1 绪论
1.1 矫直理论
型、管、板、带等长条状的金属条材定义为金属型材。这些材料在轧制、锻造、挤压、拉拔、运输、冷却及各加工过程中常因外力作用，温度变化及内力消长而发生弯曲或扭曲变形。在长度远大于宽度或厚度的条材上，纵向纤维的变形十分明显；在宽度不太小的条材上如带材横向纤维的变形有时也显而易见。为了获得平直的成品条材必须使其纵向纤维或纵向截面由曲变直，横向纤维或横向截面也由曲变直。实现这一要求的工艺过程称为矫直。
1.1.1矫直机在国内外的发展
矫直技术属于金属加工学的一个分支，多用于金属条才加工的后部工序，在很大程度上决定着产、成品的质量水平。
18世纪末到19世纪初，欧洲进行了产业革命，逐步实现了用蒸汽机动力代替人力，机械化生产代替了手工作坊。19世纪30年代冶铁技术发展起来，当时英国的生铁产量已由7万吨增长到19万吨，增加了2.7倍。19世纪50年代开辟了炼钢技术发展的新纪元。随着平炉炼钢技术的发明，钢产量的比重也显著增加。这时已经出现了锻造机械、轧钢机械和矫直机械。进入20世纪以电力驱动代替蒸汽动力为标志，推动了机械工业的发展。英国在1905年制造的辊式板材矫直机大概是我过见到的最早的1台矫直机。20世纪初已经有了矫直圆材的二辊式矫直机。到1914年英国发明了212型五辊式矫直机，解决了钢管矫直问题，同时提高了棒材矫直速度。20世纪20年代日本已能制造多斜辊矫直机。20世纪30年代中期发明了222型六辊式矫直机，显著提高了管材矫直质量。20世纪60年代中期，为了解决大直径管材的矫直问题，美国萨顿公司研制成功313型七辊式矫直机。20世纪30—40年代国外技术发达国家的型材矫直机及板材矫直机也得到了迅速的发展，而且相继进入到中国的钢铁企业。20世纪70年代我国改革开放以后接触到大量的国外设计研制成果。有小到直径为1.6毫米金属丝矫直机大到直径为600毫米的管材矫直机。有速度达到300米每分钟的高速矫直机和精度达到0.038毫米每米的高精度矫直机。
矫直技术同其他金属加工技术一样在20世纪取得了长足的进展，相应的矫直理论也取得了很大的进步。不过理论滞后于实践的现象比较明显。例如矫直辊负转矩的破坏作用在20世纪下半叶才得以解决，但破坏作用的机理直到20世纪80年代才
被阐明。另外，就矫直理论的总体来看，仍然处于粗糙阶段，首先就是其基本参数的确定还要依靠许多经验算法和经验数据，如辊数、辊距、辊径、压弯量及其矫直速度等；其次是许多技术现象如螺旋弯废品、矫直缩尺、矫直噪声、斜辊矫直特性、斜辊辊形特性、拉弯变形匹配特性等都缺乏理论阐述；再次是理论的概括性不够，一套公式不仅不能包括各种断面型材，甚至不能包括同类断面而尺寸和材质不同的工件，如弯矩和矫直曲率等都缺少通用表达式。20世纪70年代以来，矫直技术与矫直理论的发展明显加快，如拉弯矫直技术很快走向成熟；开发成功平动万能矫直技术、行星矫直技术、全长矫直技术、程序矫直技术、变凸度及变辊距矫直技术，以及双向旋转矫直技术等；完善了等距双曲线辊型设计法；创立了等曲率递减反弯辊形设计法、矫直耗能计算法、主要工艺参数计算法、两种拉弯制度的定性与定量分析法以及负转矩和超前接触分析法；尤其在利用相对值概念对各种矫直过程进行定量分析工作中取得了系统化的成果，为矫直技术数字化处理打下了基础。
从20世纪50年代起我国就有刘天明提出的双曲线辊形设计精确计算法及矫直曲率方程式。60—80年代在辊形理论方面有许多学者进行了深入的研究并取得了十分可喜的成果，还召开了全国性的辊形理论讨论会；产生了等曲率反弯辊形的计算法。与此同时，以西安重型机械研究所单位和重型机器厂为代表的设计制造部门完成了大量的矫直机设计研制工作，为我国生产提供了设备保证。进入90年代我国在赶超世界先进水平方面又迈出了一大步。我国在反弯辊形七斜辊矫直机，多斜辊薄管矫直机、3斜辊薄铜管矫直机、双向反弯辊形2辊矫直机、平行异辊距矫直机及矫直液压自动切料机等研制反面相继取得成功。在矫直高强度合金钢方面也已经获得很好的矫直质量。其矫直后残留挠度为0.2—0.5毫米每米。此外从20世纪60年代以后拉伸与拉弯矫直设备得到很大的发展，对带材生产起到重要作用。
1.1.2 矫直机紧压下系统的改造
当矫直机工作辊之间没有轧件时，由于上工作辊及其附件的重力作用，在上工作辊托架和压下螺丝之间．压下丝杆和螺母之间会产生间隙，这样，当轧件咬入工作辊时，会产生冲击。为了防止选种情况发生．十一辊矫直机采用工作辊平衡系统，使上工作辊托架紧贴压下螺丝端部并消除螺丝之间的间隙，同时．这种平衡系统抬升上工作辊，调节矫直厚度，液压式平衡系统是用液压缸的推力来平衡上工作辊及附件的重量。系统中，用蓄能器油泵来周期性地补充液体的漏损，这种液压平衡装置使用方便工作可靠，而且可以使工作辊开口度增大，便于检修和处理工作辊及导
辊的一些轻微缺陷。
1.1.3 系统原理分析
1.1.31 活塞处于平衡状态时当电磁换向阀Yv38- a、v37 -b 得电，液控单向阀打开．压力油通过Yv38进人油缸下腔，平衡工作辊及其附件的重量，矫直机处于工作状态（如图1）
1.1.32 活塞处于下降状态时当电磁换向阀Yv38-b、h 37-b得电，液控单向阁打开．压力油经换向阀Yv-38进人油缸上腔，从而实现下降动作。
1.1.33 存在缺陷
（1)配备专用的液压站，油箱、电机、油泵和阀组等占用了大量空间，增加油量消耗；
（2）液压系统较复杂，维护量较大；
(3)油路较复杂，经常出现祸油等事故。
1.34改造后的液压平衡系统(图2)
图1.1
图1.2
平衡时，A阀打开，B阀关闭；下降时，A阀关闭，B阔打开。此处的压力油来自四辊轧机的平衡液压系统，固不需百己各专用的液压站。其优点是系统油路简单，操作简便，易于维护保养、节约空间油耗，降低生产成本
1.1.35 工作油缸改造由于矫直机原来的工作压力为12MPa，轧机液平衡系统工作压力为17 MPa．故改造后的矫直机压下平衡系统的工作压力大大提高了．这就对工作油缸的密封提出了更高的要求，既不能让活塞杆和油缸端部压盖之间漏油．又不使油缸内泄，于是我们对工作油缸进行了两项改造：
(1)工作油缸活塞面的密封圈更换为日本产的质量好的密封圈．以防油缸内泄；
(2)油缸末端缸盖处的密封圈更换为日本产的质量好的密封圈．并且压盖厚度加厚．以加强压盖的强度．封住此处的密封圈．以防压力油外漏。这样，油缸的密封得到加强．液压系统进一步完善，实践证明，这些改造是很有效果的。
1.1.36 油缸的固定
改造前的油缸固定方式是封闭式的，如图1.3所示．(2) (3)是一体的，油缸无法从辅助件中间拆卸．改造后油缸的固定为开放式，如图4所示，(2)（3)是分开的．(3)(4)是焊接在一起的．这样，抽出柱销吊走扁担式辅助件，油缸可以从支承架中间拆卸，便于更换和检修。
图1.3
1.1.4 中厚板矫直技术的发展
近几年来，随着控轧控冷与直接淬火的采用，轧后板温降低、板形变坏、屈服强度增大，板厚范围加宽和用户对钢板加工自动化程度的提高，要求生产厂交货钢板的平直度也更加严格。因此，新建热矫直机都要求能力强，刚度大，自动化程度高的新型设备，经矫直后钢板平直度好，残余应力小且分布均匀，表面质量好且无压痕。而且做到操作安全可靠，作业率高，换辊方便且快速，一道次矫直，矫速快，矫直时间短，提高自动化水平，以及要求投资省。首先，新型矫直机刚度都很大，即框架辊跳和矫直辊挠度小。结构设计成非常紧凑，将框架立柱
采用预紧力连结，当矫直时使立柱受载后伸长很小，另外，横梁产生挠曲变形以测得矫直力大小来调节液压缸加以补偿。矫直辊产生挠度以弯辊方式加以克服，始终保持了平行恒辊缝以达到最佳平直度的水平。最后，使矫直机刚度达10O0O～20000kN／mm 以上，总的辊跳达2～3mm 以下；而横梁与矫直辊挠度达0．2～0．3mm 以下。并且，不允许有振动现象，不然也会影响到矫直质量。其次，采用HAGC装置以控制辊缝，使达到恒辊缝的要求，并以厚度计AGC方式，从矫直力信号使进口与出口辊缝闭合和打开，满足了板子头尾部的矫直要求。有的矫直机将每个矫直辊压下进行单独调整，使压下操作灵活自由，将每根矫直辊都处于最佳工作状态。这样，矫直机辊数可以减少，设备重量减轻。还有矫直机的矫直辊也单独传动，可避免个别矫直辊的扭矩过大，将接轴和齿轮损坏了。当矫直辊发生速差时，矫直辊在钢板表面引起打滑现象而损伤板面。为了自进口至出口压下量逐渐减小，而使辊缝逐渐增大，因此，都设有矫直辊组倾斜机构，一般都采纳压下机构兼做倾斜机构的上辊组倾斜方式，比较合理的结构将下辊组也设置倾斜机构，以便做到最佳的弯曲变形
程序，最后达到矫出不平直度极小的钢板。新型矫直机上都附设有制动装置和过载保护装置，以便事故时快速停车和保护电动机与传动系统。矫直辊的维护与材质对矫直钢板表面质量和换辊周期有很大的影响。选用材质是以耐磨性、传动强度及受压强度来考虑。为了防止矫直辊缺陷的产生，与支撑辊材质保持有一定的硬度差，如矫直辊硬度选用65～72HB时，则支撑辊取4O～57HB左右。最近，为了延长换辊周期，增加矫直辊的耐磨性和耐冲击性，将矫直辊辊身选用13Cr不锈钢，使换辊周期由矫2O～30万t增至40～70万t。热矫时为了防止热裂熔化磨损，辊子冷却很重要。辊子冷却有矫直辊或支撑辊外部单独冷却，也有和矫直辊内部水冷并用。外部水冷用喷头对矫直辊喷冷却水，将高温钢板接受热去除方式，目前得到广泛地应用。内部水冷将矫直辊做成空心，通过旋转接手将冷却水通入矫直辊内部进行辊子冷却。目前，矫直机已普遍采用计算机模型控制，并与轧机过程机相连结，模型可根据矫直钢板厚度、宽度、平直度状况及温度来设定辊缝，调整好横梁液压缸位置，保证打开，闭合及咬钢速度的稳定，自动将过载保护系统和厚度计控制弹跳补偿系统切入工作状态。我国中厚板轧机很多，但矫直机性能都比较低，仍保留有二重式老的辊式矫直机，这种矫直机刚度非常差，无法满足高平直度钢板的矫直要求。应该认识到轧制后热钢板是无法达到平直度标准规定的最低要求，热矫乃是轧制工序后续的一部分。目前，国内许多厂都在改造矫直机，也有的厂准备采用新型矫直机，把我国中厚板矫直技术提高一步，矫直机这项不显目的设备的重要性已被大家所认识。
2 矫直机的选型
由于条材的种类的不同，弯曲的形态不同，所要求的矫直方法也不尽相同。工业上人们已经研制成功的矫直方法主要有压力矫直法、平行辊矫直法、斜辊矫直法、转毂矫直法、平动矫直法、拉伸矫直法、拉弯矫直法及其他一些特殊的矫直方法。
压力矫直机法是将条材的弯曲部位放置在两个支点之间用压头对弯曲部位进行反向压弯。当压弯量选定合适时，压头抬起后条材弹复变直，完成一维弯曲的矫直任务。当条材有侧弯时再将其弯曲部位移至压头处进行反向压弯完成第二次的一维任务。当一根条材具有多处的不同程度和不同方位的弯曲时，则需要进行多部位、多方向和多次的一维反弯完成多部位二维弯曲的矫直任务。
平行鼓矫直法是把间断的压力矫直机法变成辊式连续矫直法，从入口到出口交错布置若干个互相平行的矫直辊，按递减压弯规律进行反复压弯以达到矫直目的。不仅显著提高工作效率，而且能获得较高的矫直质量。这种矫直法在板材及型材矫直中得到广泛应用，不仅能矫直型材的主弯曲，在增加轴向调节条件下也能矫直其侧弯曲；不仅能矫直板材的纵向波浪，在增加弯辊措施后，也能矫直其横向波浪，即矫直其瓢曲。利用两组平行辊将其辊系进行直角组合或称
平立辊组合，即将一组水平辊与一组垂直辊组合起来形成复合辊系可以对二维弯曲严重的线材及小型材进行有效的矫直。
斜辊矫直法是专门用于圆断面条材的矫直法，辊子与圆材倾斜相交，辊子转动时圆材即旋转又前进，辊子对圆材的压弯轨迹呈螺旋形改变。而且螺旋线的导程越小矫直效果越好。斜辊矫直法是一种全方位的矫直法。由于圆材的的原始弯曲在任何方位都可能存在，所以特别适用斜辊矫直法。斜辊矫直法是工件在旋转状态下进行的矫直法，也称为旋转矫直法。斜辊矫直法中辊子斜度是可变的，以极限状态来讨论，平行辊矫直法也可以称为90°的斜辊矫直法，其压弯轨迹为两条直线，而且导程无限大。
当圆材细而长，或者盘条供货时，矫直工作便不能采用斜辊矫直法。此时如能使辊子自转之外还能绕圆材进行公转，则可达到同样旋转矫直的目的，这就是转毂矫直法产生的依据。矫直时细长圆材从转毂中平稳走过，没有甩摆，没有噪声，同样可以得到良好的矫直效果。转毂矫直法中的矫直辊为适应细圆材对减小辊距的要
求，最早是被孔型模块所代替，后来为了减小磨损，进而被滚动孔摸所代替。
由于旋转矫直是一种全方位的矫直，效果很好，但他只适用于圆材矫直。对于一些各方向断面摸数差值较小断面尺寸也较小的条材，其原始弯曲形态也是全方位的，如异形管、方管及异形断面盘条等不能采用转毂矫直法。为了对这种异形细条材实现全方位的反弯矫直，可采用一种平动矫直法，也称为震动矫直法。采用与工件断面相同的孔型辊组将工件抱住，而整个滚组绕着一个固定的轴线做高速的平移晃动而不是转动。同时用两个固定的辊组在平动辊组前后也将工件抱住并推动工件前进。结果使工件从三个辊组之中平稳走出后得到矫直。调节平动半径就是调节压弯量，提高平动频率就等于增加辊数。
对于薄壁异形材，在采用反弯矫直法时会因承受侧压力而引起断面形状的改变，必然造成废品的出现。此时采用拉伸矫直法很容易使各条纵向纤维变直并取得良好的矫直效果。拉伸矫直法在薄板矫直，复杂材矫直，薄壁管材矫直中都得到应用。在拉伸矫直法中辅以扭转装置可以实现拉扭矫直工艺，使存在扭曲的异形材得到良好的矫直。拉身矫直发也可以使三维弯曲的板材得到有效的矫直。
在板材改用带卷形式进行生产以后，首先采用的矫直法是联系拉伸矫直法，这种方法使矫直效率大为提高。但拉伸矫直的缺点也很明显，如裂边、断带及耗能大等变成制约生产的主要矛盾。此时出现了拉弯矫直法，不仅克服了缺点而且进一步提高了质量，拉弯矫直法已成为带材生产中的最好的矫直方法。
连铸坯矫直属于高温矫直，与其他的矫直方法有本质的区别。它的反弯矫直是单向而不是反复的，它的反弯量是逐渐加大的，而不是反复递减的，它的弹复性是可以忽略不计的，它的变形完全按塑性变形来考虑，它的变形量主要受热裂纹限制，尤其在有液芯状态下要保证不漏钢。连铸坯矫直方法与连铸机组融为一体，自成体系。
鉴于以上各种矫直机的特点和所列参数，考虑各种原因我选择辊式矫直机。又因为所做的矫直机为实验矫直机所以要求结构简单等，因此选择焊接结构的机架。
3 基本参数的选择
3.1 钢板辊式矫直机基本参数
3.1.1.辊距的确定
为了满足矫值一定范围厚度的钢板，钢板辊式矫直机的辊距t的选择，既要保证最薄的钢板矫直质量，又要保证最厚钢板时矫直辊的强度。为了便于按钢板规格选择矫值机的辊距，通常在矫值机的参数列表中列出了矫直机轧件规格性能的综合参数——最大负荷特性W，然后根据W值查表1和表2，即可选择所需要的辊距t。
最大负荷特性可用下式计算：
W x =
s
σ b max.h2maX............................................（3.1）
=500?106?500?22
=1?1012Nm
式中
s
σ——轧件的屈服极限
b
max
——轧件的最大宽度
h
max
——轧件的最大厚度
钢板矫值机的辊距t也可以按下列经验公式进行计算确定：
对于中厚板 t=(10～15)h
max
对于薄板 t=(20～45)h
max
式中20～45，10～15是系数，钢板厚度小者取上限，大者取下限。根据设计要求本设计的辊距t取值为:
t=64mm
验算此值的正确性如下：
t
max
的确定
按矫正质量条件
t
max
=hE/3?σs…………………………………………………………（3.2）
其中
s
σ=500Mpa E=2.1?105N/m2
取?=0.95 t max =240h =240?2 =480mm
按咬入条件计算确定t min 接触应力条件
t min =0.59h
)
(212
1E E E E s +?σ……………………………（3.3）
=0.59?2
(
)
2
10512585950105
122
??????...
=0.0175mm
式中E 1=E 2=2.1510? h=2 按强度条件
(1)辊颈扭转强度条件
t min =2.17h 3h b ……………………………………（3.4） =2.1732
500
2? =27.34mm （2）连接轴强度条件
t min =2.88 h 3h b …………………………………（3.5） =2.883
2
500
2 =36.28mm 经验证t=90mm 是正确的。
3.1.2 辊径的确定
钢板辊式矫直机的辊径D 可按下列经验公式选取：
薄板矫值机： D=(0.9～0.95)t 取 D=0.8t =0.840?
=32mm
根据要求取整数 D=60mm
3.1.3对钢板辊式矫直机，辊数n随钢板宽度比b/h的增加而增加。因为钢板宽厚比越大，其浪形弯曲越显著，需要经过多次反复弯曲才能保证矫直质量，因而钢板矫直机辊数较多，会使矫直机过于庞大，增加功率消耗。因此，在满足钢板矫直质量的前提下，应尽量较少辊数n。一般钢板矫直机的辊数可按下表选取：
1．5～6.0 17～11
6.0～50 9～7
3.1.4 矫直速度
钢板矫直机的矫直速度取决于生产率钢板厚度和矫直温度，一般热矫时，矫直速度大些，冷矫时则小些；薄规格矫直速度大些，厚规格则小些。设置在连续作业线上时，矫直机速度要与机组速度相适应。
钢板矫直机速度v的范围如下：
钢板冷矫直机：v=0.06～6.0m/s
钢板热矫直机：v=0.3～1.35m/s
常用钢板矫直机速度参考下表：
常用矫直机速度
v＝0.3～0.8m/s
3.1.5辊身的长度
钢板矫直机的辊身长度l主要取决于轧件的最大宽度bmax，辊身长度可由下列经验公式确定：
l=b
+(100～300)mm…………………………………（3.6）
max
=500所以应选择
由于所给参数中钢板的最大宽度b
max
l=600mm
3.2 辊式矫正机力能参数的计算
平行辊矫正机矫正力
在平行辊矫直机上轧件的矫正状态，如图“作用在矫正辊子上的压力”所示，
图3.1作用在矫正辊子上的压力
作用在辊子上压力可根据各断面力矩平衡条件求得，结果如下：
p 1=2M 2/t …………………………………………………………………………（3.7） p 2=2[2M 2+M 3]/t …………………………………………………………………（3.8） p 3=2[M 2+2M 3+M 4]/t ………………………………………………………………（3.9） p 4=2[M 3+2M 4+M 5]/t ………………………………………………………………（3.10）
p i =2[M i-1+2M i -M i+1]/t ……………………………………………………………（3.11）
作用在上下辊子上的压力之和为
∑n
1
p i =－[M 2+M 3+M 4+……….Mi+M n-2+M n-1]………………………………………（3.12）
上列各式表明，欲求得作用在辊子上的压力，必须事先确定各辊子处轧件的弯矩值。弯矩值决定于弯曲变形量的大小，即决定于原始曲率与压下挠度曲率（反弯曲率）之和。相对一定条件而精确计算出弯矩值县很困难，通常采用一些简化方法。
平行排列辊式矫直机矫正力的计算
这种矫直机主要用于矫直中厚板。通俗是第1辊和第n 辊为单独调整，其余的为集体调整。因此，除第2辊和第n —1辊外，中间各辊的弯曲力矩可认为是相同的，故弯曲力矩之和为
∑-1
2
n i M =M 2+M(n-4)+M n-1…………………………………………………………(3.13)
考虑到原始曲率较大，第2辊的弯曲力矩M 2可按M s 计算，故矫正力之和为
∑n
i p 1
=[M s +M(n-4)+M n-1]8/t ………………………………………………………(3.14)
令：M=aM s ,M n-1=a n-1M s 上式可写为
∑n i p 1
=t 8
[1+a(n-4)+a n-1]M s (3)
15)
=
40
8
[1+0.88（7-4）+.84]?2.51011? =2.24105?N
式中 M s =s bh σ4
2
=2.51011?Ma
a 与a n-1分别为中间各辊弯曲力矩与M s 的比值和第n 一1辊弯曲力矩与M s 的比值，二者数值的大小决定于中间各辊所调整的弯曲程度，一般取值为a ＝o ．88，a n-1＝o ．84。
所以平均轧制力的大小为 P=7
1024.25
?
=1032.05?N
4 矫直机机架零部件的计算
4.1 机架的计算 根据要求机架如图所示：
图4.1
图4.2
f
p
=
σ…………………………………………………（4.1） =
(
)4
5
10110
20150201032.0-??+??
=1062.05?
而材料的屈服极限Ma s 235=σ则有 σσφs
所以选定的立柱符合设计要求
4.2 矫直机机架强度的计算
矫直机的机架未闭式机架，又为焊接结构所以计算过程中不用考虑机架转角处的圆弧半径r的影响。J为上、下衡梁的惯性矩。Ｐ为轧制力。
为了方便计算，假设机架的变形为平面变形，并且对称于机架的垂直中心线，其作用力Ｐ上下均作用在该中心线上。
4.2.1 简化机架
先将机架简化
图4.3闭式矫直机的受力变形简化图
架中的静不定力矩
为了将静不定内力暴露出来，可在机架简化后的闭式框架图在Ｂ点处表现出来，
如图所示，于是显示出Ｘ
１、Ｘ
２
、Ｘ
３
等三个内力，即成为三次静不定问题。
当利用机架的结构和受力的对称性与反对称性，可将Ｘ
２、Ｘ
３
求得。由于机架
结构对称于Ａ－Ａ轴线，所以，拉力Ｘ
３＝Ｐ/２。又因为反对称性的Ｘ
２
对称于Ｂ－
Ｂ轴线所以Ｘ
２
＝０。
经过以上的化简，三次静不定问题转化为一次静不定问题，按Ｂ点受力变形后
的转角为零的条件：
01111=?+p X δ…………………………（4.2）
式中
X 1——为立柱中静不定弯矩M B ；
δ
11
——在X 1单位力矩的作用下，在X 1的方向上立柱上B 点
?
p
1在垂直力P
的作用下，立柱的B 点处，在的方向上所产生的角位移（度）。
图4.4 机架的弯矩图与轴力图
为了求出δ11与P 1?，首先划出在单位力矩和外力P 作用下的机架弯矩图，然后用图乘法求出δ11和P 1?。公式如下：
2
2122
11112121
212El l EI l l EI l EI +=?+?=δ………………………………（4.3）
1
4
212
1
12
1l l P EI p ?
?-=?
………（4.4）
将δ11和P 1?的计算公式带入公式01111=?+p X δ中，经整理得出静不定力矩M B 的计算公式
由于
22
111
2
1
111
11224EI l
EI l EI l P X M P
B +=?-=
=δ…………………………（4.5）
则 122111111
8
l I l I l P X M B +
=
=……………………（4.6）
上下衡梁A 点处的弯矩值B A M l P M -=
4
1则
22
12
2
1
11124I l I l I l I l pl M A +
+=………………………….（4.7） 式中
1l 和2l ——机架横梁及立柱的中性层长度（mm ）
1I 和2I ——机架横梁及立柱的横面惯性矩()4mm
式中 12
3
111h
b I =………………………………….（4.8）
=12
2202003
?
=471077.1mm ?
12
123
333
222h b h
b I -=…………………………….（4.9）
12
150011012150015033?-
?= =41010125.1mm ? 所以 122
11
1118
l I l I Pl X M B +=
=
???
? ??????+??=
45010125.115001077.1184501032.0107
5
=1790.5993N.M M N .6.1790≈ B
A M l P M -=
41
M N M
N .1809.4007.18093
.17905994
4501032.05≈=-??=
机架的湾矩图M 和轴力图N
图
在单位力矩作用下的弯矩图 b)在外力
从图中可以看出立柱中的各处均受同样的弯拉联合作用，但危险断面仍在立柱与横梁的交接处，因为该处易产生应力集中。而横梁的危险截面在其中部A 点处，此处仅受弯矩作用。
机架的强度计算 计算立柱中的应力值 内表面：
[]MPa W M F p
n
B n 3005.2464.16.179010400
21032.025222=≤=+
??=+=
σσ
外表面：
[]MPa
W M F p W
B
W 3007.2512
.16.17901040021032.0252212=≤=+??=-=
σσ
式中
1 范围 本规范适用于传统结构的非独立悬架系统，主要针对钢板弹簧和液力筒式减振器等主要部件设计参数的选取、计算、验证等作出较详细的工作模板。 2 规范性引用文件 下列文件中的条款通过本规范的引用而成为本规范的条款。凡是注日期的引用文件，其随后所有的修改单（不包括勘误的内容）或修订版均不适用于本规范，然而，鼓励根据本规范达成协议的各方研究是否可使用这些文件的最新版本。凡是不注日期的引用文件，其最新版本适用于本规范。 QC/T 491-1999 汽车筒式减振器尺寸系列及技术条件 QCn 29035-1991 汽车钢板弹簧技术条件 QC/T 517-1999 汽车钢板弹簧用U形螺栓及螺母技术条件 GB/T 4783-1984 汽车悬挂系统的固有频率和阻尼比测定方法 3 符号、代号、术语及其定义 GB 3730.1-2001 汽车和挂车类型的术语和定义 GB/T 3730.2-1996 道路车辆质量词汇和代码 GB/T 3730.3-1992 汽车和挂车的术语及其定义车辆尺寸 QC/T 491-1999 汽车筒式减振器尺寸系列及技术条件 GB/T 12549-2013 汽车操纵稳定性术语及其定义 GB 7258-2017 机动车运行安全技术条件 GB 13094-2017 客车结构安全要求 QC/T 480-1999 汽车操纵稳定性指标限值与评价方法 QC/T 474-2011 客车平顺性评价指标及限值 GB/T 12428-2005 客车装载质量计算方法 GB 1589-2016 道路车辆外廓尺寸、轴荷及质量限值 GB/T 918.1-1989 道路车辆分类与代码机动车 JTT 325-2013 营运客车类型划分及等级评定 凡是注日期的引用文件，其随后所有的修改单（不包括勘误的内容）或修订版均不适用于本规范，凡是不注日期的引用文件，其最新版本适用于本规范。 4 悬架系统设计对整车性能的影响 悬架是构成汽车的总成之一，一般由弹性元件（弹簧）、导向机构（杆系或钢板弹簧）、减振装置（减振器）等组成，把车架（或车身）与车桥（或车轮）弹性地连接起来。主要任务是传递作用在车轮与车架之间的一切力与力矩，缓和由不平路面传给车架的冲击载荷，衰减由冲击载荷引起的承载系统的
钢管矫直机毕业论文 1绪论 1．1矫直设备的发展 1．1．1矫直设备的发展概况 矫直技术多用于金属条材加工的后部工序，在很大程度上决定着产、成品的质量水平。20世纪初已经有矫直圆材的二辊式矫直机。20世纪30年代中期发明222型六辊式矫直机，显著提高了管材矫直质量。20世纪60年代中期，为了解决大直径管材的矫直问题，美国萨顿公司研制成功313型七辊式矫直机。20世纪70年代我国改革开放以后接触到大量的国外设计研制成果，有小到φ1.6mm金属丝矫直机和大到φ600mm管材矫直机。有速度达到300m/min的高速矫直机和精度达到0.038mm/m的高精度矫直机。 同时也引进许多先进的矫直设备。进入90年代我国在赶超世界先进水平方面又迈出了一大步，一些新研制的矫直机获得了国家的发明专利；一些新成果获得了市、省及部级科技成果进步奖；有的获得了国家发明奖。近年来我国在反弯辊形七斜辊矫直机，多斜辊薄壁转毂式矫直机，平行辊异辊距矫直机及矫直液压自动切料机等研制方面相继取得成功， 1．1．2矫直作用 轧制和热处理后的管材有一系列的缺陷，其中主要的是纵向弯曲和横断面的椭圆度。为了消除这些缺陷，需设置斜辊式钢管矫直机，在矫直过程中，钢管在矫直辊间作直线前进的同时还进行旋转运动，通过钢管在矫直辊中反复多次弹性弯曲使钢管达到矫直的目的。
1．2矫直设备分类 1．2．1矫直机的分类 按工作原理不同划分为五大类。第一类称为反复弯曲矫直机，它们是靠压头或辊子在同一平面内对工件进行反复压弯并逐渐减小压弯量，直到压弯量与弹复量相等而变直。第二类称为旋转弯曲式矫直机，是工件在塑性弯曲状态下以旋转变形方式从大的等弯矩区向小的等弯矩区过渡，在走出塑性区时弹复变直。第三类称为拉伸矫直机，它依靠拉伸变形把原来长短不一的纵向纤维拉成等长度并进入塑性变形后经卸载及弹复而变直。第四类称为拉弯矫直机。它是把拉伸与弯曲变形合成起来使工件两个表层的较大拉伸及全截面的拉伸变形三者不在同一时间发生，全断面各层纤维的弹复变形也不是同时发生的，既防止了板带的断裂，又提高了矫直质量。第五类称为拉坯矫直设备，它是在拉动连铸坯下行的同时使铸坯的弧形弯曲渐伸变直，其拉力主要用于克服外部阻力，而铸坯本身在高温状态下所需的矫直力是较小的。 具体进一步分类如图1.1所示：
汽车钢板弹簧设计 第一节悬架的定义、功能及其组成 悬架是现代汽车上的主要总成之一，它能够把车架（车身）与车轴（车轮）弹性的连接起来，其主要任务是传递作用在与车架和车轮之间的一切力和力矩，并且缓和由于路面不平而传给车身的冲击载荷，衰减由于冲击载荷引起的承载系统的振动，保证汽车的正常行驶。 悬架通常由弹性元件、导向机构及减振装置组成。弹性元件主要有：钢板弹簧，螺旋弹簧，橡胶弹簧，空气弹簧及油气弹簧等。在长期的发展过程中，由于钢板弹簧具有结构简单，制造成本较低，占用空间小，维修方便等一系列特点，因此目前在世界各国仍都在大量的采用钢板弹簧。 第二节．钢板弹簧的种类 一、按力学性能特点分： 分为等刚度、两极刚度复式钢板弹簧、渐变刚度钢板弹簧。 二、按截面形状分： 分为等截面板簧和变截面板簧 第三节．钢板弹簧的截面形状 目前国内钢板弹簧的截面形状有： a矩形截面b单面双槽截面c带凸肋的截面 弹簧在设计成不对称形状，目的是把断面的中性轴移近受拉表面，减少弹簧的拉应力。此种材料也存在缺点 （1）槽内容易储存泥沙加剧表面腐蚀。
（2）轧制后在沟槽的对应拉面上，表面质量较差，双槽的比单槽的更严重。 这种表面缺陷成为疲劳起源点。 注：在钢板弹簧的设计过程中应优先选择GB1222-84《弹簧钢》所规定的规格。 第四节．钢板弹簧的主要元件结构 一、第一片卷耳形式 钢板弹簧的卷耳形式一般有3种结构，上卷耳、下卷耳和平卷耳（柏林耳）。上卷耳使用的比较多，采用下卷耳主要是为了协调钢板弹簧与转向系的运动，下卷耳在载荷作用下容易张开。平卷耳可以减少卷耳的应力，因为纵向力作用方向和弹簧主片断面的中心线重合，对于不能增加主片厚度但又要保证主片卷耳强度的弹簧多采用平卷耳。但是平卷耳制造上比上述两种卷耳复杂，一般轿车多采用平卷耳或下卷耳。 二、第二片包耳
矫直机
第1章前言 拉伸弯曲矫直机应用于精整机组中,对薄带材进行矫直.目前,国外已经开发生产出多种机型,并已广泛应用.我国尚在研制开发阶段,需加速发展独立成套. 1.1 拉弯矫直机及其发展 由于冷轧带钢中存在较大的残余应力,使得板面产生波浪和翘曲,不能满足用户的使用要求,需要对其进行矫直.板带材的矫直设备主要有以下三种形式:辊式矫直机,拉伸矫直机和拉弯矫直机.辊式矫直机对中厚板矫直效果良好,而对于薄带材则效果较差;拉伸矫直机依靠夹紧装置或张力辊组产生拉伸变形,使带材产生一定的塑性变形而达到矫直的目的,但由于张力较大,会降低带材的机械性能.基于以上原因便产生了拉弯矫直机,他综合了拉伸矫直机和辊式矫直机的优点,用较小的张力使带材产生较大的塑性变形,达到矫直带材的目的.这种设备对于薄带材矫直效果非常好,便于成卷作业,在薄带材矫直中逐渐取代了其他两种形式的矫直机. 早期的拉弯矫直机只是拉伸矫直机和辊式矫直机的简单组合,见图 1.1a,矫直效果并不显著.后来出现了如图1.1b所示类型的拉弯矫直机,这种矫直机既减少了矫直辊的数量,又达到了较好的矫直精度.经过不断的开发研究,近年来又出现了多重拉弯矫直机,如图1.1c,使用了两组以上的矫直辊组,并增加了支撑辊的数目,提高了矫直辊的抗弯刚度和强度,这样就可以矫直高强度的薄带材. 拉弯矫直机的设计制造方法,在国外已较为成熟,而国内只作过小型样机及理论探讨,还未达到在生产中应用的程度.设计拉弯矫直机的难点是矫直理论相当复杂,张力辊组的速度和张力控制也较复杂.
图1.1 1.2 翁格勒拉弯矫直机的结构与特点 下面通过武钢冷轧厂从德国(Ungerer) 机器制造有限公司引进的拉伸弯曲矫直纵横剪机组来认识一下这一类矫直机的结构特点。 1.2.1 拉弯矫直机的特点 拉伸弯曲矫直机主要由三部分组成。一部分是带有弯辊调节装置的23 辊式矫直机本体;另一部分是张力辊组(也称S 辊组) 和传动部分。 1.2.1.1 弯曲矫直机 弯曲矫直机为23 辊式,辊径为25mm。在每个工作辊的宽度上有相应的中间辊,辊径30mm。每列中间辊上又有9 组支撑辊,支撑辊径33mm。 如图1.2 所示。矫直机上部设有矫直辊倾斜和压下机构,即辊缝调节装置。它由电机通过一套传动装置带动横梁使上辊组作升降调节,而通过蜗轮蜗杆带动偏心辊实现上辊组 的倾斜调节。整个上机架可由液压缸推向前翻转90°打开,以便于清理辊面和更换上下
###大学 本科毕业设计（论文）文献综述 课题名称： 学院（系）： 年级专业： 学生姓名： 指导教师： 完成日期：
燕山大学本科生毕业设计（论文） 一、课题国内外现状 中厚板轧机是用于轧制中厚度钢板的轧钢设备。在国民经济的各个部门中广泛的采用中板。它主要用于制造交通运输工具（如汽车、拖拉机、传播、铁路车辆及航空机械等）、钢机构件（如各种贮存容器、锅炉、桥梁及其他工业结构件）、焊管及一般机械制品等［1~3］。 1 世界中厚板轧机的发展概况 19世纪五十年代，美国用采用二辊可逆式轧机生产中板。轧机前后设置传动滚道，用机械化操作实现来回轧制，而且辊身长度已增加到2m以上，轧机是靠蒸汽机传动的。1864年美国创建了世界上第一套三辊劳特式中板轧机，当时盛行一时，推广于世界。1918年卢肯斯钢铁公司科茨维尔厂为了满足军舰用板的需求，建成了一套5230mm四辊式轧机，这是世界上第一套5m以上的轧机。1907年美国钢铁公司南厂为了轧边，首次创建了万能式厚板轧机，于1931年又建成了世界上第一套连续式中厚板轧机。欧洲国家中厚板生产也是较早的。1910年，捷克斯洛伐克投产了一套4500mm二辊式厚板轧机。1940年，德国建成了一套5000mm四辊式厚板轧机。1937年，英国投产了一套3810mm中厚板轧机。1939年，法国建成了一套4700mm 四辊式厚板轧机。这些轧机都是用于生产机器和兵器用的钢板，多数是为了二次世界大战备战的需要。1941年日本投产了一套5280mm四辊式厚板轧机，主要用于满足海军用板的需要。20世纪50年代，掌握了中厚板生产的计算机控制。20世纪80年代，由于中厚板的使用部门萧条，许多主要产钢国家的中厚板产量都有所下降，西欧国家、日本和美国关闭了一批中厚板轧机（宽度一般在3、4米以下）。国外除了大的厚板轧机以外，其他大型的轧机已很少再建。1984年底，法国东北方钢铁联营敦刻尔克厂在4300mm轧机后面增加一架5000mm宽厚板轧机，增加了产量，且扩大了品种。1984年底，苏联伊尔诺斯克厂新建了一套5000mm宽厚板轧机，年产量达100万t。1985年初，德国迪林冶金公司迪林根厂将4320mm轧机换成4800mm 轧机，并在前面增加一架特宽得5500mm轧机。1985年12月日本钢管公司福山厂新型制造了一套4700mmHCW型轧机，替换下原有得轧机，更有效地控制板形，以提高钢板的质量。 - 2 -
专业课程设计说明书题目：商用汽车后悬架设计 学院机械与汽车学院 专业班级 10车辆工程一班 学生姓名 学生学号 201030081360 指导教师 提交日期 2013 年 7 月 12 日 1
一．设计任务：商用汽车后悬架设计 二．基本参数：协助同组总体设计同学完成车辆性能计算后确定 额定装载质量5000KG 最大总质量8700KG 轴荷分配 空载前：后52:48 满载前：后32:68 满载校核后前：后33：:67 质心位置： 高度：空载793mm 满载1070mm 至前轴距离：空载2040mm 满载2890mm 三．设计内容 主要进行悬架设计，设计的内容包括： 1．查阅资料、调查研究、制定设计原则 2．根据给定的设计参数(发动机最大力矩，驱动轮类型与规格，汽车总质量和使用工况，前后轴荷，前后簧上质量，轴距，制动时前轴轴荷转移系数，驱动时后轴轴荷转移系数)，选择悬架的布置方案及零部件方案，设计出一套完整的后悬架，设计过程中要进行必要的计算。 3．悬架结构设计和主要技术参数的确定 （1）后悬架主要性能参数的确定 （2）钢板弹簧主要参数的确定 （3）钢板弹簧刚度与强度验算 2
（4）减振器主要参数的确定 4．绘制钢板弹簧总成装配图及主要零部件的零件图 5．负责整车质心高度和轴荷的计算和校核。 *6．计算20m/s车速下，B级路面下整车平顺性(参见<汽车理论>P278 题6.5之第1问)。 四．设计要求 1．钢板弹簧总成的装配图，1号图纸一张。 装配图要求表达清楚各部件之间的装配关系，标注出总体尺寸，配合关系及其它需要标注的尺寸，在技术要求部分应写出总成的调整方法和装配要求。 2．主要零部件的零件图，3号图纸4张。 要求零件形状表达清楚、尺寸标注完整，有必要的尺寸公差和形位公差。在技术要求应标明对零件毛胚的要求，材料的热处理方法、标明处理方法及其它特殊要求。 3．编写设计说明书。 五．设计进度与时间安排 本课程设计为2周 １．明确任务，分析有关原始资料，复习有关讲课内容及熟悉参考资料0.5周。 ２．设计计算0.5周 ３．绘图0.5周 ４．编写说明书、答辩0.5周 3
毕业设计说明书 题目:六辊钢管矫直机液压系统 学院：机械工程学院 年级专业：09级液压 学生姓名：张其春 学号：200912030075 指导老师：韩贺永 年月日
太原科技大学毕业设计（论文）任务书 （由指导教师填写发给学生） 学院（直属系）：机械工程学院 时间： 2013年 2月 28日 说明：一式两份，一份装订入学生毕业设计（论文）内，一份交学院（直属系）。 学 生 姓 名 张其春 指 导 教 师 韩贺永 设计（论文）题目 钢管矫直机液压系统设计 主要研 究内容 熟悉钢管矫直机的用途，明确设备对液压系统的要求，设计矫直机液压系统，，对所有液压元件进行选型，设计总装配图。并对主要非 标准件进行设计。另翻译约3000字的外文资料。 研究方法 根据主机动作和主要设计参数的要求，收集相关资料，进行总体 方案论证，并进行相关设计计算与分析，采用传统手工绘图与CAD 计 算机绘图相结合的方法完成所要求图纸的绘制。 主要技术 指标(或研 究目标) 详见设计任务书 主要参考文献 [1]官忠范.液压传动系统[M].第三版，北京[]机械工业出版社，1982. [2]唐英千.锻压机械液压传动的设计基础. 机械工业出版社,1980.8 [3]宋鸿尧, 丁忠尧.液压阀的设计与计算. 机械工业出版社 [4]周士昌.液压系统设计图集 机械工业出版社 [5]林建亚.液压教研室 液压元件 [6]杨培元. 液压系统设计简明手册 .机械工业出版社 [7]张利平. 液压站设计与使用 .海洋出版社
六辊钢管矫直机组液压系统设计任务书 主机 1）上辊快开缸Φ300/180X20 3个 30mm/S 大腔进油，小腔出油 2）下中辊快开缸Φ250X20 1个 30mm/S 小腔进油，大腔出油 3）上辊平衡锁紧液压缸Φ65/36X150 6个 10mm/S 4）下辊锁紧液压缸Φ65/36X60 6个 10mm/S 5）下中辊高度调整液压马达1QJM001-0.10 1个 6）换辊装置液压马达1QJM21-0.5S1 1个 辅机 7）入.出口辊道升降液压缸： CD250A80/56-150A10/02CGDMA 数量 4个单独控制往返速度100MM/S 夹送辊摆动液压缸:CD250B40/28-50A10/02CGDMA 数量 2个同步控制往返速度100MM/S 工作压力：14MPa
钢板弹簧悬架系统设计规范 1 范围 本规范适用于传统结构的非独立悬架系统，主要针对钢板弹簧和液力筒式减振器等主要部件设计参数的选取、计算、验证等作出较详细的工作模板。 2 规范性引用文件 下列文件中的条款通过本规范的引用而成为本规范的条款。凡是注日期的引用文件，其随后所有的修改单（不包括勘误的内容）或修订版均不适用于本规范，然而，鼓励根据本规范达成协议的各方研究是否可使用这些文件的最新版本。凡是不注日期的引用文件，其最新版本适用于本规范。 QC/T 491-1999 汽车筒式减振器尺寸系列及技术条件 QCn 29035-1991 汽车钢板弹簧技术条件 QC/T 517-1999 汽车钢板弹簧用U形螺栓及螺母技术条件 GB/T 4783-1984 汽车悬挂系统的固有频率和阻尼比测定方法 3 符号、代号、术语及其定义 GB 3730.1-2001 汽车和挂车类型的术语和定义 GB/T 3730.2-1996 道路车辆质量词汇和代码 GB/T 3730.3-1992 汽车和挂车的术语及其定义车辆尺寸 QC/T 491-1999 汽车筒式减振器尺寸系列及技术条件 GB/T 12549-2013 汽车操纵稳定性术语及其定义 GB 7258-2017 机动车运行安全技术条件 GB 13094-2017 客车结构安全要求 QC/T 480-1999 汽车操纵稳定性指标限值与评价方法 QC/T 474-2011 客车平顺性评价指标及限值 GB/T 12428-2005 客车装载质量计算方法 GB 1589-2016 道路车辆外廓尺寸、轴荷及质量限值 GB/T 918.1-1989 道路车辆分类与代码机动车 JTT 325-2013 营运客车类型划分及等级评定 凡是注日期的引用文件，其随后所有的修改单（不包括勘误的内容）或修订版均不适用于本规范，凡是不注日期的引用文件，其最新版本适用于本规范。 4 悬架系统设计对整车性能的影响 悬架是构成汽车的总成之一，一般由弹性元件（弹簧）、导向机构（杆系或钢板弹簧）、减振装置（减振器）等组成，把车架（或车身）与车桥（或车轮）弹性地连接起来。主要任务是传递作用在车轮与车架之间的一切力与力矩，缓和由不平路面传给车架的冲击载荷，衰减由冲击载荷引起的承载系统的
目录 1.汽车钢板弹簧结构选择 (4) 2.钢板弹簧结构设计计算 (5) 3.初定片数、截面尺寸 (7) 4.按作图法求各片弦长 (8) 5.挠度计算 (8) 6.钢板弹簧各片应力计算 (8) 7.加预紧力 (9) 8.钢板弹簧各片实际弦长的计算 (13) 9.在自由状态下各片的曲率半径计算 (14) 10.钢板在极限工作下的强度验算 (16) 11.卷耳和销的计算 (17) 12.参考文献 (18) 13.附表1 14.附图
汽车设计课程设计题目 设计题目：汽车钢板弹簧设计 主要技术和性能参数（第二组） 前轴轴负荷（N）空载15144 满载19344 前轴非簧载质量（kg）420 钢板弹簧作用距离L（mm）1300 两个”U”型螺栓中心距S（mm）110 静绕度f c（mm）（满载） 80-90 动绕度f a(mm) 56 钢板弹簧满载时弧高F 28 钢板弹簧卷耳固定点至路面距离C 550
汽车钢板弹簧简介 钢板弹簧是汽车悬架中应用最广泛的一种元件。它是由若干片等宽但不等长（厚度可以相等，也可不等），曲率半径不等的合金弹簧片组合而成的一根近似等强度的弹簧梁。钢板弹簧的第一片（最长的一片）称为主片，其两端弯成卷耳，内装青铜或塑料、橡胶、粉末冶金制成的村套，以便用弹簧销与固定在车架上的之家或吊耳作铰链连接。钢板弹簧主要由主片、副片、弹簧夹、螺栓、套管、螺母等组成。钢板弹簧的中部一般用U形螺栓固定在车桥上。汽车钢板弹簧的材料一般用60Si2Mn、55SiMnVB。
一、汽车钢板弹簧结构选择 1.选择断面形状 有矩形，T形，单面有抛物线边缘，单面有双槽等断面形式 为了提高疲劳强度，选用60Si2Mn材料即最常用的板簧材料为热轧弹簧扁钢。 因为矩形断面钢板弹簧的中性轴，在钢板断面的堆成位置上。工作时，一面受拉应力、另一面受压应力作用，而且上、下表面的名义拉应力和压应力的绝对值相等。故选择矩形断面形式。 2.长度圆整 圆整为“0”“5”尾数 3.叶片端部形状 选用矩形： 4.卷耳、吊耳的结构方案 ①吊耳②卷耳③包耳
矫直机技术培训 XX公司三轧厂银亮材生产线 四台两辊矫直机技术方案 2011年2月18日
目录 文件1、工艺、产量的总体描述和技术参数 .... 错误！未定义书签。文件2、设备技术说明............................. 错误！未定义书签。文件3、卖方供货范围.. (16) 文件4、买、卖双方交付的技术文件范围及时间 (17) 文件5、设备的制造及交付进度............... 1错误！未定义书签。文件6备品备件................................. 1错误！未定义书签。文件7设备安装、调试、性能保证值的测试和考核 . (19) 1
文件1、工艺、产量的总体描述和技术参数本次招标的银亮材生产线为两条银亮材作业线（一条规格Φ13-Φ30mm、一条规格Φ20-Φ60mm），包括二台粗矫机及两套剥皮精矫压光作业线，并预留两台磨光机。银亮材生产线应满足汽车、铁路客专弹簧及轴承钢等表面剥皮的特殊需要，并且满足银亮材相关产品标准。同时，应能够单独生产矫直材、剥皮材、矫直压光材等产品，并能满足用户要求。 本案为四台主体矫直设备，其中包括二辊矫直机二台、二辊矫直压光机二台，及为主体设备配套的上、下料及横移台架、收集槽、连接辊道、自动化控制系统等辅助设备。二辊矫直机和二辊矫直压光机结构相同，根据用户产品特点，分为两种规格，即φ13～φ30mm和φ20～φ60mm两种规格。用于矫直优质碳素结构钢（20、45）；合金结构钢（20Cr、20CrMnTi、40MnB、20CrMo、20CrMnMo）；保淬透性结构钢（18CrMnTiH、20CrMnTiH、40CrH）；轴承钢（GCr15）；弹簧钢（60Si2Mn）等钢种。 一、工艺流程 （一）工艺流程 1 尺寸公差：IT10（标准公差等级）、粗糙度（Ra3.2以上）、直线度≤1‰ 拟定工序：粗矫－无心车 1、粗矫直： 粗矫上料台架→粗矫上料辊道→夹入装置→粗矫主机→抽出装置→粗矫下料筒→粗矫收料槽→棒材收集 2、车削： 车床上料台架→车床上料辊道→无心车床主机→车床下料辊道→车床收料箱→成品棒材收集 （二）工艺流程 2 尺寸公差：IT8（标准公差等级）、粗糙度（Ra0.8以上）、直线度≤0.4‰ 拟定工序：粗矫－无心车－精矫 1、粗矫直： 粗矫上料台架→粗矫上料辊道→夹入装置→粗矫主机→抽出装置→粗矫下 2
毕业设计-20-40mm普碳钢板材矫直机设计，共55页，20710字，附设计图纸、三维图纸、开题报告、任务书、外文翻译等 设计(论文)的基本内容： 矫直机主机总装图（A0×1） 辊系装配图（A0×1） 机架零件图（A0×1） 夹送辊轴承透盖、工作辊、下工作辊辊座、主动夹送辊轴（A2×4） 编写设计说明书 外文科技文献翻译 1.2 设计构想与思路 了解中厚板产生不平直度的原因，根据国内外中厚板矫直机发展情况，切合公司实际需要，进行板矫直机设计。首先通过对国内外各种板材矫直机辊系结构研究，确定辊系结构，其次进行辊系参数的确定、力能参数的计算，最后完成整机机械部分、电器部分、液压部分、润滑部分设计，通过此次研究设计，使以后进行新设计时更合理、更先进。 2. 设计内容 （1) 辊系结构的设计。 （2）整机其他结构的设计，包括压下装置及上轧辊平衡装置，传动装置，轨道升降装置，换辊装置的设计。 （3）其他结构的设计，包括电气部分、液压部分的设计。 3. 关键技术 （1) 对力能参数的计算及强度计算，合理确定结构，使整机设计准确、经济、先进。（2) 轨道升降装置的设计，保证辊系顺利拉入拉出。 （3）辊系装置的设计，保证实现每辊压弯量的灵活调节，提高矫直质量、效率。 4. 主要设计流程 （1）一台完整的中厚板辊式矫直机应由机架、上下横梁、上下矫直辊装置、上下支承辊装置、引料辊装置、压下机构、弯辊装置、倾斜机构、换辊装置、检测系统、安全装置、除铁皮与冷却系统、传动装置、电动机及走台等所组成。 本次开发的中厚板材矫直机是强力重式矫直机，它功能多，矫直力强，结构独特，适合可逆矫直的要求。 （2）机架为铸焊结构，两片机架通过上下横粱联结。机架加工精度高、刚性大、强度高、利于安装和运输，是矫直机各零部件承装的核心骨架。 （3）压下装置采用电动压下，可实现上辊系沿矫直方向整体少量倾斜运动及整体升降。整个上辊系采用两台液压平衡缸平衡，消除活动横梁上面各受压件的间隙，压下行程需由位移传感器检测，以便操作。压下螺丝下面设有液压保护缸，在矫直力过大或卡钢时，快速卸荷保护。极限位移需设极限开关。 （4）前、后导辊位于上部工作辊的入口和出口侧，与上、下工作辊一起进行矫直钢板，各由一台交流电机经两台蜗轮减速机驱动压下螺丝可使导辊单独上下升降调整，导辊的平衡为弹簧平衡，其压下行程需由位移传感器显示，进行合理控制，导辊在参与矫直的同时调整钢板的平直性。 （5）上斜楔调整装置用于单独调整每个上工作辊升降，由电机驱动丝杆，推动斜楔运动实现。需由接近开关控制上、下极限。下斜楔调整装置调整方向与工作辊轴线垂直，可实现整体工作辊的升降及辊型调节，由电机驱动丝杆，推动斜楔运动实现。需由接近开关控制上、
第1章前言 拉伸弯曲矫直机应用于精整机组中,对薄带材进行矫直.目前,国外已经开发生产出多种机型,并已广泛应用.我国尚在研制开发阶段,需加速发展独立成套. 1.1 拉弯矫直机及其发展 由于冷轧带钢中存在较大的残余应力,使得板面产生波浪和翘曲,不能满足用户的使用要求,需要对其进行矫直.板带材的矫直设备主要有以下三种形式:辊式矫直机,拉伸矫直机和拉弯矫直机.辊式矫直机对中厚板矫直效果良好,而对于薄带材则效果较差;拉伸矫直机依靠夹紧装置或张力辊组产生拉伸变形,使带材产生一定的塑性变形而达到矫直的目的,但由于张力较大,会降低带材的机械性能.基于以上原因便产生了拉弯矫直机,他综合了拉伸矫直机和辊式矫直机的优点,用较小的张力使带材产生较大的塑性变形,达到矫直带材的目的.这种设备对于薄带材矫直效果非常好,便于成卷作业,在薄带材矫直中逐渐取代了其他两种形式的矫直机. 早期的拉弯矫直机只是拉伸矫直机和辊式矫直机的简单组合,见图 1.1a,矫直效果并不显著.后来出现了如图1.1b所示类型的拉弯矫直机,这种矫直机既减少了矫直辊的数量,又达到了较好的矫直精度.经过不断的开发研究,近年来又出现了多重拉弯矫直机,如图1.1c,使用了两组以上的矫直辊组,并增加了支撑辊的数目,提高了矫直辊的抗弯刚度和强度,这样就可以矫直高强度的薄带材. 拉弯矫直机的设计制造方法,在国外已较为成熟,而国内只作过小型样机及理论探讨,还未达到在生产中应用的程度.设计拉弯矫直机的难点是矫直理论相当复杂,张力辊组的速度和张力控制也较复杂.
图1.1 1.2 翁格勒拉弯矫直机的结构与特点 下面通过武钢冷轧厂从德国(Ungerer) 机器制造有限公司引进的拉伸弯曲矫直纵横剪机组来认识一下这一类矫直机的结构特点。 1.2.1 拉弯矫直机的特点 拉伸弯曲矫直机主要由三部分组成。一部分是带有弯辊调节装置的23 辊式矫直机本体;另一部分是张力辊组(也称S 辊组) 和传动部分。 1.2.1.1 弯曲矫直机 弯曲矫直机为23 辊式,辊径为25mm。在每个工作辊的宽度上有相应的中间辊,辊径30mm。每列中间辊上又有9 组支撑辊,支撑辊径33mm。 如图1.2 所示。矫直机上部设有矫直辊倾斜和压下机构,即辊缝调节装置。它由电机通过一套传动装置带动横梁使上辊组作升降调节,而通过蜗轮蜗杆带动偏心辊实现上辊组 的倾斜调节。整个上机架可由液压缸推向前翻转90°打开,以便于清理辊面和更换上下
目录 一、确定断面尺寸及片数 ------------------------------------------------------------------------ 2 二、确定各片钢板弹簧的长度 ------------------------------------------------------------------ 4 三、钢板弹簧的刚度验算 ------------------------------------------------------------------------ 5 四、钢板弹簧总成在自由状态下的弧高及曲率半径计算。 ------------------------------- 7 H ------------------------------------------------------------------------------------ 7 1.钢板弹簧总成在自由状态下的弧高 2.钢板弹簧各片自由状态下曲率半径的确定 -------------------------------------------------------------------------------- 8 五、钢板弹簧总成弧高的核算 ---------------------------------------------------------------- 10 六、钢板弹簧的强度验算 ---------------------------------------------------------------------- 11 二、（修改）确定各片弹簧长度--------------------------------------------------------------- 12 三、（修改）钢板弹簧的刚度验算 ------------------------------------------------------------ 14 四、（修改）钢板弹簧总成在自由状态下的弧高及曲率半径计算 --------------------- 15 五、（修改）钢板弹簧总成弧高的核算 ------------------------------------------------------ 17六（修改）钢板弹簧的强度验算 ------------------------------------------------------------- 18七、钢板弹簧各片应力计算 ------------------------------------------------------------------- 18八，设计结果 ------------------------------------------------------------------------------------- 20 九、参考文献 ------------------------------------------------------------------------------------- 21 十、附总成图 -------------------------------------------------------------- 错误！未定义书签。
［摘要］根据济钢4300mm 矫直机的使用情况，描述矫直机的矫直原理，主要分析液压HGC 系统、弯辊系统、传动系统的控制原理和功 能，自动化一级和二级之间的数据交换。［关键词］矫直机；自动化；一级系统；二级系统矫直机控制原理的分析与应用 韩妍妍 （济南钢铁股份有限公司，山东济南 250100） 随着中厚板市场压力的增大，钢板的表面和外观，成为各生产线最直观的竞争力。高质量的钢板应具备优良的性能，平直的板型，光洁的表面，高精度的尺寸。进而高性能的矫直机在中厚板的生产过程中起到了不可或缺的作用。 济钢4300产线，配备4台矫直机，预矫1台，在精轧机机后MULPIC 前，保证水冷之前钢板平直，防止钢板翘头翘尾或边浪造成的钢板冷却不均匀。热矫直1台，在MULPUC 出口冷床入口，矫直热态钢板。冷矫1台，在精整区，根据生产需要可设为离线和在线两种状态。热处理矫1台，矫直热处理后的钢板。 1矫直机的矫直原理 钢板轧制时，由于轧件温度不均匀，延伸偏差，冷却和输送等原因，不可避免地造成轧后钢板出现浪型或瓢曲。为了确保成品钢板平直符合产品标准规定，轧后钢板必须进行矫直。 轧件在矫直机中经过交错排列的矫直辊多次反复弯曲，使原有曲率的不均匀度逐渐减小，矫直工艺原理就是通过辊间的可逆弯曲将产品拉伸，确定拉伸程度的主要标准叫“塑性变形率”，定义被拉伸至屈服强度以上的相对钢板厚度。矫直工艺的目的就是将钢板拉伸，使所有纤维达到相同长度。 图１矫直过程应力分布情况 在矫直过程中钢板中间部分为弹性变形区，两侧为塑性变形区，设钢板厚度为T ，弹性变形区厚度为Te ，则热矫直钢板塑性变形比率为： PR=塑性变形率=（T-Te ）/T=1-[2.σ0/（Rplate.T.E ）]热矫直工艺常用塑性变形率范围是60%~70%。矫直机设置要让矫直机第三辊塑性变形率最大，然后均匀减小，让残余应力在矫直机出口降到最低水平。 2矫直机的控制思想和实现过程 矫直机的自动化部分分为：一级系统（ L1）和二级系统（L2）。L2的作用是计算矫直的设定值，并下发给L1。L1执行设定值，并把矫直的实际值发给L2，形成闭环控制，优化矫直参数，达到更好的矫直效果。整个矫直过程的实现可分为四种模式：全自动模式，自动模式，半自动模式，手动模式。 2.1矫直机的一级控制系统 矫直机的L1由两套S7-400的PLC 构成，配置416-2的CPU ，ProfibusDP 和以太网通讯的模块，以及数字量和模拟量的输入输出模块。主要实现的功能： 1）传动控制。 2）辊缝、弯辊、入出口导辊的控制。 3）辅助功能的控制，包括：上框架平衡系统，接轴及辊系锁紧系统，上辊系锁定，换辊及冷却系统。 4）顺序控制，包括：矫直机的标定，设定值的预摆，道次的管理。5）安全功能。 6）监控及人机界面，消息和报警系统。2.1.1传动控制的主要功能 电机采用西门子S120装置控制，与PLC 之间以DP 通讯的方式传递数据。矫直机咬入钢板后，由咬入加速到矫直速度再减速到抛钢速度，9根工作辊由两台主电机进行分组控制。 当钢板的头部在第一组控制分组的工作辊内时，1#电机的力矩极限根据头部在第一组辊内的位置进度减小，防止接轴过力矩，矫直速度由1#电机控制。2#电机保持速度控制，力矩被控制在正常的范围内。当钢板头部到第一组辊的第三根辊子下面时，2#电机的加速度以一定的等变率减小。计算该等变率，在头部走出第一组工作辊时取消加速度。这时，2#电机的力矩极限被提高到最大电机力矩，这样钢板速度由第二个电机按S-RAMP 速度曲线进行控制。当钢板尾部在第二组控制分组的工作辊内时，尾部走出第一组控制分组的工作辊，2#电机是速度控制。第二个传动的力矩极限逐渐从最大传动力矩减小到最后接轴的最大力矩。要按照尾部在第二组辊内的进度减小。当尾部走出矫直机时，力矩极限等于最后接轴的最大力矩。出口处的CMD6检测到钢板尾部时，速度主控器用S-RAMP 降低矫直机辊的速度基准，入口/出口辊道速度降为0。 2.1.2HGC 液压辊缝控制 为了控制上框架的位置和矫直辊缝，矫直机采用4个辊缝控制液压缸。这种长行程的液压缸安装在矫直机上框架的四个角上，每一个液压缸通过一个伺服阀控制。PLC 中液压缸压力的反馈值两两比较，超限值后，HGC 自动开环泄压，辊缝抬到最大，起保护作用。液压缸的位置传感器定期进行零点校准，自动回零。然后将HGC 系统选择 CLOSELOOP （闭环）控制状态，设置辊缝的控制程序在PLC 中运行。PLC 通过以太网与L2通讯，L1接收到预设数据之后，控制相应的伺服阀进行动作，达到设定的辊缝位置。设定值也可以通过HMI 画面手动设置或者通过操作台上的主令控制。相应的位置检测值、矫直力检测值等传回L2，作为下一次计算的自适应值，保证更好的矫直效果。 2.1.3弯辊控制原理 弯辊系统用于补偿矫直过程中自然观察到的矫直辊和箱体偏差。弯辊系统可在矫直过程中使矫直辊保持平行。 弯辊结构是上矫直辊和支承辊箱体安装在一个可收缩开式框架上。该框架被分成两部分，由活动接头连接。框架顶部的偏心可将这两部分分离，使矫直辊弯曲。内部装有位置传感器的液压缸启动该偏心。2个压力传感器给出液压缸每个腔的压力反馈。一个伺服比例阀传动弯辊缸，可控制其位置和过载保护。改变弯辊位置只能在矫直机无负载时进行。负载下的运动不可逆。 2.1.4辊道速度与矫直机速度的同步 辊道的控制权是用“token ”形式传递的。“token ”通过轧机的LCO 系统分配，轧机有专门的TDC 系统负责全线的物料跟踪，LCO 系统根据跟踪的物料位置分配“token ”。当钢板到达矫直机时，上一工序的工作已完成，矫直机处于“ready ”状态，LCO （下转第105页）
热处理线矫直机岗培训试题： 一：选择题 1.钢管矫直后其全长的弯曲度不能超过总长的多少（C ） A.2% B.20% C.0.2% D.0.3% 2.API 5CT标准中规定了C95和P110的两个钢级的管子在热矫直不可能的情况下充许冷矫直,但冷矫后必须在（B）度以上进行消除应力处理。 A.510 B.480 C.150 D.650 3.矫直机的矫辊角度的调整应依据钢管的（A ），并遵守角度从大到小的原则。 A.外径； B.壁厚； C.长度； D.钢级 4.矫直机挠度的调整通过调整第（D ）辊的上升或下降来实现。 A.第一个辊； B.第二辊； C.第三辊； D.第5辊 5.矫直后钢管表面有螺旋形矫痕的根本原因是（A） A.矫辊角度太小； B.矫辊过度太大； C.压下量过大； D.挠度调整过大 7.以下哪个角度较适宜矫直直径为244的管子。（C ） A 15 B 20 C 34 D 60 8.直接用来测量辊缝高度的仪器名称（A ） A.辊缝测量仪 B.游标卡尺； C.直尺； D.深度计。 9.矫直机的操作方式分为自动，手动，点动，以下哪种方式为正常生产时的操作。（A） A.自动 B.手动； C.点动； D.均不是。
10.以下哪种方式为中心液压站的正确启动方？（B） A.两台泵同时启动 B.先启动一台泵，待运行平稳后再启动第二台泵 C.先点动看能否启动 D.以上均可。 二．是非题(正确画0,错误画×） 1.钢管在矫直的过程中不断会产生弹性变形，还会产生朔性变形。(√) 2.六辊矫直机的六个辊只有2，5辊为主动辊. (×) 3.一般来讲，钢管的钢级越高，所需的扰度及压下量越大( √) 4.矫直机挠度的调整原则是：加厚管采用负挠度，平直管采用正挠度(√ ) 5.钢管矫直后，管端1.5M内最大允许弯曲度为2.18(×) 三．问答题 1．请你写出矫直机压下量的的调整原则？ 答：大直径管的压下量较小直径管的压下量要大；壁厚大的管子较壁厚薄的压下量大；冷矫直的管子比热矫直管子的压下量要大；但具体数据应从实际经验中总结得来。 2．矫直机的调整往往人的经验性较大，请写出你认为是哪些因素导至的？ 答：钢管的矫直往往受钢管本身因素影响1；钢级的不同，其表现出来的弹性变形及塑性变形能力不一样，而这种能力的往往具有不可监测性，也没有数值可言。2；钢管自身的弯曲度不一样，那么矫直机的挠度及压下量的调整也不一样，而这种弯曲及变形在钢管全长每点所产生的量化不一样。3；系统所显示的数值与矫直机的实际数值存
《汽车设计》课程设计任务书48 学生姓名王光湖学号071268106 班级07车辆 一、设计题目：钢板弹簧设计3 二、设计内容 跃进牌货车悬架前钢板弹簧设计 三、设计要求：任选一款跃进牌货车 1）列出其主要参数 2）参考有关车型，选择合理的钢板弹簧结构方案（长度、片数等）3）设计计算（各片长度，断面尺寸和片数，核算刚度） 4）完成装配图设计：绘制装配图（标注尺寸、配合、技术要求、零件明细表和标题栏等） 5）完成弹簧销零件图设计 6）编写设计说明书一份
目录 1设计前言 (3) 2设计内容及汽车参数 (3) 3钢板弹簧基本参数确定 (3) 3.1单个钢板弹簧载荷 (3) 3.2悬架静挠度 (3) 3.3钢板弹簧满载弧高 (4) 3.4钢板弹簧断面形状 (4) 3.5钢板弹簧主片长度计算 (4) 3.6钢板弹簧片厚计算 (4) 3.7钢板弹簧宽度计算 (4) 3.8弹簧片数计算 (5) 3.9钢板弹簧各片长度计算 (5) 4设计总结 (7) 5参考文献 (8)
课程设计说明书 一、设计前言 现在随着人们生活水平的提高以及汽车行业的快速发展，人们对对于汽车的舒适性的要求也是越来越高，而对于汽车舒适性影响较大的就是前钢板弹簧，因为前钢板弹簧直接影响轻型卡车的前桥跳动，前桥的跳动造成车架的颠簸冲击强度增大，降低了卡车的行驶平顺性，所以设计轻型卡车的前钢板弹簧时的钢板弹簧参数的选定尤为重要。 二、设计内容：跃进牌ＮＪ１３０型载重汽车 汽车主要参数如下： 载重量： 在良好平坦的硬实路面在土路上 ２５００ｋｇ２０００ｋｇ 轴距：３３００ｍｍ 轮距： 前轮后轮 １５８９ｍｍ１６５０ｍｍ 外形尺寸： 长宽高 ５５３８ｍｍ２３４４ｍｍ２１６５ｍｍ 接近角离去角纵向通过半径 ４０°３２°２．７ｍ 前轴荷： 空载时满载时 １３００ｋｇ１５３０ｋｇ 后轴荷： 空载时满载时 １４１０ｋｇ３８３０ｋｇ 最大爬坡度最大车速拖挂总质量 ３０％８０ｋｍ／ｈ３５００ｋｇ 三、钢板弹簧基本参数的确定 本设计方案中，采用纵置式对称前钢板弹簧。 １．１单个钢板弹簧的载荷 已知汽车满载静止时汽车前轴载荷为G1=1530kg，簧下质量负荷Gu1=230kg，轴距3300mm 单个钢板弹簧的载荷：Fw1=（G1-Gu1）/2=(1530-230)/2*9.8N=6370N
汽车平衡悬架钢板弹簧设 计 东风德纳车桥有限公司 2005年9月15日
一、 钢板弹簧作用和特点 a. 结构简单，制造、维修方便； b. 弹性元件作用； c. 导向作用； d. 传递侧向、纵向力和力矩的作用； e. 多片弹簧片间摩擦还起系统阻尼作用； f. 在车架或车身上两点支承，受力合理； g. 可实现变刚度特性； h. 相比螺旋弹簧和扭杆弹簧而言，单位质量的储能量较小，在同样的使用条件下，钢板弹簧要重一些。 二、 钢板弹簧的种类、材料热处理及弹簧表面强化 1. 目前，汽车上使用的钢板弹簧常见的有以下几种： 1) 普通多片钢板弹簧； 2) 少片变截面钢板弹簧； 3) 两级变刚度复式钢板弹簧； 4) 渐变刚度钢板弹簧 2. 钢板弹簧材料的一般要求 钢板弹簧与其它弹性元件一样，弹簧使用寿命与材料及制造工艺有很大关系，因此选用弹簧材料时应考虑以下几个方面因素 1) 弹性极限 弹簧在弹性极限范围内变形时，希望弹簧储存的弹性变形能要大，而弹簧在单位中单位体积内储存的弹性变形能是与材料的弹性极限平方成正比，而与弹性模量与反比，因此从提高材料贮存的弹性变形能角度看，希望提高材料的弹性极限。一般说材料抗拉强度高，弹性极限也高。弹性极限与材料的化学成分和金相组织有较大关系，在弹簧钢中如果提高碳、硅、锰元素含量，可以提高材料弹性极限。弹簧采用中温回火处理，能够得到具有较高弹性极限的回火屈氏体组织。 2) 弹性模量 弹性模量有两种，即拉伸弹性模量E 和剪切弹性模量G 。材料弹性模量愈小，材料变形和贮存的弹性变形能愈大。从这个角度看，国外采用了弹性模量较低的增强树脂材料弹簧（FRP 弹簧）。 3) 疲劳强度 由于弹簧多在交变载荷下工作，所以要求材料应有较高的疲劳极限，疲劳强度与材料抗拉强度b 和屈服强度s σ成正比，因此为了提高弹簧的疲劳强度，应设法提高材料的抗拉强度b σ和屈服强度与抗拉强度之比（b s σσ）。 4) 淬透性 对于断面较厚的或变截面钢板弹簧，希望用淬透性较好的材料。材料如不能淬透，淬火组织中将含有较多的非马氏体组织，使淬火后硬度降低。虽然可以通过降低回火温度来达到所需要的硬度，但其机械性能较差。为保证材料在整个截面内具有相同的机械性能，要求淬火时不仅表面而且心部也能淬透，且淬火后表面硬度和心部硬度相差不能太大。 综上所述，汽车钢板弹簧材料应具有较高的抗拉强度、屈服极限、疲劳强度及一定冲击韧性。此外要求材料具有良好的淬透性，热处理不易脱碳等性能。 3. 钢板弹簧材料 目前国内使用最多的弹簧钢板材料是钢Mn Si -，如Mn Si 260和MnA Si 260该钢种