淺析輥式型鋼矯直機的機械結構分析

穆星宇

遼寧工業(yè)大學工程訓練中心，遼寧錦州，121001

淺析輥式型鋼矯直機的機械結構分析

穆星宇

遼寧工業(yè)大學工程訓練中心，遼寧錦州，121001

隨著我國就經(jīng)濟的發(fā)展，棍式型鋼的應用越來越多，特別是工業(yè)生產(chǎn)和一些機器制造等方面，而棍式型鋼在制造過程中的矯直工作一直是棍式型鋼生產(chǎn)的重要難題之一。本文對當前我國棍式型鋼矯直機的機械結構就進行了簡單的分析，并對其結構參數(shù)的設計進行了有效的分析，并根據(jù)輥式型鋼的特點對矯直機的機械結構進行了簡單的分析和研究。

輥式；型鋼；矯直機；機械結構

對于型鋼的矯直，由于其過程較為復雜，且在進行型鋼矯直的過程中，材料的幾何形狀和回彈性等都不是線性的變化，導致在進行矯直機的機械結構參數(shù)設計時存在著較大的難題，而在進行實際的工程施工中，為了保證矯直機的功效，又必須通過其準確的機械結構來保證輥式型鋼的的矯直效果，這對我國的矯直機制造帶來了非常大的挑戰(zhàn)。對于輥式矯直機，其機械結構對于整個設備的工作性能以及其施工工藝等非常重要的參數(shù)進行了確定，因此，在進行矯直機輥輪的設計時，需要對輥輪的直徑和距離等參數(shù)進行統(tǒng)一的安排，保證矯直機的工作效果。此外，生產(chǎn)企業(yè)在進行矯直機的生產(chǎn)時，需要有效的結合當?shù)氐膶嶋H情況確定矯直機的輥輪參數(shù)，保證設備的設計機構能夠滿足型鋼的生產(chǎn)需要。由于矯直機的應用范圍非常廣泛，像工字鋼、角鋼和圓鋼等，且不同的型材在規(guī)格等方面存在著較大的區(qū)別，因此，在選擇矯直機的機架結構時需要根據(jù)生產(chǎn)型鋼的具體參數(shù)對其進行確定，在當前我國的矯直機制作中，主要有兩種機械結構：一種是簡易的支架結構，這種結構的矯直機將輥輪的軸承安裝在矯直輥輪的雙側，通過簡支梁對輥輪軸承的重量進行支撐，對于這一種矯直機機械結構，其具有較強的剛性，且整體的重量相對較輕，方便設備的使用和移動。另一種結構則是懸臂式，這種機架結構主要是將輥輪部分安裝在矯直機的一側，采用懸臂梁對輥輪的重量進行承載，對于這一種機架結構，其在使用的過程中能夠更加簡單的對輥輪進行更換，當型鋼結構類型較多時使用較為方便。在當前我國的型鋼矯直機使用中，懸臂式是最常見的類型。

1 輥式型鋼矯直機的機械結構參數(shù)確定

1.1 輥輪的直徑參數(shù)

根據(jù)相關研究可以得知，隨著輥輪的直徑變化，其輥子的抗彎強度以及其剛度都會發(fā)生較大的變化，在進行輥輪直徑的確定時需要根據(jù)豐富的經(jīng)驗對其參數(shù)進行確定，當前矯直機的輥輪直徑和輥輪的距離之間具有正比關系，這是通過長期的實踐得到的經(jīng)驗，具體的關系式為：D=Kd，式中的D表示的是輥輪的直徑長度，而K為總結得到的正比例系數(shù)，最后的K則是輥距。

1.2 輥距的參數(shù)確定

在進行型鋼的矯直操作時，輥距的參數(shù)若同設計參數(shù)之間相差較大，往往會對型鋼的矯正工作造成較大的影響，像輥距較大可能會導致型鋼的矯直工作無法達到要求的變形，且在矯直工作完成之后，型鋼的質量較差，這種鋼材無法進行正常的使用。而當輥距較小時，在矯直過程中會造成對型鋼的矯直力增大，從而對矯直設備的輥輪造成過大的壓力，產(chǎn)生較大的磨損，此外，較大的矯直力還會造成型鋼矯直過程中局部位置的應力較大，導致型鋼工件的損壞。因此，在對輥距進行設計的過程中，需要根據(jù)型鋼矯直的實際情況對其進行準確的設計，這樣既能保證型鋼矯直的效果，同時也不會對工件和設備造成較為嚴重的損壞。

1.3 矯直質量工藝

在進行型鋼的矯直工作時，需要將型鋼材料彎曲到其能夠承受的最大彈復曲率位置，這樣能夠保證鋼材達到最大的彎曲效果，下圖1是矯直機工作的簡單工作原理：

圖1 矯直機工作示意圖

對于矯直機的工作參數(shù)，主要是由下式進行確定：，公式中的h指的是矯直機的軋件高度，其單位是mm，R則是矯直機的輥輪半徑長度，單位同樣是mm，最后的ρ則是型鋼材料的彎曲半徑長度。

1.4 最小輥距的確定研究

對于矯直機的最小輥距，其大小需要根據(jù)接觸應力條件或者接軸扭轉強度兩者中的一個進行確定，在對輥距的最小距離進行確定時，可以通過任意一個條件來對其進行確定。根據(jù)作者的長期實踐工作經(jīng)驗可以發(fā)現(xiàn)，對于型鋼工件，其中的圓鋼是高度最小的工件，而高度最大的工件則是工字鋼，因此，在對輥輪的距離進行確定時，需要結合兩者對其最大和最小輥距進行確定，這樣就能夠保證矯直機可以適用在所有的型鋼矯直工作中。對于輥距的最大值，且在確定時需要根據(jù)型鋼工件的矯直質量或者最小上料條件，一般的最大輥距確定往往是兩個條件下較小的一個。

1.5 矯直輥的強度確定

對于矯直輥，其主要的作用就是對型鋼工件進行矯直工作，因此，一般的矯直輥強度都要遠遠高于工件的強度，而在對矯直輥進行確定時，比較關注的往往是其彎曲強度，在矯直輥的彎曲強度不能滿足矯直工作需求時，可以通過對相應的支撐進行增加來滿足矯直工作需求，通過這種方法能夠將壓力分散在多個點來承受。

1.6 輥輪數(shù)量的確定

對于矯直機的輥輪數(shù)量，不同的矯直機生產(chǎn)廠家生產(chǎn)工藝不同，對于一些小型的鋼件，其在矯直操作時，輥輪的數(shù)量在7到11根就能保證矯直工作的效果，而對于大型的鋼件矯直工作，其輥輪的數(shù)量大部分都在7根左右，這樣能夠保證矯直工作的效率最高，且鋼件的矯直效果較好。

1.7 矯直機的矯直速度確定

在對鋼件進行矯直操作時，不同的大小的鋼件其所需要的矯直速度具有較大的差別，另外，根據(jù)鋼件的生產(chǎn)任務大小，矯直工作的速度也存在著較大的差別，一般的矯直速度控制在0.8到2m/s就能滿足生產(chǎn)任務的需求，而對于鋼件，其體積越小則矯直速度越快，對于矯直生產(chǎn)，小型鋼件的矯直任務是經(jīng)濟效率最大的。

1.8 輥材料的確定

對于矯直機，輥輪的材料是決定矯直機質量的根本因素，因為矯直過程中輥輪是同鋼件直接進行接觸的部位，然后通過輥輪的擠壓對鋼件進行矯直工作，在生產(chǎn)的過程中需要輥輪長期處在高強度的擠壓環(huán)境下，為了保證矯直機的正常使用，減少矯直機工作過程中鋼件對輥輪的摩擦，需要對輥子的材料進行嚴格的要求，保證其工作過程中輥子表面具有足夠的硬度。另外，對于矯直機輥輪的表面，在生產(chǎn)的過程中需要保證其加工的精度，提高其抗彎抗扭曲的強度，保證其使用過程中不會產(chǎn)生形變。根據(jù)當前的生產(chǎn)工藝，矯直機的輥輪工作直徑需要控制在60mm以下，比較常用的輥輪材料是60CrMoV，而當輥輪的直徑達到了60到120mm時，這種材料已經(jīng)不滿足生產(chǎn)的需求，為此，需要將輥輪材料改為90CrVMo，而當輥輪的工作直徑達到了200mm以上時，只能采用9Cr材料來生產(chǎn)輥輪，這樣才能保證輥輪工作過程中不會產(chǎn)生較大的損傷。

2 軟件上位機界面監(jiān)控和計算

對于型鋼的結構參數(shù)，在進行矯直工作之前需要將其輸入到矯直機的計算機軟件操作界面上，然后將鋼件的規(guī)格輸入到控制界面的對應位置就能夠得到對應的矯直機矯直工作結構參數(shù)，像輥距為1200mm，輥輪的數(shù)量時7根，型鋼圓鋼的直徑為150mm，工字鋼的規(guī)格為190×500mm時，矯直機的矯直速度需要控制在0.8到2.5m/s。通過對軟件進行操作能夠得到以下結果：首先是上述輸入的數(shù)據(jù)內容，會在矯直機的計算機控制軟件的對應位置進行顯示，通過對計算機軟件的計算結果進行分析可以發(fā)現(xiàn)，該軟件的計算結果是較為準確的，且在操作的過程中簡單易懂，方便了施工人員的操作。而在進行實際的施工操作過程中，型鋼矯直的軟件設計需要根據(jù)軋鋼的機械設計要求作為設計標準，然后通過對施工現(xiàn)場的實際施工工藝對輥式型鋼矯直機的設計方法提供有效的數(shù)據(jù)參考和操作方法。

3 結語

通過對上述內容進行總結可以發(fā)現(xiàn)，通過計算機軟件的計算能夠準確的得到輥輪的數(shù)量以及輥距，這樣滿足了型材矯直工作中的加工需求。而對于軟件計算得到的矯直加工速度，在進行實際的生產(chǎn)過程中，矯直速度需要根據(jù)實際的生產(chǎn)需求以及型材的材料等進行一些簡單的調整，保證矯直機能夠滿足生產(chǎn)需求。在進行型鋼鋼件的矯直工作時，計算機軟件的計算只能作為一個重要的參考，實際的矯直速度和矯直方法需要根據(jù)型鋼的材料和彎曲性等進行綜合的計算，通過理論聯(lián)系實際的方法來對矯直機的機械結構進行確定。通過這種方法能夠減少傳統(tǒng)工藝中的數(shù)據(jù)差值，且通過計算機軟件得到的數(shù)據(jù)對矯直機的設計提供了有效的參考，保證了矯直機的工作效率。

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穆星宇/1980年生/女/滿族/遼寧錦州人/碩士/機械工程師/研究方向為機械CAD/CAM技術與應用