矫直设备之辊式矫平机负转矩现象产生的原因

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辊式矫平机可用于各种金属板材的冷态矫平，生产效率高，易于实现机械化和自动化，并且具有较高的矫平精度，应用在矫直设备中十分广泛。辊式矫平是在交错排列的上、下排工作辊之间进行的，其中一列工作辊位于另一列工作辊的空档中间形成交错的排列，上、下排工作辊之间的距离可以调节。矫平时上、下工作辊之间的距离应该调节到略小于板材厚度，以板材进口侧为弹塑性变形，出口侧为完全弹性变形。矫平时当板材被辊式矫平机啮入，工作辊利用材料的“包辛格效应”，对板材进行正反方向的多次交变弯曲，使原来多种不同曲率逐步变为单一曲率，终使板材变得光滑平整。 1.负转矩现象 传统辊式矫平机一般采用不平行辊列整体驱动，即第2、3辊按照大变形矫平方案确定其压弯量，将轧件剧烈弯曲，第4辊的压弯量适当控制，使残余曲率值减小，后面各辊按小变形矫平方案调整压弯量，将轧件逐渐矫平。所有工作辊由一个驱动电机通过齿轮分配箱和万向联轴器驱动，各工作辊转速保持一致。驱动电机通过齿轮、传动轴、联轴器、工作辊等驱动板料。板料反作用于传动件的扭矩与传动件的运动方向是相反的，传动件处在作有用功状态，这种情况下的传动件所受到的负载力矩为正扭矩。如果板料反作用于传动件的扭矩与传动件的运动方向相同时，实际上是板料拖着工作辊转动，这种情况下，传动件形成对系统的阻力。 实际生产中，负扭矩的出现有两种情况。一种是瞬时的；一种是连续的或经常的。前者常常由于工作负荷不均衡而产生，也与系统的惯性和弹性性能有关；后者则一般由工艺过程所决定。负转矩产生的动力学原理当工件(例如平板)由一个(或一对)辊子带动向前移动时，下辊给予工件的工作力是前进方向的，产生此力的力矩肯定是顺时针方向的。而工件反作用于辊体的负载力矩则是逆时针方向的且与辊体的运动方向相反。当工件由两对以上辊子带动向前移动时，情况就比较复杂了。 2.负扭矩对系统运行的影响 负扭矩会给设备传动系统及矫平质量带来不良后果，主要有以下几个方面： (1)对传动系统的影响 正常生产中，工作部件(如矫平辊)一般都有工作负载。电机通过传动系统按实际负载将功率传递并分配到各工作部件上。全部负载之和就等于电机输出的总功率。如果某个辊子出现了负扭矩，在这种情况下，传动第3辊的功率为本身矫平功率与第4辊在负扭矩状态下的矫平功率，以及返回的功率之和。理论上讲，这有可能超过全机总功率。在传统的矫平辊整体驱动方案中，相同的矫平件，所需要的总扭矩值近似为一定值，等于各传动轴扭矩的代数和。但在负转矩存在的情况下，往传动端回输的负扭矩越大，向矫平机本体输入的正扭矩也越大。 因此，负扭矩虽然不会增加电机的总负荷，但是使传动件的负载分配不均匀，容易造成某些轴正扭矩的激增而超负荷。而且机器传动系统的大部分都会受到由于存在负功率而大大增加了的强度和刚度方面的负荷及功率传递时的热负荷。如果设备设计时没有考虑到这种因素或裕量不足，则设备损坏的可能性就会大大增加。如出现打掉齿轮齿牙，折断传动轴，损坏万向轴销及切断轴键等问题。 (2)对矫平质量的影响 由于工作辊之间存在的速度差，一方面，在正、负扭矩对矫平件产生的一对方向相反的纵向摩擦力的作用下，使矫平件沿纵向产生弹塑性变形。在足够大的垂直矫平力作用下，矫平件已进入塑性变形状态，较小的纵向力就足以使矫平件产生纵向变形，使矫平后的工件产生缩短。缩短量的不稳定和不均匀性使板料产生新的翘曲或“荷叶边”，增加了板料的平面度误差，降低了矫平精度。此外，矫平时这种纵向变形还影响轧件的力学性能和残余应力分布。另一方面，生产过程中矫平件材料的不均匀性和尺寸误差使得负扭矩的发生都是不稳定的。负扭矩并非始终恒定，而是时有时无，时大时小。速度差的变化使矫平件与矫平辊之间发生间歇性的滑动摩擦。这种间歇性的滑动摩擦不仅会破坏设备传动系统的稳定性，也常常会擦伤工件甚至工作辊的表面，降低矫平件表面质量和工作辊的工作寿命，并且产生高达110—120分贝的矫平噪声，污染环境，须在生产中降噪除害。矫平机在矫平过程中矫平件的纵向变形、矫平件与矫平辊的打滑是同时存在的。(图/文www.wxlgjx.cn)

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