《金屬軋制工藝學(xué)》課件：5軋制力矩

1、軋制力矩及功率Rolling torque and powern軋制力矩n軋制時(shí)傳遞到主電機(jī)上的各種力矩n各種力矩的計(jì)算n主電機(jī)容量校核軋制力矩00dddlllyyylMBp x xBt x xBt x x0dlyMBp x x軋制力矩2200ddddMBtRRBtRRBtRBtR確定軋制力矩的方法n一、一、簡(jiǎn)單軋制過(guò)程轉(zhuǎn)動(dòng)兩個(gè)軋輥所需力矩，應(yīng)為力P和它對(duì)軋輥軸線力臂的乘積，即：或2MPa2sin2DMP合壓力P作用點(diǎn)對(duì)應(yīng)的圓心角。式中asin2Da力臂， al力臂系數(shù) 確定軋制力矩的方法2222MPaP lPR hpBR h 確定軋制力矩的方法確定軋制力矩的方法1212() 2()MRT T

2、DT T 1()TfpBR2TfpBR22(2 )MfpBR確定軋制力矩的方法AAARMtvttR為軋件通過(guò)軋輥期間軋輥的轉(zhuǎn)角；角速度，1/s；時(shí)間，s；軋輥半徑，m；v軋輥圓周速度，m/s；vttR確定軋制力矩的方法(1)1hhRSRvttvhvhS軋件的出輥速度；前滑值；(1)1hhRSRvttv確定軋制力矩的方法lnhHAphv thlnlnhHHApVphv thhhVhv tAAARMtvt(1)1hhRSRvttvln(1)ln(1)hhhhHphv tRSAHhMphRSv th確定軋制力矩的方法二、單輥驅(qū)動(dòng)的軋制過(guò)程因?yàn)樯陷仦榉球?qū)動(dòng)輥且勻速轉(zhuǎn)動(dòng)，這只有在該輥上的所有作用力對(duì)軋輥

3、軸心力矩之和等于零時(shí)才可能。所以P1的方向應(yīng)指向軋輥軸心。下輥單獨(dú)驅(qū)動(dòng)時(shí)軋輥上作用力的方向 下輥，即主動(dòng)輥，其轉(zhuǎn)動(dòng)所需之力矩等于力P與力臂的乘積，即 由于軋件所受之力來(lái)自軋輥，軋輥勻速運(yùn)動(dòng)，故顯然下輥合力P2應(yīng)與P1平衡，這只有在P2與P1大小相等（ P1= P2= P），且于一直線上而方向相反的情況下才有可能。22MPa2sinMP Dh（）或三、具有張力作用時(shí)的軋制過(guò)程假定：在軋件入口及出口處作用有張力HhQQ、有張力時(shí)軋輥上作用力的方向arcsin2hHQQP2sinMPaPD（）顯然：顯然：轉(zhuǎn)動(dòng)兩個(gè)軋輥所需力矩（軋制力矩）為 hQHQ時(shí)，則P力朝軋制的方向偏斜一個(gè) 角。HQhQ時(shí)，則P

4、力向軋制的反方向偏斜一個(gè) 角。HQhQ當(dāng)時(shí)，2sinMPaPD （）hQHQ當(dāng) 時(shí)，轉(zhuǎn)動(dòng)兩個(gè)軋輥所需力矩（軋制力矩）為 四、 四輥軋機(jī)軋制過(guò)程 四輥式軋機(jī)輥系受力情況有兩種，即由電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)兩個(gè)工作輥或由電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)兩個(gè)支承輥。下面僅研究驅(qū)動(dòng)兩個(gè)工作輥的受力情況。 驅(qū)動(dòng)工作輥時(shí)四輥軋機(jī)受力情況工作輥要克服下列力矩才能轉(zhuǎn)動(dòng)。首先為軋制力矩，其次為使支承輥轉(zhuǎn)動(dòng)所需施加的力矩，另外，消耗在工作輥軸承中的摩擦力矩 。00Pa 顯然，要使工作輥轉(zhuǎn)動(dòng)，施加的力矩必須克服上述三方面的力矩，即 2、使支承輥轉(zhuǎn)動(dòng)的力矩為00MPaPaX工Pa1、軋制力矩，它與二輥式情況下完全相同，是以總壓力P與力臂之乘積確定，即工

5、3、消耗在工作輥軸承中的摩擦力矩等于工作輥軸承支反力X與工作輥摩擦圓半徑的乘積。軋制時(shí)傳遞到主電機(jī)上的各種力矩一、軋制時(shí)的各種力矩組成 1. 軋制力矩 2. 附加摩擦力矩 為克服軋件的變形抗力及軋件與輥面間的摩擦所需的力矩。由兩部分所組成，即： 在軋制壓力作用下，發(fā)生于輥頸軸承中的附加摩擦力矩。 軋制時(shí)由于機(jī)械效率的影響，在機(jī)列中所損失的力矩。ZMfM1fM23ffMM、3. 空轉(zhuǎn)力矩 軋機(jī)空轉(zhuǎn)時(shí)間內(nèi)的摩擦損失。 4. 動(dòng)力矩 克服軋輥及機(jī)列不均勻轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)之慣性力所需的力矩，對(duì)不帶飛輪或軋制時(shí)不進(jìn)行調(diào)速的軋機(jī)， = 0。結(jié)論：電動(dòng)機(jī)所輸出的力矩為：結(jié)論：電動(dòng)機(jī)所輸出的力矩為：ZfkdMMMMMi

6、電kMdMdM二、靜力矩與軋制效率1. 靜力矩 主電機(jī)軸上的軋制力矩、附加摩擦力矩與空轉(zhuǎn)力矩三項(xiàng)之和稱(chēng)為靜力矩。 為已歸并到主機(jī)軸上的力矩。 則為軋輥軸線上的力矩，若換算到電機(jī)軸上，需除以減速比，即：ZjfkMMMMijMZM2.軋制效率 軋制力矩直接用于使金屬產(chǎn)生塑性變形，可認(rèn)為是有用的力矩，而附加摩擦力矩和空轉(zhuǎn)力矩皆為伴隨軋制過(guò)程而發(fā)生的不可避免的損失。 軋制力矩（換算到主電機(jī)軸上的）與靜力矩之比，稱(chēng)為軋制效率，即： ZZfkMiMMMi通常約為：=0.50.95 一、軋制力矩 1.按金屬對(duì)軋輥的作用力計(jì)算軋制力矩 簡(jiǎn)單軋制條件下，軋輥軸線上的（軋制力矩）應(yīng)為：2ZMPasinZMPD 如

7、換算到主電機(jī)軸上，則需除以減速比i式中 軋制力P與軋輥中心連線O1O2間距離，即軋制力臂； 軋制壓力作用點(diǎn)與連線O1O2所夾之圓心角； 傳動(dòng)裝置的減速比?；騛i 能耗曲線：根據(jù)實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)，按軋材在各軋制道次后得到的總延伸系數(shù)和一噸軋件由該道次軋出后累積消耗的軋制能量所建立的曲線，稱(chēng)為能耗曲線。 軋制所消耗的功A（kWs）與軋制力矩M之間的關(guān)系為AAARMtvt式中： 為軋件通過(guò)軋輥期間軋輥的轉(zhuǎn)角vttR二、附加摩擦力矩 對(duì)上下兩個(gè)軋輥共四個(gè)軸承而言，此力矩為 由軋輥軸承中的摩擦力矩和傳動(dòng)機(jī)構(gòu)中的摩擦力矩兩部分組成。1.軋輥軸承中的附加摩擦力矩11122fPdMfPdf軋制力；軋輥輥頸直徑；軋輥軸

8、承摩擦系數(shù)。1fPd1M2.傳動(dòng)機(jī)構(gòu)中的附加摩擦力矩 這部分力矩指減速機(jī)座、齒輪機(jī)座中的摩擦力矩，根據(jù)傳動(dòng)效率按下式計(jì)算：1211MMMi式中 換算到主電機(jī)軸上的傳動(dòng)機(jī)構(gòu)的摩擦力矩； 傳動(dòng)機(jī)構(gòu)的效率。換算到主電機(jī)軸上的總的附加摩擦力矩為：2M12MMMi三、空轉(zhuǎn)力矩 機(jī)列中各回轉(zhuǎn)部件軸承內(nèi)的摩擦損失，換算到主電機(jī)軸上的全部空轉(zhuǎn)力矩應(yīng)為：2nnnknnG f dMi式中 機(jī)列中某軸承所支承的重量； 該軸承中的摩擦系數(shù)；該軸頸的直徑；與主電機(jī)間的減速比；電機(jī)到所計(jì)算部件間的傳動(dòng)效率。nGnfndnin四、 動(dòng)力矩 動(dòng)力矩只發(fā)生在某些軋輥不勻速轉(zhuǎn)動(dòng)的軋機(jī)上，如在每個(gè)軋制道次中進(jìn)行調(diào)速的可逆軋機(jī)。動(dòng)力

9、矩的大小可按下式確定： 222dd460 d38.2 ddGDnGDnMgtt 應(yīng)該指出，式中的回轉(zhuǎn)體力矩GD2，應(yīng)為所有回轉(zhuǎn)體零件的力矩之和。（Nm） ANtAM tNM式中 軋制功率； 軋制力矩；角速度；時(shí)間；NMt32101.03kW60 102Nn MM n式中 軋制力矩； 軋輥轉(zhuǎn)速；nM一、軋制圖表與靜力矩圖 為了校核或選擇主電機(jī)的容量，必須繪制出表示主電機(jī)負(fù)荷隨時(shí)間變化的靜力矩圖，而繪制靜力矩圖時(shí)，往往要借助于表示軋機(jī)工作狀態(tài)的軋制圖表。單根過(guò)鋼時(shí)軋制圖表與靜力矩圖（橫列式軋機(jī)） 圖中所示的上半部分，表示一列兩架軋機(jī)，經(jīng)第一架軋3道，第二架軋2道，并且無(wú)交叉過(guò)鋼的軋制圖表。圖示中的

10、 為道次的軋制時(shí)間，可通過(guò)計(jì)算確定，即為軋件軋后的長(zhǎng)度 與平均軋制速度 的比值； 為各道次軋后的間隙時(shí)間，其中 為軋件橫移時(shí)間， 為前后兩軋件的間隔時(shí)間。對(duì)各種間隙時(shí)間，可以進(jìn)行實(shí)測(cè)或近似計(jì)算。 圖的下半部分，表示了軋制過(guò)程主電機(jī)負(fù)荷隨時(shí)間變化的靜力矩圖； 125ttt、v125ttt、3t5tl一、軋制圖表與靜力矩圖三、電機(jī)過(guò)載與發(fā)熱校核校核的目的： （1）由負(fù)荷圖計(jì)算出等效力矩不能超過(guò)電動(dòng)機(jī)的額定力矩； （2）負(fù)荷圖中的最大力矩不能超過(guò)電動(dòng)機(jī)的允許過(guò)載負(fù)荷和持續(xù)時(shí)間。 （3）對(duì)新設(shè)計(jì)的軋機(jī)，要根據(jù)等效力矩和所要求的電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速來(lái)選擇電動(dòng)機(jī)。 為了保證主電機(jī)的正常工作，軋制時(shí)電機(jī)必須同時(shí)滿足不

11、過(guò)載和不發(fā)熱。通常以軋制的一個(gè)節(jié)奏時(shí)間內(nèi)負(fù)荷的變化為依據(jù)。 三、電機(jī)過(guò)載與發(fā)熱校核n（1）發(fā)熱校核為了保證電機(jī)在正常的運(yùn)轉(zhuǎn)條件下不發(fā)熱，要滿足：22iiiiiiM tM tMtt 均HMM均式中 均方根力矩（等效力矩）； 軋制道次和道次間歇的負(fù)荷；軋制道次和道次間歇的負(fù)荷時(shí)間；節(jié)奏周期時(shí)間；M均,iiMM, t tT三、電機(jī)過(guò)載與發(fā)熱校核n（2）過(guò)載校核這種校核通常是以軋制時(shí)，電機(jī)軸上所承受的最大傳動(dòng)負(fù)荷與電機(jī)的額定力矩的比值關(guān)系來(lái)反映的，不同的軋制條件與主電機(jī)，其比值是不同的。這個(gè)比值一般稱(chēng)為過(guò)載系數(shù)，K。三、電機(jī)過(guò)載與發(fā)熱校核n直流電機(jī)n交流電機(jī)n帶飛輪時(shí)的交流電機(jī)帶飛輪的軋制時(shí)，電機(jī)的選擇可以小一些。軋制時(shí)的倍數(shù)越大，說(shuō)明飛輪的作用越明顯。max2.5 3.0NMKMmax1.5 3.0NMKMmax4.0 6.0NMKM2.電動(dòng)機(jī)功率計(jì)算 對(duì)于新設(shè)計(jì)的軋機(jī)，需要根據(jù)等效力矩計(jì)算電動(dòng)機(jī)的功率，即1.03M nN均kW 式中 電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速： 由電動(dòng)機(jī)到軋機(jī)的傳動(dòng)效率。n3超過(guò)電動(dòng)機(jī)基本轉(zhuǎn)速時(shí)，應(yīng)對(duì)超過(guò)基本轉(zhuǎn)速超過(guò)電動(dòng)機(jī)基本轉(zhuǎn)速時(shí)，應(yīng)對(duì)超過(guò)基本轉(zhuǎn)速部分對(duì)應(yīng)的力矩加以修正，即乘以修正系數(shù)。部分對(duì)應(yīng)的力矩加以修正，