【《整辊镶块式检测辊主体结构设计计算案例》2600字】

整辊镶块式检测辊主体结构设计计算案例目录TOC\o"1-3"\h\u18330整辊镶块式检测辊主体结构设计计算案例 1137271.1整辊镶块式板形仪结构组成 1169141.2检测辊辊体结构设计 378411.2.1辊体外径设计 5130361.2.2辊体内径设计 5105161.3压磁式传感器介绍 71.1整辊镶块式板形仪结构组成整辊镶块式板形仪在组成上由轴承座、板形检测辊、集流环、DSP信号处理硬件系统、信号处理软件系统以及显示器和存储器等外设组成。传感器被弹性体包裹镶嵌在板形检测辊内部，与主辊体形成整体式结构，可以避免划伤带钢表面。连接传感器的线路由插头跟与集流环相连接，将检测到的板形信号送到DSP信号处理系统、信号处理软件系统，为板形控制执行机构提供信号，实现在外设上显示、打印、存储板形信号等功能。见下图3-1。1—主辊体；2—弹性体；3—轴承座；4—集流环；5—光电编码器；6—进油管和回油管；7—自动清洗装置；8—接插件；9—硬件处理系统；10—软件处理系统；11—显示器、存储器等外部设备图3-1整辊镶块式板形仪系统示意图板形辊作为板形仪组成的重要部件，在进行工作时会受到来自带钢的径向压力，这个压力由内部传感器测得并产生电压信号，由无线发射装置接收，信号被其接收后利用硬件处理系统中的解码器将其还原，再经过软件处理系统进行信号补偿和数字滤波处理得到我们需要的板形数据。如图所示3-2，为板形检测辊的结构简图，图3-3为板形检测辊实物图。1、3—轴承座；2—检测辊；图3-2检测辊与两侧轴承座连接简图图3-3检测辊实物图图3-4是工人们实际工作中对整辊镶块式板形检测辊应用的现场图片。图3-4整辊镶块式板形检测辊应用现场图1.2检测辊辊体结构设计板形仪的核心部件板形检测辊，利用它产生原始板形信号，这个初始信号对于板形仪的检测控制相当重要，因此合理的对板形检测辊的结构设计能够提高板形仪精度、稳定、可靠以及它的使用寿命。根据图3-5、图3-6所示，整辊镶块式板形检测辊主要包括操作侧轴头、主辊体、传动侧轴头、弹性块、垫块等部件。主辊体在表面加工两个对称的矩形通槽，加工这个矩形槽是用来防止弹性体的。传感器安装在弹性快中，利用弹性块的中空弹性特性，能够对压磁式传感器上施加预紧力，从而组成弹性体，从而准确的检测板形信号。根据需要对左侧轴头表面加工对称的两个U型槽，在U型槽这个地方还要加工一个斜孔与轴头的中心孔连接，弧形压盖安装在左侧轴头U型槽位置。右侧轴头需要加工阶梯型通孔，这是为了避免辊内气压发生不平衡。还要对两个轴头两端各加工10个螺纹通孔以便跟主辊体进行组装。图3-5整辊镶块式板形检测辊内部结构剖面图图3-6整辊镶块式板形检测辊内部结构局部放大图主辊体零件的在设计加工时不能够是实心的，要采用空心的结构，在辊体外表面需要设计两个180°对称的矩形槽，方便与弹性块的安装。在两个通槽处各需要加工46个通孔，在辊体两端处各加工10个螺纹孔，以实现跟两个轴头的连接，如下图3-7所示。图3-7主辊体零件示意图1.2.1辊体外径设计在生产制造阶段，需要被轧制的带钢检测辊表面紧密接触，这为我们检测带钢张力提供了便捷，同时在检测板形的时候还具有导向的作用，为了提高生产，检测辊的外径设计：（3-1）式中：——带钢弹性模量；——带钢的最大厚度，来料厚度为2.5mm，成品厚度为0.2mm；——带钢的屈服极限；直径D=(150-200)，这是采用了以前科学家的经验方法，通过此法对直径进行设计。取带钢的最大厚度为2mm，再通过公式计算得外径为400mm。1.2.2辊体内径设计由于辊体在工作过程中会受到来自带钢的张力作用，这种情况在一定程度上无法避免，对我们的生产很不利，从而影响到对板形的控制。板形受到影响说明辊体发生了变形。为了避免这种情况，辊体就要具备一定的刚度。在经过先辈的努力研究下通过增大辊体的半径来提高抗弯强度。由于带钢与辊体直接接触，两个接触的物体必然会有摩檫力存在，不过正是由于摩檫力辊体才会会随着带钢发生转动。对于辊体来说如果它的惯性矩大于正常工作下的值，就会引起二者之间有相对滑动这种现象发生，这对二者来说都是应该避免的，因为这会造成二者同时受到不同程度的损伤。对于辊体的截面惯性矩的取值，我们要选定合适的大小。在保证具有一定刚度的情况下满足我们的生产要求。本课题研究的检测辊的辊体采用空心结构，为了有一个合理的截面惯性矩我们要对辊体内径进行设计。再有了和关于力的平衡关系式得到：（3-2）（3-3）式中：——轧制张力，其值为10000N；——带钢与检测辊的接触包角60°；——检测辊的半径，R=D/2；——带钢宽度，其值为1100mm。带钢与检测辊间的摩擦力为：（3-4）式中：——带钢与检测辊间的摩擦系数，取0.2；摩擦力对检测辊产生的摩擦力矩：（3-5）当轧机以最大加速度进行升速、降速轧制时，时间为秒，轧制所需的速度由=400m/min变为=800m/min，则检测辊的角加速度为：(3-6)检测辊的转动惯量为：(3-7）式中：——检测辊的设计长度为1173mm；——检测辊辊体的内径；检测辊的惯性力矩为：（3-8）在检测辊没有电机驱动的情况下，当检测辊的惯性力矩值大于摩擦力矩值时，检测辊将会与接触带钢之间发生相对滑动，因此，在设计板形检测辊时，须保证值大于值，这样板形检测辊才能够正常工作，即：（3-9）联立式（3-5）到式（3-9），进行整理后得到检测辊辊体的内径的表达式：（3-10）检测辊辊体上的均布载荷。根据检测辊辊体的受力情况可知，最大弯矩应该在中心点处。中心点处的最大弯曲正应力为：（3-11）已知检测辊的许用应力，由式（3-11）可推导出：（3-12）经过进一步整理计算可以得到：（3-13）冷轧带钢的材质为Q195LD，查机械设计手册可知，其密度为7800Kg/m3，根据式（3-2）计算可得等效径向力F值为10000N，继续求解计算得到检测辊辊体上的均布载荷值约为11N/mm，由这些数据，再联立内径表达式（3-10）和我们得到的式（3-13），经过计算就可以确定检测辊辊体的内径值为270mm。1.3压磁式传感器介绍压磁式传感器的工作原理是利用“压磁效应”，即受到外力作用，内部产生应变，将这种作用力变为磁导率的变化。这种压磁传感器在抗干扰和过载能力上强，输出的功率对比其它传感器较大。压磁式传感器镶嵌在主辊体弹性块中，并与弹性快一起镶嵌在主辊体矩形槽内。在检测辊的深孔中安装性能参数类似的两组传感器，使其处于对称的位置。两个传感器中的原边绕组串联，副边绕组反相位相