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1、四辊轧机辊系轴向力的研究刘玉礼连家创(燕山大学)提要本文分别采用摩擦学中的预位移原理和滑动摩擦原理分析了由于工作辊交叉引起的工作辊与支承辊之间以及工作辊与轧件之间的轴向作用力,并对工作辊轴向力进行了实验研究,为四辊轧机的设计提供必要的力参数.本文通过理论和实验研究了四辊轧机的引言,轴向力问题可供普通四辊轧机和DC轧机。任何四辊轧机都会产生轧辊轴向作用设计时参考〔`1。、力普通的四辊轧机由于制造操作等、,一支承辊轴向力方面的原因轧辊轴线不可能绝对平行必然。会存在1,一定的交叉角轧辊轴线的交叉就是如图所示由于工作辊与支承棍轴线。四辊轧机产仁1,生轴向力
2、的主要原因之一对于最新研制的可综合调节板厚板形的DC轧机而言仁,’,新型四辊轧机由于该—轧机是利用工作辊的偏移和交叉来实现板厚,板形综合调节的因而该轧机的轧辊轴向力。间题就更为突出深入研究由于轧辊交叉引起的轧辊向作用力对于普通四辊轧机和DC轧机以及其它各种板带轧机的设计都有着重图1交叉接触的轧辊。,要的意义交叉使得工作辊与支承辊在接触部位的表,,,,关于四辊轧机轴向力的研究工作较少面线速度方向不一致这样随轧辊转动文献〔3〕从理论上分析了支承辊与工作辊在咬入侧开始接触的点产生轴向相对位移并,。之间的轴向作用并给出了计算轴向力的简逐渐增大两轧辊表面接触
3、点的相对位移△,:化算法但该文的算法只在交叉角很小时适可表示为·,△”0x(I)用并且该文没有研究轧件与工作辊之间的。1,4:相互作用文献〔〕给出了工作辊轴向式中0一交叉角,。力的部分实测结果但未作理论分析文献一接触宽度方向的座标(原点取在刚5、。〔6〕以PC轧机为对象研究了轧件对轧刚咬入的接触点上)。上述轧辊表面的轴向相对位移△并非全辊的轴向作用力由于未考虑支承辊与工作,,,辊之间的轴向作用所以不适用于普通四部由表面相对滑动产生而是部分地由表面。以上的研究结果都仅仅。辊轧机和DC轧机预位移产生,【7’:是研究了轴向力间题的某一个侧面而没有由预位移
4、原理可知受切向力的两。对这一间题进行全面的研究粗糙弹性体表面在产生相对滑动之前就有相一30一,,粘滞区与滑动区的分界点B如图2所预对位移产生预位移随切向力的增大而增,;::,,示B的横座标b可利用方程△x1”b=大当预位移达到某一极限值时表面开始。:〔x二b:。滑动表面预位移可由下式表达各〕求出2、少才.。一〔。〕ZV+`、护、声.{卜[卜箭〕1山O,式中乃一预位移:T`摩擦力f`一;摩擦系数’N`一,正压力,(句一极限预位移它是接触部位枯b.,玲区开始产生滑动时的最大预位移其值与摩擦一二b系数以及表面轮廓不平度的最大高度成正,,比与载荷的2/(Z
5、v+l)次幂成正比;同时圈2摩娜区域划分、还与材料的弹性性能接触表面的微观几何,沿全接触宽度的摩擦状态确定之后可`7,。`71乙〕与。形状有关文献详细论述了〔以进一步求出摩擦力分布在粘滞区可利用,,各参数之间的关系给出了它的计算方法式(1)和式(2)直接求出轴向单位摩擦,,并以钢`钢摩擦副8级粗糙度为例绘制`3’。力,ZV+l·、L了极限预位移和载荷之间的关系曲线可供f广仔x〕I叮、Z、了.2na`;=fr`一’一,tL一丧了」计算时使用r,,式中一辊间接触压力沿轧辊轴向的分布V一表面状态系数该系数与接触表。可〔,’;面的粗糙度等级和所采用的加工方
6、法有关按赫芝的椭圆分布假设确定,、_,V值小。,~一了x一:、:4粗糙度等级高则此外所采用的工兰奥/b/()一二bL、1一,V值气一下不下少加工方法越精密往往越小(并不全是。;,。式中P一总接触压力如此也有一些特殊情况)v值的具体粤L;7。一辊身长度法见文献〔〕附表1在普通外圆磨床上加,:b一接触宽度按赫芝公式求出工的金属表面(工作辊与支承辊表面一般都,b=x5。。训百丽至百石刃L(5),采用这种加工方法)其表面状态系数在O艺二1一E、+(1一E,;..式中衅)/19。,(嵘)/、20之间如果是研磨过的圆柱面其。,、·,、,;D二DD/(D+D)1
7、..。表面状态系数约在3、15之间Eb支承辊的弹性模量将预位移原理应用于交叉接触的工作辊,—E工作辊的弹性模量与支承辊之间就可以区分出接触区内的两种拌、—,,支承辊的泊松比摩擦区域其一是粘滞区在该区内轴向相,—“工作辊的泊松比,,对位移等于预位移且小于极限预位移表b—D支承辊轧辊直径,面不产生滑动这一区域也可称之为非全静,—仁“1。D工作辊轧辊直径摩擦区该区内的摩擦力理论服从由式D。,—相互接触的工作辊和支承辊。(2)表达的预位移原理另一区域为滑动—,,的综合直径区该区内轴向相对位移大于极限预位移。在滑动区单位摩擦力可由下式直接确表面产生滑动这一区
8、域内的摩擦力理论服:定`7’。下砚“fr(6)从库伦摩擦定律一3李一一丢,~习,图3给出了0=100=1。两种条件除两轧辊
