拉伸弯曲矫直机的结构设计理论分析

从 而提 高 了调辊 速度 。
在断续支承辊轴承座 改进前 ， 要想调好 一套
三 辊 ， 要 花 上 一 周 的 时 间 。 因为 原 结 构 是 靠 两 需
图 １ 张力 辊 不 意 图
个销钉定位 和两个 螺栓 固定 ， 调试 时在轴承座底
部 垫上 厚 度适 当 的 铜 片 ， 证 断 续 支 承 辊 与 支 承 保 辊 面接 触 ， 这就 需要 安装 支 承 辊 ， 复 拆 卸轴 承 座 反 上 的两个 螺栓 ， 比较 费 力 、 烦 ， 用时 间也 长 。 麻 所
维普资讯
３ ０
２０ ０ ８年第 ３期
对 拉 弯 矫 直 机 矫 正 结 构 的 分 析 与 探 讨
李彬彬 ， 张立君
（ 东北 轻合 金有 限责 任公 司 ， 哈尔 滨 １０ ６ ） ５ ０ ０
摘 要： 本文针对 １６ 拉 弯矫 直机矫正结构 的工作原 理及组 成进 行 了分 析 ， 出了三辊结 构 的改 进方 案和调 ５０ 提
泛用 于带 材 的加工 线 。
种重要 金 属 ， 主要 在航 空 、 天 工 业 中有 广 泛 应 航
用 ， 是电力工业 、 也 日常 生 活 中不 可 缺 少 的 材 料 。 在 铝合 金材 料 生 产 中 ， 别 是 板 材 和带 材 在 轧 机 特
加 工后 ， 都需 要进 行 精整 加 工 ， 就 少 不 了拉 弯 矫 这
３ 矫 正 结构 的 组成
拉 弯矫 直 机 中 Ｓ辊 ， 用来 拉 伸 矫 正 ， 是施 加 拉 力使 轧 件伸 长 ， 整 个 断 面 上 应 力 达 到 或 超 过 屈 使
服极 限 ， 除 拉 力 后 ， 形 量 相 等 或 接 近 相 等 ， 去 变 使

拉伸弯曲矫直机原理、结构及应用作者：郝玉龙来源：《商情》2008年第23期【摘要】拉伸弯曲矫直机是近代发展起来的一种新型矫直设备，它综合了辊式矫直机和拉伸矫直机的优点。

拉伸弯曲矫直机由矫直机工作机座、弯曲辊组、矫直辊组、张力辊组等结构组成。

它能消除带材的瓢曲、边缘浪形和镰刀弯等三元形状缺陷。

现场安装使用拉矫机之后，带材的平直度由原来的15I提高到4I，板形质量得到了明显改善。

【关键词】拉拉伸弯曲矫直机张力延伸率1前言拉伸弯曲矫直机组（简称“拉矫机”）是为适应带材高要求的平直度需要发展起来的一种新型矫直设备，它综合了辊式矫直机和拉伸矫直机的优点，它的工作特点是在张力辊拉伸和弯曲辊连续交替反复弯曲的联合作用下使带材产生塑性延伸而获得板带矫直，它能消除带材的瓢曲、边缘浪形和镰刀弯等三元形状缺陷，明显提高了板形质量。

2拉矫机原理2.1辊式矫直的原理板材在辊式矫直机上矫直时，板材是在矫直辊的压力作用下发生纯弯曲弹塑性变形，其中性层即零应力轴线仍然是矩形截面的几何轴线。

2.2张力矫直的原理带材在连续张力机上矫直时，在张力辊的张力作用下，横截面产生均匀的拉伸应力，而获得均匀的塑性伸长。

2.3拉伸弯曲矫直的原理连续拉伸弯曲矫直机综合了连续张力矫直机与辊式矫直机的特点，其是在张力辊的拉伸和弯曲辊连续交替反复弯曲的联合作用下使带材产生塑性延伸而获得矫直的工艺过程。

矫直过程是使处于张力作用下的带材，经过弯曲辊剧烈弯曲时，带材由于弯曲应力和拉伸应力的联合作用产生弹塑性延伸变形，从而使三元形状缺陷得以消除，随后再经矫直辊将残余曲率矫平。

弯曲辊的作用使得带钢单面受到塑性延伸变形，并且造成整个横截面上的应力不均，根据这种变形原理，带张力的带钢至少要通过两个弯曲辊，进行整个板面均匀的延伸，再经过一个矫直辊，对残余应力进行重新分布均衡。

为了适应不同厚度带钢的矫直需要，要设置两组弯曲-矫直辊。

3拉矫机的结构拉矫机由张力辊组与拉伸弯曲机座组成，据不同的工艺要求和现场条件，这两组有多种形式。

Ｃ ． Ｑ Ｚ＝ｑ ３＝心 ＝２ 一１５ Ｃ， Ｑ Ｃ 二Ｃ Ｑ ， ｑ ｌ
味 ＝Ｃ ＝Ｅｌ ， ； ｑ ｈ ａ ｌ ２ｐ
在第 ２ 弯曲辊作用下的相对弹复曲率：
云Ｃ ＝ １ Ｃ ＋Ｑ Ｃ＋ ｑ ＋ ｑ Ｃ十 ｑ Ｃ Ｃ ２ 。 ４ ５ ４ １ ５
由于弯曲矫直辊组尺寸较小 ， 所以消耗在各 辊轴
Ｃ＝ ．７艺Ｃ＋ ． ０６ ， ０ ） １（ ； ２ Ｅ＝ ， ．习Ｃ＋ ３ ．％ Ｌ ｅｘ （ ， ０ ） １７ ｊ ６
③ 当 Ｃ二 ： 。‘＝０１ ： ／ ０ 时：
承中的摩擦力矩 Ｍ 不大， ． 可以忽略不计， 故：
的， 带材厚薄比（＿ ， 一般为４ ５ ｈ ｌ ｈ） 一 。矫最薄带材
时， 薄带可贴紧在辊面上， 故取 ｋ ． ； ＝１０ 矫最厚带材 时， 厚带不可能贴紧在辊面上， 只有一点接触， 故取 ｋ ＝ ．； ２０矫中间厚度带材时， ｋ １２ 一 ． ０ 取 ＝ ． １７ ５ ５ 带材在工作辊作用下的相对弯曲曲率： Ｃ ，
也是有关设计部门的紧迫任务。
１ 带材拉弯矫直基本原理
拉弯矫直机是 由辊式矫直机和张力矫直机发展 而来的， 早期的拉弯矫直机的机型就是辊式矫直机加 张力辊组。辊式矫直机在矫直薄而宽的带材时面对
图１ 个弯曲辊单元和１ ２ 个矫正辊单元构成的拉弯矫直机示例
的难点： 一是难于产生必须的弯曲变形率； 二是细长
＝４ 一１５ Ｃ ， ． ，
时， 应 亦 取ｑ＝ ．－８０或更大一些。 ８ １．， ０
＝（ｈ ｐｌ ａ Ｅ 一１ ４ｌ ）（， ） ． ２ ／ ５
带材在弯曲矫直辊作用下的曲率变
化关 系
根据弹塑性弯曲理论 ， 并忽略带材变形强化作用 和原始曲率， 按理想弹塑性材料考虑， 带材在一对弯 曲辊和一个矫正辊作用下的曲率变化关系如下。

拉弯矫直机参数分析一．中性层偏移量A的确定钢带在张力的作用下经过弯曲辊时，断面外侧会产生很大的拉伸，内侧产生相对小一些的压缩，为了保证内外力的平衡，中性层必然会向下偏移：如下图：通过计算得A=δt×h/(2δs) 如取δt =1/3δs时A=1/6 h式中：δt—钢带的张应力h—钢带的厚度δs—钢带的屈服极限实际拉矫过程中，一次应变量不超过10倍屈服时的应变量，如取δs=300MPa 时，屈服应变量为δs/E=300×10^6/(2×10^11)=0.15%，那么一次应变量不超过1.5%，对于一般的钢带，其δb时的延伸在20%以上，所以一次应变在相对很窄的延伸范围内完成，强化可以忽略，即认为屈服极限是定值（根据反变特性，如由拉升到压缩，屈服极限会略有下降，多次弯曲后，由于屈服平台没了，屈服极限是有所下降的）。

本文全部计算不包括硬态板。

二．弯曲曲率半径（R0）与应变的关系中性层的应变：A/R0 最外层的应变：(h/2+A)/ R0 最内层的应变：(h/2-A)/ R0钢带经过一个弯曲辊产生两次变化，首先钢带由平直逐渐弯曲到曲率半径R0，此时处于钢带与工作辊的接触处，然后由曲率半径R0逐渐展开至平直。

钢带上表面与下表面既经过最大拉伸，又经过最大压缩。

则经过一个弯曲辊中性层的总应变为：2×A/ R0如果有n个弯曲辊，则总应变为：2×n×A/ R0钢带经过拉矫机后无张力状态下会弹性回复，其应变为:δt/E实际延伸率可得：ε=n×δt×h/ (R0×δs)-δt/E如取n=4 δs=300MPa δt=100MPa h=0.2mm E=200GPa(碳钢)当R0=13时，延伸率为2% 最外层最大应变1%当R0=15时，延伸率为1.73%三．张力损失张力损失绝大部分消耗在弯曲时塑性变形上，这部分的损失为（（1+λ^2）×h /(4××R0)-δs/E)×2×n ×100% λ=δt/δs用以上的数据，当R0=13时，张力损失为9.1% 辊系部分的张力损失很小，不超过1%则总张力损失为（（（1+λ^2）×h /(4××R0)-δs/E)×2×n+0.01）×100% 四．一定张力下，包角与带钢曲率半径的关系以钢带与辊的接触点为支点，那么一侧的钢带受到以下三个力矩的作用：M1为拉伸应力产生的正力矩M2为压缩应力产生的负力矩M3为张应力产生的平衡力矩有M1-M2=M3利用积分可得出包角α=2×ACCOS((R0+h (1+2×λ)/6/λ)/(R0+h(1+2×λ-λ^2)/4/λ))注：此公式对于较大辊距，较大张力精度高五．包角与弯曲辊的咬入量C的关系取辊距为B则咬入量C=2×R0（1-COSα）+（B-2×R0×SINα）TANα六．拉矫参数与拉矫前后板型的关系对于60I的板型，其纤维长短的变化率只有0.06%，按现有的资料提到的公式，拉矫机只要产生0.06%的延伸率就可将60I板型的钢带矫得很好，而在实际过程中，这是不可能的。