高速軋制界面潤滑油膜厚度測量裝置制造方法
【專利摘要】本實用新型公開了一種高速軋制界面潤滑油膜厚度測量裝置。本實用新型包括動態(tài)輥心測距裝置、板材厚度測量裝置及數(shù)據(jù)處理模塊及顯示裝置。動態(tài)輥心測距裝置能準(zhǔn)確測量上下工作輥輥心的距離，板材厚度測量裝置能測得板材縱向和橫向上的厚度變化。得到上下工作輥輥心距離和板材厚度后，經(jīng)數(shù)據(jù)處理模塊處理，即得到軋制界面潤滑油膜厚度變化。本實用新型能實現(xiàn)高速軋制界面潤滑油膜厚度的測量，結(jié)構(gòu)簡單，維修方便，消除了軋機(jī)垂直振動對測量結(jié)果的影響，還考慮了工作輥彈性壓扁和板材橫斷面厚度差，使結(jié)果更精確。
【專利說明】高速軋制界面潤滑油膜厚度測量裝置

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實用新型屬于軋制測試【技術(shù)領(lǐng)域】，涉及一種高速軋制界面潤滑油膜厚度測量裝置。

【背景技術(shù)】
[0002]為了降低軋制負(fù)荷和軋輥軋件的溫度，生產(chǎn)中一般都采用潤滑軋制，潤滑條件是影響軋機(jī)振動的一個重要因素。由于軋輥和帶鋼之間潤滑不良造成振動的現(xiàn)象在鋼鐵企業(yè)中很常見，因而軋制界面潤滑特性的研究是當(dāng)前研究熱點。
[0003]油膜厚度是潤滑條件的一個主要指標(biāo)，油膜厚度決定著軋輥與軋件間的摩擦潤滑狀態(tài)，潤滑不良會使軋輥與帶材之間處于不穩(wěn)定的摩擦狀態(tài)，造成張力波動，引起軋制力變化，使軋機(jī)垂直系統(tǒng)發(fā)生振動。油膜厚度過小會使軋輥與軋件處于近干摩擦狀態(tài)，起不到潤滑作用，加速軋輥磨損，減小軋輥使用壽命，增加更換軋輥頻率，影響生產(chǎn)效率。潤滑過度會使軋輥與軋件處于過液體潤滑狀態(tài)，會造成乳化液的浪費(fèi)，還會使軋制界面摩擦系數(shù)變小，阻尼作用減小，系統(tǒng)的穩(wěn)定性變差，振動更容易發(fā)生。
[0004]因此控制軋制界面潤滑油膜厚度是十分必要的，控制油膜厚度的前提是要有精確的軋制界面油膜厚度測量技術(shù)。目前，國內(nèi)外測量油膜厚度的技術(shù)方法主要有:電阻法、電容法、光干涉法、電渦流法、X射線法、激光衍射法、光線位移傳感器法、超聲共振法等，但這些方法大多只適用于軸承等處或靜態(tài)油膜厚度的測量，不適用于高速工作狀態(tài)下軋制界面油膜厚度的測量，并且軋制界面潤滑油膜厚度受軋機(jī)垂直振動影響較大，目前對于高速軋制界面潤滑油膜厚度的測量一直沒有得到良好的解決。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本實用新型就是為了解決現(xiàn)有技術(shù)中的不足而完成的，其目的在于提供一種高速軋制界面潤滑油膜厚度測量裝置，能實現(xiàn)高速軋制界面潤滑油膜厚度的測量，消除軋機(jī)垂直振動對測量結(jié)果的影響，使測量結(jié)果更精確。
[0006]本實用新型解決技術(shù)問題所采取的技術(shù)方案為:
[0007]本實用新型包括動態(tài)輥心測距裝置和板材厚度測量裝置；動態(tài)輥心測距裝置準(zhǔn)確測量上下工作輥輥心的距離，板材厚度測量裝置測得板材縱向和橫向上的厚度變化。
[0008]所述動態(tài)輥心測距裝置包括軸承、軸承套、推桿、連接桿、第一彈簧、壓力傳感器及套筒；所述第一彈簧和所述壓力傳感器安裝在所述套筒內(nèi)，所述壓力傳感器位于所述連接桿上端，所述連接桿下端固定連接于所述軸承套；所述第一彈簧下端壓靠在所述壓力傳感器上，上端連接所述推桿一端；所述推桿另一端固定連接于所述軸承套；所述軸承位于所述軸承套內(nèi)，所述套筒上下各有一個所述軸承，兩所述軸承分別裝在上下工作輥的輥頭上，上下工作輥的垂直運(yùn)動會通過所述推桿壓縮所述第一彈簧，進(jìn)而將壓力傳給所述壓力傳感器，從而將上下工作輥的位移信號轉(zhuǎn)換成電信號，得到上下工作輥輥心的距離。
[0009]所述板材厚度測量裝置包括測量輥、升降裝置和機(jī)架；所述升降裝置位于機(jī)架內(nèi)，用來調(diào)節(jié)上下所述測量輥的初始間距；升降裝置由液壓缸和第二彈簧組成，第二彈簧和液壓缸分別位于軸頭座的上下兩側(cè)，每個所述測量輥的兩端各有一套所述升降裝置。
[0010]所述測量輥由軸頭、軸筒和測量環(huán)組成。所述軸頭連接于所述軸筒的兩端，軸筒通過軸頭與軸頭座固定，不發(fā)生旋轉(zhuǎn)運(yùn)動，所述軸筒貫穿于所有所述測量環(huán)，所述測量輥有多個測量環(huán)，多個測量環(huán)沿軸筒軸線方向等距離分布，以此來測量板材橫向上不同位置處的板材厚度。
[0011]所述測量環(huán)包括滾環(huán)、支撐環(huán)、支撐桿、彈性材料及極板。所述極板位于所述軸筒內(nèi)，上極板與軸筒連接，下極板與支撐桿連接，所述支撐桿徑向穿過所述軸筒連接于所述支撐環(huán)，支撐環(huán)通過滾柱與滾環(huán)連接，支撐環(huán)與軸筒之間填充有所述彈性材料。滾環(huán)與板材接觸，在摩擦力作用下滾環(huán)在板材上滾動，由于板材縱向上厚度的變化，使支撐環(huán)帶動支撐桿在軸筒徑向方向上下移動，從而帶動下極板上下運(yùn)動，進(jìn)而使上下極板間的距離發(fā)生變化，使板材縱向上的厚度變化轉(zhuǎn)化為電信號輸出，多個所述測量環(huán)能測量出板材橫向上的厚度變化。
[0012]本實用新型的有益效果:能實現(xiàn)高速軋制界面潤滑油膜厚度的測量，結(jié)構(gòu)簡單，維修方便，消除了軋機(jī)垂直振動對測量結(jié)果的影響，還考慮了工作輥彈性壓扁和板材橫斷面厚度差，使結(jié)果更精確。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0013]圖1為本實用新型高速軋制界面潤滑油膜厚度測量裝置裝配圖；
[0014]圖2為本實用新型優(yōu)選的動態(tài)輥心測距裝置示意圖；
[0015]圖3為本實用新型優(yōu)選的動態(tài)輥心測距裝置局部剖視圖；
[0016]圖4為本實用新型優(yōu)選的板材厚度測量裝置局部剖視圖；
[0017]圖5為本實用新型優(yōu)選的測量環(huán)結(jié)構(gòu)示意圖；
[0018]圖6為本實用新型高速軋制界面潤滑油膜厚度測量裝置工作流程圖；
[0019]圖7為軋制界面潤滑油膜厚度計算示意圖；
[0020]附圖中:1、上工作輥；2、下工作輥；3、板材；4、軸承套；5、軸承；6、推桿；7、套筒；
8、連接桿；9、彈黃；10、壓力傳感器；11、機(jī)架；12、液壓缸；13、彈黃；14、軸頭；15、軸筒；16、滾環(huán)；17、滾柱；18、支撐環(huán)；19、彈性材料；20、支撐桿；21、下極板；22、上極板；23、軸頭座。

【具體實施方式】
[0021]以下結(jié)合附圖對本實用新型作進(jìn)一步說明。
[0022]如圖1所示，本實施例包括動態(tài)輥心測距裝置、板材厚度測量裝置及數(shù)據(jù)處理及顯示裝置。動態(tài)輥心測距裝置能準(zhǔn)確測量上下工作輥輥心的距離，板材厚度測量裝置能測得板材縱向和橫向上的厚度變化。得到上下工作輥輥心距離和板材厚度后，經(jīng)數(shù)據(jù)處理模塊處理，即得到軋制界面潤滑油膜厚度H變化。
[0023]如圖2和3所示，所述的動態(tài)輥心測距裝置由軸承5、軸承套4、推桿6、連接桿8、彈簧9、壓力傳感器10及套筒7構(gòu)成。所述彈簧9和所述壓力傳感器10安裝在所述套筒7內(nèi)，所述壓力傳感器10位于所述連接桿8上端，所述連接桿8下端固定連接于所述軸承套4 ;所述彈簧9壓靠在所述壓力傳感器10上，上端連接所述推桿6 ;所述推桿6另一端固定連接于所述軸承套4 ;所述軸承5位于所述軸承套4內(nèi)，所述套筒7上下各有一個所述軸承5，兩所述軸承5分別裝在上下工作輥1、2的輥頭上，上下工作輥1、2的垂直運(yùn)動會通過所述推桿6壓縮所述彈簧9，進(jìn)而將壓力傳給所述壓力傳感器10，從而將上下工作輥1、2的位移信號轉(zhuǎn)換成電信號，得到上下工作輥輥心的距離I。
[0024]如圖4所示，所述板材厚度測量裝置包括測量輥、升降裝置和機(jī)架11。所述升降裝置位于機(jī)架11內(nèi)，用來調(diào)節(jié)上下所述測量輥的初始間距。升降裝置由液壓缸12和彈簧13組成，彈簧13和液壓缸12分別位于軸頭座23的上下兩側(cè)，每個所述測量輥的兩端各有一套所述升降裝置。
[0025]如圖4所示，所述測量輥由軸頭14、軸筒15和測量環(huán)組成。所述軸頭14連接于所述軸筒15的兩端，軸筒15通過軸頭14與軸頭座23固定，不發(fā)生旋轉(zhuǎn)運(yùn)動，所述軸筒15貫穿于所有所述測量環(huán)，所述測量輥有多個測量環(huán)，每個測量環(huán)的寬度為52mm，多個測量環(huán)沿軸筒15軸線方向等距離分布，測量環(huán)之間的間距為0.0lmm,以此來測量板材3橫向上不同位置處的板材厚度。
[0026]如圖5所示，所述測量環(huán)包括滾環(huán)16、支撐環(huán)18、支撐桿20、彈性材料19及極板21、22。所述極板21、22位于所述軸筒15內(nèi)，上極板22與軸筒15連接，下極板21與支撐桿20連接，所述支撐桿20徑向穿過所述軸筒15連接于所述支撐環(huán)18，支撐環(huán)18通過滾柱17與滾環(huán)16連接，支撐環(huán)18與軸筒15之間填充有所述彈性材料19。滾環(huán)16與板材3接觸，在摩擦力作用下滾環(huán)16在板材3上滾動，由于板材3縱向上厚度h的變化，使支撐環(huán)18帶動支撐桿20在軸筒15徑向方向上下移動，從而帶動下極板21上下運(yùn)動，進(jìn)而使上下極板22、21間的距離發(fā)生變化，使板材3縱向上的厚度h變化轉(zhuǎn)化為電信號輸出，多個所述測量環(huán)能測量出板材3橫向上的厚度h變化。
[0027]如圖6所示為高速軋制界面潤滑油膜厚度測量裝置工作流程圖。安裝好動態(tài)輥心測量裝置后，設(shè)定輥心初始距離為Itl,將壓力傳感器10顯示壓力調(diào)零，上下工作輥1、2的垂直運(yùn)動會使彈簧9壓縮或舒張，壓力傳感器10顯示壓力F在零線上下波動，根據(jù)F = kA I將壓力轉(zhuǎn)化為輥心距離變化量，k為彈簧9的剛度系數(shù)，再根據(jù)輥心初始間距Itl計算得到輥心實際距離I。板材3穿過上下測量輥，調(diào)節(jié)升降裝置，使測量輥壓靠在板材3上下面，初始板厚設(shè)定為&，將顯示電容值調(diào)零，板材3縱向厚度差會使上下測量輥每個測量環(huán)上下極板
22.21間的距離發(fā)生變化，將測得的電容值C根據(jù)ΔΑ = ?轉(zhuǎn)化為極板間距離變化量Ah，
再根據(jù)初始板厚b計算得到板材厚度h，其中ε為極板間介質(zhì)的介電常數(shù)，S為極板相對面積。板厚測量相對于棍心測量有一定的時間延時，根據(jù)軋制速度和測量棍與工作棍間的距離，計算得到延時時間，從而將板材同一位置處的厚度和輥心距離相對應(yīng)。
[0028]如圖7所示，測得上下工作輥1、2輥心距離I和板材3厚度h后，油
J-2R -h
膜厚度H=-，R’為工作輥壓扁半徑，由Hitchcock公式確定，即:
( fP \
R' = Rl I+ C0-^，式中:R為工作輥半徑，P為乳制力，B為板材寬度，Ah為絕對壓
V B-AhJ下量，C0為Hitchcock常數(shù)，C =~——E1為彈性模量，Y為工作棍泊松比。

V7~τ


Ktx
[0029]本領(lǐng)域的技術(shù)人員應(yīng)理解，上述描述及附圖中所示的本實用新型的實施例只作為舉例而并不限制本實用新型。凡是依據(jù)本實用新型中的設(shè)計精神所做出的等效變化或修飾或等比例放大或縮小等，均應(yīng)認(rèn)為落入本實用新型的保護(hù)范圍。
【權(quán)利要求】
1.高速軋制界面潤滑油膜厚度測量裝置，其特征在于:包括動態(tài)輥心測距裝置和板材厚度測量裝置；動態(tài)輥心測距裝置準(zhǔn)確測量上下工作輥輥心的距離，板材厚度測量裝置測得板材縱向和橫向上的厚度變化； 所述動態(tài)輥心測距裝置包括軸承、軸承套、推桿、連接桿、第一彈簧、壓力傳感器及套筒；所述第一彈簧和所述壓力傳感器安裝在所述套筒內(nèi)，所述壓力傳感器位于所述連接桿上端，所述連接桿下端固定連接于所述軸承套；所述第一彈簧下端壓靠在所述壓力傳感器上，上端連接所述推桿一端；所述推桿另一端固定連接于所述軸承套；所述軸承位于所述軸承套內(nèi)，所述套筒上下各有一個所述軸承，兩所述軸承分別裝在上下工作輥的輥頭上，上下工作輥的垂直運(yùn)動會通過所述推桿壓縮所述第一彈簧，進(jìn)而將壓力傳給所述壓力傳感器，從而將上下工作輥的位移信號轉(zhuǎn)換成電信號，得到上下工作輥輥心的距離； 所述板材厚度測量裝置包括測量輥、升降裝置和機(jī)架；所述升降裝置位于機(jī)架內(nèi)，用來調(diào)節(jié)上下所述測量輥的初始間距；升降裝置由液壓缸和第二彈簧組成，第二彈簧和液壓缸分別位于軸頭座的上下兩側(cè)，每個所述測量輥的兩端各有一套所述升降裝置； 所述的測量輥由軸頭、軸筒和測量環(huán)組成；所述軸頭連接于所述軸筒的兩端，軸筒通過軸頭與軸頭座固定，不發(fā)生旋轉(zhuǎn)運(yùn)動，所述軸筒貫穿于所有所述測量環(huán)，所述測量輥有多個測量環(huán)，多個測量環(huán)沿軸筒軸線方向等距離分布，以此來測量板材橫向上不同位置處的板材厚度； 所述的測量環(huán)包括滾環(huán)、支撐環(huán)、支撐桿、彈性材料及極板；所述極板位于所述軸筒內(nèi)，上極板與軸筒連接，下極板與支撐桿連接，所述支撐桿徑向穿過所述軸筒連接于所述支撐環(huán)，支撐環(huán)通過滾柱與滾環(huán)連接，支撐環(huán)與軸筒之間填充有所述彈性材料；滾環(huán)與板材接觸，在摩擦力作用下滾環(huán)在板材上滾動，由于板材縱向上厚度的變化，使支撐環(huán)帶動支撐桿在軸筒徑向方向上下移動，從而帶動下極板上下運(yùn)動，進(jìn)而使上下極板間的距離發(fā)生變化，使板材縱向上的厚度變化轉(zhuǎn)化為電信號輸出，多個所述測量環(huán)能測量出板材橫向上的厚度變化。
【文檔編號】B21B38/00GK203917408SQ201420292261
【公開日】2014年11月5日 申請日期:2014年6月3日 優(yōu)先權(quán)日:2014年6月3日
【發(fā)明者】王橋醫(yī), 王乾坤, 張澤 申請人:杭州電子科技大學(xué)