本發(fā)明涉及一種上輥呈喇叭口排列的輥式精矯直機(jī)，屬于冶金機(jī)械領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
：金屬薄板在生產(chǎn)、制造、運(yùn)輸和保管過程中，經(jīng)常會(huì)產(chǎn)生變形，影響其使用性能，因此需要采用一些特殊的方法對(duì)金屬薄板進(jìn)行矯直處理，以保證板面的平直度。現(xiàn)有企業(yè)對(duì)金屬薄板的矯直，大多采用以下幾種方法：(1)采用壓力機(jī)對(duì)薄板壓平，但這種方法對(duì)于回彈性好、板太薄的金屬薄板，效果不好；(2)采用拉直的方法來矯直薄板，這種方法，對(duì)于太薄的板，不容易夾持，而且由于夾緊力的作用，在夾持的地方還會(huì)損傷板面，影響薄板的使用。對(duì)于板面大的薄板，要夾持整條邊，矯直整個(gè)板面也非常困難；(3)采用輥式矯直機(jī)矯直金屬薄板，現(xiàn)用的輥式矯直機(jī)，上輥的安裝軸線呈直線排列，對(duì)板面的矯直效果不好，得不到高平直的板面，很難達(dá)到生產(chǎn)用金屬薄板的使用要求。技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：本發(fā)明的目的在于提供一種新型的輥式精矯直設(shè)備，該設(shè)備的上排矯直輥安裝中心線呈喇叭口的弧線形狀，也即從左到右前面的矯直輥之間的間隙小，后面的矯直輥之間的間隙大，這樣可以使金屬薄板開始變形大，后面變形逐漸減小，以更好地滿足生產(chǎn)用薄板的板面平直度要求。本發(fā)明通過以下技術(shù)方案完成：一種上輥呈喇叭口排列的輥式精矯直機(jī)，包括咬入裝置1、精矯裝置和出料裝置7，所述咬入裝置1、精矯裝置和出料裝置7均固定在機(jī)架11上，精矯裝置位于咬入裝置1和出料裝置7之間，機(jī)架11的底板上固定有電動(dòng)機(jī)15，電動(dòng)機(jī)15的輸出鏈輪與咬入裝置1的傳動(dòng)鏈輪相連；所述精矯裝置包括精矯輥安裝架2、上輥調(diào)節(jié)裝置3、傳動(dòng)齒輪4、上輥安裝板5、精矯上輥6、出料鏈條8、下輥安裝板9、精矯下輥10、惰輪12、傳動(dòng)鏈輪13和傳動(dòng)鏈條14，所述上輥安裝板5與下輥安裝板9固定在精矯輥安裝架2內(nèi)部左右兩側(cè)導(dǎo)向槽中，可以沿導(dǎo)向槽上下移動(dòng)，上輥安裝板5上固定有多個(gè)精矯上輥6且精矯上輥6的安裝軸線呈喇叭口形狀，上輥安裝板5上還固定有上輥調(diào)節(jié)裝置3，下輥安裝板9上固定有若干精矯下輥10，每根精矯下輥10的軸上都安裝有一個(gè)傳動(dòng)齒輪4，每兩個(gè)相鄰的傳動(dòng)齒輪4之間安裝有惰輪12，一端的精矯下輥10軸上固定有傳動(dòng)鏈輪13且通過傳動(dòng)鏈條14與咬入裝置1的傳動(dòng)鏈輪連接，另一端的精矯下輥10的軸上安裝有傳動(dòng)鏈輪，通過出料鏈條8，與出料裝置7上的傳動(dòng)鏈輪相連。進(jìn)一步的，所述上輥調(diào)節(jié)裝置3包括調(diào)節(jié)螺栓3a、調(diào)節(jié)螺母3b、支撐板3c和卡圈3d，所述調(diào)節(jié)螺栓3a穿過精矯輥安裝架2的橫梁固定在上輥安裝板5中，調(diào)節(jié)螺栓3a的下端裝有支撐板3c，通過卡圈3d將支撐板3c卡在調(diào)節(jié)螺栓3a上，支撐板3c倒勾在上輥安裝板5的t形槽里，調(diào)節(jié)螺栓3a的上部旋有調(diào)節(jié)螺母3b，旋轉(zhuǎn)調(diào)節(jié)螺母3b位于精矯輥安裝架2的橫梁上方，可以使調(diào)節(jié)螺栓3a上下運(yùn)動(dòng)。進(jìn)一步的，所述精矯上輥6安裝軸線為從左到右開口逐漸增大的喇叭口狀的曲線，從左到右第一個(gè)精矯上輥6的安裝位置最低，最后一個(gè)精矯上輥6安裝位置最高；所述精矯下輥10的安裝軸線為水平直線。進(jìn)一步的，所述曲線的曲率根據(jù)金屬薄板材料的性能、板厚、輥?zhàn)拥闹睆?、輥?zhàn)又g的間距進(jìn)行計(jì)算確定。本發(fā)明的工作過程：需要矯直金屬薄板時(shí)，啟動(dòng)電動(dòng)機(jī)15，通過鏈輪、鏈條，帶動(dòng)咬入裝置1的咬入下輥轉(zhuǎn)動(dòng)，通過咬入對(duì)輥將薄板咬入矯直機(jī)。通過傳動(dòng)鏈條14帶動(dòng)傳動(dòng)鏈輪13、左邊第一個(gè)精矯下輥及左邊第一個(gè)傳動(dòng)齒輪4旋轉(zhuǎn)，通過左邊第一個(gè)惰輪12將動(dòng)力傳給左邊第二個(gè)精矯下輥，由于所有精矯輥的輥徑相同，所以可以獲得與左邊第一個(gè)精矯下輥相同的旋向及轉(zhuǎn)速，采用相同的結(jié)構(gòu)和傳動(dòng)方式，通過數(shù)個(gè)惰輪帶動(dòng)從左到右的數(shù)個(gè)精矯下輥一起旋轉(zhuǎn)，可以使所有精矯下輥的旋轉(zhuǎn)方向及轉(zhuǎn)速都相同。從左到右的最后一個(gè)精矯下輥軸上安裝有鏈輪，通過出料鏈條8，帶動(dòng)出料裝置7下輥的傳動(dòng)鏈輪轉(zhuǎn)動(dòng)，進(jìn)而帶動(dòng)出料下輥一起轉(zhuǎn)動(dòng)，可以將金屬薄板送出精矯裝置，完成精矯工作。數(shù)個(gè)精矯上輥的安裝中心線不是一條水平直線，而是一條從左到右開口逐漸增大的喇叭口狀的曲線，也即從左到右第一個(gè)精矯上輥的安裝位置最低，精矯時(shí)板面變形最大，最后一個(gè)精矯輥安裝位置最高，板面變形最小。曲線的曲率可以根據(jù)金屬薄板材料的性能、板厚、輥?zhàn)拥闹睆?、輥?zhàn)拥拈g距進(jìn)行計(jì)算，使精矯后的金屬薄板更平直，以滿足生產(chǎn)用板的需要。本發(fā)明的有益效果：精矯上輥的安裝中心線不是一條水平直線，而是一條呈喇叭口形狀的曲線，也即從左到右，上下矯直輥之間的間隙從小變大，曲線的曲率可以根據(jù)金屬薄板材料的性能、板厚、輥?zhàn)拥闹睆?、輥?zhàn)拥拈g距進(jìn)行計(jì)算，這樣可以使金屬薄板精矯開始變形大，后面變形逐漸減小，通過精矯后的板面更平直，以滿足生產(chǎn)用板的需要。因此本設(shè)計(jì)具有明顯的實(shí)用價(jià)值、經(jīng)濟(jì)價(jià)值和推廣價(jià)值。附圖說明圖1為上輥呈喇叭口排列的輥式精矯直機(jī)總體結(jié)構(gòu)圖；圖2為圖1的局部放大圖；圖3為實(shí)施例2的輥?zhàn)釉O(shè)置圖；圖4為金屬薄板與上輥接觸時(shí)的力學(xué)模型圖；圖中各標(biāo)號(hào)：圖1中：1為咬入裝置、2為精矯輥安裝架、3為上輥調(diào)節(jié)裝置、4為傳動(dòng)齒輪、5為上輥安裝板、6為精矯上輥、7為出料裝置、8為出料鏈條、9為下輥安裝板、10為精矯下輥、11為機(jī)架、12為惰輪、13為傳動(dòng)鏈輪、14為傳動(dòng)鏈條、15為電動(dòng)機(jī)；圖2中：5為上輥安裝板、3a為調(diào)節(jié)螺栓、3b為調(diào)節(jié)螺母、3c為支撐板、3d為卡圈。具體實(shí)施方式下面結(jié)合附圖和具體實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步說明。實(shí)施例1：如圖1所示，本輥式精矯直機(jī)包括咬入裝置1、精矯裝置和出料裝置7，三者依次從左到右固定在機(jī)架11上，機(jī)架11的底板上固定有電動(dòng)機(jī)15，電動(dòng)機(jī)15的輸出鏈輪與咬入裝置1的傳動(dòng)鏈輪相連；所述精矯裝置包括精矯輥安裝架2、上輥調(diào)節(jié)裝置3、傳動(dòng)齒輪4、上輥安裝板5、精矯上輥6、出料鏈條8、下輥安裝板9、精矯下輥10、惰輪12、傳動(dòng)鏈輪13和傳動(dòng)鏈條14，所述上輥安裝板5與下輥安裝板9固定在精矯輥安裝架2內(nèi)部左右兩側(cè)導(dǎo)向槽中，可以沿導(dǎo)向槽上下移動(dòng)，其中導(dǎo)向槽可為燕尾導(dǎo)向槽，上輥安裝板5上固定有多個(gè)精矯上輥6且精矯上輥6的安裝軸線呈喇叭口形狀，即從左到右第一個(gè)精矯上輥6的安裝位置最低，最后一個(gè)精矯上輥6安裝位置最高，上輥安裝板5上還固定有上輥調(diào)節(jié)裝置3；下輥安裝板9上固定有若干精矯下輥10，精矯下輥10的安裝軸線是水平固定的，也即從左到右上下輥之間的間隙由小變大，每根精矯下輥10的軸上都安裝有一個(gè)傳動(dòng)齒輪4，每兩個(gè)相鄰的傳動(dòng)齒輪4之間安裝有惰輪12，通過惰輪12傳動(dòng)，可以使所有精矯下輥10的旋轉(zhuǎn)方向一致；左端的精矯下輥10軸上固定有傳動(dòng)鏈輪13且通過傳動(dòng)鏈條14與咬入裝置1的傳動(dòng)鏈輪連接，可將電動(dòng)機(jī)15的動(dòng)力傳給左邊第一個(gè)精矯下輥10，右端的精矯下輥10的軸上安裝有傳動(dòng)鏈輪，通過出料鏈條8，與出料裝置7上的傳動(dòng)鏈輪相連，可以將旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)傳給出料裝置7的出料下輥，將板送出精矯裝置。如圖2所示，上輥調(diào)節(jié)裝置3包括調(diào)節(jié)螺栓3a、調(diào)節(jié)螺母3b、支撐板3d和卡圈3e，所述調(diào)節(jié)螺栓3a穿過精矯輥安裝架2的橫梁固定在上輥安裝板5中，調(diào)節(jié)螺栓3a的下端裝有支撐板3d，通過卡圈3e將支撐板3d卡在調(diào)節(jié)螺栓3a上，支撐板3d倒勾在上輥安裝板5的t形槽里，調(diào)節(jié)螺栓3a的上部旋有調(diào)節(jié)螺母3b，旋轉(zhuǎn)調(diào)節(jié)螺母3b位于精矯輥安裝架2的橫梁上方，可以使調(diào)節(jié)螺栓3a上下運(yùn)動(dòng)，通過支撐板3d就可帶動(dòng)上輥安裝板5及所有精矯上輥6一起上下移動(dòng)，因此可以根據(jù)金屬薄板的厚度調(diào)節(jié)精矯上輥6和精矯下輥10之間的距離，滿足精矯時(shí)所需要的輥縫要求，達(dá)到最佳精矯效果。實(shí)施例2：待矯直的材料是純銅，銅薄板的厚度h為0.8mm，純銅的彈性模量e為108gpa，銅的屈服極限強(qiáng)度σs為69mpa。以下計(jì)算以矯直機(jī)的精矯上輥6為5個(gè)、精矯下輥10為6個(gè)為例，對(duì)輥?zhàn)舆M(jìn)行編號(hào)，如圖3所示，上排輥?zhàn)拥木幪?hào)為(2)、(4)、(6)、(8)、(10)，下排輥?zhàn)拥木幪?hào)為(1)、(3)、(5)、(7)、(9)、(11)，輥徑為d(mm)，輥間距為p(mm)，精矯上輥6和精矯下輥10的輥徑相同，每個(gè)輥?zhàn)又g的間距也相同。輥式矯直機(jī)輥徑d與輥距p的確定：輥徑d與輥距p是兩個(gè)相互關(guān)聯(lián)、相互影響的參數(shù)，它們的數(shù)值比具有一定的范圍(一般都小于1)，例如：薄板輥式矯直機(jī)的徑距比β＝d/p，一般在0.9到0.95之間；中板矯直機(jī)的徑距比在0.85到0.9之間。金屬薄板在被上輥咬入的過程中受到很多力的作用，如圖4所示。其中下輥施加了一個(gè)向前的摩擦力fx帶動(dòng)金屬薄板向前運(yùn)動(dòng)，當(dāng)金屬薄板接觸到上輥時(shí)，上輥對(duì)金屬薄板產(chǎn)生了一個(gè)斜向下的阻力n，同時(shí)在阻力n的作用下，上輥與金屬薄板產(chǎn)生了垂直于n斜向下推動(dòng)銅始極片向前運(yùn)動(dòng)的摩擦力p，這三個(gè)力將組成一個(gè)力學(xué)關(guān)系，只有當(dāng)摩擦力p在水平方向的力px與摩擦力fx的合力大于n在水平方向的阻力nx時(shí)，金屬薄板才能順利咬入上輥。即：fx+px≥nx(1)在公式(1)中fx＝μf＝μ(nx+px)＝μ(ncosα+μnsinα)、nx＝nsinα、以及px＝pcosα＝μncosα，這些式子中的α為阻力n與垂直方向的夾角，將上述式子代入公式(1)可得：2μcosα+(μ2-1)sinα≥0(2)根據(jù)機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)可查得銅對(duì)鋼輥?zhàn)拥哪Σ料禂?shù)μ＝0.2，根據(jù)三角函數(shù)關(guān)系還可求得cosα＝(r-e)/r，sinα＝(2re-e2)1/2/r，其中r為輥?zhàn)拥陌霃郊磀/2，e表示輥?zhàn)訅合铝康淖畲笾担瑢⒁陨系仁酱牍?2)中得：r2-13.52re+6.76e2≥0(3)對(duì)公式(3)進(jìn)行求解可得r≤0.52e或r≥13e，由于r既不能太小更不能為負(fù)數(shù)，所以取r≥13e進(jìn)行計(jì)算。只有當(dāng)金屬薄板的原始曲率為零或者原始曲率的撓度方向與壓彎方向相同時(shí)，輥?zhàn)訉?duì)金屬薄板施加的下壓量才可能產(chǎn)生最大撓度，其值為：根據(jù)上輥下壓量的最大值為最大彎曲撓度的兩倍以及p＝2l，結(jié)合公式：可得：將公式(6)代入d/2＝pβ/2＝r≥13e中，得到：其中：純銅的彈性模量e為108gpa，銅的屈服極限強(qiáng)度σs為69mpa，徑距比β為0.9，因此可以算出輥距的最大值：pmax＝73h(8)由于徑距比根據(jù)求得的輥距最大值可求出輥徑最大值：dmax＝65h(9)通過對(duì)輥?zhàn)右霔l件的分析與計(jì)算，獲得了輥?zhàn)又睆脚c輥距的最大值，但此時(shí)算出來的數(shù)據(jù)只能滿足銅薄板能被輥?zhàn)右氲臈l件，對(duì)于如何降低銅薄板的疲勞剝蝕還沒有分析，因此需要用輥?zhàn)优c銅薄板的接觸強(qiáng)度來限制輥?zhàn)拥闹睆?，進(jìn)一步求得輥徑的最小值。以極限接觸應(yīng)力[σ]為標(biāo)準(zhǔn)，如果銅薄板與輥?zhàn)咏佑|應(yīng)力的最大值σmax小于極限接觸應(yīng)力，那么銅薄板在精矯過程中的剝蝕能力將會(huì)很低，對(duì)輥?zhàn)幽軌蚱鸬揭恍┍Ｗo(hù)作用，即：在精矯過程中，由于矯直輥的材質(zhì)為鋼，鋼的硬度比銅的硬度要高很多，因此應(yīng)該以銅薄板的屈服強(qiáng)度為衡量依據(jù)，使極限接觸應(yīng)力的數(shù)值為銅薄板屈服極限強(qiáng)度的兩倍，即[σ]＝2σs＝138mpa。在公式(10)中，f為上輥的最大矯直力(根據(jù)圖4可設(shè)定第二輥的矯直力最大)，依據(jù)公式：可得f＝8mmax/p，第二輥的最大矯直彎矩可由公式求出，因此可知其中mw＝zwσs，經(jīng)過公式(11)整理可得：公式(12)中zw為矩形的彈性斷面模數(shù)，其值為bh2/6，塑彎比最大值其值取1.5，純銅的彈性模量e為108gpa，銅的屈服極限強(qiáng)度σs為69mpa，徑距比β取值為0.9，將以上數(shù)值帶入不等式(12)中，可得輥徑的最小值：根據(jù)徑距比β＝0.9，可得出最小輥距為：pmin＝dmin/β＝18h(14)通過對(duì)輥式矯直機(jī)精矯力學(xué)特性的研究，以銅薄板能否咬入上輥為條件，分析咬入時(shí)銅薄板的受力狀態(tài)，求出輥?zhàn)拥淖畲笾睆脚c最大輥距，再以銅薄板與上輥接觸時(shí)的強(qiáng)度不能超過銅薄板的極限接觸強(qiáng)度為約束，計(jì)算出輥徑與輥距的最小值，最終求得輥距p的取值范圍是18h≤p≤73h，輥徑d的取值范圍是16h≤d≤65h。精矯輥的布置，采用上排輥可調(diào)、下排輥固定，這種布置方式只需要計(jì)算出上排輥的壓彎量，不用求下排輥的壓彎量，壓彎量也就是上排輥的壓下量。在整個(gè)精矯過程中，銅薄板的殘留曲率在數(shù)值上絕對(duì)不超過銅薄板的彈性曲率極限。在這種情況下，銅薄板的壓彎曲率比cw與壓彎撓度比是相等的，即：在計(jì)算每個(gè)精矯輥壓彎量之前，應(yīng)先計(jì)算出每個(gè)輥?zhàn)拥膲簭潛隙龋焊鶕?jù)公式(16)，若要求出每個(gè)輥?zhàn)拥膲簭潛隙?，就必須先求出銅薄板的彈性極限撓度：公式(17)中的p為輥距，在前面已經(jīng)求得其范圍是18h≤p≤73h，再根據(jù)銅薄板的厚度h＝0.8mm，因此可得14.4mm≤p≤58.4mm，由純銅的彈性模量e為108gpa，銅的屈服極限強(qiáng)度σs為69mpa，最終可求得銅薄板的彈性極限撓度。因此，上排輥(除第二輥和第n-1輥外)的壓彎量的計(jì)算公式為：第二輥壓彎量的計(jì)算公式為：δ2＝2δw2(19)第n-1輥壓彎量的計(jì)算公式為：δn-1＝2δw(n-1)(20)其中，i為輥?zhàn)泳幪?hào)，上排輥?zhàn)拥木幪?hào)為(2)、(4)、(6)、(8)、(10)，下排輥?zhàn)拥木幪?hào)為(1)、(3)、(5)、(7)、(9)、(11)，n為輥?zhàn)拥目倲?shù)即11個(gè)。分別取輥距為p＝20mm、p＝30mm、p＝40mm、p＝50mm，根據(jù)這些輥距的數(shù)值，求出銅薄板的彈性極限撓度，再求出每個(gè)輥?zhàn)拥膲簭潛隙?，最后可求得每個(gè)精矯輥的壓彎量，即可以得知精矯上輥軸線的曲率。①當(dāng)p＝20mm時(shí)，輥徑d＝pβ＝20*0.9＝18mm，根據(jù)矯直原理可算出每個(gè)輥?zhàn)拥膲簭潛隙圈膚i，由圖3可知，(1)號(hào)輥和(11)號(hào)輥沒有壓彎撓度，表1為輥距p＝20mm時(shí)各輥的壓彎撓度。表1輥距p＝20mm時(shí)各輥的壓彎撓度(mm)輥號(hào)i(2)(3)(4)(5)(6)(7)(8)(9)(10)壓彎撓度δwi0.0250.0210.0180.0170.0160.0150.0150.0150.015當(dāng)p＝20mm時(shí)，計(jì)算出精矯上輥的壓彎量，如表2。表2p＝20mm時(shí)上排輥的壓彎量(mm)輥號(hào)i(2)(4)(6)(8)(10)壓彎量δi0.0500.0370.0320.0300.030②當(dāng)p＝30mm時(shí)，輥徑d＝pβ＝30*0.9＝27mm，計(jì)算出每個(gè)輥?zhàn)拥膲簭潛隙圈膚i，如表3為p＝30mm時(shí)各輥的壓彎撓度。表3p＝30mm時(shí)各輥的壓彎撓度輥號(hào)i(2)(3)(4)(5)(6)(7)(8)(9)(10)δwi0.0570.0480.0420.0390.0370.0360.0350.0340.034當(dāng)p＝30mm時(shí)，計(jì)算出各精矯上輥的壓彎量，如表4。表4p＝30mm時(shí)各精矯上輥的壓彎量輥號(hào)i(2)(4)(6)(8)(10)壓彎量δi0.1140.0860.0750.0700.068③當(dāng)p＝40mm時(shí)，輥徑d＝pβ＝40*0.9＝36mm，算出每一個(gè)輥?zhàn)拥膲簭潛隙圈膚i，如表5。表5p＝40mm時(shí)各輥的壓彎撓度輥號(hào)i(2)(3)(4)(5)(6)(7)(8)(9)(10)壓彎撓度δwi0.1000.0840.0750.0690.0660.0630.0620.0600.059當(dāng)p＝40mm時(shí)，計(jì)算出各精矯上輥的壓彎量，如表6。表6p＝40mm時(shí)精矯上輥的壓彎量④p＝50mm時(shí)，輥徑d＝pβ＝50*0.9＝45mm，計(jì)算出每一個(gè)輥?zhàn)拥膲簭潛隙圈膚i，如表7。表7p＝50mm時(shí)各輥的壓彎撓度輥號(hào)i(2)(3)(4)(5)(6)(7)(8)(9)(10)壓彎撓度δwi0.1570.1320.1170.1080.1030.0990.0960.0940.093當(dāng)p＝50mm時(shí)，計(jì)算出各個(gè)精矯上輥的壓彎量，如表8。表8p＝50mm時(shí)精矯裝置中上排輥的壓彎量輥號(hào)i(2)(4)(6)(8)(10)壓彎量δi0.3140.2370.2070.1930.186表2、表4、表6、表8分別顯示了輥距為20mm、30mm、40mm、50mm的上排輥壓彎量，從表中可以看出，從(2)號(hào)輥開始，從左到右，精矯上輥6的壓彎量逐漸減小，也即上排輥的壓下量逐漸減小，從左到右上排輥的安裝中心逐漸提高，所以上排輥的安裝軸線是一條喇叭口曲線。在采用精矯上輥安裝軸線呈喇叭口形狀的精矯直機(jī)對(duì)金屬薄板進(jìn)行矯直時(shí)，將這些壓彎量施加到金屬薄板上，以便獲得滿意的矯直效果。以上結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明的具體實(shí)施方式作了詳細(xì)說明，但是本發(fā)明并不限于上述實(shí)施方式，在本領(lǐng)域普通技術(shù)人員所具備的知識(shí)范圍內(nèi)，還可以在不脫離本發(fā)明宗旨的前提下作出各種變化。當(dāng)前第1頁12