CN106031931A - 用于拆捆带机的新型托辊及关键参数确定方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了用于拆捆带机的新型托辊及关键参数确定方法，通过本发明方法设计的旋转托辊其辊面呈斜锥面，通过合理地设计辊面倾角，一方面避免了钢卷在凹槽处钢印的产生，另一方面避免了凹槽处圆角的加工难度，使得捆带能够准确地从托辊凹槽处脱落，解决现场生产难题，提高钢卷的表面质量。

Description

用于拆捆带机的新型托辊及关键参数确定方法

技术领域

本发明涉及一种用于拆捆带机的旋转托辊及其设计方法，更具体地说，涉及用于拆捆带机的新型托辊及关键参数确定方法。

背景技术

在带钢的冷轧生产线的入口区域部分，为了实现自动化的上卷功能，需要使用拆捆带机械手对钢卷进行拆捆带操作。上卷小车把位于鞍座位置的钢卷输送至拆捆带机械手下部，然后利用托辊来支撑钢卷，最后拆捆带机械手对钢卷进行拆捆带操作。该托辊的作用有二，一是支撑钢卷，二是其可以通过旋转使钢卷头部准确定位(比如处于七点钟位置)，防止拆捆后头部受重力作用折弯垂地。为了将钢卷表面的捆带抽出，托辊的中部需留有凹槽。但是凹槽两侧的台阶易导致钢卷表面形成压印，严重影响带钢质量，针对此问题，国内外厂家通常在台阶的设计处采用大圆弧过渡，但圆弧过渡的加工困难，成本较高，同时设计的圆弧大小很难定量设计，一旦不匹配钢卷表面的压印仍旧非常明显。

发明内容

针对现有技术中存在的托辊的缺陷，本发明的目的是提供用于拆捆带机的新型托辊及关键参数确定方法。

为实现上述目的，本发明采用如下技术方案：

一种用于拆捆带机的新型托辊的关键参数确定方法，包括以下步骤：

步骤a，收集现场设备参数；

所述现场设备参数包括钢卷捆带宽度l_k、捆带厚度h_k、机组钢卷最大宽度L、机组钢卷最大外半径R、机组钢卷最大内半径r、钢卷最大卷重G、最大卷重钢卷外圈的紧密系数m、最大卷重作用下托辊所承受的当量弯矩M_e、托辊材料在静应力作用下的许用弯曲应力[σ₊₁]_b、接触面法向与竖直方向夹角θ；

步骤b，给定设计参数；

所述设计参数包括拆捆槽宽度设计系数δ_ck(2.5≤δ_ck≤7.5)、拆捆槽深度设计系数δ_sk(1.5≤δ_sk≤12)、辊径设计系数δ_g(2.5≤δ_g≤5)、轴径设计参数δ_z(δ_z≥1)倾角上限系数ζ₁(1<ζ₁<1.5)、倾角下限系数ζ₂(0.5<ζ₂<1)，变形量修正系数ξ(1<ξ<2π)；

步骤c，计算旋转地辊拆捆槽宽度l＝l_kδ_ck；

步骤d，计算旋转地辊拆捆槽深度s＝h_kδ_ck；

步骤e，计算地辊轴颈

步骤f，计算地辊辊径D_g＝δ_g D_z；

步骤g，计算辊面倾角设计值α_s；

步骤h，以所述l、s、D_z、D_g、α_s为托辊设计尺寸，加工制造安装。

根据本发明的一实施例，步骤g包括：

步骤g1，在钢卷与托辊的接触面内建立坐标系，以托辊凹槽处与钢卷的接触点为原点o，辊面倾角合理值α，托辊轴线方向为x轴，垂直于x轴方向为y轴，计算沿x轴钢卷任意点的变形量Δh_x0＝x sin α；

步骤g2，计算钢卷最大变形量为

步骤g3，计算钢卷的最大变形宽度

步骤g4，计算轴上坐标为x处的带钢变形宽度

步骤g5，计算接触面上任意一点的变形量

步骤g6，计算钢卷外圈的径向弹性模量为

步骤g7，计算接触面上各点压应力

步骤g8，计算每个接触面受到的重力分力

步骤g9，解方程得到托辊倾角的合理值α＝α_h，方程中ξ为考虑将变形面近似成三角形的误差系数，且α_h为方程组的解；

步骤g10，计算倾角的设计值

为实现上述目的，本发明采还用如下技术方案：

一种用于拆捆带机的新型托辊，其特征在于：

所述托辊的辊面为斜面，其主要设计尺寸参数包括l、s、D_z、D_g、α_s，所述参数由以下条件限定：

现场设备参数包括钢卷捆带宽度l_k、捆带厚度h_k、机组钢卷最大宽度L、机组钢卷最大外半径R、机组钢卷最大内半径r、钢卷最大卷重G、最大卷重钢卷外圈的紧密系数m、最大卷重作用下托辊所承受的当量弯矩M_e、托辊材料在静应力作用下的许用弯曲应力[σ₊₁]_b、接触面法向与竖直方向夹角θ；

设计参数包括拆捆槽宽度设计系数δ_ck(2.5≤δ_ck≤7.5)、拆捆槽深度设计系数δ_sk(1.5≤δ_sk≤12)、辊径设计系数δ_g(2.5≤δ_g≤5)、轴径设计参数δ_z(δ_z≥1)倾角上限系数ζ₁(1<ζ₁<1.5)、倾角下限系数ζ₂(0.5<ζ₂<1)，变形量修正系数ξ(1<ξ<2π)；

计算旋转地辊拆捆槽宽度l＝l_kδ_ck；

计算旋转地辊拆捆槽深度s＝h_kδ_ck；

计算地辊轴颈

计算地辊辊径D_g＝δ_g D_z；

计算辊面倾角设计值α_s。

根据本发明的一实施例，辊面倾角设计值α_s由以下条件限定：

在钢卷与托辊的接触面内建立坐标系，以托辊凹槽处与钢卷的接触点为原点o，辊面倾角合理值α，托辊轴线方向为x轴，垂直于x轴方向为y轴，计算沿x轴钢卷任意点的变形量Δh_x0＝xsinα；

计算钢卷最大变形量为

计算钢卷的最大变形宽度

计算轴上坐标为x处的带钢变形宽度

计算接触面上任意一点的变形量

计算钢卷外圈的径向弹性模量为

计算接触面上各点压应力

计算每个接触面受到的重力分力

解方程得到托辊倾角的合理值α＝α_h，方程中ξ为考虑将变形面近似成三角形的误差系数，且α_h为方程组的解；

计算倾角的设计值

在上述技术方案中，本发明的用于拆捆带机的新型托辊及关键参数确定方法既满足了消除钢卷压印的影响，又可以使得捆带能够准确地从托辊凹槽处脱落，解决了现场生产难题，提高了带钢的表面质量。

附图说明

图1a是现有的托辊示意图；

图1b是本发明用于拆捆带机的新型托辊的结构示意图；

图2是钢卷与托辊接触面示意图

图3是钢卷变形区示意图

图4是本发明用于拆捆带机的新型托辊的关键参数确定方法的流程图。

具体实施方式

下面结合附图和实施例进一步说明本发明的技术方案。

为此，针对现有技术中托辊存在的缺陷，同时结合钢卷冷轧生产线入口区域部分的设备与工艺特点，本发明提供一种用于拆捆带机的新型托辊及其关键参数确定方法。

如图1a和1b所示，本发明的托辊在原有托辊的基础上两端改为斜面结构，可以防止钢卷压印的产生。压印之所以产生是由于位于凹槽两侧的钢卷与托辊直接接触，受到很大的均布载荷的作用，而在凹槽处，钢卷与托辊没有接触，没有载荷作用。这样，由于所受载荷的急剧变化，在凹槽台阶处产生了应力集中并超出了钢卷的屈服极限，即产生了压印。

本发明的斜面托辊的设计则完美地避免了外部载荷的急剧变化，使钢卷所受载荷逐步地变化，在受很大载荷和不受载荷两种极限情况间形成一个缓冲区，避免了应力集中的产生，从而可以防止钢卷压印的产生。

本发明的关键技术在于计算钢卷在凹槽台阶处刚好不发生变形的极限情况下的托辊倾角α，如实际倾角大于α，则可能会导致钢卷悬空长度过大，钢卷两端的压扁量变化率大，易在两端部造成压印，如实际倾角小于此α，则钢卷在与凹槽接触处会发生压扁量的突变，突变值过大，会在凹槽处造成压印。

因此，如图4所示，本发明用于拆捆带机的新型托辊的关键参数确定方法为：

步骤a，收集现场设备参数。现场设备参数包括钢卷捆带宽度l_k、捆带厚度h_k、机组钢卷最大宽度L、机组钢卷最大外半径R、机组钢卷最大内半径r、钢卷最大卷重G、最大卷重钢卷外圈的紧密系数m、最大卷重作用下托辊所承受的当量弯矩M_e、托辊材料在静应力作用下的许用弯曲应力[σ₊₁]_b、接触面法向与竖直方向夹角θ。

步骤b，给定设计参数。设计参数包括拆捆槽宽度设计系数δ_ck(2.5≤δ_ck≤7.5)、拆捆槽深度设计系数δ_sk(1.5≤δ_sk≤12)、辊径设计系数δ_g(2.5≤δ_g≤5)、轴径设计参数δ_z(δ_z≥1)倾角上限系数ζ₁(1<ζ₁<1.5)、倾角下限系数ζ₂(0.5<ζ₂<1)，变形量修正系数

步骤c，计算旋转地辊拆捆槽宽度l＝l_kδ_ck。

步骤d，计算旋转地辊拆捆槽深度s＝h_kδ_ck。

步骤e，计算地辊轴颈

步骤f，计算地辊辊径D_g＝δ_g D_z。

步骤g，计算辊面倾角设计值α_s。

步骤h，以所述l、s、D_z、D_g、α_s为托辊设计尺寸，加工制造安装。

进一步的，在步骤g中，辊面倾角设计值α_s的具体计算方法为：

步骤g1，在钢卷与托辊的接触面内建立坐标系，以托辊凹槽处与钢卷的接触点为原点o，辊面倾角合理值α，托辊轴线方向为x轴，垂直于x轴方向为y轴，计算沿x轴钢卷任意点的变形量Δh_x0＝x sin α；

步骤g2，计算钢卷最大变形量为

步骤g3，计算钢卷的最大变形宽度

步骤g4，计算轴上坐标为x处的带钢变形宽度

步骤g5，计算接触面上任意一点的变形量

步骤g6，计算钢卷外圈的径向弹性模量为

步骤g7，计算接触面上各点压应力

步骤g8，计算每个接触面受到的重力分力

步骤g9，解方程得到托辊倾角的合理值α＝α_h，方程中ξ为考虑将变形面近似成三角形的误差系数，且α_h为方程组的解；

步骤g10，计算倾角的设计值

下面通过多个实施例来进一步说明上述技术方案。

实施例1

(1)收集现场参数，钢卷宽度L，凹槽宽度l，钢卷外半径R，内半径r，钢卷外圈的紧密系数为m，钢卷的弹性模量为E，接触面法向与竖直方向的夹角为θ，钢卷重量G。

(2)如图2所示，在钢卷与托辊的接触面内建立坐标系，以托辊凹槽处与钢卷的接触点为原点o，托辊轴线方向为x轴，垂直于x轴方向为y轴。托辊倾角为α，则沿x轴钢卷任意点的变形量可取为

Δh_x0＝x sin α (1)

(3)钢卷最大变形量为

${\mathrm{\&Delta;h}}_{\max }=\frac{L-l}{2}\sin \mathrm{\&alpha;}---\left(2\right)$

(4)钢卷的最大变形宽度

${\mathrm{\&Delta;s}}_{\max }=\sqrt{R^2-{(R-{\mathrm{\&Delta;h}}_{\max })}^2}---\left(3\right)$

(5)如图2所示，根据钢卷与托辊的接触面特点，可将接触面近似成三角形。则可认为在轴上任意x处，钢卷的变形宽度

(说明：将接触面近似看成三角形接触面，且越靠近接触面的边部其变形越小，故忽略边部的变形)

(6)根据钢卷变形区形状特点，可将钢卷截面内变形部分近似成三角形状，如图3所示，则在接触面上任意一点的变形量可表示为

$\begin{array}{c}{\mathrm{\&Delta;h}}_{\mathrm{xy}}=\frac{{\mathrm{\&Delta;s}}_x-\left|y\right|}{{\mathrm{\&Delta;s}}_x}{\mathrm{\&Delta;h}}_{x0}\\ =x\sin \mathrm{\&alpha;}-\frac{\left|y\right|}{{\mathrm{\&Delta;s}}_{\max }x}\&CenterDot;x\tan \mathrm{\&alpha;}\&CenterDot;\frac{L-l}{2}\\ =x\sin \mathrm{\&alpha;}-\frac{\left|y\right|\tan \mathrm{\&alpha;}}{{\mathrm{\&Delta;s}}_{\max }}\&CenterDot;\frac{L-l}{2}\\ =x\sin \mathrm{\&alpha;}-\frac{y\tan \mathrm{\&alpha;}}{\sqrt{R^2-{(R-{\mathrm{\&Delta;h}}_{\max })}^2}}\&CenterDot;\frac{L-l}{2}\end{array}---\left(5\right)$

(说明：实际的变形量在截面内成圆弧状分布，此处将圆弧状的分布近似成三角形，因为此圆弧较小，且边部的变形量较小，故认为可以这样近似)

(7)取钢卷外圈的径向弹性模量为E_r，则

$E_r=\frac{E}{m}---\left(6\right)$

(8)则可取在接触面上各点的应力为

${\mathrm{\&sigma;}}_{\mathrm{xy}}=\frac{{\mathrm{\&Delta;h}}_{\mathrm{xy}}}{R-r}{E}_r---\left(7\right)$

(9)则每个接触面受到的重力分力为，

$F=\frac{G}{4\cos \mathrm{\&theta;}}---\left(8\right)$

(10)将接触面各点应力沿接触面积分，由牛顿第三定律可得方程

$2\mathrm{\&xi;}\underset{0}{\overset{\frac{L-l}{2}}{\&Integral;}}\mathrm{dx}\underset{0}{\overset{x\&CenterDot;\frac{2\sqrt{R^2-{(R-{\mathrm{\&Delta;h}}_{\max })}^2}}{L-1}}{\&Integral;}}{\mathrm{\&sigma;}}_{\mathrm{xy}}\mathrm{dy}=\frac{G}{4\cos \mathrm{\&theta;}}---\left(9\right)$

ξ为考虑将变形面近似成三角形的误差系数，且

(11)将(5)(6)(7)式代入(9)式，积分并化简，可得关于α的方程

(12)继续化简可得关于α的四次方程，

${\sin }^4\mathrm{\&alpha;}-\frac{4R}{L-l}{\sin }^3\mathrm{\&alpha;}+{\left[\frac{3G(R-r)}{E_r\mathrm{\&xi;}\cos \mathrm{\&theta;}(L-l)}\right]}^2{\left(\frac{2}{L-l}\right)}^2=0---\left(11\right)$

代入现场数据，解此方程，得到关于托辊倾角的合理值α＝α_s

(13)则α的的取值范围可取

ζ₁α_s≤α≤ζ₂α_s (13)

式中ζ₁为考虑钢卷在凹槽处恰不出现压印的系数，ζ₂为考虑钢卷在端部恰不产生划伤缺陷的系数。

实施例2

(1)收集现场参数，钢卷宽度L＝1.6m，凹槽宽度l＝0.4m，钢卷外半径R＝1m,内半径r＝0.2m，钢卷外圈的紧密系数为m＝5000，钢卷的弹性模量为E＝2.1×10⁵MPa，接触面法向与竖直方向的夹角为θ＝10°，钢卷重量G＝40t，误差系数ξ＝1.1。

(2)在钢卷与托辊的接触面内建立坐标系，以托辊凹槽处与钢卷的接触点为原点o，托辊轴线方向为x轴，垂直于x轴方向为y轴。托辊倾角为α，则沿x轴钢卷任意点的变形量为

Δh_x0＝x sin α (1)

(3)钢卷最大变形量为

$\begin{array}{c}{\mathrm{\&Delta;h}}_{\max }=\frac{L-l}{2}\sin \mathrm{\&alpha;}\\ =0.6\sin \mathrm{\&alpha;}\end{array}---\left(2\right)$

(4)钢卷的最大变形宽度

$\begin{array}{c}{\mathrm{\&Delta;s}}_{\max }=\sqrt{R^2-{(R-{\mathrm{\&Delta;x}}_{\max })}^2}\\ =\sqrt{1.2\sin \mathrm{\&alpha;}-0.36{\sin }^2\mathrm{\&alpha;}}\end{array}---\left(3\right)$

(5)则可认为在x轴任意x处，钢卷的变形宽度

$\begin{array}{c}{\mathrm{\&Delta;s}}_x=\frac{x}{\frac{L-l}{2}}{\mathrm{\&Delta;s}}_{\max }\\ =\frac{x}{0.6}\sqrt{1.2\sin \mathrm{\&alpha;}-0.36{\sin }^2\mathrm{\&alpha;}}\end{array}---\left(4\right)$

(6)则在接触面上任意一点的变形量可表示为

$\begin{array}{c}{\mathrm{\&Delta;h}}_{\mathrm{xy}}=\frac{{\mathrm{\&Delta;s}}_x-\left|y\right|}{{\mathrm{\&Delta;s}}_x}{\mathrm{\&Delta;h}}_{x0}\\ =x\sin \mathrm{\&alpha;}-\frac{0.6\left|y\right|\sin \mathrm{\&alpha;}}{\sqrt{1.2\sin \mathrm{\&alpha;}-0.36{\sin }^2\mathrm{\&alpha;}}}\end{array}---\left(5\right)$

(7)取钢卷外圈的弹性模量为E_r，则

$E_r=\frac{E}{m}=3.5\&times;{10}^7\mathrm{Pa}---\left(6\right)$

(8)则可取在接触面上各点的应力为

$\begin{array}{c}{\mathrm{\&sigma;}}_{\mathrm{xy}}=\frac{{\mathrm{\&Delta;h}}_{\mathrm{xy}}}{R-r}{E}_r\\ =(x\sin \mathrm{\&alpha;}-\frac{0.6\left|y\right|\sin \mathrm{\&alpha;}}{\sqrt{1.2\sin \mathrm{\&alpha;}-0.36{\sin }^2\mathrm{\&alpha;}}})\&times;4.375\&times;{10}^7\mathrm{Pa}\end{array}---\left(7\right)$

(9)则每个接触面受到的重力分力为

$\begin{array}{c}F=\frac{\mathrm{Gg}}{4\cos \mathrm{\&theta;}}\\ =101643N\end{array}---\left(8\right)$

(10)将接触面各点应力沿接触面积分，由牛顿第三定律可得方程

$2.1\underset{0}{\overset{0.6}{\&Integral;}}\mathrm{dx}\underset{0}{\overset{x\&CenterDot;\frac{\sqrt{1.2\sin \mathrm{\&alpha;}{-0.36\sin }^2\mathrm{\&alpha;}}}{0.6}}{\&Integral;}}(x\sin \mathrm{\&alpha;}-\frac{0.6\left|y\right|\sin \mathrm{\&alpha;}}{\sqrt{1.2\sin \mathrm{\&alpha;}-0.36{\sin }^2\mathrm{\&alpha;}}})\&times;4.375\&times;{10}^7\mathrm{dy}=101643---\left(9\right)$

将(5)(6)(7)式代入(9)式，积分并化简，可得关于α的方程

$2.1\&times;4.375\&times;{10}^7\&times;\frac{{1.2}^2}{4\&times;6}\&CenterDot;\sin \mathrm{\&alpha;}\&CenterDot;\sqrt{1.2\sin \mathrm{\&alpha;}-0.36{\sin }^2\mathrm{\&alpha;}}=101643---\left(10\right)$

继续化简可得关于α的四次方程，

sin⁴α-3.3sin³α+0.0014＝0 (11)

代入现场数据，解此方程，得到关于托辊倾角的合理值α＝4.45°

(13)取ζ₁＝0.8为考虑钢卷在凹槽处恰不出现压印的系数，取ζ₂＝1.2为考虑钢卷在端部恰不产生压印划伤缺陷的系数，则α的取值范围可取

3.56°≤α≤5.34° (13)

实施例3

(a)收集现场设备参数，钢卷捆带宽度l_k＝0.08m、捆带厚度h_k＝0.005m、机组钢卷最大宽度L＝1.6m、机组钢卷最大外半径R＝1m、机组钢卷最大内半径r＝0.2m、钢卷最大卷重G＝4000kg、最大卷重钢卷外圈的紧密系数m＝6000、最大卷重作用下托辊所承受的最大当量弯矩M_e＝20000N·m、托辊材料在静应力作用下的许用弯曲应力[σ₊₁]_b＝253MPa、接触面法向与竖直方向夹角θ＝10°、误差系数ξ＝1.1；

(b)收集设计参数，拆捆槽宽度设计系数δ_ck＝5、拆捆槽深度设计系数δ_sk＝10、辊径设计系数δ_g＝3、轴径设计参数δ_z＝1.1、倾角上限系数ζ₁＝1.05、倾角下限系数ζ₂＝0.75；

(c)计算旋转地辊拆捆槽宽度l＝0.4m；

(d)计算旋转地辊拆捆槽深度s＝0.05m；

(e)计算地辊轴颈D_z＝0.1m；

(f)计算地辊辊径D_g＝0.3m；

(g)计算辊面倾角设计值α_s，解方程，得α_h＝4.45°，随后计算倾角的设计值α_s＝4°；

(h)以上述l＝0.4m、s＝0.05m、D_z＝0.1m、D_g＝0.3m、α_s＝4°为托辊设计尺寸，加工制造安装。

实施例4

(a)收集现场设备参数，钢卷捆带宽度l_k＝0.06m、捆带厚度h_k＝0.005m、机组钢卷最大宽度L＝1.6m、机组钢卷最大外半径R＝1.2m、机组钢卷最大内半径r＝0.2m、钢卷最大卷重G＝38000kg、最大卷重钢卷外圈的紧密系数m＝5000、最大卷重作用下托辊所承受的最大当量弯矩M_e＝20000N·m、托辊材料在静应力作用下的许用弯曲应力[σ₊₁]_b＝253MPa、接触面法向与竖直方向夹角θ＝10°；

(b)收集设计参数，拆捆槽宽度设计系数δ_ck＝5、拆捆槽深度设计系数δ_sk＝8、辊径设计系数δ_g＝3、轴径设计参数δ_z＝1.1、倾角上限系数ζ₁＝1.1、倾角下限系数ζ₂＝0.95、误差系数ξ＝1.1；

(c)计算旋转地辊拆捆槽宽度l＝0.3m；

(d)计算旋转地辊拆捆槽深度s＝0.04m；

(e)计算地辊轴颈D_z＝0.1m；

(f)计算地辊辊径D_g＝0.3m；

(g)计算辊面倾角设计值α_s，解方程，得α_h＝3.55°，随后计算倾角的设计值α_s＝3.6；

(h)以上述l＝0.3m、s＝0.04m、D_z＝0.1m、D_g＝0.3m、α_s＝3.6°为托辊设计尺寸，加工制造安装。

实施例5

(a)收集现场设备参数，钢卷捆带宽度l_k＝0.06m、捆带厚度h_k＝0.006m、机组钢卷最大宽度L＝1.5m、机组钢卷最大外半径R＝1.2m、机组钢卷最大内半径r＝0.3m、钢卷最大卷重G＝36000kg、最大卷重钢卷外圈的紧密系数m＝4900、最大卷重作用下托辊所承受的最大当量弯矩M_e＝22000N·m、托辊材料在静应力作用下的许用弯曲应力[σ₊₁]_b＝253MPa、接触面法向与竖直方向夹角θ＝10°；

(b)收集设计参数，拆捆槽宽度设计系数δ_ck＝5、拆捆槽深度设计系数δ_sk＝10、辊径设计系数δ_g＝3、轴径设计参数δ_z＝1.1、倾角上限系数ζ₁＝1.1、倾角下限系数ζ₂＝0.95、误差系数ξ＝1.1；

(c)计算旋转地辊拆捆槽宽度l＝0.3m；

(d)计算旋转地辊拆捆槽深度s＝0.06m；

(e)计算地辊轴颈D_z＝0.1m；

(f)计算地辊辊径D_g＝0.3m；

(g)计算辊面倾角设计值α_s，解方程，得α_h＝3.42°，随后计算倾角的设计值α_s＝3.5°；

(h)以上述l＝0.3m、s＝0.06m、D_z＝0.1m、D_g＝0.3m、α_s＝3.5°为托辊设计尺寸，加工制造安装。

本技术领域中的普通技术人员应当认识到，以上的实施例仅是用来说明本发明，而并非用作为对本发明的限定，只要在本发明的实质精神范围内，对以上所述实施例的变化、变型都将落在本发明的权利要求书范围内。

Claims (4)

1.一种用于拆捆带机的新型托辊的关键参数确定方法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤a，收集现场设备参数；

所述现场设备参数包括钢卷捆带宽度l_k、捆带厚度h_k、机组钢卷最大宽度L、机组钢卷最大外半径R、机组钢卷最大内半径r、钢卷最大卷重G、最大卷重钢卷外圈的紧密系数m、最大卷重作用下托辊所承受的当量弯矩M_e、托辊材料在静应力作用下的许用弯曲应力[σ₊₁]_b、接触面法向与竖直方向夹角θ；

步骤b，给定设计参数；

所述设计参数包括拆捆槽宽度设计系数δ_ck(2.5≤δ_ck≤7.5)、拆捆槽深度设计系数δ_sk(1.5≤δ_sk≤12)、辊径设计系数δ_g(2.5≤δ_g≤5)、轴径设计参数δ_z(δ_z≥1)倾角上限系数ζ₁(1<ζ₁<1.5)、倾角下限系数ζ₂(0.5<ζ₂<1)，变形量修正系数 $\mathrm{\&xi;}(1<\mathrm{\&xi;}<\frac{\mathrm{\&pi;}}{2});$

步骤c，计算旋转地辊拆捆槽宽度l＝l_kδ_ck；

步骤d，计算旋转地辊拆捆槽深度s＝h_kδ_ck；

步骤e，计算地辊轴颈

步骤f，计算地辊辊径D_g＝δ_g D_z；

步骤g，计算辊面倾角设计值α_s；

步骤h，以所述l、s、D_z、D_g、α_s为托辊设计尺寸，加工制造安装。

2.如权利要求1所述的用于拆捆带机的新型托辊的关键参数确定方法，其特征在于，所述步骤g包括：

步骤g1，在钢卷与托辊的接触面内建立坐标系，以托辊凹槽处与钢卷的接触点为原点o，辊面倾角合理值α，托辊轴线方向为x轴，垂直于x轴方向为y轴，计算沿x轴钢卷任意点的变形量Δh_x0＝xsinα；

步骤g2，计算钢卷最大变形量为

步骤g3，计算钢卷的最大变形宽度

步骤g4，计算轴上坐标为x处的带钢变形宽度

步骤g5，计算接触面上任意一点的变形量

步骤g6，计算钢卷外圈的径向弹性模量为

步骤g7，计算接触面上各点压应力

步骤g8，计算每个接触面受到的重力分力

步骤g9，解方程得到托辊倾角的合理值α＝α_h，方程中ξ为考虑将变形面近似成三角形的误差系数，且α_h为方程组的解；

步骤g10，计算倾角的设计值

3.一种用于拆捆带机的新型托辊，其特征在于：

所述托辊的辊面为斜面，其主要设计尺寸参数包括l、s、D_z、D_g、α_s，所述参数由以下条件限定：

现场设备参数包括钢卷捆带宽度l_k、捆带厚度h_k、机组钢卷最大宽度L、机组钢卷最大外半径R、机组钢卷最大内半径r、钢卷最大卷重G、最大卷重钢卷外圈的紧密系数m、最大卷重作用下托辊所承受的当量弯矩M_e、托辊材料在静应力作用下的许用弯曲应力[σ₊₁]_b、接触面法向与竖直方向夹角θ；

设计参数包括拆捆槽宽度设计系数δ_ck(2.5≤δ_ck≤7.5)、拆捆槽深度设计系数δ_sk(1.5≤δ_sk≤12)、辊径设计系数δ_g(2.5≤δ_g≤5)、轴径设计参数δ_z(δ_z≥1)倾角上限系数ζ₁(1<ζ₁<1.5)、倾角下限系数ζ₂(0.5<ζ₂<1)，变形量修正系数 $\mathrm{\&xi;}(1<\mathrm{\&xi;}<\frac{\mathrm{\&pi;}}{2});$

计算旋转地辊拆捆槽宽度l＝l_kδ_ck；

计算旋转地辊拆捆槽深度s＝h_kδ_ck；

计算地辊轴颈 $D_z={\mathrm{\&delta;}}_z\sqrt[3]{\frac{M_e}{0.1{\left[{\mathrm{\&sigma;}}_{+1}\right]}_b}};$

计算地辊辊径D_g＝δ_g D_z；

计算辊面倾角设计值α_s。

4.如权利要求3所述的用于拆捆带机的新型托辊，其特征在于，所述辊面倾角设计值α_s由以下条件限定：

在钢卷与托辊的接触面内建立坐标系，以托辊凹槽处与钢卷的接触点为原点o，辊面倾角合理值α，托辊轴线方向为x轴，垂直于x轴方向为y轴，计算沿x轴钢卷任意点的变形量Δh_x0＝xsinα；

计算钢卷最大变形量为

计算钢卷的最大变形宽度

计算轴上坐标为x处的带钢变形宽度

计算接触面上任意一点的变形量

计算钢卷外圈的径向弹性模量为

计算接触面上各点压应力

计算每个接触面受到的重力分力

解方程得到托辊倾角的合理值α＝α_h，方程中ξ为考虑将变形面近似成三角形的误差系数，且α_h为方程组的解；

计算倾角的设计值