张力减径机测力传感器及轧辊测径装置设计

张力减径机测力传感器及轧辊测径装置设计 32一张力减径机测力传感器及轧辊测径装置设计吴洪屏 1．前言我公司 {进的德国KOCKS公司张力减径机，在实际生产应用中．还存在一些问题：首先是由于该机组 l8架机架连续排列的形式，使我们难以获碍确切轧制力参数，这样．对轧制过程的分析控制只能依赖于生产数据；其次，在轧辊磨损、孔型重车以后．对单个辊径的的的测量由于受机架结构影响．目前还没有工具进行测量．轧辊尺寸精度没法保证为此，本文针对上两种情况．分别设计了一种二点式测力传感器和简易测量...

32一张力减径机测力传感器及轧辊测径装置设计吴洪屏 1．前言我公司 {进的德国KOCKS公司张力减径机，在实际生产应用中．还存在一些问题：首先是由于该机组 l8架机架连续排列的形式，使我们难以获碍确切轧制力参数，这样．对轧制过程的分析控制只能依赖于生产数据；其次，在轧辊磨损、孔型重车以后．对单个辊径的的的测量由于受机架结构影响．目前还没有工具进行测量．轧辊尺寸精度没法保证为此，本文针对上两种情况．分别设计了一种二点式测力传感器和简易测量工具．为消化引进设备提供了一些思路。 2．力传感器设计 2．L 设计思路为了避免在张力建立过程中产生过大的波动，从而达到控制管子头尾增厚端长度的目的．通常尽量缩小机架间距．为此．要直接测量轧制力和相邻机架间张力几乎是不可能的。图1 轧辊装配示意图 B 8 图 1所示为轧辊装配示意图．若在轴承B 处．代之力传感器，则此处轴反力R1I ?q-3~3-8 -r辱易j-J7 易测出，然后通过静力平衡求解．即可获得轧制力P和招邻机架间张力F。 2．2．可行性分析力传感器作用在基体上．其质量相对于机架传动轴而言是微乎其微，则系统可抽象出一受遗简培振动模型如图 2所示。图 2 受迫简谐振动模型设传感器质量为m，刚度系数为 k．阻尼系数为 c，谐振力“t)记为 {(t)一F · Sincot，为作用角频率，则模型运动微分方程为： m生+cxmkx—F·Sin'*t (1) 记系统固有频率一√ 阻尼比≮一去力幅系数q— F (1)式可简化为：虫+2≮ x+ ：x-_q·Sinmt (2) 该微分方程之解可丧为一齐次方程 x(t) 和非齐次解x(t)：的叠加。年锻维普资讯 http://www.cqvip.com 锡钢科技 33 其齐次解 x(t)L--e t．(D ．C。s 一 u—D。．Sin ’ ) 对我们关心的小阻尼状态 0 表明激扰力和’删量力不 x一 i三著- -~t； ’ 等，差√l一(三)=+4 倍．(u)式表明两、／( ： )： ∞n2 ⋯V n ’ t 等㈣故系统最终可表为设计传感器测算得在 2000rad／s 稳态时激扰力上，故《，同时忽略阻尼时一。。。故厂一 — — 可认为测量力即为激扰力 F--kx’√[1一‘ +4E ] (1 0) 2．3．结构设计相位角传感器外形见图 3 ～等 ⋯ r — 7 乃．． — t = ． 5 图3 传感器外形图图中 5孔用于应变片接线，小孔对称布置有利于消除应力集中影响配台尺寸考贴片图虑了原轴承形式 75(丰： )和 ll5 ( ：u166)，内圈为H8配台，#I-N~'JN h6 维普资讯 http://www.cqvip.com 1996盎紧配(过渡)．沿长度方向固定位需要选用 JS公差 7级 2．4．固有频率测算设内圈作用一力P，则膜片外圈挤压应力 D ∞Y 一—(D—— 28)~8 I1 2) 膜片内挤压应力 P Y：一fd： ) (】3) I 贴片处 =÷( 哳：)．叉由虎克定律一E·￡．式中E为弹性模量．E取 2l0GPa，有 P (D+d) 式中应度一掣 I为半片膜宽，从而得剐度系数k为 k： ×2E．6 ㈨ ) 一—_一干-1—×l 一 ‘。 0 而 m=p·V，取p一8．0×]0 kg／m 计算得 V一7．38×l0 m ：m一0 59kg．k一4．93×10 N／nl 而一．／k／m一2891rad／s 3．测径装置设计 3 1_删径原理 0 图 4 测量径原理示意图参考图4，假定阴影部为所测轧辊的一段圆弧，o点为轧辊中心轴线与轧辊横截面交点。AA 是与半径OB 垂直之一条弦，设轧辊半径为 R，则在△ABO中，显然 B0一AOCosa 又AO—B O=R，故 BB 一R(1一 COSR) 从而R：-BB，_ (]6) 』—— u u △ABO中， OAB--90 一d．由正弦定理 Sin AOB Sin一／OAB —— 一一—— 百一 P X B= 得 R— (】7) 比较(16)、(17)式得 g 一百一arctg 面最终： R一 A D--B 'C )] 1 c0s[arctg( )] 最具制造时，AD、AB均为定值，故只须测出B C值即可测得辊径。 3．2．结构设计测量机构示意图见图 5，为保证测量精度．读数装置用25ram螺旋测微仪制成，三个触点均制成点状球头，为了满足量程和定位需要．专门设计了测头和定位套，其中测头底部开深孔，并钻 2孔透气一可保证测头与螺杆底部接触良好，见图6。维普资讯 http://www.cqvip.com 锡钢科技 35 7 2定位套图5 测量机构示意图图6 测头零件图 4．结束语我公司的张减机．其工艺制造水平在世界上都属于领先水平，但在实际使用中尚需进一步研究完善．本文提出的测力装置．仅提供了一种研究的思路；另外本文设计的测径装置有一定测量精度，特别是可测量大直径轧辊．不足之处是该测量方法为间接测量，测量后还需进一步计算。维普资讯 http://www.cqvip.com

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