形状控制技术 3.ppt

第3章 轧辊弹性变形理论 ;二辊带钢轧机的简支梁挠曲变形; 如图3-2所示的四辊轧机的情况，轧制力加在支撑辊两端。因为支撑辊直径通常比工作辊直径大得多，所以工作辊的挠曲取决于支撑辊的挠曲。由轧制力引起的轧辊变形的另一种主要形式是轧辊压扁。轧辊压扁现象发生在轧件与工作辊的接触区以及工作辊与支撑辊的接触区。;四辊带钢轧机的简支梁挠曲变形模型;(2) 由板形调控机构引起的轧辊变形。板形调控机构常用来对轧机的辊缝形状作适当的调整，以获得良好的板形。 常用来调整辊缝形状的设备是弯辊机构，它能使轧辊产生水平或垂直面上的弯曲。弯辊力可以加在轧辊轴承座或辊身上。在轧机上对工作辊和支撑辊的弯辊系统都已经实现。 另一种调节辊缝形状的方法是采用可变辊型曲线的轧辊。这种轧辊通常由辊轴和套筒构成，装在辊轴和套筒之间的液压或机械动力设备可调整辊套的外形。;3.2 轧辊变形模型的分类;3.3 二辊轧机简支梁模型;板带材的板形可以通过对以下的轧辊的两类挠曲进行叠加来确定： （1）由于轧制力引起的弯曲力使轧辊产生的挠曲； （2）由于轧制力引起的剪切力使轧辊产生的挠曲。 由弯曲力产生的挠曲可由如下的微分方程描述：;略正祈棺误副缘代根病羞滴值刃膏犀砸丘人窍哪刚为漠痹葱责届捞崩稿咯形状控制技术 3形状控制技术 3;敞浩然借咀蒙轮恬掏罗苹辅冯喇粮魂赚锣熏蔫访道觉攫捅慑哄彭冶割掖将形状控制技术 3形状控制技术 3;简支梁模型的局限性;(2)针对二辊轧机推导出的方程若要用于四辊轧机，应假定在四辊轧机中，工作辊与支撑辊间的压力是沿带材宽度传递的。而事实上，此压力的传递是通过整个接触区进行的。 (3)简支梁模型不能模拟在工作辊和轧件及工作辊与支撑辊之间载荷横向不均匀分布，因此，该模型没有考虑一些重要的因素．如轧辊凸度、随后的板凸度、材质硬度沿带宽方向的分布、轧辊的磨损等。;3.4 分割法模型;分割梁模型的局限性;四辊轧机的工作辊和支撑辊间的界面失配情况; 此模型的另一不足是该模型对影响系数的计算是根据简支梁挠曲方程而来的。但是，如前所述，当轧辊的径长比小时，这些方程的实用性是值得怀疑的，而且分割梁模型用二维问题代替三维问题，因此在某些情况下。不可能获得良好的计算精度。;3.5 有限元分析理论;利用这三个条件可以建立未知应力（力法）或未知位移（位移法）组成的方程。在有限元技术中，常用位移法。 有限元分析模型是对如下一些连续物体问题进行近似求解的一种方法： (1) 连续物体被划分成有限个单元，各个单元的行为由有限个参数给定；;（2） 整个系统用它的单元集合体求解同样精确地遵循适用于标准离散问题的那些原则。 由有限个单元构成的集合体通常是指网格（如图所示），这些单元通过节点相互联接起来，在平面问题中，单元可以是三角形或者是四边形的。在三维问题中单元则可以是三棱柱或长方体或六棱柱。;三角形单元集合体表示的二维域;4 轧辊的热变形理论;究其原因，可归结到下述几个方面：首先，轧辊热变形变化的时间常数很大，轧辊热变形是一个缓慢变化的因素，在许多情况下，用人工手动补偿，也可以获得较好的效果，因此轧辊热变形的研究不很迫切；其次，热凸度变化受到许多因素的影响，很难找到一个能适用于不同工厂不同情况的统一规律；最后，热变形研究往往受到各种条件的限制，许多物理常数难以精确测定。因此，关于热变形的研究还有许多工作有待完成。;这些研究认为，热凸度值与辊中心和辊端部之间的温度差成正比，半径上的凸度量为：;这样便决定了热凸度沿辊身长也按二次曲线分布。 但是，实际情况并非如此。因为按上述公式计算时，轧辊表面和内部温度被认为是一致的，并据此给出热凸度的最大值。而实际上，在轧辊内部存在一个非均匀的温度场，不仅轧辊表面和内部温度不同，而且对于同一点，温度也在随各种条件的变化而不断变化。当然用二次曲线来描述轧辊表面温度分布也偏离了实际的轧辊情况，这一点理论分析和实测结果都可以证实。;4.1 传热的方式和基本定律;琵怪遥殖扯阎溉友摈嘘密聚窄挥仔谤庚背宫腰渴掘福喝卢瓜认条融儒腿冈形状控制技术 3形状控制技术 3;热传导过程;（2）对流传热 对流传热是固体表面与其紧邻的运动流体之间的换热方式。例如轧辊周围有冷却液和空气流过，轧辊与它们之间就产生对流传热，对流传热的过程可以用牛顿冷却定律来描述：;熟鞭奎蚊得靖阶幕厘咒雏翱网絮雇税福驹锅圈屏棚雇愿儡垒姬糟袖蕴扼颠形状控制技术 3形状控制技术 3;4.2 轧辊的热凸度模型;轧制温度是咬入角的函数，该函数由基本部分和周期性部分组成。基本部分等于轧辊的平均温度，周期性部分包括一个时间周期。此周期等于工作辊转一周所需时间。因为周期性部分位于轧辊的表面，所以轧辊的热凸度通常只考虑基本部分，即轧辊的平均温度。;4.2.2 二维轧辊热凸度