張力輥防滑的研究與應(yīng)用

摘要：本文簡要分析了張力輥的打滑原因，并對現(xiàn)有張力輥進(jìn)行了技術(shù)改進(jìn)，成功解決了張力輥易打滑的技術(shù)難題。

關(guān)鍵詞： 張力輥；防滑；打滑；應(yīng)用

前言

在不銹鋼的冷退火酸洗線上張力輥通常選用的膠層材料為聚氨酯，但聚氨酯在使用一段時間后表面磨光易打滑，鋼帶表面易產(chǎn)生缺陷，對設(shè)備運行和產(chǎn)品質(zhì)量造成了惡劣影響。本文主要對張力輥打滑原因進(jìn)行了分析，并選用了防滑膠層材質(zhì)進(jìn)行了上線使用，成功解決了張力輥易打滑的技術(shù)難題，為今后項目的設(shè)計、改造提供了參考依據(jù)。

1. 張力輥打滑現(xiàn)象及影響

1.1. 我司在不銹鋼生產(chǎn)中發(fā)現(xiàn)的問題反映出了一些張力輥打滑的幾個共性問題：

①張力輥輥徑越大越容易打滑；

②鋼帶在高速運行時打滑幾率明顯增高；

③鋼帶越薄越容易打滑。

1.2.打滑對產(chǎn)品質(zhì)量的影響

張力輥的打滑都將對帶鋼表面造成劃傷，輕的會使產(chǎn)品質(zhì)量受到影響，重的則會使鋼卷報廢。所以，張力輥的打滑對生產(chǎn)是危害極大。

1.3.打滑對機械設(shè)備的影響

張力輥的打滑首先會對張力輥本身造成直接影響，使鋼灰大量殘留在輥面上，并使輥面越來越光滑，摩擦系數(shù)迅速下降，不得不進(jìn)行輥面重磨或重新包膠，從而縮短了輥子壽命。另外，張力輥打滑會使電機輸出力矩處于一種波動狀態(tài)，對傳動減速機造成沖擊，加速齒輪失效，造成減速機損壞。

2.張力輥打滑現(xiàn)象分析

張力裝置的基本原理：帶鋼包繞在張力輥上，在包繞接觸處（即包角處）產(chǎn)生摩擦力，使出口張力與人口張力按某種規(guī)律變化，借此改變張力值，對機組實現(xiàn)張力控制。

如果進(jìn)入張力輥1#輥之前的帶鋼張力為T1，1#、2#輥之間的張力為T2，2#輥出口的張力為T3，如果兩輥包角相同則：

T2=T1*λ

T3=T2*λ

如果每個輥子的包角不同，則分別使用不同的λ1和λ2進(jìn)行計算。

λ：張力輥傳動帶鋼，保證帶鋼不打滑可能產(chǎn)生的張力放大倍數(shù)。

λ=eμα

e=2.718281828459

μ：帶鋼與張力輥之間的摩擦系數(shù)；采用鋼輥時取0.1～0.15；采用襯膠輥時取0.18～0.25

α：帶鋼在張力輥上的包角。

以上可簡單得出：張力輥的張力遞增是通過每根張力輥的包繞效應(yīng)獲得的。包繞在一根輥子上的鋼帶在受到一定初始張力作用時，鋼帶與輥子之間的摩擦力有一最大值，只有當(dāng)輥子的傳遞動力超過最大摩擦力時則輥面與鋼帶之間將會產(chǎn)生打滑。為防止打滑，我們應(yīng)盡量提高最大摩擦系數(shù)μ。

3.張力輥防滑的改進(jìn)應(yīng)用

3.1.張力輥膠層材質(zhì)的改進(jìn)

張力輥輥面材料多選用聚胺脂，有數(shù)據(jù)表明聚胺脂與帶鋼的摩擦系數(shù)實驗值為0.6，而實際設(shè)計值只有0.25～0.28。對于不銹鋼而言，一般情況下聚氨酯使用6個月以后，由于長期摩擦的原因，鋼帶與輥面的摩擦系數(shù)會急劇下降，并最終導(dǎo)致打滑。

本次改進(jìn)我們采用了新膠層材料：顆粒聚氨酯，即在普通聚氨酯的澆注過程中加入一定比例的聚氨酯顆粒（硬度大于基材聚氨酯）。由于該膠層由聚氨酯基材輥體與聚氨酯顆粒填充物組成，表面材料的硬度產(chǎn)生差別，形成“海島”結(jié)構(gòu)（見圖2）。聚氨酯顆粒在使用中，接觸帶鋼時受到一定壓力下，形成粗糙表面，來獲得輥面的高摩擦系數(shù)，從而起到防滑的效果。在一定范圍內(nèi)壓力越大時，粗糙表面越明顯，防滑效果越佳。目前，現(xiàn)場（聚氨酯顆粒）張力輥的平均使用壽命已經(jīng)由原來6個月提高到了18個月。

3.2. 張力輥防滑的加工要求

為盡可能增加張力輥輥面的摩擦系數(shù)，在加工張力輥時應(yīng)著重注意以下幾點：

① 張力輥輥面聚胺脂的加工應(yīng)采用粗化磨削工藝，提高表面粗糙度；或采用精車工藝，使表面的環(huán)向溝槽便于排出空氣，增加壓扁變形量；

② 輥子加工應(yīng)保證輥面的圓柱度和同軸度以及輥子的動平衡精度。以減小運行當(dāng)中的力矩波動或速度波動；

③ 張力輥輥面聚胺脂的硬度如能根據(jù)帶材厚度的不同進(jìn)行調(diào)整是較為合理的，但由于實際生產(chǎn)中帶材厚度范圍較大，其硬度多按最大值選取以適應(yīng)矯直厚帶時的大張力。建議以生產(chǎn)較薄帶材為主的專業(yè)化生產(chǎn)線適當(dāng)降低張力輥輥面硬度。

3.3.張力輥防滑使用要求及儲存方法

①張力輥應(yīng)存放在（-10～40℃）陰涼通風(fēng)的室內(nèi)，切勿接近熱源或暴露在寒冷的空氣中。

②橡膠部位應(yīng)用覆膜牛皮紙包住，然后再用毛毯等包裝，切勿裸放，避免光照及金屬器具創(chuàng)擊。

③務(wù)必用托架支撐輥子軸頸，切勿支撐橡膠部位；吊裝時禁止吊膠面。

④存放期間為防止橡膠結(jié)構(gòu)變形，應(yīng)定時旋轉(zhuǎn)輥體（一般以半月旋轉(zhuǎn)一次為宜，每次旋轉(zhuǎn)90°）。

⑤切勿從寒冷處取來橡膠輥當(dāng)時使用，特別是在寒冷的冬天，如果使用剛從倉庫里領(lǐng)來的膠輥，橡膠有破裂的危險。

⑥張力輥開始運轉(zhuǎn)時，應(yīng)逐漸加壓。

⑦長期保存的膠輥，使用前最好先略磨一下。

⑧在使用時膠輥出現(xiàn)皺褶、龜裂時應(yīng)及時卸下重新研磨再使用。

⑨張力輥停止運轉(zhuǎn)時不得承受壓力。

3.4.冷退火酸洗生產(chǎn)線使用顆粒張力輥成本節(jié)儉效果：

包膠費用：25，000元/根 （直徑1300mm，輥面膠層長度1900mm）

原來年使用數(shù)量：18根

現(xiàn)在年使用數(shù)量：6根

年節(jié)省費用：25，000*（18 - 6）=300，000元

產(chǎn)品改善效果：帶鋼產(chǎn)品缺陷改善、品質(zhì)向上

4.結(jié)論

目前冷退火酸洗生產(chǎn)線張力輥使用壽命提高了2倍，成功解決了張力輥易打滑的技術(shù)難題，并可廣泛推廣應(yīng)用于冶金行業(yè)（冷軋、硅鋼、不銹鋼、連退、鍍錫等）常規(guī)膠輥無法滿足帶鋼打滑的區(qū)域。

參考文獻(xiàn)：

[1] 崔莆 .矯直原理與矯直機械 .北京：冶金工業(yè)出版社，2002

作者簡介：陳建峰（1982.12.—）， 男。