第7课 压延机主要零部件1.ppt

单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,1.3,主要零部件,压延机的主要零部件包括：辊筒、辊筒轴承、机架、调距装置和轴交叉装置、辊筒挠度补偿装置、辊温调整装置、传动系统等。,辊筒轴承,辊筒,调距装置,轴交叉装置,主要零部件的安全系数,主要零部件的安全系数应根据各主要零部件在压延机中所处位置的重要程度以及零部件本身复杂程度和损坏后的后果来确定。实践证明安全系数总的关系是：,调距螺母的调距螺杆的辊筒的机架的。,推荐的安全系数如下，供设计参考。,调距螺母,2.0,；辊筒,3.0,3.2,；,调距螺杆,2.3,2.5,；机架,4.5,5.0,。,1.3.1,辊筒,辊筒是直接压延制品的重要构件，也是决定压延制品质量和产量的关键部件。根据压延车型精度要求高的工艺特点，并考虑到辊筒在工作时要承受很大的负荷力及物料的强烈摩擦，所以压延机辊筒应具有较高的技术性能才能满足生产要求。,1.3.1.1,辊筒的性能要求与材料,（,1,）辊筒的性能要求,根据压延成型工艺特点，为保证压延成型制品的质量和产量，对辊筒的设计和加工制造有如下基本要求：,辊筒应具有精致、坚硬的工作表面，表面粗糙度,Ra,一般要求,0.8-1.6m,。,辊筒应具有足够的刚度、强度，以减少在横压力作用下的弯曲变形。,辊筒应具有良好的传热能力，易于加工。,同时应具有较好的抗腐蚀能力和抗剥落能力以确保辊筒工作表面具有较好的耐磨性、耐腐蚀性。,（,2,）辊筒的材料,辊筒材料一般采用表面硬度高，芯部有一定强度和韧性的冷硬铸铁，加入合金铬、钼或镍以增加冷硬层硬度、机械强度、耐磨性和耐热性。,除冷硬铸铁，国外有采用铸钢或锻钢制造。,还有用复合材料制造的，辊筒的外周用硬质钢材（淬硬钢、高合金钢等），内部用软质钢材（铸钢、低合金钢等）。以合金钢制成的辊筒具有更优异的力学性能，但造价昂贵，多用于重负荷、高精度辊筒的制造。,1.3.1.2,辊筒的结构形式,辊筒的表面多呈光滑圆柱状（压型辊有花纹沟槽），而就其内部结构而言，有中空式和钻孔式两种。,（,1,）中空式辊筒,中空式辊筒结构简单，制造方便，成本低，多用蒸汽及冷却水对辊筒工作表面温度进行调节。但壁厚较大，传热面积小，传热效率差，辊筒表面温度分布不均匀，中间比两端温度高（一般相差,7-8,，高时达到,10,）影响了压延质量，适用于中小规格的压延机慢速低精度压延。,中空式辊筒根据制造方法不同分整体式和组合式两种。,中空式辊筒,中空式辊筒,（,2,）钻孔式辊筒,钻孔式辊筒，是在辊筒表面淬火层附近，但需避开淬火层，沿其圆周钻孔并与中心孔相通。钻孔部分的硬度要均匀，以防止钻偏。,钻孔式辊筒的加热冷却型式又可分为单钻孔和成组钻孔（,35,个孔为一组,一般孔径,25-30mm,，孔数,27-33,个）两种，后一种可以加快蒸汽或冷却水的流动速度，传热效果好。,钻孔式辊筒,钻孔位置,钻孔式辊筒,与中空式辊筒相比，钻孔式辊筒有以下特点：,传热效率高。因为钻孔式辊筒传热面积大，工作面与孔道传热面的距离近，热阻小。,表面温度均匀。因为中间部位与两端厚度一致，辊面温度均匀，温度差异小至,2,度以下。能提高压延制品的质量。,辊筒刚性大。因为在保证辊筒温度要求条件下，辊筒的断面尺寸可增大且整个工作部分均匀一致。刚性大能减轻辊筒弯曲，提高产品质量。,钻孔式辊筒适用于大型压延机快速、宽幅、高精度的压延。但结构复杂，制造困难，造价高。,1.3.1.3,辊筒的受力分析,受力情况视辊筒的排列形式、,压延操作和传动形式的不同,而异。主要有：,胶料对它的径向作用力Pp,(,横压力,)=pb/cos,公斤；,切向作用力,P1=2M,1,/D,=195000N,1,/n,1,D,贴胶时的圆周作用力,P2=2M,2,/D,=195000N,2,/n,2,D,、,对辊筒的贴合挤压力,T=q,T,b,辊筒自重,G=V,Q,为辊筒所受外力的合力,下图所示为不同排列形式的二、四辊压延机受力状态图。,1.3.1.4,辊筒的挠度补偿,（,1,）产生误差的原因,辊筒压延制品时，由于上述力的作用，呈简支梁结构的辊筒将产生不同程度的弯曲变形，从而从压延机两辊筒压延出来的胶片总要产生厚薄不匀的误差，即中间厚两边薄。产生这种误差的原因主要是由于辊筒的挠度引起的。,所谓挠度，是指在压延过程中，由于横压力（实际上是合力）的作用，使辊筒产生弹性弯曲，弹性弯曲厚辊筒横截面形心的线位移称为挠度。图,2-23,。,辊筒中部最大挠度,根据辊筒的受力情况，可以计算出辊筒中部的最大挠度：,辊筒挠度差,辊筒挠度差就是指辊筒中部挠度与压延制品边缘挠度之差。该挠度差是设计挠度补偿装置的原始条件和依据。因此，为了对辊筒挠度进行合理的补偿，必须首先求出辊筒的挠度差。,(,书,P57 2-5,式,),辊筒的挠度差也是弯矩和剪力产生的挠度差之和，最大值是中部与边缘的挠度之差，取,x=b/2,其中：,q-,辊筒单位长度上的负荷,（,2,）解决误差的办法,由上述可知，辊筒在工作负荷下的变形是非常大的，这对制品的精度有很大的影响。,为了获得均匀优质的压延制品，在合理确定辊筒结构尺寸及选择合理的材料外，还必须对压延时产生的挠度进行补偿。常用的挠度补偿方法有：,中高度法；辊筒轴交叉法；辊筒反弯曲法。,为了达到预期的补偿效果，上述三种方法通常是两种甚至三种综合使用。,中高度法,又叫凹凸系数法，它是把辊筒筒身加工成中部凸出的腰鼓形或中部凹进的马鞍形。图,2-24,。将辊筒中部直径,D1,减去边缘直径,D,之差的一半叫做中高度，也叫辊筒的凹凸系数用,K,表示：,K=,（,D1-D,）,/2,凸面辊筒的,K,为“,+”,，凹面辊筒的,K,为“,-”,，柱面辊筒的,K,为“,0”,。,当采用具有中高度的辊筒进行压延加工时，辊筒的中高度值就可以使辊筒挠度如图所示那样得以补偿。这种补偿辊筒挠度的方法叫做中高度法。,凹凸系数的大小，取决于辊筒的挠度，根据辊筒的规格、结构、辊速、辊温、排列方式、压延制品的厚薄及加工物料的可塑性等因素来定。由于压延胶片和贴合胶片时横压力不一样，所以,K,可相应取正值或负值，如图,2-25,所示。,胶料先经过上中辊间，,其,P,大，然后再从中下,辊间压出，,P,相对较小，,因此上辊为凸形，中辊,为圆柱形或略凸形，下,辊为凹形，凹形的绝对,值小于凸形的绝对值。,很明显，辊筒中高度曲线的比较理想形状是圆柱形辊筒在工作负荷下的实际变形形状，也即根据在圆柱形辊筒上加工的制品的断面形状来决定。,但是由于机械加工和其他条件所限，往往不能使加工的辊筒中高度与实际变形曲线形状一致。因此，再实际设计制造中，常将抛物线、圆弧曲线或椭圆曲线的一部分设置成为辊面形状，以此来达到对辊筒挠度进行补偿的目的。,书,P58,的公式,2-6,.,对一台压延机，,K,是常数，这对在特定条件下工作的压延机来说，会得到比较好的补偿。但是由于物料品种、压延厚度、宽度、速度、温度的改变均会导致,P,的变化，因而导致挠度的变化，而辊筒的,K,只按某一特定值设计，所以不能补偿由于各种情况所引起的辊筒挠度的变化，对制品精度无法保证，也就是说它局限性比较大。但因其补偿手段简单易行，所以仍不失为压延机最基本并广为通用的挠度补偿方法，生产中，常与其他补偿方法并用。,辊筒轴交叉法,所谓辊筒轴交叉，就是采用专门的机构（轴交叉装置），使相邻平行辊筒中的一个辊筒的轴线相对于另一个辊筒的轴线偏转一个极小角度,，使辊筒产生轴线交叉，形成两个相邻辊筒表面间距离的改变（从中央向两边逐渐扩大），用以补偿辊筒的挠度。下图为轴交叉原理。,辊筒轴线交叉时辊距的变化,通过计算可以得出辊筒任一截面辊距增量,x,与应能补偿辊筒产生的最大挠度,y,max,的关系为：,当,X=L/2,时，其辊距增量,L/2,等于压延制品能补偿,的最大厚度差,y,max,，,这样就可达到补偿的作用,。,经过计算，两辊距增量,与偏离程度,C,0,有如下关系C,0,=(2D),1/2,两辊距的最大增量应能补偿辊筒产生的最大挠度差,y,max,因此上式可写成：,C,0,=(2D,y,max,),1/2,这说明可根据最大挠度差,y,max,确定辊筒两端的偏离量,C,0,。,辊 筒,补偿曲线方程,经过推导，两辊筒,交叉后形成的补偿,曲线方程为：,图 辊筒轴线交叉时辊距的变化图,很显然，实际操作时，只要根据辊筒的挠度差值将辊筒进行偏离交叉，就可以对辊筒的挠度变形进行补偿，获得较高的压延精度。也就是说，轴交叉的补偿量可以根据压延工艺实际需要随意调整轴交叉角度而进行选择，因此满足了多种不同压延补偿的需要，扩大了机台的适用范围，提高了机台的通用性。所以广为采用。,但从上式可知轴交叉后，相邻辊面间形成的曲线为双曲线，如前面图。实际的挠度曲线是包含,x,4,和,x,2,项的曲线，因此不能完全补偿。在现代压延机上，常将辊筒的轴线交叉与辊筒中高度或反弯曲联合使用，提高通用性。,辊筒实际挠度曲线与补偿曲线比较,辊筒反弯曲法,反弯曲法是预先在辊筒轴承支撑点的外侧施加外力,F,（多为液压力），使辊筒产生弯曲，弯曲的方向与辊筒挠度方向相反，使变形互相抵消，力图是辊筒保持平直状态，起到补偿挠度的作用。反弯曲补偿可以根据实际情况使辊筒产生反弯曲或正弯曲（相当于凹辊）。改变反弯曲力的大小，可以调节反弯曲量。图,2-30,，,2-31.,经过计算，反弯曲法补偿的挠度曲线为：,y,x,=Fcx,2,/2EJ,可以看出也是一条抛物线，不能完全补偿辊筒挠度。另外，这种方法反弯曲力与,P,方向一致，增加了轴承的负荷，,F,不能太大。也就是说它补偿的挠度不能过大。,反弯曲装置的优点,调节方便。此法可以根据实际需要使辊筒产生反弯曲（与辊筒挠度相反），或正弯曲（与辊筒挠度相同）。改变反弯曲力的大小，可以调节反弯曲量。,反弯曲装置占用空间少，便于安装。,采用反弯曲装置后可以使辊筒始终位于工作位置，使辊筒轴颈紧紧贴在辊筒轴承的承压面上，所以又起到“零间隙”的作用（这种“零间隙”要求在无反弯曲装置的辊筒上一般通过拉回装置来实现）。,反弯曲装置的局限,限于结构，反弯曲装置通常与辊筒轴承靠得很近而不能离得太远。因此为了使反弯曲装置产生较大的补偿量，必须加大反弯曲力，而过大的反弯曲力对辊筒轴承（尤其在使用滑动轴承的情况下）非常不利。基于这个原因，反弯曲法通常很少单独使用，一般与中高度或轴交叉法联合使用，并将反弯曲法作为最终时的微调与自动控制，从而实现对辊筒挠度较为理想的补偿。,补偿后压延半成品的厚度误差,压延辊筒产生的挠度曲线是特殊的曲线，可粗略的视为抛物线。,中高度法和反弯曲法形成的曲线近似的视为抛物线，而由轴交叉形成的曲线是双曲线。实际应用中常采用中高度法和轴交叉法综合使用或采用反弯曲法和轴交叉法综合使用。,图,2-32,，,2-33,为补偿结果。,