板材辊式矫直机驱动扭矩数学模型及实验研究

中厚板辊式矫直过程算法模型修正开题报告一、课题背景中厚板经济发展和国防建设中起着极其重要的作用，广泛应用于钢铁、机械制造、船舶、化工、航空航天等领域。

由于生产、运输等过程中，中厚板易受形变变形，因而需要进行矫直操作，使其达到设计要求的形态和尺寸。

目前常见的矫直方法有辊式矫直、拉力矫直等，而辊式矫直由于其矫直精度高、效率高等特点而备受青睐。

然而，在实际中厚板辊式矫直过程中，由于中厚板本身硬度高、板材自身应力存在、辊子间隙不同等因素，矫直操作会带来非常显著的塑性变形，进而影响辊式矫直的矫直效果。

因此，准确预测中厚板矫直效果，对于改进矫直过程、提高生产效率、降低成本具有重要的意义和价值。

二、研究目的本文旨在考虑以上因素，针对中厚板辊式矫直过程建立数学模型，修正并完善现有模型在实际应用中因为存在的模糊性或不足导致的误差，得到更加准确的矫直预测结果。

同时，本文将探讨辊子间隙对于中厚板矫直效果的影响，并以模型预测结果为基础，提出改进矫直设备、工艺的建议。

三、研究内容和方法首先，本文将建立数学模型，考虑中厚板本身硬度、板材自身应力等因素对于矫直效果的影响，同时考虑辊子间隙的影响，进而计算中厚板矫直后的形变量，得到矫直效果预测结果。

其次，根据所建立的模型，利用有限元分析软件进行模拟计算，模拟中厚板在矫直过程中的形变变化。

最后，利用实验验证研究结果，以检验所建立模型的有效性。

四、研究意义通过建立该模型，可以对中厚板辊式矫直过程产生的变形量进行精确预测，从而避免因矫直导致的质量损失和资源浪费，并为改进辊式矫直设备、工艺提供可靠的理论依据。

与此同时，本文的研究成果对钢铁、机械制造、航空航天等领域的应用具有实际指导作用。

《钛合金管材复合辊型矫直机辊型曲线及仿真研究》篇一一、引言随着制造业的快速发展，钛合金管材因其优良的机械性能和耐腐蚀性，在航空、航天、医疗、化工等领域得到了广泛应用。

然而，钛合金管材在生产过程中往往需要经过矫直工序，以消除其内部应力和提高其直线度。

复合辊型矫直机作为一种高效的矫直设备，其辊型曲线的设计对矫直效果具有重要影响。

本文将针对钛合金管材复合辊型矫直机的辊型曲线及其仿真进行研究，以期为实际生产提供理论依据。

二、钛合金管材的特性和矫直需求钛合金管材具有高强度、轻质、耐腐蚀等特性，但在生产过程中，由于各种因素的影响，管材往往会产生弯曲、扭曲等形变。

这些形变不仅影响管材的外观质量，还会降低其使用性能。

因此，需要对管材进行矫直处理，以提高其直线度和使用性能。

三、复合辊型矫直机及其辊型曲线设计复合辊型矫直机是一种高效的管材矫直设备，其工作原理是通过多个辊子的组合作用，使管材在通过矫直机时发生塑性变形，从而达到矫直的目的。

辊型曲线的设计是复合辊型矫直机的关键，它直接影响到矫直效果和管材的表面质量。

辊型曲线的设计需要考虑多个因素，如管材的材质、直径、壁厚、弯曲程度等。

通常，辊型曲线设计包括直线段、曲率递增段、曲率递减段等部分。

其中，直线段用于初步调整管材的行进方向；曲率递增段和曲率递减段则通过逐渐改变辊子的曲率半径，使管材在通过矫直机时发生塑性变形，从而达到矫直的目的。

四、仿真研究为了更准确地设计辊型曲线，提高矫直效果，我们可以采用仿真研究的方法。

仿真研究可以通过建立数学模型或利用计算机软件模拟实际工作过程，对不同辊型曲线下的矫直效果进行预测和分析。

在仿真研究中，我们可以设置不同的辊型曲线参数，如直线段长度、曲率半径、曲率变化率等，然后模拟管材在矫直机中的行进过程，观察管材的形变情况。

通过对比不同参数下的矫直效果，可以找到最佳的辊型曲线设计方案。

五、实验验证与结果分析为了验证仿真研究的准确性，我们可以进行实际实验。

第25卷第3期2007年5月物理测试P hysics Examination and T estingV ol.25,No.3M ay 2007作者简介:刘志亮(1962 ),男,硕士,副教授; E mail:zhiliangliu@; 修订日期:2006 09 27辊式矫直机矫直功率试验研究刘志亮1, 张文志1, 王英杰2(1.燕山大学机械工程学院,河北秦皇岛066004;2上海宝钢技术中心,上海210900)摘 要:在充分考虑矫直机生产工艺特点的基础上,从矫直基本原理入手,根据弹塑性弯曲理论,给出了在具体矫直方案下矫直力、矫直功率的计算方法和试验装置及检测方法.关键词:矫直机;功率;计算中国分类号:T G333.3 文献标识码:A 文章编号:1001 0777(2007)03 0012 03Research of Power Experimentation in Roll StraightenerLIU Zhi liang, ZH ANG Wen zhi, WANG Ying jie(1.Co lleg e of M echanical Engineering ,Y anshan U niver sity,Q inhuangdao 066004,H ebei,China;2.T echnique Center,Bao shan Iro n and St eel Co L td,Shang hai,210900,China)Abstract:Based on the bending t heo ry of elastics and plastics,the calculating method for str aig htening for ce and pow er,as w ell as ex per imental dev ice and measure technique w ere presented in t his paper.Beginning w ith the r e sear ch on the mechanism of deformat ion of the str aig htener section ,str ucture principles and design featur es o f t he machine w ere sy stematica lly ex po unded.Key words:straightener;pow er;calculation随着技术的发展,对板材质量要求越来越高,矫直已成为不可缺少的重要工序。

中厚板辊式矫直过程模型研究
中厚板矫直是一个加载卸载交变进行的弹塑性弯曲过程,由于钢板与矫直辊系的接触呈几何非线性关系,因此精确分析矫直过程难度很大。

传统矫直分析基于弯曲梁理论,存在一定局限性,控制精度不高。

因此,建立高精度矫直系统分析方法十分必要。

本文以某中厚板厂矫直机过程自动化模型设定系统开发为背景,主要研究内容概括如下:(1)查阅大量国内外有关中厚板矫直过程控制文献资料,调研我国中厚板矫直机使用现状,完成中厚板矫直机过程控制系统的需求分析;(2)研究弹塑性变形基本理论,分析辊式矫直机的工作原理,对比分析不同矫直方案适用的工作条件;(3)建立中厚板矫直过程数学模型,主要包括弹塑性应力应变关系模型、温度与弹性模量和屈服应力关系模型、弯矩模型、矫直力模型、应变增量模型、矫直轨迹模型、压下量模型、残余曲率与残余应力模型以及矫直速度设定模型;(4)设计和开发中厚板矫直仿真系统,根据钢板矫直前的实际数据计算合理的矫直规程数据,同时操作员可从人机界面上查看矫直规程设定数据,触发保存永久记录命令,将输出数据保存到数据库;(5)基于矫直机仿真程序,分析并总结压下量、初始厚度、屈服强度、弹性模量、初始曲率、弯辊、张力等矫直条件对塑性变形率、残余曲率、残余应力和矫直力的影响规律;(6)回归塑性变形率、相对残余曲率和残余应力模型;通过上述研究工作,建立中厚板矫直数学模型,开发中厚板矫直机过程模型仿真系统,仿真系统离线数据验证已经完成,但矫直机过程控制系统的在线应用还有待进一步验证和完善。

两辊型张力辊组的张力模型分析【摘要】张力辊组是板材轧制过程一种重要的生产设备，我们通过对张力辊组的控制来实现对板材的张力控制。

本文通过对张力辊组的结构、受力等方面的分析，总结出张力辊组在运行过程中的受力数学模型，为整个系统的力平衡模型提供了计算依据。

【关键词】张力辊组；张力；数学模型一、张力和张力控制的含义在板材轧制的过程中我们经常会提到一个词——张力，那么张力到底是什么呢？下面我们用一幅图来说明张力到底是什么（见下图1-1）。

图1-1卷辊张力示意图如上图所示，我们把沿着辊面的切线方向产生的力就叫做张力。

同样，我们把通过控制辊的转速、转矩、辊径的大小等其他相关因素来控制张力的大小变化的方法就叫做张力控制，简单来说，张力控制就是使张力的实际值维持在设定的目标值附近的过程，而其的作用就是在生产过程中，使张力保持在我们的生产需求范围内，抑制来自于外部干扰引起的张力波动，从而更好地保证产品的印刷、分切、卷取等质量。

提到张力控制，我就必须引入另一个张力控制的重要指标：转矩。

如图1-1中所示，转矩与张力之间的关系就是：T=FD/2 （1-1）式中：T表示转矩，单位为牛·米F表示张力，单位为牛D表示辊径或卷径，单位为米在实际生产应用中，我们通过张力检测装置来测量张力的大小变化，通过控制前后电机的速度差来控制张力的大小变化，而转矩的大小控制就是靠辊道、卷取等设备的驱动电机的扭矩输出来控制的。

二、张力辊组的工作原理及其特点张力辊组在张力控制系统中是一种比较常见的执行机构，俗称S 辊，在连续的带材生产机组有着较为广泛的应用，如冷轧的酸连轧机组、镀锌机组、彩涂机组、重卷机组等。

其主要作用就是实现整个带钢张力控制系统中的张力的分隔和调节。

它是主要依靠带钢与辊面之间产生的摩擦力来工作的，当带钢缠绕在张力辊上时，在其包角处会产生一个较大的摩擦力，这就就与张力辊的出、入口产生了张力差，当我们改变棍子的包角、驱动电机的转矩等相关因素时，张力辊的出、入口张力值就会随之改变，从而达到系统实现张力控制的目标。

中文摘要中文摘要近年来，我国的钢铁工业经历了前所未有的发展，板带材的产量也逐年增长。

随着人们对板带材的质量要求不断提高，中厚板矫直机作为改善板材质量的关键设备也显得越来越重要。

但是由于我国对矫直技术的研究起步较晚，因此对矫直技术的研究仍存在不足之处，导致国内的矫直机在矫直质量、矫直效率及自动化水平上与国外相比仍有一定的差距。

本课题以实验室“十一辊全液压矫直平台”项目为依托，对中厚板辊式矫直机的关键技术进行了研究。

根据矫直理论和辊式矫直原理，本文对中厚板矫直机进行了工艺参数分析，通过理论分析，分析了包辛格效应和中性层偏移对矫直过程的影响，建立了截面分层的矫直内弯矩算法，并建立了十一辊矫直机矫直解析模型，从而可以计算出辊式矫直机的各种力能参数，并给出了矫直过程中截面上各种应力与应变的分布规律。

然后通过有限元分析软件Marc对辊式矫直过程进行了模拟。

最后，对中厚板辊式矫直机进行了实验研究，设计了矫直力的测试装置，并对矫直力进行了现场测试。

通过对比我们发现，矫直过程的分层计算方法与有限元模拟得到的矫直力与实测值差距很小，证实了分层计算方法与有限元模拟的可行性。

总之，本文采用分层计算、有限元模拟以及实验研究等方法对辊式矫直过程进行了研究，其结果可以对我国中厚板辊式矫直技术的发展提供理论依据和科学指导。

同时，本文采用的分层计算方法为矫直理论的进一步发展提供了新的研究手段。

关键词：辊式矫直机；矫直力；分层计算；测试中文摘要ABSTRACTABSTRACTIn recent years, steel industry in our country undergo a unprecedented development, the production of strip also keeps a higher increase each year. Along with the unceasing enhancement of users to the strip quality requirement, the leveler as a key equipment for ensuring strip quality, determine the productivity and quality of the strip. But because of the slow development of straightening theory, the weak links of in researching straightening technology, the straightening equipments in the country still has a gap compared with foreign.This topic takes straightening project in testing laboratory as a backing, has conducted the research to technologies of strip roller straightened. According to the straightening theory and the roller straightening principle, this paper carried on processing parameter analysis by using roller straightened to straightening strip, analyzed the influence of the packet singh effect and neutral layer migration to the process of straightening, the calculation model of leveling process is developed. By the calculation mode, all kinks of straightening force was worked out, and also given the stress and strain distribution laws of leveling process. Finally, a straightening force testing equipment was designed, and straightening force was tested. The gap of straightening force among layered calculation, the test value and layered calculated value, the results confirmed the correctness of layered calculation.In short, this paper combined analysis calculation, layered calculation and experimental methods to study the process of strip roller straightening, the result could provide the development of strip roller straightening technology. Meanwhile, the layered calculation methods used in this paper provides a new means of research for the further development of the straightening theory.Key words : Roller straightener ; Straightening force ; Layered calculation ; TestABSTRACT目录目录第一章绪论 (1)1.1 研究背景 (1)1.2 国内外中厚板辊式矫直机研究概况 (2)1.2.1 国外中厚板辊式矫直机发展概况 (2)1.2.2 国内中厚板辊式矫直机发展概况 (3)1.3 中厚板辊式矫直过程研究概况 (3)1.4 本文的研究目的及研究内容 (4)1.5 本章小结 (5)第二章辊式矫直机矫直基本理论 (7)2.1 弹塑性弯曲理论 (7)2.1.1 研究弹塑性弯曲所引用的假设 (7)2.1.2弹塑性弯曲的定义 (7)2.1.3 弹塑性弯曲的曲率 (8)2.1.4板材在弹塑性弯曲中的力矩及曲率方程 (10)2.2 辊式矫直机简介 (11)2.2.1辊式矫直机工作原理 (11)2.2.2辊式矫直机的结构特点 (12)2.2.3辊式矫直机的分类 (12)2.3 辊式矫直机的矫直方案 (15)2.4 本章小结 (16)第三章中厚板辊式矫直过程数学模型的建立 (19)3.1 中厚板辊式矫直机压下模型的建立 (19)3.1.1入、出口矫直辊压弯量的确定 (19)3.1.2各矫直辊处板材弯曲曲率的确定 (22)3.1.3矫直过程中内力矩方程 (22)3.1.4矫直力的计算 (24)3.2 中厚板辊式矫直机弹塑性弯曲过程中的分层计算方法 (24)3.2.1关于包辛格效应 (33)3.2.2关于中性层偏移 (35)3.2.3分层计算方法的建立 (37)目录3.3 中厚板辊式矫直机连续弯曲过程矫直模型的建立 (40)3.4 实例计算及结果分析 (42)3.5 本章小结 (48)第四章中厚板辊式矫直过程的有限元模拟 (50)4.1有限元模型的建立 (50)4.1.1模型的简化 (50)4.1.2单元类型的选择 (51)4.1.3材料模型的选择 (51)4.1.4网格划分 (52)4.1.5接触的处理 (53)4.1.6载荷工况的定义及作业参数的定义 (54)4.1.7 后处理 (56)4.2模拟结果分析 (56)4.2.1中厚板辊式矫直过程分析 (56)4.2.2 中厚板辊式矫直过程应力应变分析 (57)4.2.3中厚板辊式矫直过程中矫直力分析 (62)4.3本章小结 (63)第五章中厚板辊式矫直过程的实验研究 (64)5.1 实验的目的 (64)5.2 实验设备简介 (64)5.3 实验仪器简介 (66)5.4实验步骤 (66)5.5实验结果分析 (68)5.6本章小结 (70)结论 (72)参考文献 (74)致谢 (74)攻读学位期间发表的学术论文目录 (74)第一章绪论第一章绪论1.1研究背景矫直，简单的说就是利用材料的弹塑性性质，使轧件在矫直辊间受压产生正向或反向的弹塑性弯曲变形，在弹复后变直或减少原有的弯曲程度，使之成为合格产品的工艺过程。

《中厚板矫直机矫直辊变形及弯辊模型研究》篇一一、引言中厚板矫直机是金属板材加工过程中不可或缺的重要设备，其核心工作原理是利用矫直辊对板材进行压力矫直。

在矫直过程中，矫直辊的变形及弯辊模型的研究对于提高矫直效率、保证产品质量具有重要意义。

本文旨在深入探讨中厚板矫直机矫直辊的变形问题及弯辊模型的研究，以期为相关领域的科研和工程实践提供理论支持。

二、矫直辊变形问题分析1. 变形原因分析矫直辊在长期使用过程中，由于受到板材的压力、摩擦力以及热应力的作用，会产生一定的变形。

这些变形主要包括辊面磨损、辊身弯曲以及辊颈偏移等。

其中，辊面磨损会导致矫直效果下降，辊身弯曲会影响矫直精度，而辊颈偏移则可能导致矫直辊的振动和噪声。

2. 变形对矫直过程的影响矫直辊的变形会对矫直过程产生不利影响。

首先，变形会导致板材的矫直精度下降，使板材的几何尺寸和形状无法满足生产要求。

其次，变形还会增加矫直过程中的能耗，降低设备的运行效率。

此外，严重的变形还可能导致设备故障，影响生产安全。

三、弯辊模型研究为了解决矫直辊的变形问题，本文提出了弯辊模型的研究。

弯辊模型是一种通过调整矫直辊的弯曲程度来补偿其变形的方法。

该模型基于弹性力学和塑性力学原理，通过分析矫直辊的受力情况和变形规律，建立数学模型，实现对矫直辊弯曲程度的精确控制。

1. 弯辊模型建立弯辊模型的建立需要考虑多个因素，包括矫直机的结构参数、矫直辊的材料性能、板材的力学性能等。

通过分析这些因素对矫直辊变形的影响，建立数学模型，实现对矫直辊弯曲程度的精确计算。

在建立模型过程中，需要运用弹性力学和塑性力学的原理，对矫直过程中的应力、应变等物理量进行准确描述。

2. 弯辊模型的应用弯辊模型的应用可以有效提高矫直精度和效率。

通过调整矫直辊的弯曲程度，可以补偿其变形对板材的矫直效果的影响。

同时，弯辊模型还可以实现对矫直过程的实时监控和优化，提高设备的运行效率和生产安全。

在应用过程中，需要根据实际情况对模型参数进行优化和调整，以适应不同的生产需求。

提高辊式矫直机矫直能力的研究摘要：随着科技的飞速发展，机械工业和国民经济的各个领域都在不断提升，对钢材产品的质量也日益提高。

矫直作为轧制生产过程中必不可少的一环，其目的在于纠正轧件的弯曲和扭曲，以满足客户的需求。

矫直机的设计和使用必须考虑其结构特征和力学特性，这些特征的正确性将会对其使用效果产生重大影响。

根据特定的矫正条件和精度标准，我们可以得出最低的弯曲次数限制。

尽管增加弯曲次数会提升矫正质量，但会导致机器的尺寸、重量、加工、维修以及能源消耗等方面的变化，因此，为了获得更好的矫正效果，我们必须明确矫正轧件的最优弯曲次数。

经过深入研究与广泛应用，我们发现，当型钢的矫正截面模数超出辊式矫正机的范围时，可以采取更有效的措施来改善矫正变形区域，从而提升矫正机的性能。

关键词：辊式矫直机；矫直能力；方式研究引言：热轧H型钢具有优异的性能和强度，它被广泛应用于各种建筑物，如高层建筑、工业厂房、电站、桥梁和车辆，并且具有较低的成本。

根据国家标准GB/T11263-201Z，热轧H型钢和剖分T型钢可以分为宽翼缘、中翼缘和窄翼缘，以及钢桩专用型。

根据CB/T706-2008《热轧型钢标准》，我们可以生产出各种类型的工字、槽钢等边角钢以及其他复杂的型钢。

为了达到最佳的质量，马钢长材事业部南区拥有2条型钢生产线，其中3台矫直设备，其中悬臂式矫直机2台，水平式压力矫直机1台，它们能够提供准确的尺寸、完美的断面形状和长度的均匀性。

此外，矫直工艺也是必不可少的，它们能够帮助钢材更加牢固地固定在位。

负责维护2条生产线的平衡和精确度。

1.存在的问题在大型钢铁生产线中，如356x406x340/287，矫直截面模数可达到2900cm，显著高于其他类型钢铁生产线的矫直机的最大模数244cm。

此外，在小型钢铁生产线中，如L25角钢，矫直截面模数的最小值为“224cm”，最大值为“364cm”，也显著高于其他类型钢铁生产线的矫直机的最大模数220cm【1】。

中厚板矫直机接轴扭矩在线监测系统的研究中期报
告
目前，中厚板矫直机在行业中的应用越来越普遍。

为了提高产品的
质量和生产效率，需要对矫直机的工作状态进行实时监测和控制。

其中，接轴扭矩是影响中厚板矫直机性能的重要参数之一。

本研究旨在研究中厚板矫直机接轴扭矩在线监测系统。

在前期研究
的基础上，我们进行了实验并进行了初步的数据分析。

实验装置由中厚板矫直机、扭矩传感器和数据采集系统组成。

我们
使用了三个不同直径的中厚板进行了测试，在不同的拉伸力下进行了扭
矩实验。

实验过程中，我们记录了矫直机在不同阶段下采集到的扭矩值
和转速值。

通过数据分析，我们发现矫直机在不同阶段下扭矩值和转速值的变
化情况，并将这些值与矫直机的工作状态进行了关联。

在数据的基础上，我们还建立了数学模型，预测了不同条件下的扭矩值和转速值。

这些结
果表明，使用接轴扭矩在线监测系统可以有效监测中厚板矫直机的工作
状态，并提高其生产效率和产品质量。

在后续研究中，我们将进一步优化数据分析和模型建立，进一步提
高系统的性能。

我们将测试更多的中厚板，以验证模型预测值的准确性。

同时，我们还将进行系统的实际应用，并对其性能进行评估。