一種新型剪切線張力壓板

鄧良豐，李智學，梁光正，徐長安

(中國重型機械研究院股份公司，陜西 西安 710032)

0 前言

在縱剪機組帶材連續的生產過程中，張力壓板起著不可或缺的重要作用。一般情況下，張力壓板位于卷取機的前方，對帶材起著夾緊的作用。當卷取機卷取帶材的時候，張力壓板施加于帶材上的夾緊力產生一個與帶材運行方向相反的摩擦力。此摩擦力與卷取機的卷取力一起，形成帶材的卷取張力，使得帶材在卷取的過程中，帶材運動平穩而不發生抖動，這在帶材高速運動卷取的過程中尤為重要;同時，足夠的卷取張力使得帶材在形成鋼卷的過程中，鋼卷的層與層之間致密而緊湊，不易發生塌卷、錯層等不良現象［1-4］。

1 設備結構及工作原理

張力壓板結構如圖1所示，由機架1、動力源油缸2、連桿機構3、上壓板橫梁4、上壓塊5、下壓板6等組成。

油缸2為本設備的動力源，呈左右對稱狀態布置，驅動下壓板6運動。機架1上開設有滑道，與下壓板6上的卡槽相配合，使得下壓板6只能沿豎直方向運動。上壓板橫梁4通過連桿機構3與下壓板6連接，同時上壓板橫梁4還受到機架1上約束塊的約束，也只能沿豎直方向運動。

連桿機構3為一關聯機構，使上壓板橫梁4與下壓板6的運動具有一定的關聯性，即使上壓板橫梁4與下壓板6同時相對或同時相向運動。

上壓板由多塊可調節的上壓塊5組成，每個上壓塊可單獨進行豎直方向的位置調整。上壓塊5通過螺栓把合在上壓板橫梁4上。

設備工作時，上下壓板間鋪設兩塊羊毛氈，以保護帶材表面不被劃傷。

圖1 張力壓板結構圖Fig.1 Structure of tensile force pressing machinery

2 連桿機構運動分析

簡化后設備的運動機構為如圖2所示連桿機構圖。

構件1對應設備的下壓板;構件2、構件3、構件4以及構件2'、構件3'、構件4'分別對應設備的左、右連桿機構。構件5對應設備的上壓板橫梁。

由于構件2'、構件3'和構件4'與構件2、構件3、構件4為對稱布置，構件2'、構件3'和構件4'對構件5造成的約束與構件2、構件3、構件4對構件5造成的約束重復;因此，構件2'、構件3'和構件4'組成的約束為虛約束 (或構件2、構件3、構件4組成的約束為虛約束)，虛約束數為1。

圖2中的活動構件數目n=8，運動低副Pl=12，運動高副Ph=0，虛約束P'=1;故機構的自由度為:

因此，設備的結構是可行的、合理的。當動力源油缸驅動構件1上下運動時，上壓板和下壓板的運動也就隨之確定。

圖2 連桿機構圖Fig.2 Sketch of connecting rod mechanism

從圖2中可看出，當構件1運動時，構件5也會跟著作關聯運動。構件1與構件5的運動形式為同時相向運動或者同時相對運動;亦即上壓板和下壓板同時夾緊或者同時打開帶材。

3 設備的主要技術特點

3.1 機構對稱布置

該張力壓板油缸和連桿機構采用了對稱結構布置。對稱布置形式的油缸使得下壓板在機架上的兩滑道內受力均勻，避免出現卡阻現象。連桿機構呈雙向對稱布置，不僅沿帶材前進方向對稱，而且沿帶材寬度方向也對稱。這種雙向對稱布置使得帶材在張力壓板處的受力由線變成面，受力面積增大，而且使得帶材沿前、后、左、右方向的受力均比較均勻，帶材的夾緊效果比較好;同時，這種雙向對稱布置也使得機架上的滑道與上、下壓板的磨損均勻，有利于設備的運行，減少了設備的故障率。

3.2 張力可進行微調

張力壓板對張力的調整可分為兩部分。

通過調整兩油缸的液壓壓力大小，對帶材的卷取張力進行宏觀上的調整。

當帶材發生積包、擠皺等不良現象，調整兩油缸液壓壓力也不能改善狀況時，可通過調整上壓板橫梁上的上壓塊對張力進行微調，能有效解決 (積包、擠皺)不良狀況。

3.3 張力可分段控制

由于上壓板上安裝有許多上壓塊，上壓塊又可沿著上壓板橫梁上下運動，這樣可通過調整上壓塊的運動來分別調整上壓塊與下壓板之間的距離，從而可分別調節上壓塊與下壓板之間的壓力，可滿足帶材在分條卷取時張力呈分段控制的需要。

3.4 帶材的標高基本保持不變

圖3給出了三種不同類型的張力壓板對帶材的影響。圖3a所示的張力壓板為下壓板固定，上壓板活動的形式;圖3b所示的張力壓板為上壓板固定，下壓板活動的形式;圖3c為新型的張力壓板形式。

當張力壓板的其中一壓板固定時，固定的壓板必須高于 (或者低于)帶材的標高，以方便帶頭穿帶時方便通過。因此帶材在卷取的過程中在張力壓板處容易發生彎曲變形，如圖3a和圖3b所示。

圖3 三種不同類型的張力壓板對帶材的影響Fig.3 Influence of three different types of tensile force pressuring devices on strip

新型張力壓板其上下壓板均可活動 (上下壓板同時打開或同時閉合)，使帶材在張力壓板處與其前后的標高基本保持一致，保證了帶材的平整性。

3.5 穿帶時間短

連桿機構使上下壓板的運動具有關聯性。穿帶時，上下壓板同時打開，均向著遠離機組作業線的方向運動，在機組作業線的兩側均讓出足夠的空間，即使帶頭存在彎折、不平整等現象，仍能從作業線兩側的空間中順利通過;從而減少人工輔助穿帶時間，提高了工作效率。同時，在一定程度上在降低了人工操作的風險性。

4 結束語

新型張力壓板的連桿機構沿帶材前進方向和帶寬方向呈雙向對稱布置，使帶材夾緊效果好，提高了設備運行的可靠性;該張力壓板對卷取張力可進行宏觀和微量上的調整，有效解決帶材跑偏、積包、擠皺等問題;也可對帶材的張力進行分段調控;帶材在卷取時，標高基本保持不變，保證了帶材的平整性;穿帶順暢，有效地提高工作效率。目前該設備已成功地應用于武鋼硅鋼的精整生產線上。

［1］吳志恒.單輥張力器在縱剪分條機組上的應用［J］.機電工程技術，2009，38(6).

［2］龔文茂.武鋼硅鋼片廠CS3，CS4鋼卷剪切線的國產化 ［J］.武鋼技術，1997，11(35).

［3］喬順平，趙春禾.帶鋼重卷機組卷取機的糾偏系統 ［J］.重型機械，2012(4):33－35，37.

［4］LEE C H，Teng C C.Identification and control of nonlinear dynamic system using recurrent fuzzy neural networks ［J］.IEEE Trans.on Fuzzy Syst.2000，8(4):349.366.

［5］JANABI.SHARIFI F，Liu J.Neuro.fuzzy tension controller for tandem rolling［C］//Proceedings of the 2002 IEEE International Symposium on Intelligent Control［A］.IEEE，2002(S1):309－314.