1、青島農業大學海都學院本科生畢業論文（設計）題 目： 鋼板校平機設計 姓 名： 系 別： 工程系 專 業： 機械設計制造及其自動化 班 級： 學 號： 指導教師： 呂寶君 2011年6月18日畢業論文（設計）誠信聲明本人聲明：所呈交的畢業論文（設計）是在導師指導下進行的研究工作及取得的研究成果，論文中引用他人的文獻、數據、圖表、資料均已作明確標注，論文中的結論和成果為本人獨立完成，真實可靠，不包含他人成果及已獲得青島農業大學或其他教育機構的學位或證書使用過的材料。與我一同工作的同志對本研究所做的任何貢獻均已在論文中作了明確的說明并表示了謝意。論文（設計）作者簽名： 日期： 年 月 日 畢業論文（

2、設計）版權使用授權書本畢業論文（設計）作者同意學校保留并向國家有關部門或機構送交論文（設計）的復印件和電子版，允許論文（設計）被查閱和借閱。本人授權青島農業大學可以將本畢業論文（設計）全部或部分內容編入有關數據庫進行檢索，可以采用影印、縮印或掃描等復制手段保存和匯編本畢業論文（設計）。本人離校后發表或使用該畢業論文（設計）或與該論文（設計）直接相關的學術論文或成果時，單位署名為青島農業大學。論文（設計）作者簽名： 日期： 年 月 日指 導 教 師 簽 名： 日期： 年 月 日目 錄摘 要. IAbstract. II1 緒 論.11.1 平行輥式校平機國內外現狀.11.2 鋼板校平機研究的內容

3、和意義.12 校平機總體方案設計.32.1 反彎校平的基本原理.32.2 校平機的工作原理和壓下方案選擇.43 傳動系統的設計.83.1傳動系統參數計算83.1.1 結構參數的確定.83.1.2 力能參數.93.2 減速機、齒輪座、電機和萬向聯軸節的選擇計算.144 校平裝置設計184.1 液壓壓下系統設計.184.1.1液壓壓下系統的組成. 184.1.2 液壓控制系統工作原理. .184.1.3液壓壓下系統部分參數計算.204.2 輥子材料選擇及強度校核.224.2.1輥子材料選擇.224.2.2輥子強度校核. .234.3軸承的選擇及潤滑.264.3.1軸承的選擇.264.3.2軸承的潤

4、滑.275 結論. .29參考文獻. . . .30致謝. . . . 31鋼板校平機設計摘 要針對鋼板校平機的使用要求，本課題完成了鋼板校平機的結構設計。所設計的校平機采用了異輥距輥系技術、彎輥技術、液壓壓下加壓方式。異輥距輥系技術的應用縮短了空校區，從而使補校工作明顯減輕；彎輥技術的應用使校平機在工作時可使校平工作輥產生一定量的曲率以抵消機架的彈跳，并可有效改善板材的橫向板形；液壓壓下加壓方式實現了動態輥縫調整，提高了鋼板的校平質量，使校平機運行更加平穩，并可實現過載保護。關鍵詞：鋼板；校平裝置；異輥距輥系；彎輥技術；液壓壓下IISteel Leveling Machine DesignA

5、bstractAccording to the use of steel leveling machine, this task completed steel leveling machine design. The steel leveling machine adopts the roll of technology, from roll bending roll technology, hydraulic press pressure mode. Different from the roll system technology roll application shortened e

6、mpty campus, thereby significantly reduce continuation school for work, Bending roll technology application makes leveling machine work can make leveling work roll produce a certain amount of curvature to offset the frame, and can effectively improve the bounce of the lateral plate shape, Under the

7、pressure of hydraulic pressure means to realize the dynamic roll gap adjustment and improve the quality of steel, leveling leveling machine working more smoothly, and can achieve overload protection.Key Words: steel plate；leveling machine；different from the roll system roll；bending roll technology；h

8、ydraulic press青島農業大學海都學院本科畢業論文（設計）1 緒 論1.1 鋼板校平機國內外現狀平行多輥薄板校平機國內外發展很不平衡，國內基本上還停留在傳統的手動調節及機械傳動方式，位置精度只有±0.5mm，而國外已經實現了計算機電液自動控制，位置精度已經達到0.1mm，且有良好的人機界面，便于現場工程師操作1。在中國銷售高精度薄板校平機的公司主要有三家，瑞士海莫樂公司、臺灣雙郁機械公司和美國的IOWA精密工業公司，后兩家公司校平機都作為卷板材加工流水線工序設備，而瑞士海莫樂公司作為專業校平機制造公司，性能最好。它采用液壓系統來控制校平機的輥縫，公司產品廣泛應用于汽車、建筑

9、玻璃、精密儀器儀表和工具等領域。這三家的校平機都能實現計算機數字控制(CNC)，而且海莫樂公司校平機能自動感應壓應力，采用雙閉環控制，實現了智能化，但價格不扉，一臺20-30萬美金。國內的情況是：北京機械工業自動化研究所機器人工程中心開發的一套開卷、矯平剪切、堆垛生產線技術中，矯平機能實現計算機數字控制，但校平機的間隙調整由標尺指示，并沒有采用閉環控制，所以位置控制精度僅有±0.5mm。生產制造公司有國營西北機器廠、富地機械、山東省淄博市桓臺齊光鍛壓機床廠、無錫梅里精品機械和湖北重型機器集團，前后輥縫間距全部采用手動機械調節，位置精度僅依靠蝸輪控制。所以產品的校平精度不高，不能應用在

10、精矯工序。由湖北重型集團有限公司同華中理工大學威奇數控公司合作開發的輥式板材校平機系列，經過多年的完善和發展，在理論上和實踐上形成了較成熟的體系。結構上，采用機械傳動和液壓傳動相結合的方案，并重點加入了液壓墊這一專利技術，使得設備結構更為緊湊，精度高，噪聲低，控制方便，不僅提供了良好的交互環境。而且在實時性和預警上也對液壓、機械和電氣各環節實現了全面管理。整套控制系統由一臺工控機和PLC組成，校平精度也達到了0.1mm14。1.2 平行輥式校平機研究的內容和意義隨著我國板材生產規模的不斷擴大，各廠家日益認識到板形在生產與市場銷售中的重要性。不良板形的外部表現是板材上常見的中心波浪、邊浪、瓢曲、

11、扭曲、鐮刀彎或局部鼓包等。這些缺陷往往在板材軋制、熱處理、校平、冷卻過程中形成，往往是由于溫度、輥形、壓下、冷卻水溫、水壓等因素不合適造成的。若將板帶看作由無數條縱向金屬纖維連結而成的材料，則不良板形材料中內應力的出現，正是因相鄰纖維間存在長度差之故。由于鄰近纖維間的相互制約，長纖維受壓應力，短纖維受拉應力。因此，板帶橫向厚度差與板形有著密切的關系。橫向厚差大的板帶，一般板形都不好，但因只需幾微米的橫向厚差，即可造成明顯的板形缺陷。因此，有些橫向厚差很小的材料，板形也完全有可能不符合要求。隨著民用消費類產品需求不斷增加，市場對薄板需求也大幅度提升，同時對板材的質量要求也在大幅提升。只有有了好的

12、材料，才能加工出好的產品來。因此這些變形如果得不到及時有效的矯正，將嚴重影響著產品質量和數量的提高，尤其是本身作為工具的高精密儀器和刀具，它們對用材平整度要求更加苛刻。 對于薄板，平行多輥校平機應用最廣，技術也最成熟。這種校平機克服了普通壓力校平機斷續工作的特點，成倍地提高了校平效率，使校平工序得以進入連續生產線，而且可以達到很高地校平精度。本課題研究的也就是平行輥校平機。當今世界上先進校平機技術快速發展，板材校平機正向重型化、全液壓、自動化過渡。平行輥校平機在板材加工方面應用廣泛，但從國內現狀可以看出，高精度的液壓多輥薄板校平機(位置精度0.15mm以下)國內還相當缺乏。因此，本課題的研究具

13、有十分重要的意義。292 校平機總體方案設計2.1 反彎校平的基本原理在壓力校平機、輥式校平機、斜輥式校平機和拉伸校平機中，軋件都是經過反向彎曲后校平的，而軋件的彎曲狀態可以用曲率表示，在軋件的彈塑性彎曲變形過程則可以用曲率的變化來說明。軋件在校平過程中的曲率變化：1）原始曲率 軋件在校平前的曲率稱為原始曲率，以表示。（圖2.1a）。r0是軋件的原始曲率半徑。彎曲的方向用正負號表示，如+表示彎曲凸度向上的曲率，-則表示彎曲凸度向下的曲率，而軋件的平直段用=0表示。2）反彎曲率 軋件在外力矩M作用下強制反彎的曲率稱為反彎曲率，以表示。在壓力校平機和輥式校平機上，反彎曲率是通過校平機的壓頭或輥子的

14、壓下來獲得的。反彎曲率大小的選擇是決定軋件能否被校平的關鍵。圖2.1 彈塑性彎曲時的曲率變化a-彎曲階段；b-彈復階段3）總變形曲率 它是軋件彎曲變形的變化量，是原始曲率與反彎曲率的代數和，以表示，即：=+使用上式時，應將曲率的正負號代入。原始曲率與反彎曲率方向相同時符號相反；方向相反時符號相同。4）彈復曲率 它是當外力矩去除后，軋件在變形內力形成的彈復力矩My作用下彈性恢復的曲率變化量，以表示。5）殘余曲率 它是軋件經過彈復后所具有的曲率（圖2.1b），以表示。如軋件被校平，則=0，如軋件未被校平，在輥式校平機上，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。殘余曲率是反彎曲率與彈

15、復曲率的代數差：=- ，顯然欲使軋件校平，則必須使殘余曲率=0，由上式得：=，此式是一次反彎校平時（壓力校平機）選擇反彎曲率的基本原則。2.2 校平機的工作原理和壓下方案選擇 平行輥校平機屬于連續性反復彎曲的校平設備，這種校平機克服了壓力校平機斷續工作的缺點，使校平效率成倍提高，使校平工序得以進入連續生產線。金屬材料在較大的彈塑性彎曲條件下，不管其原始彎曲程度有多大區別，在彈復后所殘留的彎曲程度差別會顯著減小，甚至會趨于一致。隨著壓彎程度的減小其彈復后的殘留彎曲必然會一致趨近于零值而達到校平目的。因此平行輥校平機必須具備兩個顯著的特征：第一，具有相當數量的交錯布置的校平輥以實現多次的反復彎曲；

16、第二，壓彎量可以調整，能實現校平所需要的壓彎方案7。下面以5輥校平法用圖形表示如圖2.2所示：圖2.2 5輥校平法平行多輥校平機的壓下方案有三種，最小壓彎遞減方式，即校平機每個輥的壓下量都可單獨調整的假想方案。校平機上各個輥子反彎曲率的選擇原則是：只消除軋件在前一輥產生的最大殘余曲率，使之變直。最小殘差遞減方式，即使具有不同原始曲率的軋件經過較少次數劇烈的大變形反彎，以迅速消除其原始曲率的不均勻度，然后按校平單值曲率的辦法加以校平的方案。線性遞減方式。其中最常用的是線性遞減方式，薄板校平多采用這種方案，也是本文討論的方式。這種方式的特點是：從第二輥(第一個上輥)到最后第二輥(最后一個上輥)的壓

17、彎量按線性遞減，最后第二棍的壓彎曲率一般為彈性極限曲率，前面第二輥的壓彎曲率則不受嚴格限制。由于這種壓下方式多用于薄板材校平，故第二輥壓下曲率都較大。工業生產中采用這種方案的多輥校平機的輥數一般都較多，有11、13、17、19、21、23輥等，同時輥徑要盡量小，這樣使板材得到較大的變形，變形愈大愈有利于消除波浪彎1。2.3 輥系方案的確定平行輥校平機發展歷史較長，輥系結構形式很多，且主要與用途和校平質量有關。這里介紹幾種典型輥系，如圖2.3所示。圖2.3 典型輥系輥系a是上輥組平行升降的輥系，主要用于熱校平厚板、粗矯板材和在展卷機后平整帶材等工作；輥系b有所改進，兩端輥單獨調整，有利于中間各輥

18、加大壓下，也有利于兩端輥的咬入及提高校平質量，主要用于熱校平板材。輥系c是一種靈活性較大的多用途輥系，上輥可以調成平行升降、單向傾斜和雙向傾斜等形式。第一個用途同圖a,第二個同圖d，第三個用途為可以進行反復及雙向咬入的校平。輥系d是按線形遞減壓下的板材校平輥系。輥系e是型材校平的常用輥系，各上輥單獨調整可以采用各種壓下方案。輥系f是校平板材的輥系，帶有支撐背輥，它有兩個作用：一，校平寬板時輥子太長，剛度不夠，用支撐輥來保持工作輥的剛度；二，校平薄板時要消除波浪需要用支撐輥來改變工作輥的凸度。這種輥系也稱為四重式校平輥系。輥系g比前一種增加一排中間輥，由于支撐輥多為盤形，長期工作中使工作輥表面被

19、壓出痕跡，這時若校平工件的表面要求光亮，而輥面壓痕很可能在工件表面上留下條狀暗影甚至印痕。故用中間輥隔離上述壓痕的傳遞。這種輥系也稱為六重式校平輥系8。除這些典型輥系外，近代新研制設計了不少性能更好的輥系。不過它們都是在已有的輥系基礎上的改進。如圖2.4所示的異輥距輥系，特點就是加大了入口側的輥距，以減少入口側各輥的壓力，尤其可以減少第3輥的斷軸事故。同時還追求等強度設計的理想狀態。隨著校平力的逐漸減小，向著出口側逐步也減小了輥距尺寸。它由于空矯區（不產生校平彎矩的區間）比較短，可以明顯的減輕補矯工作。即用縮短兩端輥間距的辦法使工件頭尾經歷正負兩次短距離的反彎，可以使空矯區成倍縮短。空矯區的縮

20、短將會使校平質量提高及補矯工作減輕。同時各輥校平力也有了很大的改善。圖2.4 9輥式異輥距校平輥系以上分析比較可以看出，輥系f比較適合校平薄板材，故選擇這種輥系。另外可以適當縮短兩端的輥距，以減小空矯區。同時設計成異輥距類型，使性能更好。3 傳動系統的設計3.1傳動系統參數計算3.1.1 結構參數的確定1、輥數的確定選擇輥數的原則是在保證校平質量的前提下，使輥數盡量少。對于薄板校平機，由于b/h比值很大，原始彎曲曲率較大，以及瓢曲和浪形的二維形狀缺陷嚴重，應減小輥距以增加板材的彈塑性彎曲變形，但由于輥距不能選的過小，故要增加輥數。在表11-31中確定輥數。為此需計算校平機最大負荷特性： （3-

21、1）鋼板屈服極限，鋼板最大寬度，鋼板最大厚度設計任務要求，校平機典型鋼種為，經查詢，知其，現取；另外鋼板規格為，取；，取。故，由表11-3得知輥數取13。又根據經驗數據知輥數取11即可。 2、輥徑、輥距與輥長的確定圖3-122知校平最佳區域中，單位厚度輥徑值滿足。因為，故，又因為， ，故，所以可以取輥徑。支撐輥輥徑應取大一些，取為。使用滾動軸承時，由于軸承外徑較大，軸頸尺寸不能過大，近似地選擇。另外，只要條件允許，輥頸直徑和輥身的過渡圓角均應選大一些。根據公式和可以確定工作輥輥頸直徑和輥頸長度，輥距 （其中，壓彎量單獨調節時取較大值，集體調節時取較小值，為輥子最大直徑）。所以 再從表11-32

22、中由知輥距比較合適。下面根據以往經驗數據及已有變輥距校平機做參考，確定各處輥距如圖3.1所示：圖3.1 本校平輥系各輥距大小輥長（時，；時，）3、支撐輥的確定前面已經確定支撐輥直徑為。下面確定支撐輥的布置方式和相關尺寸：由于上面所設置的輥距較小，同時工作輥輥徑與輥身比值處于中間，既不大也不小，故這里考慮采用垂直布置方案。為了調整工作輥的撓度，有效地消除板帶的局部瓢曲或單、雙邊浪形。這里采用多段支撐輥校平方案。其各段支撐輥可以單獨調整壓下，沿工作輥長度方向可使帶材產生不同的變形，以消除板帶邊緣或中部的板形缺陷。具體布置形式如圖3.2所示。與工作輥一樣，我們可以得到支撐輥輥頸直徑為和輥頸長度3.1

23、.2 力能參數1、確定壓彎量并計算校平力1）壓彎量圖3.2 支撐輥布置圖a消除雙邊浪形 b消除中間瓢曲 c消除單邊浪形前面已經確定壓彎方案選擇線性遞減壓彎方案，現首先確定入口及出口處的壓彎量：已知校平機為類型。工件尺寸為，代表鋼種為，取其。該方案中規定變形大致范圍為。包含和，工件通過第二輥后，方向趨同，但是中包含最大和最小的彎曲狀態，而最小的，要使這個在反彎之后也獲得一種與其他相差不多的彈復能力，就必須采用加大的。由于，故取。假設鋼板原始的彎曲最大為，則第二輥后的彈復曲率比為 其殘留曲率比為 這個，需用彈塑性撓度計算法。由公式1-165知 其中所以出口壓彎撓度所以入口壓彎量為，出口為由于輥數為

24、11，那么上輥組的傾斜度為： 所以由， 得表3.1如下：表3.1 各輥子壓彎量圖3.3為第2到第10輥每個輥子的壓彎量，從這個圖中明顯地看出壓下方式為線性遞減壓下：圖3.3 線性遞減壓下2）校平力查圖3-142得 根據公式和得各個輥子處的彎矩為： 按連續梁的三彎矩方程式計算后（其中前面已經給出計算式子）求出校平力為：2、軸承壓力計算校平輥所承受的校平力直接作用于軸承上。機架結構采用簡支式結構。如圖3.4所示為輥子軸承受力分析圖：圖3.4 校平輥軸承受力圖那么 軸承受力總和為取，那么各個輥子兩端的軸承受力大小可以計算如下：所以3、校平輥轉矩計算校平輥在校平力作用下所需克服的阻力包括軸承摩擦阻力、

25、輥面與工件間的滾動摩擦阻力及工件的塑性變形阻力。下面分別求這兩個力1） 軸承摩擦阻力前面已經確定機架結構為簡支結構，那么根據下面公式2即可求得該摩擦阻力： 其中為工件與輥面的滾動摩擦系數，板材為；高溫板材為；為軸承摩擦系數，尼龍軸承；青銅軸承；滾動軸承。為軸頸直徑。2）工件塑性變形阻力： 其中是第輥處的轉矩，是第輥處的校平變形能這里其中可由下式子計算：將代替代入得從而根據上面給出的公式求得每個輥子處的校平變形能為 進而求得工件塑性變形阻力為3） 總轉矩上面兩個阻力求出之后，相加即得總轉矩4、校平功率為了使校平機適應生產線，速度取生產線速度。又因為有支撐輥，校平機傳動系統效率可取為。那么計算到電

26、機處的驅動功率為3.2 減速機、齒輪座、電機和萬向聯軸節的選擇計算1、減速機的選擇主傳動系統中，減速機除有減速作用以外，還有均衡分配傳動扭矩的作用，因此也稱為假速分配器。它有三種主要形式：圓柱齒輪型、圓柱圓錐齒輪型和蝸輪型。這三種形式中每種分為單、雙、三、四支等結構。在輥數大于7的校平機上，不宜使用單支減速分配器。這是因為傳遞的總扭矩大，齒輪座是齒輪尺寸也大，使齒輪座出軸的間距很難與矯正輥間距相適應，因此，在輥式鋼板矯正機上，大多使用多支的減速分配器。這樣也可以使齒齒輪座的載荷均勻。由于本校平機中第二輥的校平扭矩最大，因此對該輥要盡可能由減速機的一根出軸經齒輪座直接傳動，以減輕齒輪座的負荷。為

27、適應矯正機在連續機組中的安裝，將矯正機設計成可以雙向進料的結構。這時，矯正機另一端的第二輥也又減速機的出軸直接傳動。那樣，減速機中心距和應等于齒輪座兩邊第二軸之間的距離，如圖3.12所示：3.5 減速分配器和齒輪座示意圖值受齒輪座最大中心距的限制，是按校平輥最大中心距和萬向連接軸的長度以及連接軸傾角不超過60 的條件來確定的。前面已經算得，第一輥和第十一輥中心距為615mm，故這里。2、電機的選擇前面求得驅動功率為。綜合考慮機械負載特性（恒功率），斷續周期工作制，無調速要求，有過載能力。工作條件：冶金用，所以灰塵和渣子較多，溫度較高等工作條件，選擇負荷率為 0.8。那么選YIR系列起重及冶金用

28、三相異步電機：（重型%=40%）從表16183中查得，型號： 機座號：315M，,3、聯軸器的選擇萬向聯軸器的計算轉距：式中 萬向聯軸器公稱轉距（N·m） 萬向聯軸器的疲勞轉距（N·m） 萬向聯軸器的理論轉距（N·m）驅動功率KW萬向聯軸器的轉速 r/min萬向聯軸器的轉速修正系數萬向聯軸器的壽命修正系數萬向聯軸器的兩折角修正系數載荷修正系數載荷均勻；工作平穩時；載荷不均勻時；中等沖擊較大沖擊載荷和頻繁正反轉時特大沖擊載荷和頻繁正反轉時，。這里（減速器效率為80%），（與工作輥一致）。查圖524得（取折角為60）；。那么 從表5215中選取：SWP·18

29、0·A型×1000（1250，1400，1600，1800）。JB/T32411991其相關參數如下：回轉直徑，1250，1400，1600，1800等。伸縮量4、減速器的選擇，考慮工作環境及傳動比大小，經濟等方面的因素來選取。1）減速器的計算功率由 。式中 計算功率KW 載荷功率 KW 減速器公稱輸入功率工況系數啟動系數可靠度系數這里 =72KW，查表152815210得=1，=1，=1.56，那么 按接近公稱轉速750r/min，查表1524，初選ZDY160， ,。2）校核熱平衡許用功率查表1521115213得 （）。按式1523計算得 熱平衡許用功率：查表1527

30、，對于ZDY160型，盤狀水管冷卻時，。因此，可選定ZDY1602.8型減速器，采用油池潤滑，盤狀水管冷卻調管油。4校平裝置設計4.1 液壓壓下系統設計4.1.1 液壓壓下系統的組成平行多輥校平機的發展歷史較長，輥系結構形式很多。線性遞減壓下的板材校平機的輥系結構是：所有上輥都固定在上輥驅動平板上或者上輥連接裝置上，通過控制驅動平板來控制壓下量。其結構如圖3.6所示。圖4.1 線性遞減法輥系結構從上圖可以看出，整個系統主要部件就是上下排輥。前后輥縫要可調，且排輥自身要轉動。液壓壓下系統的整體結構由空間分立的三個部分組成：以PLC為核心的電氣控制柜、以泵和閥為主體的液壓柜、以液壓缸、馬達和上下排

31、輥為主體的機械結構。電氣柜有電源、電氣保護元件、PLC、放大器（6個伺服閥放大器），面板（配置觸摸屏、開關、按扭、指示燈）等；液壓柜下部為油箱，上部為泵組和閥組；機械部分的上部安裝液壓缸（缸體上有壓力傳感器），六個位移傳感器安裝在上下兩部分之間。4.1.2 液壓控制系統工作原理該系統是決定板材校平效果的關鍵部分，采用閉環控制。圖形如圖3.7所示。系統采用三位四通O型電液伺服閥控制液壓缸的一端。伺服閥對液壓缸下腔供油，下腔壓力增大，上校平輥驅動平板下移，輥縫減小，伺服閥卸荷，液壓缸下腔壓力減小，平板上移，輥縫增大。位移傳感器檢測到平板的位移信號的變化，可以反饋給系統，通過對伺服閥的控制來調節輸入

32、到液壓缸下腔的壓力油的流量，最終使輥縫維持在恒定值。液壓缸上腔的壓力由背壓閥提供，可以認為是一個常數。大流量泵對液壓缸下腔供油，小流量泵對液壓缸上腔供油。圖4.2 液壓控制系統原理圖由于支撐輥有三排，故設置6個液壓缸來控制，每排有2個液壓缸來控制其壓下量。而每個液壓缸分別由一個獨立的伺服閥控制。這樣就能夠滿足校平機對鋼板中心浪形和邊浪的平整。工作參數設定在觸摸屏上，從而實現平板壓下量的設定，進行精確校平。電氣控制部分是以帶觸摸屏的 PLC為核心的自動化控制設備，有良好的人機界面。框圖如3.8所示機器啟動后，首先在觸摸屏上將前后輥縫及輥子軸向上的壓下量設定。校平過程中的輥縫和速度等參數可以在顯示

33、屏上顯示出來，當出現錯誤時，指示燈報警，同時系統控制壓下油缸卸荷，以松開輥子。圖4.3 電氣控制原理位置控制系統是一個閉環控制系統，通過直線位移傳感器實時檢測每個液壓缸對應位置的上下排輥的間距，位置量轉化成電流，輸入PLC的A/D模塊，經過比較分析，PLC計算出控制量，經D/A模塊輸出控制電壓，經放大器放大后轉化成電流，輸入到比例控制閥，控制其流量，從而改變壓下量。PLC、觸摸屏、旋轉編碼器、位移傳感器等可以進行適當選擇。4.1.3液壓壓下系統部分參數計算1、液壓缸的計算每個驅動平板由兩個液壓缸來控制其壓下量，為分析方便，將其分成兩部分，忽略彼此之間的耦合。和液壓缸相連的驅動平板的二分之一部分

34、的受力如下3.9：4.4 缸體受力情況平衡方程：為作用在平板上的外負載；為平板和與缸體固定的管道總質量的一半。各參數的確定：1）系統供油壓力：考慮到液壓元件及伺服閥的額定壓力系列，并考慮到可靠性與維護，取2）負載壓力：為保證伺服閥閥口上有足夠的壓降，以確保其控制能力，取3）壓下缸行程：根據板坯厚度、成品厚度及故障狀態的過鋼要求等，確定4）液壓缸背壓：取5）上、下腔面積和由上面平衡方程得 壓下力令面積比得由于（其中2為載荷系數），并取得從而得缸體直徑為，參考液壓缸直徑標準系列，選取令，那么，同樣選取從而，2、 伺服閥參數的確定1） 負載流量由壓下速度，可求出伺服閥的負載流量 2） 伺服閥的選擇及

35、其參數選用莫格（MOOG）D791系列伺服閥，主要參數如下：額定流量 （單邊）額定供油壓力 滯環 分辨率 3） 伺服閥的工作流量閥口實際壓降 式中，液壓站至管路總壓降，伺服閥油油管路壓降，額定負載壓力。將這些參數代入上面的式子中，得于是伺服閥的工作流量： 4） 實際壓下速度的校驗由，可得實際壓下速度 可滿足靜態要求。3、液壓泵的選擇可選擇一種壓力補償型變量葉片泵，它可根據外負載（泵出口壓力）的大小自動調節泵的排量。其設計特點是：零件少、可靠性高、容積效率和總效率高、耐久度好4、液壓缸間的同步控制策略為了得到滿意的校平效果，必須控制上下排輥的平行度，也就是控制液壓缸之間的同步度。由于控制出口端或

36、者入口端的三個液壓缸分別由各自的伺服閥控制，因此，這三個缸之間的同步誤差必須控制在一定范圍內。選擇主/輔控制單邊校正方案的串聯結構8。其方案圖如3.10圖4.5 串聯結構其中1表示主液壓缸，2、3表示輔助液壓缸。因為電液伺服閥輸入正電壓時，液壓缸下移，輥縫變小，所以對于2、3來說，在加法器中對同步誤差反饋部分的疊加應該是減號。這種結構以主缸1為基礎，通過調整輔缸2、3來使三者之間同步。主缸1以理想位移為輸入信號，輔缸2、3以主缸的實際位移輸出為輸入信號，也就是輔缸來跟蹤主缸，輔缸與主缸之間的時間位置偏差反饋給輔缸，調整后使二者同步。4.2 輥子材料選擇及強度校核4.2.1輥子材料選擇參考文獻6

37、，可以知道校平輥材料的要求一般如下：1、為了保證校平輥有足夠的耐磨性、表面硬度和使用壽命，盡量不要用含Mn的材料，因為，Mn和Fe所形成的碳化物，質點太硬，形成麻點。另外工作輥的硬度都應達到Hs=7O以上。2、工作輥和支承輥的硬度差不能小，否則，支承軸對工作輥表面產生磨損，從而直接影響鋼板的表面質量。從表四可看出硬度差為Hs=10較為合適。3、工作輥硬化層深度為10mm為最佳。另外，影響淬硬性和淬透性的主要元素是C、Cr、Mo、Ni。C含量降低使得其淬火時不易發生開裂；Cr含量的提高可以增大材料的耐磨性；適量加入Mo，可以提高淬透性和輥子的淬硬層厚度；Ni可以提高淬透性，但是會增大回火脆性。另

38、外，假如適量的V，可以細化晶粒，形成少量的含V的碳化物，提高耐磨性和回火穩定性7。綜合分析以上的因素，最終確定選擇工作輥和支撐輥均選擇35CrMoV。要求其經過表面淬火后的表面硬度為,支撐輥為。其余部位的調質硬度為。經查詢6，得到35CrMoV的組成情況為：C ，Mn ,Cr ,Mo ,V ；力學性能為：選擇完材料后，應對其進行熱處理，其大致工藝如下：1、預先熱處理等溫球化退火：消除鍛造應力、細化晶粒、降低硬度、便于機械加工等。2、調質處理：改善心部組織，保證心部有良好的綜合機械性能，為最終表面淬火做好組織和性能準備。3、輥身表面感應加熱淬火：隨著感應器間隙的增大，硬化層深度增加；隨著感應器移

39、動速度的加快，硬化層的深度減小。故要適當調節間隙和深度。保證表面硬度。然后進行低于回火溫度的除應力回火。4.2.2 輥子強度校核前面已確定工作輥直徑為，長度為1700，支撐輥直徑為。使用滾動軸承時，由于軸承外徑較大，軸頸尺寸不能過大，近似地選擇。另外。只要條件允許，軸徑直徑和軸身的過度圓角均應選大一些。 根據公式：， 3得工作輥： ，支撐輥： ， 1）彎曲強度對支撐輥來說，只需計算輥身中部和輥徑斷面的彎曲應力，其彎曲力矩和應力分布如下圖3.11：4.6 支撐輥彎曲力矩和應力分布圖由于第2輥彎矩最大、第8輥的軋制力最大，故驗證該輥對應的支撐輥的強度。在輥徑斷面11和22斷面上的彎曲應力均應滿足強

40、度條件，即： 式中： 軋制壓力； ，該處的斷面直徑； 斷面1-1和2-2到支反力處的距離； 許用彎曲應力；第二輥：現已知：， .（經插值法算得）那么： 輥身中部3-3斷面處彎矩最大，那么 第8輥：其余參數一樣。 材料的彎曲疲勞極限，取安全系數S=1.8，那么。很明顯上述彎曲應力都小于極限彎曲應力，故合適。對于工作輥，其扭轉應力 ，式中： 最大轉動力矩，扭轉斷面系數。另外還要考慮應力集中系數，故：第二輥 由于有彎輥裝置，還要考慮彎曲應力，按第四強度理論：同樣第8輥： ，也適合。2）接觸強度參照文獻3式子（311）得（平均載荷）。式中： 均布載荷，輥子半徑，彈性摸量，接觸區寬度。式子（313）得

41、查表38得許用接觸應力，取安全系數，那么 ，經驗證，接觸強度滿足要求。4.3 軸承的選擇及潤滑4.3.1軸承的選擇工作條件：由于校平機校平輥徑向載荷大，軸向載荷很小，同時，軸有彎曲變形，還有工作的軸速也不是很高，故選用調心滾子軸承。我國北方軸承研究所研制的一種“密集型軸承”，其額定載荷是現有傳統軸承的兩倍以上，故可選用4。參考文獻10中表格133初選軸承使用壽命 ，又已知其工作溫度600C左右。1） 支撐輥 ，轉速 ，運轉條件正常，可靠度為 90%。徑向當量動載荷：軸向力很小，可以略去不計。故 ，為動載荷系數，由表（136）查得：計算基本額定動載荷： 式中 ，（查參考文獻6中的表134） 那么

42、 按軸承樣本或設計手冊選擇尺寸為“”的密封型軸承，其基本額定載荷約為同類型軸承（22308TN1/W33）的兩倍。即 ， ，選擇上述密集型軸承2個進行并列，那么壽命：滿足要求。靜載荷：徑向當量載荷：由 得（為靜強度系數，取）那么 ，滿足要求。2） 工作輥由于工作輥基本不承受校平力，故可以按軸承的靜強度進行選擇。由 查表或手冊，選取尺寸為“”的密集型軸承，其性能相當于同類型22208的兩倍以上。故 ，滿足要求。4.3.2軸承的潤滑校平機的潤滑采用通用機械設備的潤滑方法進行潤滑，只有像校平輥、減速器、聯軸器及軸承等幾個部分需要專門的潤滑，這零件的潤滑在選用潤滑劑也有要求，下面進行具體介紹：滾動軸承是使用十分廣泛的一種重要支撐部件，屬于高副接觸。由于滾動