《金属轧制工艺学》课件：5轧制力矩.pptx

1、轧制力矩及功率Rolling torque and powern轧制力矩n轧制时传递到主电机上的各种力矩n各种力矩的计算n主电机容量校核轧制力矩00dddlllyyylMBp x xBt x xBt x x0dlyMBp x x轧制力矩2200ddddMBtRRBtRRBtRBtR确定轧制力矩的方法n一、一、简单轧制过程转动两个轧辊所需力矩，应为力P和它对轧辊轴线力臂的乘积，即：或2MPa2sin2DMP合压力P作用点对应的圆心角。式中asin2Da力臂， al力臂系数 确定轧制力矩的方法2222MPaP lPR hpBR h 确定轧制力矩的方法确定轧制力矩的方法1212() 2()MRT T

2、DT T 1()TfpBR2TfpBR22(2 )MfpBR确定轧制力矩的方法AAARMtvttR为轧件通过轧辊期间轧辊的转角；角速度，1/s；时间，s；轧辊半径，m；v轧辊圆周速度，m/s；vttR确定轧制力矩的方法(1)1hhRSRvttvhvhS轧件的出辊速度；前滑值；(1)1hhRSRvttv确定轧制力矩的方法lnhHAphv thlnlnhHHApVphv thhhVhv tAAARMtvt(1)1hhRSRvttvln(1)ln(1)hhhhHphv tRSAHhMphRSv th确定轧制力矩的方法二、单辊驱动的轧制过程因为上辊为非驱动辊且匀速转动，这只有在该辊上的所有作用力对轧辊

3、轴心力矩之和等于零时才可能。所以P1的方向应指向轧辊轴心。下辊单独驱动时轧辊上作用力的方向 下辊，即主动辊，其转动所需之力矩等于力P与力臂的乘积，即 由于轧件所受之力来自轧辊，轧辊匀速运动，故显然下辊合力P2应与P1平衡，这只有在P2与P1大小相等（ P1= P2= P），且于一直线上而方向相反的情况下才有可能。22MPa2sinMP Dh（）或三、具有张力作用时的轧制过程假定：在轧件入口及出口处作用有张力HhQQ、有张力时轧辊上作用力的方向arcsin2hHQQP2sinMPaPD（）显然：显然：转动两个轧辊所需力矩（轧制力矩）为 hQHQ时，则P力朝轧制的方向偏斜一个 角。HQhQ时，则P

4、力向轧制的反方向偏斜一个 角。HQhQ当时，2sinMPaPD （）hQHQ当 时，转动两个轧辊所需力矩（轧制力矩）为 四、 四辊轧机轧制过程 四辊式轧机辊系受力情况有两种，即由电动机驱动两个工作辊或由电动机驱动两个支承辊。下面仅研究驱动两个工作辊的受力情况。 驱动工作辊时四辊轧机受力情况工作辊要克服下列力矩才能转动。首先为轧制力矩，其次为使支承辊转动所需施加的力矩，另外，消耗在工作辊轴承中的摩擦力矩 。00Pa 显然，要使工作辊转动，施加的力矩必须克服上述三方面的力矩，即 2、使支承辊转动的力矩为00MPaPaX工Pa1、轧制力矩，它与二辊式情况下完全相同，是以总压力P与力臂之乘积确定，即工

5、3、消耗在工作辊轴承中的摩擦力矩等于工作辊轴承支反力X与工作辊摩擦圆半径的乘积。轧制时传递到主电机上的各种力矩一、轧制时的各种力矩组成 1. 轧制力矩 2. 附加摩擦力矩 为克服轧件的变形抗力及轧件与辊面间的摩擦所需的力矩。由两部分所组成，即： 在轧制压力作用下，发生于辊颈轴承中的附加摩擦力矩。 轧制时由于机械效率的影响，在机列中所损失的力矩。ZMfM1fM23ffMM、3. 空转力矩 轧机空转时间内的摩擦损失。 4. 动力矩 克服轧辊及机列不均匀转动时之惯性力所需的力矩，对不带飞轮或轧制时不进行调速的轧机， = 0。结论：电动机所输出的力矩为：结论：电动机所输出的力矩为：ZfkdMMMMMi

6、电kMdMdM二、静力矩与轧制效率1. 静力矩 主电机轴上的轧制力矩、附加摩擦力矩与空转力矩三项之和称为静力矩。 为已归并到主机轴上的力矩。 则为轧辊轴线上的力矩，若换算到电机轴上，需除以减速比，即：ZjfkMMMMijMZM2.轧制效率 轧制力矩直接用于使金属产生塑性变形，可认为是有用的力矩，而附加摩擦力矩和空转力矩皆为伴随轧制过程而发生的不可避免的损失。 轧制力矩（换算到主电机轴上的）与静力矩之比，称为轧制效率，即： ZZfkMiMMMi通常约为：=0.50.95 一、轧制力矩 1.按金属对轧辊的作用力计算轧制力矩 简单轧制条件下，轧辊轴线上的（轧制力矩）应为：2ZMPasinZMPD 如

7、换算到主电机轴上，则需除以减速比i式中 轧制力P与轧辊中心连线O1O2间距离，即轧制力臂； 轧制压力作用点与连线O1O2所夹之圆心角； 传动装置的减速比。或ai 能耗曲线：根据实测数据，按轧材在各轧制道次后得到的总延伸系数和一吨轧件由该道次轧出后累积消耗的轧制能量所建立的曲线，称为能耗曲线。 轧制所消耗的功A（kWs）与轧制力矩M之间的关系为AAARMtvt式中： 为轧件通过轧辊期间轧辊的转角vttR二、附加摩擦力矩 对上下两个轧辊共四个轴承而言，此力矩为 由轧辊轴承中的摩擦力矩和传动机构中的摩擦力矩两部分组成。1.轧辊轴承中的附加摩擦力矩11122fPdMfPdf轧制力；轧辊辊颈直径；轧辊轴

8、承摩擦系数。1fPd1M2.传动机构中的附加摩擦力矩 这部分力矩指减速机座、齿轮机座中的摩擦力矩，根据传动效率按下式计算：1211MMMi式中 换算到主电机轴上的传动机构的摩擦力矩； 传动机构的效率。换算到主电机轴上的总的附加摩擦力矩为：2M12MMMi三、空转力矩 机列中各回转部件轴承内的摩擦损失，换算到主电机轴上的全部空转力矩应为：2nnnknnG f dMi式中 机列中某轴承所支承的重量； 该轴承中的摩擦系数；该轴颈的直径；与主电机间的减速比；电机到所计算部件间的传动效率。nGnfndnin四、 动力矩 动力矩只发生在某些轧辊不匀速转动的轧机上，如在每个轧制道次中进行调速的可逆轧机。动力

9、矩的大小可按下式确定： 222dd460 d38.2 ddGDnGDnMgtt 应该指出，式中的回转体力矩GD2，应为所有回转体零件的力矩之和。（Nm） ANtAM tNM式中 轧制功率； 轧制力矩；角速度；时间；NMt32101.03kW60 102Nn MM n式中 轧制力矩； 轧辊转速；nM一、轧制图表与静力矩图 为了校核或选择主电机的容量，必须绘制出表示主电机负荷随时间变化的静力矩图，而绘制静力矩图时，往往要借助于表示轧机工作状态的轧制图表。单根过钢时轧制图表与静力矩图（横列式轧机） 图中所示的上半部分，表示一列两架轧机，经第一架轧3道，第二架轧2道，并且无交叉过钢的轧制图表。图示中的

10、 为道次的轧制时间，可通过计算确定，即为轧件轧后的长度 与平均轧制速度 的比值； 为各道次轧后的间隙时间，其中 为轧件横移时间， 为前后两轧件的间隔时间。对各种间隙时间，可以进行实测或近似计算。 图的下半部分，表示了轧制过程主电机负荷随时间变化的静力矩图； 125ttt、v125ttt、3t5tl一、轧制图表与静力矩图三、电机过载与发热校核校核的目的： （1）由负荷图计算出等效力矩不能超过电动机的额定力矩； （2）负荷图中的最大力矩不能超过电动机的允许过载负荷和持续时间。 （3）对新设计的轧机，要根据等效力矩和所要求的电动机转速来选择电动机。 为了保证主电机的正常工作，轧制时电机必须同时满足不

11、过载和不发热。通常以轧制的一个节奏时间内负荷的变化为依据。 三、电机过载与发热校核n（1）发热校核为了保证电机在正常的运转条件下不发热，要满足：22iiiiiiM tM tMtt 均HMM均式中 均方根力矩（等效力矩）； 轧制道次和道次间歇的负荷；轧制道次和道次间歇的负荷时间；节奏周期时间；M均,iiMM, t tT三、电机过载与发热校核n（2）过载校核这种校核通常是以轧制时，电机轴上所承受的最大传动负荷与电机的额定力矩的比值关系来反映的，不同的轧制条件与主电机，其比值是不同的。这个比值一般称为过载系数，K。三、电机过载与发热校核n直流电机n交流电机n带飞轮时的交流电机带飞轮的轧制时，电机的选

12、择可以小一些。轧制时的倍数越大，说明飞轮的作用越明显。max2.5 3.0NMKMmax1.5 3.0NMKMmax4.0 6.0NMKM2.电动机功率计算 对于新设计的轧机，需要根据等效力矩计算电动机的功率，即1.03M nN均kW 式中 电动机转速： 由电动机到轧机的传动效率。n3超过电动机基本转速时，应对超过基本转速超过电动机基本转速时，应对超过基本转速部分对应的力矩加以修正，即乘以修正系数。部分对应的力矩加以修正，即乘以修正系数。如果此时力矩图形为梯形，则等效力矩为： 22113MM MMM均式中 转速未超过基本转速时的力矩； 转速超过基本转速时乘以修正系数后的力矩，即1HnMMn式中 超过基本转速时的转速； 电动机的基本转速。 1MMnHn校核电动机的过载条件为：maxHHnMKMn小结1.掌握轧制力矩的概念。2.掌握传递到主电机上的各种力矩的组成。3.熟悉各种力矩的计算。