三辊卷板机设计力学分析及主参数确定.pdf

2 0 0 6 年第 5 期 中州煤炭 第 1 4 3 期 三辊卷板机设计力学分析及主参数确定 魏 忠才 (中国矿业 大学，江苏 徐 州 2 2 1 0 0 8)摘要：采用力 学方法分析三辊卷板机的工作机 理，探 讨该类机 型主参数之间关系，并建立 力学设 计模 型，对其 主参数进行确定。为设计其系列产 品提供 了有效的理论依据。关键词：三辊卷板机；工作机理；力学设计模 型；主参数 中图分 类号：T H 8 7 1 文献标识码：B 文章编号：1 0 0 3 0 5 0 6(2 0 0 6)0 5 0 0 2 6 0 2 目前，许多厂家在进行产品结构的调整中，为了 更好地满 足市 场需 要，需 对 三辊 卷 板 机 进 行技 术 改 造。因而要重新对该设备进行力学 方面 的设计分 析，重新确定其结构主参数及电机功率等，使该设备 的生产能力更加优化、合理，从而达到高效、安全，并 具有一定 的社会效益和 良好的经济效益。1 结构及 力学分析 从结构特点上来看(图 1)，三辊卷板 机主要 由 1个上辊及 2个下 辊呈 宝塔 形 状组 成。用 该 设 备加 1 二 圆(弧)形工件时，由上辊垂直 向下移动的同时进 行转动，对工件(即钢板)产生 向下的压力 P 。P 必须克服钢板 的屈 服强度，使其产 生弯 曲变形。2 个下辊则向同一方 向进行转动，从而移动钢板，将其 加工成一定 曲率半径的 圆(弧)形工件。因此为 了 确定 P 我们完全可以将被加工钢板看作为一简支 梁，从而有 P 对钢板的最大弯矩为：M=P l 4 (1)弯矩对钢板产生的应力为：5：M (2)钢板 的抗 弯截 面模 量：=6 6 6 (3)由式(1)、(2)、(3)可得：2 b 6 P =一(4)D 其 中，为被 加工 钢板屈 服极 限；Z 为卷 板 机两 下辊之间距离；6为被加工钢板最大厚度。从式(4)可 以看 出，当加 工 工件材 质一 定时，P 收稿 日期：2 0 0 60 6 2 6 作者简介：魏忠才(1 9 6 9一)，男，河 北衡水 人，助理 工程 师，1 9 9 5年 毕业于东南大学，现从事科研与教学工作。2 6 的 大小 只取决 于工 件 的厚 度 6和 宽 度 b，从 而 可 以 确定其两下辊之间的距离 z。取上辊为分析对象，将 P 看作 是作用于上辊 的一个均布载荷，故上辊就成 了一个 简支梁，如图 2 所示。厂 ，一J ，H、堡 j 图 1结构分 析 图 2上辊 力学模型 由均布载荷 q 产生的弯矩 函数为：M=q b一号 2 从而可得最大弯矩 M 为：譬：百 sb 26 2 其 =簪(5)(6)维普资讯 http:/ 2 0 0 6年第 5期 魏忠才：三辊卷板机设计力学分析及主参数确定 总第 1 4 3期 但 由实际情况知，上辊的力学模型是均布载荷，q仅作用于实际距离为 的一部分，即：q=P力 b 因而其上辊的实际力学模型如图 3所示。图 3上辊 实际力学模型 即 P 对上辊产生的最大弯矩为：=(一 b)图 4 b。b时上辊 力学模型 其中，D 、D 分别为上、下辊直径，mm；6为T件 材料厚度(一般取最大值)，mm；R为加工 工件曲率 半径，m m；H为上下辊中心高，m m。因而，由 式(1 0)完 全 可 以确 定 该 机 的 各 参 数，其值可靠，可 以作为设计其系列产品的理论依据。，3 结语 义 由 于 加 上 明 俐 椒 明 苋 J 艾 b是 一 个 变 量，凼 If】P 力变 为 P。，如 图 4所 示。即 当 b改 变 为 b 及 P 变 为 P 时：q l=Pl b l。从而 Pt 力对 上辊 产生 的最 大 弯矩 为：(T 一 b 1)(8)可令 M=M 由式(7)、(8)可 得：P 力(一 鲁)=P (一)所 以 P)j=，又 华=华 簧：2 主参数确定 综上所述，三辊卷板机主参数之间的关系可为：(+6+尺)2=()+(+尺+)c。(1)由式(9)知：当 b l，上辊受到 弯矩达到设计值时，被加工钢板宽度 由 b 减少至 b，则 P P ，支点上的反力变小 了。这 就是 在卷板机 超负荷工作时，首先是上辊所受 弯矩超过设计值而 使上辊首先被折断的理论依据。(2)利用式(8)来确定的 6 或 b 能完全保证上 辊所受的最大弯矩不会超过设计能力，是安全可靠 的。(3)可以 M 作为强度计算 的依据，因而可用 来确 定 上辊 的直 径 D。(4)其加工能力的大小完全取决 于能加 工工件 的最大厚度及宽度，如超 出了这个 限度，就被视为超 出了设 计能力。(5)工件经加工成型所得的曲度完全取决于上 下辊 的相对位 置；当钢 板 的材 料及 厚 度一 致 时，上 下 辊的相对位置越近，则加工的曲度就越大，反之则越 小；若上下相对位置固定不变时，所加工的钢板越厚 或越 软，则加 工得 到 的 曲度 也 就 越 大，反 之 则 越小，其曲率半径完全由加工工件曲率半径而定。(责任 编 辑：郭 海霞)(上接 第 2 5页)滑动的前锋与根带并不象多数其 他重力滑动构造那样依托张断裂，而是沿袭古滑脱 面运作。因嵩山的阻挡，应属短距滑动，滑移距离 2 k m左 右。滑 面 切 割层 位 自二 叠 系 顶 部 至二 叠 系下 部，最深切至二，煤层顶板，始终未切 至二，煤层，故 对二，煤层并未造 成破坏。但 因滑动破坏二。煤层 上覆 基岩 的完整 性，对开 采二 煤 层 应有一 定 影响。参 考文 献：1 李万成 河南芦 店滑 动构造 研究 R 郑州：河 南煤 田地质 公 司 I 9 8 5 2 河南煤 田地质 公司 河南 晚古 生代 聚煤 规律 M 武汉：中 国 地质大学出版社，1 9 9 1 3 刘传喜 华北 板块南 部豫 西大滑 动探索 c 北京：地 质出 版 社 2 0 0 1 (责任编辑：秦爱新)2 7 维普资讯 http:/