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1、对称式卷板机的功率计算来源：锻压技术 作者：李强,高耀东,尚珂等 日期：11-04-24 热度： 1 引言卷板机工作时承受的载荷较大，对承受零件的强度要求较高。另外，由于市场竞争激烈，降低卷板机成本的要求十分迫切。因此，对卷板机进行精确、可靠的设计计算势在必行1。对卷板机进行设计计算，首先需要对卷板机进行受力分析，其结果是卷板机各部件设计的原始参数。而卷板机主驱动系统驱动功率的计算是设计主驱动系统和选择电动机必备的参数。所以对卷板机的受力分析和驱动功率的计算对设计卷板机至关重要。本文提出对称式三辊卷板机力能参数计算的一种方法，其它类型卷板机可参考该方法进行。 2 受力分析2.1 卷管所需最大力
2、矩卷板机工作时，需要将钢板卷制成钢管。此时，材料所承受应力已全部达到屈服极限 2 。因此，卷管截面上弯曲应力分布如图 1(b)所示，则截面上弯矩 M 为：式中 B， -卷板机卷制钢板的最大宽度和厚度(m)s-材料的屈服极限（ kN.m-2）图 1 卷管的应力分布Fig1 Stress distribution of roll bending考虑材料变形时存在强化，引入强化系数 K 对式(1)进行修正，则：式中 K强化系数，可取 K=1.1O1.25，/R 较大时取大值R卷板中性层半径(m)2.2 受力情况卷制时，钢板受力情况如图 2 所示。根据受力平衡，可以得到下辊作用于卷板上的支持力 F2：
3、式中 连心线 OO1 与 OO2 的夹角a下辊中心距 (m)dmin卷管最小直径(m)d2下辊直径(m)图 2 卷管的受力分析Fig 2 Force analysis of roll bending考虑到板厚 远小于卷管的最小直径 dmin，中性层半径 R0.5dmin，为简化计算，上式可变为：根据受力平衡，上辊作用于卷板上的力即压下力 F1 为：3 驱动功率的计算3.1 下辊驱动力矩卷板机的下辊为驱动辊，作用在下辊上的驱动力矩用于克服卷板变形扭矩 Tn1 和摩擦扭矩 Tn2。钢板在卷制过程中，存贮于钢板 AB 段( 图 1a 与图 2)的变形能为 23M，所花费的时间为 2RV(V 为卷板速
4、度)，两者的比值等于变形扭距 Tn1 的功率，即：所以： 而摩擦扭矩包括上、下辊与钢板问的滚动摩擦力矩和辊子轴颈与轴套间的滑动摩擦力矩，可用下式计算 3 ：式中 f-滚动摩擦系数，取 f=0.0008m；-滑动摩擦系数，取 0.050.1；d1、d 2-上、下辊直径(m)D1、D 2-上、下辊轴颈直径 (m)设计阶段该尺寸还未精确，可取 Di=0.5di(i=1，2)，下辊驱动力矩 T 等于变形扭矩 T 和摩擦扭矩 Tn1 之和。T=Tn1+Tn2(kN.m)3.2 下辊驱动功率下辊驱动功率为： 式中 P驱动功率(m kW)T驱动力矩(kNm)n2下辊转速(r min-1)， n2=2Vd2(
5、V,卷板速度) ；传动效率， =0.650.80 。根据 P 的计算值，即可选择主电动机的功率。4 算例选择某厂生产的两种对称式三辊卷板机进行计算。第一种，原始参数为：卷板最大厚度 =12mm，卷板最大宽度 B=2000mm，卷板屈服极限 s=265MPa，卷板速度 V=6.46mmin-1 ，卷板最小直径 dmin=500mm，上辊直径d1=240mm，下辊直径 d2=200mm，下辊中心距 a=310mm，主电机功率为 11kW。而用以上方式计算得到的驱动功率 P=8.9kw。第二种，原始参数为：卷板最大厚度 =30mm，卷板最大宽度 B=2000mm，卷板屈服极限 s=265MPa，卷板
6、速度 V=4.5mmain-1 ，卷板最小直径 dmin=1200mm， 上辊直径d1=380mm，下辊直径 d2=300mm，下辊中心距 a=540mm，主电机功率为 37kW。而计算得到的驱动功率 P=35kW。可见，用文中方法计算得到的值 P 去选择电机与实际使用电机的大小完全一致。5 结语卷板机属锻压成形机械，其驱动功率的计算是一个很重要的问题，它的合理选择能够节约能源，减轻机器的重量，降低成本，提高卷管筒形件的成形质量4，进而提高产品市场的竞争力。传统的计算方法工作量大，误差太大。通过算例的结果验证，本文给出的方法比较可靠、精确，简化了选择设备动力的功率计算过程，可以在实际中推广使用。参考文献：1王忠清大型数控卷板机研制成功J锻压技术，1999，24(1)：18
