軋制原理第七章

軋制原理第七章第一頁，共十九頁，編輯于2023年，星期三第七章軋制力矩與電機負(fù)荷力矩的計算軋制力矩及其計算電機傳動所需的力矩和功率電機負(fù)荷圖的繪制電機能力較驗第二頁，共十九頁，編輯于2023年，星期三軋制力矩及其計算軋制力矩：軋制時，為克服金屬的變形抗力和摩擦阻力，使軋輥轉(zhuǎn)動所需的力矩就是軋制力矩。它是確定電機負(fù)荷力矩的重要參數(shù)之一，也是在進行工藝、設(shè)備設(shè)計時，所必須計算的力能參數(shù)。軋制力矩Ｍ的計算

(1)若能確定力臂a，則Ｍ可定：；(2)利用能耗曲線；(3)通過計算變形功求得軋制力矩。第三頁，共十九頁，編輯于2023年，星期三軋制力矩的計算通過確定a來計算軋制力矩：

經(jīng)驗法

其中，ξ稱為力臂系數(shù)；是變形區(qū)長度。由(1)式，只需確定ξ，則ａ值可定。根據(jù)經(jīng)驗∶①熱軋：Ⅰ.簡單斷面∶Ⅱ.復(fù)雜斷面∶

第四頁，共十九頁，編輯于2023年，星期三軋制力矩的計算②冷軋：Ⅰ.帶潤滑∶Ⅱ.不潤滑∶理論計算法：根據(jù)定義，軋制壓力的為：則根據(jù)圖1，軋制力矩為因軋制力矩的大小為第五頁，共十九頁，編輯于2023年，星期三軋制力矩的計算將該二式聯(lián)立，有將力臂a解出

該式的分母是靜矩，分子是單位壓力p的分布圖形面積，二者之商為形心坐標(biāo)，如圖2所示。力臂a的幾何意義：

a是p分布圖的圖形的形心與軋輥中心線的距離，見圖2。小條面積之積是對中心線的靜矩，故a是形心的ｘ方向的坐標(biāo)值。第六頁，共十九頁，編輯于2023年，星期三軋制力矩的計算而力臂系數(shù)。綜上，幾何意義為∶①軋制壓力Ｐ是單位壓力分布圖形的面積；②軋制力矩Ｍ是Ｐ對中心線（出口）的靜矩；③ａ是單位壓力ｐ分布圖的ｘ方向的形心坐標(biāo)。通過變形功來計算軋制力矩軋制時，軋輥轉(zhuǎn)動需克服軋制力矩而做功，即

其中θ是軋件通過軋輥期間（純軋時間內(nèi)），軋輥轉(zhuǎn)過的角度。故：第七頁，共十九頁，編輯于2023年，星期三軋制力矩的計算下面分別確定Ａ和θ。

①求θ：其中t為純軋時間，(L是軋件的長度)，是出口速度。根據(jù)前滑的定義，有②求該道次的變形功Ａ：變形功的確定在《塑性加工力學(xué)》中已學(xué)過，為第八頁，共十九頁，編輯于2023年，星期三軋制力矩的計算所以軋制力矩為：利用能耗曲線確定軋制力矩(1)能耗曲線及其測定方法①概念：能耗曲線是指軋制過程中，軋件的單位重量（按每噸計）的積累電耗()與總延伸系數(shù)()之間的關(guān)系曲線，即和的關(guān)系。對板材軋制，能耗曲線為和ｈ之間的關(guān)系。

能耗曲線來源于現(xiàn)場實測，作為工程技術(shù)人員應(yīng)掌握本廠所生產(chǎn)的鋼種的能耗曲線。第九頁，共十九頁，編輯于2023年，星期三軋制力矩的計算

②實測方法∶以型鋼軋制為例，其主要步驟為：Ⅰ.首先計算出各道次的延伸系數(shù)：；Ⅱ.然后測出各道次的電流與電壓值(根據(jù)電機負(fù)荷可得到)及時間t，則單位電耗為：，其中是某道次所消耗的電能()，Ｇ是軋件的重量。

Ⅲ.計算積累能耗和總延伸系數(shù)：以例說明，如當(dāng)，即可第二道，則，將各道均算出，然后列出計算表∶第十頁，共十九頁，編輯于2023年，星期三軋制力矩的計算Ⅳ.根據(jù)上表繪出能耗曲線該曲線的橫軸為，縱軸為，即總延伸系數(shù)與積累能耗的關(guān)系曲線。這就是能耗曲線的測定過程。道次電耗能耗積累單耗123第十一頁，共十九頁，編輯于2023年，星期三軋制力矩的計算(2)利用能耗曲線求軋制力矩Ｍ的步驟：

①通過現(xiàn)場實測或查找資料，得到與現(xiàn)場生產(chǎn)相等或相近的能耗曲線；

②計算各道次的總延伸系數(shù)；例如，若計算第八道次的軋制力矩，則

③在能耗曲線上查得，如圖3所示。

圖3.能耗曲線示意第十二頁，共十九頁，編輯于2023年，星期三軋制力矩的計算

④計算該道次的單位能耗和總能耗：⑤計算軋制力矩Ｍ：式中v為軋輥的線速度，t為純軋時間，它與軋件的出口速度有關(guān)，而又與前滑有關(guān)，故需作如下變換。其中是軋件的長度。第十三頁，共十九頁，編輯于2023年，星期三軋制力矩的計算注：如此計算出的軋制力矩Ｍ，并非是純的軋制力矩，其中還包括有軋機傳動機構(gòu)中（即各傳動零部件）的附加摩擦力矩。這是因為能耗曲線是通過實測電機的電流和電壓（即電機的負(fù)荷）而得到的。為區(qū)別之，用表示利用能耗曲線求得的軋制力矩。若僅將軋輥軸承處的摩擦力矩考慮在內(nèi)（忽略其他傳動部件中的摩擦力矩），則軋制力矩為其中，i是速比；是輥頸處的附加摩擦力矩；Ｍ是純的軋制力矩。這是因為是電機上的，而Ｍ和是軋輥上的，而者之間的關(guān)系相差一個速比i，換算到電機上時，需除以i。第十四頁，共十九頁，編輯于2023年，星期三電機傳動所需的力矩和功率

電機傳動軋輥所需力矩圖1.軋機傳動系統(tǒng)示意在軋制過程中，主電機傳動軋輥所需的力矩(也稱扭矩)由如下四部分組成：

：軋制力矩，是用于使軋件塑性變形所需之力矩，其中包括金屬本身的變形抗力造成的變形阻力矩和接觸面摩擦造成的金屬流動阻力矩，的計算及其討論前面已完成。第十五頁，共十九頁，編輯于2023年，星期三電機傳動所需的力矩

：附加摩擦力矩，是克服軋制時發(fā)生在軋輥軸承及傳動機構(gòu)軸承內(nèi)的摩擦力矩，與金屬塑性流動所受的摩擦阻力矩相比，該力矩為額外增加的部分，故稱附加摩擦力矩；：空轉(zhuǎn)力矩，是由整個傳動系統(tǒng)的各個零部件的自重所引起的摩擦阻力矩，即軋機啟動后，待軋時（還未過鋼）電機軸上所負(fù)荷的力矩。：動力矩，是軋制過程中因軋輥的轉(zhuǎn)速發(fā)生變化而產(chǎn)生的慣性力矩。

第十六頁，共十九頁，編輯于2023年，星期三電機傳動所需的力矩、、的計算(1)空轉(zhuǎn)力矩一般該力矩約占電機額定力矩的(3~6)%。除軋輥外，齒輪機座、減速機、連接軸等都有因它們的自重所導(dǎo)致的摩擦阻力矩，故需將其都計算在內(nèi)。

(2)附加摩擦力矩一般該力矩約占電機額定力矩Ｍe的(10~12)%。(3)動力矩

動力矩約占電機額定力矩的(20~30)%。第十七頁，共十九頁，編輯于2023年，星期三電機傳動所需的功率功率的定義是單位時間所作之功，即可見軋制時的功率為軋制力矩與軋輥角速度之積，而