矯直銅排輥式矯直機(jī)驅(qū)動功率的計(jì)算

矯直銅排輥式矯直機(jī)驅(qū)動功率的計(jì)算

0銅排的變形問題銅排是一種承受高壓、開關(guān)接觸、環(huán)圈等的大電流電阻器材料。適用于高、低壓電器、開關(guān)接觸、母線槽等。由于其供貨時為半硬狀態(tài),回彈性很大,所以銅排在長途運(yùn)輸及搬運(yùn)過程中極易發(fā)生較大的扭轉(zhuǎn)變形。而這種變形會造成銅排的孔形誤差和孔位累計(jì)誤差,直接影響加工后的銅排裝配質(zhì)量。采用人工矯平效率低而難以實(shí)現(xiàn)。目前矯直機(jī)的輥?zhàn)映叽绾碗姍C(jī)的功率設(shè)計(jì)僅憑經(jīng)驗(yàn),沒有理論計(jì)算公式,普遍存在功率過大的現(xiàn)象。為了解決這一問題,設(shè)計(jì)出一種矯直10mm厚銅排的機(jī)器。1應(yīng)力應(yīng)變壓縮塑性變形后的材料再承受反向變形載荷時其屈服極限降低(見圖1),這就是包辛格效應(yīng)。原材料在拉伸至超過屈服點(diǎn)A并到B點(diǎn)的范圍內(nèi)產(chǎn)生塑性變形,卸載后,應(yīng)力應(yīng)變沿BC線變化,若再壓縮,則可得到比拉伸時更低的屈服點(diǎn)D。先壓縮后拉伸時也會出現(xiàn)類似現(xiàn)象。將圖1材料應(yīng)力應(yīng)變的坐標(biāo)變成彎曲力矩和板材曲率M-1/ρ(圖2)。該圖有3種曲率1/ρ01、1/ρ02、1/ρ03的銅排,如將其先彎成同一曲率1/ρ1,然后卸載,則曲率分布將由x0變?yōu)閤1。若在反方向彎成曲率1/ρ2,卸載后其曲率分布變?yōu)閤2。由圖2可知,正反彎曲次數(shù)愈多,則曲率愈均勻(x0>x1>x2),且曲線很快向縱軸靠攏,即銅排趨于平坦。2工作輥間作直線運(yùn)動依據(jù)包辛格效應(yīng),采用上下交錯輥組矯直。彎曲的銅排在旋轉(zhuǎn)著的工作輥之間作直線運(yùn)動時,經(jīng)過工作輥的多次彎曲,曲率趨于一致而得到矯直。在矯直10mm內(nèi)的銅排時,輥數(shù)一般取9～13個,現(xiàn)取11,整個系統(tǒng)由電動機(jī)帶動。圖3為結(jié)構(gòu)簡圖。3直筒的外觀參數(shù)設(shè)計(jì)(1)循環(huán)距離通常輥距p=αD;式中α=1.1～1.2,這里取α=1.15。(2)px、nx、nx、nx、nx、nx、nx、nx、nx、nx、nx、nx、nx、nx、nx、nx、nx、nx、nx、nx、nx、3.2.3輥徑與輥距相關(guān),輥距大小與咬入條件又互有影響。輥距過大,壓彎量e必然要增大,使輥縫變小,不利咬入。如圖4所示。咬入力必須大于推出力,輥?zhàn)硬拍芤脬~排。得Fx+Px>Nx(1)式中Fx=μFy=μ(Ny+Py)=μ(Ncosα+μN(yùn)sinα)Px=μN(yùn)cosαNx=Nsinα代入式(1),化簡得2μcosα+(μ2-1)sinα≥0(2)由圖4中幾何關(guān)系可知cosα=(R-e)/R,sinα=(2Re-e2)1/2/R,μ=0.2代入式(2)可得R2-13.52Re+6.76e2≥0(3)解得R=13e,并將R=D/2及p=1.15D代入壓彎量的計(jì)算公式e=0.65σtp2EH得D=0.045EHσt(4)4直軸的功率設(shè)計(jì)4.1銅排的彎曲特性作用在矯直輥上的壓力(見圖5)的計(jì)算,可按照矯直彎曲時所需的力矩來計(jì)算。從而可將矯直銅排看成受到很多集中載荷的連續(xù)量,這些集中載荷就是各個輥對銅排的壓力。它們在數(shù)值上等于矯直銅排對矯直輥的壓力。各輥?zhàn)由系牧筛鶕?jù)矯直銅排斷面的力矩平衡條件求出,即P1=2pM2?P2=2p(2M2+M3)?P3=2p(M2+2M3+M4)?P4=2p(M3+2M4+M5)?P5=2p(M4+2M5+M6)?P6=2p(M5+2M6+M7)?P7=2p(M6+2M7+M8)?P8=2p(M7+2M8+M9)?P9=2p(M8+2M9+M10)?P10=2p(2M10+M9)?P11=2pM10式中Mi——銅排在第i個輥?zhàn)由系膹澢?。銅排的塑性彎曲力矩Ms=Mwe=σsBH2/4(5)式中Mw——銅排的屈服力矩。對上述公式進(jìn)行簡化,即假定矯直銅排在第10個輥?zhàn)由献冃屋^小,處于屈服力矩,則M10=Mw。第2～8個輥?zhàn)?變形較大,處于塑性彎曲力矩,則M2=M3=M4=M5=M6=M7=M8=Ms矯直銅排在第9個輥?zhàn)?處于屈服力矩和塑性彎曲力矩之間,可近似得出M9=(Mw+Ms)/2將以上簡化式代入各輥?zhàn)邮芰娇傻肞1=2Ms/p?P2=2p×3Ms?P3=2p×4Ms?P4=2p×4Ms?P5=2p×4Ms?P6=2p×4Ms?P7=2p×4Ms?P8=2p(3.5Ms+Mw)?P9=2p(2Ms+2Mw)?P10=2p(2.5Mw+0.5Ms)?P11=2pMw求和為∑P=∑i11Pi=8p∑i10Mi(6)從以上公式看出各輥受力情況:第1～7輥的矯直力是遞增的,其中第8輥的矯直力最大,而后矯直力遞減,第11輥的矯直力最小。4.2堿減量不能耗彈復(fù)變形矯直輥上的扭矩按功能原理來確定。矯直過程可以按以下假設(shè)進(jìn)行分析:(1)矯直機(jī)各輥的彎曲力矩均是塑性彎曲力矩;(2)彈復(fù)變形不耗能;(3)除原始曲率外,各輥的殘余曲率都等于殘余曲率最大值,即(1ri)max;(4)對原始曲率為0～±的軋件,其原始平均曲率為。式中(r0)min的數(shù)值對于銅排應(yīng)為(r0)min=1～3。對于銅排塑性彎曲力矩Ms=Mwe,其中e表示軋件的形狀系數(shù),銅排的形狀系數(shù)e=1.5,可以得到矯直輥上的矯直力矩4.3矯直銅排的摩擦學(xué)行為主傳動電機(jī)功率PN計(jì)算公式為式中Mz———總的矯直力矩;Mk———使銅排產(chǎn)生塑性變形的矯直力矩;Mg———輥?zhàn)优c矯直銅排的滾動摩擦力矩;d———輥?zhàn)虞S承處直徑。5矯直輥合金材料各種計(jì)算結(jié)果對比如表1。從表格中可