第十二章-轧制力矩及功率

第十二章轧制力矩及功率,辽宁科技大学,主要内容及重点,主要内容：12.1轧制力矩12.2电机传动轧辊所需的力矩12.3轧制功率重点：不同条件下的轧制力矩电机传动轧辊所需力矩由几部分组成,12.1辊系受力分析与轧制力矩,一、轧制力矩1.简单轧制过程在简单轧制情况下，作用于轧辊上的合力的方向，即轧件给轧辊的合力P的方向与两轧辊连心线平行，上下辊的P的大小相等，方向相反。正常轧辊,此时，转动一个轧辊所需要的力矩应为P和它对轧辊轴线的力臂的乘积。或转动两个辊所需的力矩磨损的轧辊力矩增大或d-轧辊辊颈直径f1-轧辊轴承的摩擦系数在实际生产中，要保持轧件给轧辊的合压力呈垂直方向的简单轧制过程条件，并不是永远都具备的。如下典型轧制合压力方向偏离垂直方向。,2.单辊驱动的轧制过程作用在轧件上的力只来自轧辊与轧辊的匀速运动条件，因此轧件给上轧辊的合力P1应与给下辊的合力P2相互平衡。因此，P1与P2大小相等，方向相反，并且作用在同一条直线上。被动辊上的合力方向指向其轴心，主动辊上的合力方向则通过被动辊中心及金属给轧辊的合压力作用点的直线上。因此，上轧辊的力臂a1=0，M1=0；下轧辊，即主动辊M2=Pa2或,图12-2下辊单独驱动时轧辊上作用力的方向,3.具有张力作用时的轧制过程,图12-3有张力时轧辊上作用力的方向,若QhQH2Psin=Qh-QH由此可以看出，当有Qh=QH时，P才是垂直的，在大多数情况下QhQH，而合力的水平分量不可能为零。当QhQH时，如图12-3(a)当QhQH时，如图12-3(b)当QhQH时，M；当=时，M=0，P通过轧辊中心。整个轧制过程仅靠前张力来完成的，相当于空转辊组成的拉拔过程。4.四辊轧机轧制过程分为电机驱动两个工作辊和电机驱动两个支撑辊。,二、确定轧制力矩的方法1.按轧件作用在轧辊上的压力来确定轧制力矩在简单轧制条件下力矩位置系数：轧制力作用位置系数热轧时，冷轧时，,2.根据能耗曲线确定轧制力矩很多情况下，轧制时的能耗曲线确定轧制力矩是比较方便的，如果轧制条件相同，结果可靠。轧制非矩形断面时，此方法常用。能耗曲线：根据实测数据，按轧材在各轧制道次后得到的总延伸系数和一吨轧件由该道次轧出后累计消耗的轧制能量所建立的曲线。轧制所消耗的功A（kWs）与轧制力矩之间的关系为式中为轧件通过轧辊期间轧辊的转角，；角速度，1/s；t时间，s；R轧辊半径，m；v轧辊圆周速度，m/s。,型钢、钢坯：每吨产品的能耗与累积延伸系数关系。板带材：每吨产品能耗与板厚关系。G重量能耗曲线是在一定轧机、一定温度和一定速度条件下，对一定规格的产品和钢种测得的。选取时应注意：轧机的结构及轴承的形状应该相似；轧制温度和轧制过程相似；曲线对应的坯料原始断面尺寸应与轧制的坯料相同或接近；产品种类和最终断面尺寸与轧制的坯料相同或接近；曲线对应的合金种类与轧制合金种类相同或接近；对于冷轧的情况，曲线对应的工艺润滑条件、张力数值等应与所需的轧制过程相近。,12.2电机传动轧辊所需的力矩,轧制功率是轧机电气设备选择的重要参数。轧制功率的确定可以用理论计算的方法，也可以利用单位能耗曲线的实验资料。计算电机功率时，仅确定驱动轧辊所需的力矩是不够的。因为，电动机轴上所需力矩，除轧制力矩以外，还有附加摩擦力矩、空转力矩等。,式中：M轧制力矩，此即为使轧件塑性变形所需的力矩；Mf传至电机轴上的附加摩擦力矩，此摩擦力矩是当轧件通过轧辊时，在轧辊轴承、传动机构及轧钢机其它部分所发生的；M0空转力矩，即在空转时传动轧钢机所需的力矩；Md动力矩，此力矩是为了克服速度变化所需的惯性力所必需的。前面三项称做静力矩，即式中M为静力矩中的有效力矩，而Mf和M0则为无效力矩，它们的数值越小，轧机的有效系数越高。轧机有效系数0可表示为0在很宽广的范围内变化，它与轧制方式、轧机设备装置有关，一般0=0.50.95。,一、附加摩擦力矩1.轧辊轴承中的摩擦力矩（主要）两辊轧机式中d轧辊辊颈直径；轧辊轴承中的摩擦系数。摩擦系数决定于轴承构造及其工作条件（表12-1）四辊轧机工作辊与支撑辊直径之比。,表12-1轴承中摩擦系数f1之值,2.传动机构中的摩擦力矩即齿轮机座、减速机和连接轴等机构中的附加摩擦力矩。一般它们由传动效率决定。可按表12-2中的数值选择。3.总的附加摩擦力矩,表12-2的选择,二、空转力矩空转力矩就是不轧钢时传动轧机主列所需的力矩，一般是根据旋转零件的重量及其轴承中的摩擦圆半径来计算。式中Gi-该零件的重量；fi-该零件轴承的摩擦系数；di-该零件的轴颈直径；ii-电动机与该零件的传动比。总的空转力矩,三、动力矩以不均匀速度轧制时都有动力矩，这在带飞轮或在轧制过程中调速的以及可逆轧制情况下都可遇到。大家知道，在速度变化时物体的惯性力F等于其质量乘以加速度式中-角加速度。动力矩为惯性力F与回转半径R的乘积，kgm式中GD2-旋转部件的飞轮惯量，kgm2；n-旋转部件的转速，1/min；g-重力加速度，m/s2,12.3轧制功率,一、理论计算二、按照能耗曲线确定功率,一、理论计算功率是单位时间所做的功，即按功的公式，则式中N轧制功率；M轧制力矩；角速度；t时间。把上式用工程实用的参数和度量单位表示之，则如下式，kW式中M轧制力矩；tm；n轧辊转数，1/min。,二、按照能耗曲线确定功率由单位能耗曲线确定轧制功率是一种常用的方法。有了能耗曲线，很容易确定轧制功率，kW式中由能耗曲线上确定之道次单位能耗，kWh/tG轧件重量，t；t