平行辊矫直机压下量选择及矫直力计算

摘 要： 利用弯曲变形理论对平行辊矫直机压下量和矫直力的计算方法进行了研究，并模拟实际生产情况，进行仿真计算，计算结果接近于生产实际，可用于指导生产实践和设计工作。

关键词： 弯曲变形；矫直机；压下量；矫直力

中图分类号：TG333.23 文献标识码：A 文章编号：1671-7597（2013）0110186-01

0 前言

平行辊式矫直机属于连续性反复弯曲的矫直设备，广泛应用于各种板材的生产。

金属材料在较大弹塑性弯曲条件下，不管其原始弯曲程度有多大，区别在弹复后所残留的弯曲程度差别会显著减小，甚至趋于一致。轧件在平行辊式矫直机里，随着压弯程度的减小，其弹复后的残留弯曲必然会一致趋近于零，而达到矫直目的。

1 弯曲矫直理论

我们把各种曲率相对于弹性极限曲率的比值称为曲率比，用C表示，即：

当理想弹塑性板材经过矫直机第i根矫直辊时，它具有原始曲率比C0i，受到的反弯曲率比CWi，弹复曲率比Cfi，残留曲率比Cci。

根据矫直曲率方程式得到：

矫直的目的就是使Cc为零，如果在经过第i根矫直辊后Cci不为零，那么这个残余曲率就成为轧件进入下一根矫直辊时的原始曲率，即：

2 压下量确定

由板材的Cw-C0曲线我们可以发现，为使残留曲率比等于零，当原始曲率比增大时反弯曲率比无限趋近于1.5。

辊式矫直机从第2辊开始进行有效矫直，当待矫直板材具有正反双向原始曲率时，辊式矫直机的第2辊可对板材最大正值原始曲率进行矫直，第3辊可对板材最大负值原始曲率进行矫直，假定矫直机上辊系可整体倾斜调整，则，只需要设定第3辊的反弯曲率比可将待矫直板材最大负值原始曲率矫直即可。

矫直机的倒数第2根辊为最后一根有效矫直辊，为使之前已经被矫平的板材经过此辊后不再产生塑性变形，而经过前几根矫直辊还没有被矫平的较小的残留曲率被矫平，将此辊的压下曲率半径设置成弹性曲率半径，即Cw=1。

假设，一台七辊矫直机，上3下4布置，上辊系可整体倾斜调整，辊径D=285mm，辊距p=400mm。待矫直板材厚度H=20mm，宽度B=3800mm，热态屈服极限σs=600N/mm2（MPa），热态弹性模量E=120000N/mm2（MPa），原始平直度δ0=250mm/m，原始曲率半径R=625mm，原始曲率A0=0.0016mm-1，弹性极限曲率At=

Cw-C0曲线得到第3根压弯曲率比应取1.48，在板材原始曲率分别为3.2，0，-3.2三种情况下，矫直过程中曲率计算结果给出原始最大挠度250，经过七辊矫直机矫直后最大残余挠度1.74，矫直效果很好。由此得出结论，压下量的选择是合适的。

3 矫直力计算

矫直力就是作用在矫直辊上的力，可以按照轧件弯曲时所需的力矩来计算。此时，将轧件看成是受很多集中载荷的连续梁，这些集中载荷就是各个辊对轧件的压力。他们在数值上等于轧件对辊子的压力，即矫直力。

图1 弯曲力矩与矫直力

得出各辊处的弯矩M值后，可以按连续梁的三弯矩方程式写出矫直力的表达式。任意第i辊的矫直力Fi为：

根据计算得出数据，原始曲率比为3.2的板材经过矫直机时各辊矫直力数值见表1。

表1 矫直力计算结果 单位：N

4 结束语

本文论述了平行辊式矫直机压下量和矫直力的计算方法，并利用以上方法进行了模拟实际的仿真计算，计算结果与生产实际情况非常接近，可以在生产和设计工作中应用。

参考文献：

[1]崔甫，矫直原理与矫直机械（第2版）[M].冶金工业出版社，2007.

[2]邹家祥，轧钢机械（第3版）[M].北京：冶金工业出版社，2000.

[3]杨双成，辊式矫直机矫直方案的优选与压下量的计算[J].重型机械，2000（6）：27-29，50.

作者简介：

吴多智（1978-），男，2001年毕业于燕山大学机械设计制造及其自动化专业，工程师，现就职于宝钢工程技术集团有限公司，从事热轧设备专业。