shí)，可矯直的軋制產(chǎn)品的最小厚度與彈性模量E成反向相關(guān)。軋制材料的E值越大，可以矯直的軋制件的直徑越小。鑄鐵的E值約為鋼的E值，矯直輥可矯直軋件的直徑是鑄鐵材料矯直輥的兩倍，為了擴(kuò)大二輥棒材矯直機(jī)矯直范圍，設(shè)計(jì)過(guò)程中一般不選擇鑄鐵矯直輥。 矯直輥常用材料： （1）重型標(biāo)準(zhǔn)中列出了用于矯直矯直輥和棒材矯直輥的合金鍛鋼。 （2）輥矯直鋼包括等。 （3）棒材矯直輥用鋼包括，、，，，， ，等 很少使用合金鑄鋼來(lái)矯直輥，并且沒(méi)有統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)來(lái)建立和修訂國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)。 鑄鐵可分為普通鑄鐵，合金鑄鐵和球墨鑄鐵。有多種鑄模可用于獲得半冷，冷硬和無(wú)限冷硬鑄鐵。在這里本文選擇使用的雙桿矯直機(jī)的矯直輥的材料和硬度如下： 兩桿式矯直機(jī)的工作輥：矯直輥的硬度為，在設(shè)計(jì)過(guò)程中選擇。根據(jù)矯直輥的強(qiáng)度和剛度要求，選擇的材料為。 =1375MPa 4.3矯直輥尺寸計(jì)算 圓材彈性極限彎曲半徑： （4-1） 輥腰段壓彎半徑： （4-2） 輥腹段壓彎半徑： （4-3） 輥胸段壓彎半徑： （4-4） 粗棒螺旋導(dǎo)程： （4-5） 細(xì)棒螺旋導(dǎo)程： （4-6） 腰段輥長(zhǎng)： = 75.72 取 =70mm （4-7） 腹段輥長(zhǎng)： = =70mm （4-8） 胸段輥長(zhǎng)： =2=140取=140mm （4-9） 輥端圓角： R20～90mm （4-10） 輥?zhàn)庸ぷ鏖L(zhǎng)度： （4-11） 輥?zhàn)尤L(zhǎng)： （4-12） 凹輥腰徑： 取=215mm 半徑為=107.5mm （4-13） 工件最小半徑為: r=10mm （4-14） 輥形初始值： =0，=0，=0，=0 （4-15） 凹輥各段的曲率半徑： =-343mm =-1030mm =-1202mm （4-16） 凸輥各段的曲率半徑： =343mm =1030mm =1202mm （4-17） 輥形軸向分段： =20mm （實(shí)際取值要小） （4-18） 4.4矯直速度計(jì)算 參看圖2—2a，當(dāng)輥?zhàn)庸ぷ髦睆教幍那芯€速度為，工作直徑為。，輥?zhàn)愚D(zhuǎn)速為，轉(zhuǎn)子斜角為a時(shí)，矯直速度為： 圖4-2 斜輥矯直時(shí)軋件與輥?zhàn)拥年P(guān)系 （4-19） 則: （4-20） 由上述二式可得出工件轉(zhuǎn)速與輥?zhàn)愚D(zhuǎn)速之間關(guān)系為 （4-21） 將n=150.8，d=20～90mm，=15.代如公式得出矯直速度： =5.47～24.64m/s （4-22） 矯直速度取決于鋼筋的生產(chǎn)要求，而工件速度則受原始彎曲程度的制約。因此，棒材的輸出要求也受到工件原始狀態(tài)的限制。如果工件的原始彎曲部分較大，則進(jìn)入輥隙后，工件會(huì)劇烈晃動(dòng)并發(fā)出很大的聲音污染，這很容易損壞設(shè)備并容易傷害操作人員。并且能夠進(jìn)一步的進(jìn)行多方面的進(jìn)行調(diào)整，可以限制工件的擺動(dòng)并加快矯直速度。設(shè)計(jì)過(guò)程中，為了減少工件的原始彎曲，通過(guò)改善棒材的冷卻條件和運(yùn)輸方式來(lái)實(shí)現(xiàn)這個(gè)要求。 4.5矯直輥強(qiáng)度計(jì)算 矯直輥多條件聚合的應(yīng)力條件下工作，這種應(yīng)力的存在效果狀態(tài)是由殘余應(yīng)力，接觸應(yīng)力，彎曲應(yīng)力，扭轉(zhuǎn)剪切應(yīng)力和由于溫度分布不均勻引起的熱應(yīng)力形成的[25-28]。 矯直輥的應(yīng)力可分為兩類(lèi)。 （1）在加工過(guò)程中主要是在熱處理過(guò)程中形成的應(yīng)力； （2）使用過(guò)程中產(chǎn)生的壓力。該應(yīng)力由力因數(shù)和熱因數(shù)組成。力因數(shù)包括金屬壓力，帶材張力和校準(zhǔn)輥的扭矩。熱系數(shù)是由矯直輥和軋制件之間的接觸和摩擦引起的。通常，在使用過(guò)程中使用油或水來(lái)冷卻輥，這可以減少由于壓力而造成的設(shè)備損壞。 在矯直輥的設(shè)計(jì)計(jì)算中，僅計(jì)算使用矯直輥時(shí)出現(xiàn)的應(yīng)力。這些應(yīng)力包括矯直輥表面上的接觸應(yīng)力，由于矯直輥的橫向壓縮而產(chǎn)生的應(yīng)力，熱應(yīng)力以及由于彎矩和扭矩而產(chǎn)生的應(yīng)力[29]。彎矩模型如圖4.3所示。 接觸應(yīng)力更大，因?yàn)楣ぷ鬏伵c支撐輥之間的接觸面積比工作輥與軋制材料之間的接觸面積反而相比要少很多[30-33]。假定兩個(gè)輥之間的力沿軸向均勻分布。 圖4-3矯直輥的受力模型圖 赫茲理論認(rèn)為，兩個(gè)圓柱體在接觸區(qū)內(nèi)產(chǎn)生局部彈性扁平，存在呈半橢圓形分布的壓應(yīng)力。半徑方向產(chǎn)生的法向正應(yīng)力在接觸面的中部最大。接觸區(qū)寬度2b和最大壓應(yīng)力由下式計(jì)算： 圖4-4 二輥棒材矯直機(jī)矯直彎矩圖 b= = = = （4-23） 式中 q―加在接觸表面單位長(zhǎng)度上的負(fù)荷，q=P/L，N/mm； D、D及r1、r2 工作輥與支承輥的直徑與半徑； K1、K2 與矯直輥材料有關(guān)的系數(shù)； K= K= （4-24） v、v及E、E 工作輥與支承輥的材料泊松比和彈性模數(shù)。 v、v=0.28， E、E =184Mpa 工作輥與支輥皆為鋼軋輥時(shí)，可簡(jiǎn)化為 =191=191=837Mpa≤1375MPa ===149.7MPa （4-25） 4.6軸承的壽命校核 根據(jù)矯直壓力對(duì)所選軸承進(jìn)行壽命的校核,校核型號(hào)：,當(dāng)量動(dòng)載荷: P=f(XF+YF) F=P=0.5*1184232=592116(N) （4-26） 由于矯直時(shí)考慮有輕微的軸向竄動(dòng)，故F=10%F=59211.6(N) =0.1L` =3000(h) nP=nP n==24r/min （4-29） L`由資料[19]知L`=2000~3000(h) 故軸承322220選擇符合設(shè)計(jì)要求，校核型號(hào)：22212C/W33。 當(dāng)量動(dòng)載荷P=f(XF+YF) F= =0.5*11849.4 =5924.7(N) P=P =P =1184232* =11849.4(h) F=10%F=592.5(N) =0.1L`+3000(h) （4-31） 所以軸承22212C/W33選擇符合設(shè)計(jì)要求。 5 二輥棒材矯直機(jī)傳動(dòng)裝置的選擇及液壓過(guò)載保護(hù) 5.1二輥棒材矯直機(jī)傳動(dòng)裝置的選擇 5.1.1矯直機(jī)主傳動(dòng)裝置的組成 （1）減速箱、聯(lián)軸器、連接軸共同組成矯直機(jī)的主傳動(dòng)裝置，主傳動(dòng)裝置將電動(dòng)機(jī)的旋轉(zhuǎn)扭矩傳遞給矯直輥。 （2）變速箱：電動(dòng)機(jī)輸出的高轉(zhuǎn)速經(jīng)過(guò)齒輪的減速，變?yōu)槌C直輥可以使用的速度。 （3）聯(lián)軸器和連接軸 聯(lián)軸器（零件）包括電動(dòng)機(jī)聯(lián)軸器和主聯(lián)軸器。電動(dòng)機(jī)聯(lián)軸器用于連接電動(dòng)機(jī)的驅(qū)動(dòng)軸和減速器，主聯(lián)軸器用于連接齒輪座的傳動(dòng)裝置和傳動(dòng)軸。目前，市場(chǎng)對(duì)聯(lián)軸器的使用最為受青睞的是齒輪聯(lián)軸器。 連接軸目的是為了將齒輪基座的輸出軸的旋轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)扭能夠?qū)C(jī)床基座的導(dǎo)向板進(jìn)行傳遞。在軋制矯直機(jī)的左側(cè)和右側(cè)，兩個(gè)工作臺(tái)之間的矯直輥由聯(lián)軸器驅(qū)動(dòng)。矯直機(jī)中常用的聯(lián)軸器包括萬(wàn)向軸，梅花軸，配合器和弧齒輪軸。 5.1.2矯直機(jī)主傳動(dòng)裝置類(lèi)型 由于輥棒校直的類(lèi)型和工作方法不同，因此主動(dòng)單元的類(lèi)型也有所不同。 單立支架的主要驅(qū)動(dòng)類(lèi)型 第一類(lèi)也是最常見(jiàn)的一類(lèi)，動(dòng)力源通過(guò)配件、減震器、主連接器、機(jī)座、連接器和其他設(shè)備的組合，將轉(zhuǎn)輪的決心傳遞給一個(gè)面板。 第二個(gè)主要發(fā)射機(jī)主要用于大型平板電腦。每一臺(tái)驅(qū)動(dòng)手冊(cè)板的引擎都通過(guò)主開(kāi)關(guān)和矛鉤將旋轉(zhuǎn)的決心直接傳送到固定的圓筒。 第三種類(lèi)型的主發(fā)射機(jī)廣泛用于校正，而發(fā)動(dòng)機(jī)的旋轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)軸的設(shè)計(jì)通過(guò)主耦合(硬體座和通訊軸)向圓筒移去。 第四種類(lèi)型的主發(fā)射機(jī)主要用于校正。兩個(gè)引擎通過(guò)發(fā)動(dòng)機(jī)組合、減震組合以及兩個(gè)手冊(cè)板的組合和旋轉(zhuǎn)來(lái)移動(dòng)旋轉(zhuǎn)。 類(lèi)型5:有一個(gè)兩卷的矯直機(jī)，僅僅是一個(gè)較低的矯直機(jī)，因此不需要一個(gè)硬件座。它使用一個(gè)全球性的減震器，只使用一個(gè)轉(zhuǎn)軸來(lái)傳遞旋轉(zhuǎn)的決心。減少調(diào)整的圓筒。 設(shè)計(jì)過(guò)程使用了第一種主要傳輸方式，其傳動(dòng)結(jié)構(gòu)如圖2-1所示。 5.1.3萬(wàn)向連接軸 萬(wàn)向連接軸使用過(guò)程中有許多優(yōu)點(diǎn)并且具有良好的使用效果。萬(wàn)向節(jié)軸廣泛用于冷熱帶鋼連續(xù)軋機(jī)、中厚板軋機(jī)、線材軋機(jī)和棒材矯直機(jī)的主傳動(dòng)中。 在二輥棒材矯直機(jī)中，矯直桿接軸傾角為，導(dǎo)致連接軸的傾斜角度和傳遞扭矩較大，有些可達(dá)3000kN.m，工作壓力很大?；瑝K型萬(wàn)向連接軸可以緩解這個(gè)問(wèn)題，因而廣泛被用于棒材矯直機(jī)。 滑塊式萬(wàn)向連接軸適合高速旋轉(zhuǎn)穩(wěn)定的傳輸效果和低噪聲，這可以提高矯正速度。 由于外齒的這個(gè)側(cè)面接觸壓力降低，所以外齒軸套筒的最終負(fù)荷通過(guò)組合一般的齒輪來(lái)減少。 與一般的齒輪相比，在同樣型號(hào)下強(qiáng)度提高，一般壽命在1到2年以上。 輕量結(jié)構(gòu)，舒適的組裝和分解，改變側(cè)傾很容易。 高傳輸效率、可達(dá)97%~99%；許傾角大，比弧形齒接軸的傾角大，可達(dá)。 缺點(diǎn)是：滑塊式萬(wàn)向連接軸在加工時(shí)，需要特殊的模型，與齒輪聯(lián)軸器相比，加工過(guò)程更為復(fù)雜[34-37]?；瑝K式萬(wàn)向連接軸由45#鋼、50#鋼及合金結(jié)構(gòu)鋼等材料制成，淬火后的硬度不得小于，制造成本較高，需要使用球形頭。防止在安裝過(guò)程中彈簧連接軸的軸向移動(dòng)以進(jìn)行定位。 總體而言，滑塊式萬(wàn)向節(jié)軸更適合于兩個(gè)輥棒矯直機(jī)的結(jié)構(gòu)。 5.1.4聯(lián)接軸的總體的配置及其平衡裝置 連接軸用于居住者的主要螺絲刀，用于連接矯正輥和齒輪座導(dǎo)向板。 在考慮林克斯皮爾的一般計(jì)劃時(shí)，需要綜合觀察矯正輥的適應(yīng)范圍。根據(jù)齒輪座的中距離、最后期限軸的允許傾斜角和其他因素，為了平衡上下連接軸的工作條件，上下連接軸的傾斜角度必須盡可能相同[38-40]。此時(shí)，齒輪座的中心距離A根據(jù)以下公式計(jì)算： 對(duì)于產(chǎn)品出口處的厚度h變化較小的棒材矯直機(jī)： （5-1） 式中 ―凸輥直徑； ―凹輥直徑。 確定齒輪座的中距離時(shí)，可以確定配對(duì)柱的長(zhǎng)度，或配對(duì)柱的最大傾斜角。 決定連接軸的長(zhǎng)度時(shí)，需要知道輔助裝置保證在2根直桿的前后，選擇短連桿軸。以減小矯直機(jī)主傳動(dòng)裝置的總長(zhǎng)度，減少車(chē)間占用過(guò)多的空間。聯(lián)軸器兩端鉸鏈中心線之間的水平長(zhǎng)度可由下面公式確定： （5-2） 取L=2.03m。 5.1.5主減速機(jī) 大多矯直機(jī)在主驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)中都有一個(gè)減速器，稱為主減速器。最常用的是一級(jí)和二級(jí)圓柱齒輪減速器，通常以7到8的速比作為選擇一級(jí)或二級(jí)減速器的分界線。二級(jí)減速器中心距離分配原理主要是在兩級(jí)變速器的齒表面上產(chǎn)生近似相等的接觸應(yīng)力，以平衡第二級(jí)之間的載荷，同時(shí)減速器尺寸和重量應(yīng)盡可能的小。根據(jù)上面幾個(gè)原因，第二級(jí)和第一級(jí)之間的中心距離之比為1.3到1.5。選擇減速機(jī)的中心距時(shí)，需要參考專(zhuān)業(yè)標(biāo)準(zhǔn)的規(guī)定。 根據(jù)二輥棒材矯直機(jī)的要求，查看機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)的第六章，選擇合適的： 表5-1 減速器 減速器型號(hào) ZLY型 ZLY-160-10-II ZB J19 004 ZLY 硬齒面圓柱齒輪二級(jí)減速器 160 低速級(jí)中心矩為a=160mm 10 公稱傳動(dòng)比為10 II 第2種裝配型式 ZB J19 004 標(biāo)準(zhǔn)號(hào) 5.2二輥棒材矯直機(jī)的液壓過(guò)載保護(hù)裝置 1一上輥；2一下輥；3一立柱；4一液壓缸；5一小柱塞；6一增壓缸；7一開(kāi)關(guān)；8一觸頭； 9一蓄氣罐；10、11一換向閥；2一蓄液罐；13一柱塞；14一壓力表 圖5-1 矯直力過(guò)載保護(hù)系統(tǒng) 二輥棒材矯直機(jī)如圖5-1所示。矯直機(jī)主要結(jié)構(gòu)的上、下兩輥分別由不同的傳動(dòng)軸驅(qū)動(dòng)。兩個(gè)傳動(dòng)軸中的每一個(gè)均與電動(dòng)減速器相連。上下橫梁上分別安裝了輥?zhàn)樱瑑蓚€(gè)橫梁通過(guò)四個(gè)套筒相連接，套筒的兩個(gè)拉桿上均裝有液壓螺母，以提高機(jī)架的剛度。 滾輪直接固定在上橫梁和下橫梁上，兩個(gè)包通過(guò)四個(gè)袖子連接，兩個(gè)袖子的拉桿都裝有液壓螺母以改善框架的硬度[41-42]。上油缸及其提升裝置安裝在厚鋼板上，高度通過(guò)精密的蠕蟲(chóng)裝置和推釘進(jìn)行調(diào)節(jié)。 兩個(gè)輥端薄片安裝在可以直接按照螺釘制作的旋轉(zhuǎn)臺(tái)上。 間隙輥產(chǎn)生的偏心負(fù)荷不得超過(guò)4個(gè)壓縮螺釘?shù)闹畏秶?兩個(gè)直線連接的平衡缸安裝在上橫梁上側(cè)滾輪下的板上，排除了螺釘緊固帶來(lái)的反應(yīng)效果。 壓力機(jī)構(gòu)的驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)為11種形狀。 可以編輯壓力鎖定塊，用把手扳手迅速調(diào)整上下輥的傾斜角度。 調(diào)整和鎖定后，硬度非常好，上部和下部的滾輪角度應(yīng)該保持一定。 矯正輥由特殊合金鋼形成，熱處理面必須是為了得到所需的硬度。 氣缸的筆直固定在尖銳的滾柱軸承上，通過(guò)減少的齒輪和卡丁矛由獨(dú)立的發(fā)動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)。 導(dǎo)向板配置在輥隙的兩側(cè)，通過(guò)輥隙使導(dǎo)向桿穩(wěn)定。 導(dǎo)向板安裝在框架兩側(cè)的平門(mén)上，兩個(gè)導(dǎo)向板的相對(duì)位置由手車(chē)輪調(diào)節(jié)，從而擴(kuò)大側(cè)傾間隙的寬度。 平門(mén)的旋轉(zhuǎn)袖可以繞著框架立柱轉(zhuǎn)動(dòng)，而且平門(mén)鎖可以通過(guò)擰緊穿過(guò)其他立柱結(jié)合袖的三個(gè)螺絲來(lái)完成。 平板門(mén)出來(lái)后，可以更改導(dǎo)向板以查看氣缸的表面，然后根據(jù)不同陰莖直徑的要求調(diào)整導(dǎo)向板的高度。 為了使?jié)L筒表面柔軟，在滾筒的間隙安裝脂嘴。還配備了一個(gè)油箱和油泵。當(dāng)更換輥?zhàn)訒r(shí)，擺動(dòng)門(mén)可容納拆卸的上輥組件，并可以從機(jī)架中移出，再用起重機(jī)吊走。大型矯直機(jī)的擺動(dòng)門(mén)的旋轉(zhuǎn)和鎖定均由液壓缸完成。 1- 基座；2-擺動(dòng)門(mén)；3-手輪；4-上矯直輥軸；5-上輥；6-管套；7-上橫梁； 8-液壓螺母；9-液壓驅(qū)動(dòng)系統(tǒng) 圖5-2 二輥矯直機(jī)主機(jī)示意圖 在這種剛性很好的機(jī)架上矯直棒材時(shí)，必須要有很好的過(guò)載保護(hù)系統(tǒng)，不僅棒徑誤差能造成過(guò)載，鋼材的材質(zhì)不勻及加工硬化也能造成過(guò)載。對(duì)過(guò)載的保護(hù)控制要求有一個(gè)較準(zhǔn)確的預(yù)調(diào)壓力，既能達(dá)到矯直力的要求，又能在工件的直徑或材質(zhì)發(fā)生變化專(zhuān)時(shí)保持恒定壓力。能達(dá)到這種要求的控制裝置是由大直徑液壓缸，即圖5-1中4，直接支承下輥2的大柱塞13、氣液增壓缸6、蓄液罐12、蓄氣罐9及其他閥門(mén)管路等組成。由于氣罐9容積較大，在小柱塞5發(fā)生位移時(shí)，缸6內(nèi)的壓力可基本保持不變，于是大油缸4內(nèi)的壓力也基本不變。因此，在矯直輥1及2間輥縫發(fā)生變化時(shí)，必將迫使柱塞13上下浮動(dòng)，而矯直力則基本不變。當(dāng)輥縫減到最小時(shí)，位置開(kāi)關(guān)7工作，缸6內(nèi)不再進(jìn)氣，小柱塞5停止動(dòng)作。 6 二輥棒材矯直機(jī)的安裝與維護(hù) 6.1二輥棒材矯直機(jī)的安裝 二輥棒材矯直機(jī)的安裝與一般設(shè)備的安裝略有不同，主要原因是2輥棒材矯直機(jī)的精度較高，因此，安裝精度必須很高，尤其是在校正器框架的水平和中心位置。 中心方向：主要影響兩個(gè)導(dǎo)向板的進(jìn)給速度和進(jìn)給量，兩個(gè)導(dǎo)向板的誤差不應(yīng)超過(guò)千分之三。 因此，矯直機(jī)的安裝步驟為： 6.1.1基礎(chǔ) 基礎(chǔ)：將矯直機(jī)牢固地保持在所需的位置， 這通過(guò)在作用過(guò)程中向土壤傳輸相同平整的重量和強(qiáng)度來(lái)降低振動(dòng)。 設(shè)計(jì):需要根據(jù)居民的結(jié)構(gòu)特性和動(dòng)態(tài)工作的特點(diǎn)選擇基本類(lèi)型。 在決定合適的尺寸和強(qiáng)度時(shí)，必須考慮直型的硬度和經(jīng)濟(jì)要求。 驗(yàn)收:安裝部門(mén)檢查項(xiàng)目，并根據(jù)技術(shù)圖紙和規(guī)格接受。 6.1.2設(shè)置安裝基準(zhǔn) 安裝支架時(shí)，根據(jù)垂直和水平中心線調(diào)整前、后、左、右位置，并根據(jù)標(biāo)高按參考點(diǎn)來(lái)調(diào)整垂直位置。此處要求的精度較高，因?yàn)樗苯佑绊懗C直機(jī)的矯直精度，因此確保校準(zhǔn)輥和導(dǎo)板進(jìn)給精度的基本水平度要求為不超過(guò)千分之五。 灌漿后基礎(chǔ)的表面高度和平面度很難滿足矯直機(jī)的安裝精度要求，因此經(jīng)常使用背板進(jìn)行調(diào)節(jié)。 背板的功能：使用背板的高度調(diào)整矯直機(jī)的水平和水平