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专利号: 2017114012597
申请人: 燕山大学
专利类型:发明专利
专利状态:已下证
专利领域: 基本上无切削的金属机械加工;金属冲压
更新日期:2024-02-23
缴费截止日期: 暂无
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摘要:

权利要求书:

1.一种测量支撑辊外轮廓实时获取板带轧机负载辊缝信息的方法,其特征在于,包括以下步骤:步骤1:在板带轧机的上支承辊正上部布置一组位移传感器,该组位移传感器包括多个位移传感器,多个位移传感器之间彼此均匀分布并成直线排列,位移传感器的排列总长度与所述上支承辊的辊身长度相同,多个位移传感器与所述上支承辊之间的轴线距离均相等,且所述位移传感器的轴向方向都处于垂直方向,位移传感器的检测方向通过上支承辊的轴线;

步骤2:所述位移传感器测量从所述位移传感器到所述上支承辊表面的距离值;通过测量的距离值得到上支承辊轴线相对于轧机空载时沿垂直方向的挠度;

步骤3:根据每组位移传感器的数量,相邻两个所述位移传感器之间的距离以及工作辊、中间辊和上支承辊的长度和直径、以及上支承辊轴线相对于轧机空载时沿垂直方向的挠度,建立上支承辊、中间辊和工作辊轴线变形表达式、建立辊间弹性压扁表达式、建立辊间变形协调表达式、力和力矩平衡方程,得到单位宽度轧制压力和工作辊轴线相对于轧机空载时的挠度;

步骤4:根据与带材接触的工作辊的压扁影响系数,单位宽度轧制压力,相邻两个位移传感器之间的距离,结合与带材接触的工作辊的压扁量模型,得到与带材接触的工作辊的压扁量;以及步骤5:根据空载辊缝常数、与带材接触的工作辊的压扁量、轧制时工作辊轴线相对于轧机空载时的挠度以及工作辊与带材间的空载间隙,得到负载辊缝的形状曲线。

2.根据权利要求1所述的测量支撑辊外轮廓实时获取板带轧机负载辊缝信息的方法,其特征在于,所述板带轧机为四辊轧机或六辊轧机。

3.根据权利要求2所述的测量支撑辊外轮廓实时获取板带轧机负载辊缝信息的方法,其特征在于,当轧机为六辊轧机时,步骤3的具体步骤为:建立上支承辊、中间辊和工作辊轴线变形表达式

其中,fb为上支承辊轴线相对于轧机空载时的挠度,fm为中间辊轴线相对于轧机空载时的挠度,fw为轧制时工作辊轴线相对于轧机空载时的挠度,αb为上支承辊的分布载荷影响系数,αm为中间辊的分布载荷影响系数,αw为工作辊的分布载荷影响系数,qmb为中间辊和上支承辊之间压力分布,qwm为工作辊和中间辊之间压力分布,Δy为相邻两个位移传感器间的距离,cmo为与上支承辊辊身操作端接触处的中间辊轴线位移,cmd为与上支承辊辊身传动端接触处的中间辊轴线位移,cwo为工作辊操作端的轴线位移,cwd为工作辊传动端的轴线位移,lb为上支承辊辊身长度,αFw为工作辊的弯辊力影响系数,yi为工作辊轴线上点到工作辊辊身中心的距离,Fw为工作辊弯辊力,lw为工作辊辊身长度,pl为单位宽度轧制压力,y为到工作辊辊身中心的距离,建立辊间弹性压扁表达式,

Δmbi=αmbiqmbi(i=1,2,…,m);                 (4)Δwmi=αwmiqwmi(i=1,2,…,m);                 (5)其中,Δmb为中间辊与上支承辊之间弹性压扁量,Δwm为工作辊与中间辊之间弹性压扁量,αmb为中间辊与上支承辊之间的压扁系数,αwm为工作辊与中间辊之间的压扁系数;

建立辊间变形协调表达式

fmi=fbi+Δmbi+ΔDmbi(i=1,2,…,m):         (6)fwi=fmi+Δwmi+ΔDwmi(i=1,2,…,m):         (7)其中,ΔDmb为中间辊与上支承辊之间的空载间隙,ΔDwm为工作辊与中间辊之间的空载间隙;

建立工作辊和中间辊的力和力矩平衡表达式

其中,Ls为压下支点中心距;

联立上述(1)~(11),可解出fw、pl,即工作辊轴线相对于轧机空载时的挠度和单位宽度轧制压力。

4.根据权利要求2所述的测量支撑辊外轮廓实时获取板带轧机负载辊缝信息的方法,其特征在于,当轧机为四辊轧机时,步骤3的具体步骤为:建立上支承辊和工作辊轴线变形表达式,

其中,fb为上支承辊轴线相对于轧机空载时的挠度,fw为轧制时工作辊轴线相对于轧机空载时的挠度,αb为上支承辊的分布载荷影响系数,αw为工作辊的分布载荷影响系数,qwb为辊间压力分布,Δy为相邻两个位移传感器间的距离,cwo为工作辊操作端的轴线位移,cwd为工作辊传动端的轴线位移,αFw为工作辊的弯辊力影响系数,yi为工作辊轴线上点到工作辊辊身中心的距离,Fw为工作辊弯辊力,lw为工作辊辊身长度,pl为单位宽度轧制压力;

建立辊间弹性压扁表达式

Δwbi=αwbiqwbi(i=1,2,…,m)                                 (16)其中,Δwb为辊间弹性压扁量,αwb为辊间压扁系数;

建立工作辊与上支承辊轴线变形协调表达式:

fwi=fbi+Δwbi+ΔDwbi(i=1,2,…,m)                            (17)其中,ΔDwb为辊间空载间隙;

建立工作辊平衡表达式:

联立上述表达式(14)~(19),可解出fw、pl,即工作辊轴线相对于轧机空载时的挠度和单位宽度轧制压力,Ls为压下支点中心距。

5.根据权利要求1所述的测量支撑辊外轮廓实时获取板带轧机负载辊缝信息的方法,其特征在于,所述步骤4的具体步骤为:建立与带材接触的工作辊的压扁量表达式,

其中,Δws为与带材接触的工作辊的压扁量;αws为与带材接触的工作辊的压扁影响系数;pl为单位宽度轧制压力;Δy为相邻两个位移传感器间的距离;j=1,2,…,m。

6.根据权利要求1所述的测量支撑辊外轮廓实时获取板带轧机负载辊缝信息的方法,其特征在于,所述步骤5的具体步骤为:建立负载辊缝的形状曲线,即出口板厚分布表达式

h1i=s0+2fwi+2Δwsi+2ΔRwi(i=1,2,…,m)                        (13)其中,h1为负载辊缝,s0为空载辊缝常数,ΔRw为工作辊与带材间的空载间隙;Δws为与带材接触的工作辊的压扁量;“i=1,2,…,m”。

7.根据权利要求1所述的测量支撑辊外轮廓实时获取板带轧机负载辊缝信息的方法,其特征在于:所述位移传感器为超声波传感器、红外线传感器或激光传感器;所述位移传感器的量程大于2mm,测量精度小于100nm,且重复精度小于50nm。