二輥滾光矯直機(jī)結(jié)構(gòu)分析及力學(xué)模型建立

2016-04-11 05:48:23趙婧博北方重工集團(tuán)有限公司壓延設(shè)備分公司遼寧沈陽110141

中國新技術(shù)新產(chǎn)品 2016年2期

趙婧博　鐘威（北方重工集團(tuán)有限公司壓延設(shè)備分公司，遼寧　沈陽　110141）

趙婧博鐘威
（北方重工集團(tuán)有限公司壓延設(shè)備分公司，遼寧沈陽110141）

摘要：經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展促進(jìn)了民眾對于棒材的需求,同時為加快工作效率,對于棒材的加工精度也提出了更高的要求。本文將在分析矯直機(jī)工作原理的基礎(chǔ)上對如何做好二輥滾光矯直機(jī)進(jìn)行分析闡述。

關(guān)鍵詞：二輥滾光矯直機(jī)；結(jié)構(gòu)特點(diǎn)；設(shè)計(jì)要點(diǎn)

在傳統(tǒng)的矯直機(jī)工作過程中多采用的是人工觀測的方式來控制管材等的壓彎量，既效率低而且精度也不高，通常都將其作為粗矯直設(shè)備使用。為提高矯直的效果需要做好對于管、棒材等的原始彎度等數(shù)據(jù)的檢測，并根據(jù)檢測的數(shù)據(jù)設(shè)置最佳矯直點(diǎn)與壓彎量，以往的矯直工作中多依靠人工檢測的方式來對上述數(shù)據(jù)進(jìn)行測量，為提高工作效率，通過使用二輥滾光矯直機(jī)來對以往傳統(tǒng)矯直機(jī)無法矯直或是矯直精度不高的管、棒等材料進(jìn)行矯直加工。

1 管、棒鋼材矯直原理簡述

金屬條材在生產(chǎn)、運(yùn)輸、鍛造、擠壓、軋制等過程中會由于種種原因而導(dǎo)致其發(fā)生或多或少的彎曲、歪扭等，其在軋制、鍛造、擠壓過程中所產(chǎn)生的殘余應(yīng)力將會使得金屬條材產(chǎn)生不同程度的彎曲或是扭曲，因此，為了提高金屬條材的直線度應(yīng)當(dāng)對其進(jìn)行后續(xù)的矯直加工。在矯直機(jī)工作的過程中多依靠的是反向彎曲后矯直原理進(jìn)行加工的，下文將以條材曲率變化來對矯直機(jī)工作原理進(jìn)行闡述。管、棒等材料的原始曲率（即未進(jìn)行矯直前的曲率）以進(jìn)行表示。對于管材的彎曲方向可以使用±加以標(biāo)記，＋表示條材彎曲凸度向上的曲率，－表示彎曲凸度向下的曲率，對于條材中的平直部分的曲率為0.鋼材在外力作用下發(fā)生的強(qiáng)制反彎的曲率被稱為反彎曲率，通常以來進(jìn)行表示，在二輥滾光矯直機(jī)中，其主要是依靠輥?zhàn)拥膲毫慝@得反向彎曲壓力的。其中反完曲率的大小直接影響到彎曲矯直的效果。總變形曲率其描述的是鋼材彎曲變形的變化量，其使用來表示，其值為。在進(jìn)行計(jì)算時e要注意±的使用。e殘余γ0曲率是指鋼材經(jīng)過軋制后彈復(fù)后所具有的曲率，使用進(jìn)行標(biāo)示，其具體數(shù)值為：的計(jì)算結(jié)果。為確保鋼材的矯直效果需要使得＝0，及相當(dāng)于使得以上就是管材反向彎曲的基本原則。

2 二輥滾光矯直機(jī)的工作原理及設(shè)計(jì)要點(diǎn)

2.1 二輥滾光矯直機(jī)工作原理。有別于傳統(tǒng)的矯直機(jī)，二輥滾光矯直機(jī)在工作時不是依靠各輥之間的交錯擠壓來使得條材產(chǎn)生塑性彎曲來產(chǎn)生矯直效果，其主要是依靠一對輥縫內(nèi)部彎曲曲率的變化來進(jìn)行鋼材的矯直的。在二輥滾光矯直機(jī)工作過程中所進(jìn)行的旋轉(zhuǎn)壓彎可以將鋼材認(rèn)為是一個螺旋形的扁鋼，用壓輥壓在扁鋼的邊緣上以扁鋼為軌道向前行走，扁鋼將在壓輥處被壓彎并在輥?zhàn)幼哌^后彈復(fù)變直，從而產(chǎn)生矯直效果。在二輥滾光矯直機(jī)工作過程中，棒材在旋轉(zhuǎn)前進(jìn)中受到壓輥的壓力，并在壓輥?zhàn)饔锰幍慕孛嫔袭a(chǎn)生塑性壓縮與拉伸的組合變形，當(dāng)管材繼續(xù)前進(jìn)會受到壓輥所產(chǎn)生的反向壓彎作用，其所產(chǎn)生的壓彎量將使得已經(jīng)被壓彎的棒材得到矯直。而對于圓形鋼材的彎曲需要進(jìn)行全方位的彎曲，需要在管材前進(jìn)的過程中通過壓彎輥的動作來實(shí)現(xiàn)壓彎，并在前進(jìn)中設(shè)計(jì)各反向壓彎錕壓彎后彈復(fù)變直從而實(shí)現(xiàn)全長度及全方位的矯正效果。二輥滾光矯直機(jī)的工作原理較為簡單，在矯直工作中需要采用一些復(fù)雜的措施來加以實(shí)現(xiàn)，為避免管材材質(zhì)不均勻以及工件尺寸誤差、矯直機(jī)輥?zhàn)幽p等對矯直效果所帶來的影響，因此在二輥滾光矯直機(jī)中輥縫主要采用的是對稱的形式，在入口側(cè)輥縫主要起到咬入及預(yù)矯的作用，而出口側(cè)則主要起到矯直的作用，在二輥滾光矯直機(jī)輥腰處的等曲率區(qū)為中區(qū)，將起到統(tǒng)一殘留彎曲的效果。在矯直厚壁管材的過程中，輥縫的彎曲程度在明顯的降低，其塑形變形深度與壁厚可以相等，因此，在輥腰區(qū)的曲率設(shè)置無需過大，從而較直區(qū)的曲率變化范圍明顯減小，因此，除了輥腰區(qū)仍需要等曲率壓彎外其他的壓彎區(qū)域可以直接按照線性遞減原則來安排輥縫的曲率變化。在二輥滾光矯直機(jī)的工作過程中，管、棒材料在輥縫之間被同向旋轉(zhuǎn)的凸凹輥彎曲并施加反向旋轉(zhuǎn)，通過對圓材施加對稱傾斜的力，圓材將會邊旋轉(zhuǎn)邊前進(jìn)，從而實(shí)現(xiàn)對于管、棒材的矯直。

2.2 二輥滾光矯直機(jī)矯直力的計(jì)算。在進(jìn)行二輥滾光矯直機(jī)矯直力的計(jì)算時需要考慮矯直輥形單向彎曲與雙向彎曲之間的區(qū)別對矯直力的影響，其矯直力的大小與輥縫大壓彎程度聯(lián)系較為密切。此型二輥滾光矯直機(jī)中主要采用的是單向反彎曲輥形，需要按照單向反彎曲輥形來對矯直力進(jìn)行計(jì)算。在計(jì)算時由于矯直機(jī)中等彎曲率區(qū)內(nèi)的彎矩是相同的，因此，其必然會在外力偶的作用下形成鋼材內(nèi)部的等彎矩區(qū)。在工件的受力的中的一段區(qū)域其彎矩F3呈現(xiàn)出線性遞增效果，此彎矩最初表現(xiàn)為彈性彎矩，逐步增大為彈塑性彎矩F2，并在繼續(xù)旋轉(zhuǎn)半周后轉(zhuǎn)變?yōu)镕2S′d/2的力偶矩，從而在后半周內(nèi)完成M2等彎矩彎曲。在鋼材進(jìn)入到輥腰部分時需要增大彎矩使其達(dá)到M1，因此需要增加額外的力偶矩F2Sd/2，以上建立的二輥滾光矯直機(jī)受力模型是較為接近鋼材實(shí)際受力狀態(tài)的。其中矯直力如下所示：