大型辗环机抱辊系统动力学性能分析及研究.pdf

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1、设计与研究DesignandResearch大型辗环机抱辊系统动力学性能分析及研究徐增海赵东王强(济南大学机械工程学院，山东济南250022)摘要：对某大型辗环机抱辊系统动力学性能进行了分析，建立了轧制过程中抱辊系统的运动方程。在此基础上，对辗环机抱辊系统的动力学性能进行数值仿真分析，得到抱辊系统参数随环件直径变化的趋势和其最优结构参数。关键词：辗环机抱辊系统参数优化轧环中图分类号：TG331文献标识码：ADynamicCharacteristicAnalysisoftheGuideRollerSystemfortheHugeRingRollingMillXUZenghai。ZHAODong

2、，WANGQiang(SchoolofMechanicalEngineering，UniversityofJinan，Jinan250022，CHN)Abstract：Inthearticle，thedynamiccharacteristicoftheguiderollersystemisanalyzedbybuildingitskinematicequations．Then，thedynamiccharacteristicoftheguiderollersystemisstudiedbynumericalvaluesimulation．Thechangetendenciesofthegui

3、derollersystemparametersvaryingwiththering’Sdiame—teraref0undoutandtheguiderollers’optimalparametersaredeterminedbasedontheoreticalandsim—ulationresultsabove．Keywords：RingRollingMill；GuideRollerSystem；ParameterOptimization；RingRolling环件轧制是一种先进的塑性成形工艺，借助于环摆，为保证轧制过程的稳定性，施加一定的抱辊力使环件轧制设备(辗环机)完成环件壁厚减小、直

4、径扩大、件中心始终保持在主辊和芯辊中心的连线上。截面轮廓成形的塑性加工。轧环工艺所生产轴承环、齿轮环、法兰环、燃气轮机环等各类无缝环件在汽车、火车、船舶、石油化工、航天航空、原子能等许多工业领域中具有广泛的应用。辗环机工作原理如图1所示，主辊绕固定轴转动，利用摩擦力驱动环件从动旋转，芯辊在从动旋转的同时作直线进给运动。在主辊、芯辊的共同作用下，环件产生连续局部塑性变形叫J。在轧制过程中，环件与主辊和芯辊只是局部接触，且接触区域不对称，环件容易产生摆动。为控制环件轧制过程中的摆动现象，增设抱辊系统。抱辊与环件接触，在摩擦力的作用下从动旋转，随环件直径扩大，在恒定液压作用下作后退运动，防止环件的

5、摆动。抱辊在轧制过程中的主要作用如下：1一扇形齿轮；2一油缸；3一连杆；4一抱臂(1)在初轧阶段，由于环坯多在自由锻锤上制出，5一抱辊；6一芯辊；7一加工环件；8一主辊。毛坯的内外圆很不规则，环件会产生剧烈的跳动和偏图1某大型辗环机抱辊系统结构图“高档数控机床卜亍基础制造装备”科技重大专项项目(2009ZX04014—074—09，2010ZX04004—131)；山东省自然科学基金项目(ZR2009FL005)晒z⋯l牛昂等朋DesignandResea『Ch设计与研究(2)在稳定轧制阶段，抱辊的作用是平衡由于异=+(f，+R)(2)径非对称轧制引起的偏移力，并矫正各种因素引起的在△ODO

6、中，由余弦定理得，环件外径的不圆。+(R+R)一∞锄z—(3)在轧制后期，抱辊起到归圆的作用。1抱辊系统动力性能分析Ol2=arctan——__，—__一tj，l，1ntnL，在实际轧制过程中，抱辊系统由液压缸驱动。。，由式(1)、(2)、(3)可得其结构如图1所示。抱辊油缸产生的恒定驱动力通过Ot1+Ol2抱臂传递至抱辊，抱辊力作用于加工环件上，保证加工z+(R+Rb)一过程的平稳和顺利进行；油缸绕固定轴旋转；同步。“+。。————_==_厂扇齿保证环件中心始终位于主辊与芯辊中心的连线上。影响环件轧制过程和环件$LN质量稳定性的参数n而主要有抱角和液压缸行程。十C——一—————：—二=二

7、二二二二二二二二：二二二二—一fl4斗)J1．1抱角与环件外半径的关系+arc。OS2(R+R),／1)o+(zFr+)。抱辊、环件中心连线与主、芯辊中心连线所成的夹上式中只有R为变量，式(4)即为与R的关系角称为抱角O／。抱角对轧制过程的稳定性具有重要影方程OtR)。响。抱角大，则抱辊力大，环件抱的稳，轧制过程稳定；1．2油缸行程与环外半径R的关系抱角过小，轧制过程不稳定，环件容易偏离。在△，fJ。中，因抱