张力计算数学模型及张力计压头类型

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1、德布兰特张力计一冷镀锌2012年6月19日北京首钢自动化信息技术有限公司京唐运行事业部京唐运行事业部1.收放卷时的建张受力分析2.张紧辊建张受力分析3.张力计各类型压头受力分析4.张力计压头测量张力原理京唐运行事业部1.收放卷时的建张模型京唐运行事业部由上式可知，扭矩一定时，张力与卷径成反比变化。因此，在开卷或者卷曲时，为了确保一定的张力，需要伴随卷径的变化改变扭矩。保持一定扭矩进行放卷时张力与卷径成反比上升京唐运行事业部与卷径成正比降低扭矩时张力保持一定值京唐运行事业部2.张紧辊建张模型张力辊组又叫张紧辊组，俗称S辊，在带材的连续生产线上

2、有着广泛的应用。如冷带的酸轧联机、连退、镀锌、重卷、彩涂等机组。张力辊组的作用是在带材的连续生产线上实现张力的分隔和调节。张力辊工作原理：带钢包绕在张力辊上，在其包绕接触处（即包角处）产生摩擦力，使出口与入口产生张力差，由此改变张力辊入口或出口带钢的张力值，对机组实现张力控制。京唐运行事业部带钢运动速度和方向见图1中V，以1#张力辊为例，张力辊入口所受的力为带钢的张力T1、钢带运动的离心拉力T离，钢带弹塑拉力T弹塑；出口所受的力是张力T、钢带弹塑拉力T弹塑、钢带运动的离心拉力T离，另有机械传动如轴承的摩擦力等未在图中画出。图1中T弹塑实线部

3、分受力为张力辊处于电动状态，虚线部分受力为张力辊处于发电状态。2#张力辊入口和出口的受力与1#张力辊相同。图2-1受力分析京唐运行事业部根据欧拉公式可计算出张力，张力辊组传动力矩为张力辊出入口综合张力差与张力辊半径的乘积（受力分析见图2-1）张力辊处于电动状态（）时：京唐运行事业部张力辊处于发电状态（）时：式中：-辊子与带钢的摩擦系数；-带钢在辊子上的包角（rad）；-张力辊直径京唐运行事业部式（1、2、3、4）主要用于张力辊的设计。其出发点是满足要求的张力放大倍数，并确保带钢在张力辊组上不打滑。从控制角度考虑，在带钢不打滑的情况下，张力辊

4、组中的1#张力辊和2#张力辊是一个整体，且张力辊组入口张力和出口张力是已知的，考虑传动摩擦力矩，张力辊组总的传动力矩计算式：张力辊处于电动状态（）时：京唐运行事业部张力辊处于发电状态（）时：京唐运行事业部3.张力计各类型压头测张原理如下图所示：一套完整的张力计由两个压头和一个处理单元（包括控制单元、隔离放大器和接线端子箱）组成，压头一般安装在导向辊（有时也叫测张辊）轴承座和机械框架之间。当带钢以一定的包角通过导向辊时，由于带钢的张力作用两个压头分别会产生一个压力信号，该压力信号送到处理单元处理后转换为带钢的张力，然后通过Profibus接口

5、送到自动化系统用于带钢张力的闭环控制。京唐运行事业部压头是一个焊接钢装置，一般有两种类型的压头：水平类型和垂直类型。当带钢以一定包角通过测张辊时，带钢的张力T将产生两个分量，一个是垂直方向的分量FV，另一个是水平方向的分量FH。如果我们选用水平类型的压头，则可以测出FH；如果我们选用垂直类型的压头，则我们可以测出FV。另外，测量辊和带钢的包角可以获得，从而我们可以计算出带钢的张力。下面分别给出水平类型和垂直类型压头的测量原理：京唐运行事业部A.水平类型压头测量原理如上图所示：压头测量力的大小，一部分取决于带钢的张力T，另一部分取决于带钢的包

6、角，由下列方程式决定：京唐运行事业部B.垂直类型压头测量原理如上图所示：和水平类型的压头类似，测量力取决于带钢张力T和包角。另外，它和水平类型压头所不同的是测量力还有一部分来自导向辊及轴承的重量，通过内部的电子补偿我们可以得到一个与带钢张力成正比的测量信号。测量力由下列方程计算：京唐运行事业部变量变量说明在测量方向的张力分量在测量方向的合力垂直于测量方向的张力分量垂直于测量方向的合力带钢张力辊子及轴承的重量导向辊和带钢的包角京唐运行事业部4.张力计压头测量张力原理Dr.Brandt的张力计基于电阻应变计测量原理。电阻-应变效应是指金属导体的

7、电阻在导体受力产生变形（伸长或缩短）时发生变化的物理现象。当金属电阻丝受到轴向拉力时，其长度增加而横截面变小，引起电阻增加。反之，当它受到轴向压力时则导致电阻减小。电阻应变计与弹性敏感元件、补偿电阻一起可构成多种用途的电阻应变式传感器。电阻应变计按工艺可分为粘贴式、非粘贴式。Dr.Brandt采用非粘贴式应变计――张丝式应变计，它是利用一定结构使金属电阻丝张紧并能直接受力而产生电阻-应变效应的一种应变计。(见图4-1)图4-1京唐运行事业部外界压力作用在辊子上之后，会产生微小的形变（最大0.1mm）,如图4-2所示，产生形变的位置，有4个电

8、阻丝，它们变形的方向不同，故电阻的变化也不同，左上和右下电阻丝被拉伸，故电阻值变大，对应的左下和右上电阻值变小。图4-2京唐运行事业部将4个电阻接入到海思顿电桥中（见图4-3），