中厚板矫直机接轴扭矩在线监测系统的研究

摘要

目前我国正处于从钢铁大国到钢铁强国的过渡中，钢铁工业也处于深层次的结构调整阶段。宽厚板因具有比较高的附加值，已经成为发展的重点。矫直机是冶金工业生产中比较常用的重要设备，矫直过程也是确保中厚板生产必不可缺的重要工序。一直以来，矫直机万向接轴的设计方法和在线扭矩监测模型都是未能完美解决的难题。虽然很多人在理论设计方法和计算模型方面做了试验和研究，但是至今没有权威性的，令人信服的监测方法和手段，这就很难保证矫直机万向接轴工作的可靠性。正因为如此，必须有一些方法和装置，能够实时监控其扭矩的变化，并对这些变化做出相应的反馈控制，才能保证整个矫直机设备的安全可靠。
　　本课题以某钢厂“11辊全液压强力矫直机”为实验平台，通过对矫直理论和板材塑性变形机理的探讨，研究十一辊中厚板矫直机在矫直板材时传动扭矩的实时变化状态和规律，设计并制造一套实验装置，在舞阳钢铁十一辊热处理全液压矫直机上进行现场实验并取值，结合所得数据对传动扭矩进行现场指导调节，从而达到控制生产，提高板形质量的目的。得到结论如下:
　　(1)本文根据弹塑性弯曲变形理论分析，引用“虚拟支点”的概念，建立了辊式矫直机力能参数计算的力学模型，在此基础上推导出相应的数学计算公式。
　　(2)对中厚板矫直机主传动系统扭矩在线监测的必要性进行了分析，同时对扭矩的测量原理、监测系统的工作原理及构成均作了详细的阐述，该系统对于保证中厚板矫直机主传动系统安全运行，减少事故发生以及事故原因的查找，都具有非常重要的理论和现实意义。
　　(3)分别采用有限元模拟和实验测量二者相结合的方法，探讨预应力机架在预紧和矫直两个工作状态下的强度和刚度情况。指出矫直咬钢和抛钢时的冲击应力是影响矫直机承载能力的最主要因素，也是引起矫直辊缝变化，从而影响板材平直度的主要原因，对矫直机的结构设计和使用具有很重要的意义。
　　总之，通过本课题的研究，可以建立更加合理的传动扭矩计算和控制模型，有利于制定更加合理的矫直工艺参数，提高矫直质量。本课题所研究的内容是当前钢铁企业和钢铁设备制造企业所遇到的技术难题，它可以为企业提供可靠的技术保障，为生产更加先进、自动化程度高的矫直机提供了条件。

目录

声明

摘要

第一章 绪论

1．1 研究背景

1．2 中厚板矫直机在实际生产中的作用

1．3 国内外矫直装备及技术的进展

1．3．1 国内外矫直机的发展历程

1．3．2 国内板带材矫直技术、装备的研究概况

1．3．3 辊式矫直机简介

1．4 本课题研究的目的、意义及研究内容

1．4．1 本课题研究的目的、意义

1．4．2 本课题研究内容

第二章 辊式矫直机力能参数计算新模型

2．1 矫直力计算

2．1．1 矫直力计算的传统模型

2．1．2 建立计算矫直力的新模型

2．1．3 有关矫直力的新数学模型

2．2 矫直功率的计算

2．2．1 轧件弯曲变形所需力矩的计算

2．2．2 Mk的计算

2．2．3 克服摩擦力矩的计算

2．2．4 新模型下的矫直力矩计算公式

2．3 新模型下矫直功率的计算

2．4 小结

第三章 中厚板矫直机接轴扭矩在线监测系统

3．1 矫直机轴系动态扭矩测量模型

3．1．1 扭矩测试原理及方法

3．1．2 应变片测量原理及贴法

3．1．3 应变仪给定应变标定法

3．1．4 扭矩信号的传输

3．2 实验装置

3．3 测试结果及分析

3．3．1 测试信号记录数据

3．3．2 扭矩信号记录曲线及其特征

3．3．3 电机输出功率记录曲线及其特征

3．4 小结

第四章 预应力机架的有限元模拟和实测研究

4．1．建立有限元和实测模型

4．1．1 有限元模型的建立

4．1．2 实验测量模型的建立

4．2．预紧时机架分析

4．2．1 预紧后实际变形与模拟变形比较

4．2．2 预紧后机架应力与实测值比较

4．3．矫直时机架受载状态分析

4．4．小结

第五章 结论

参考文献

攻读硕士学位期间发表的论文

致谢

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