钢板开卷系统卷径算法的研究

摘要：介绍了钢板开卷系统的构成和工作原理，提出开卷机卷径的原有计算方法的不足并进行了改进。本文设计的开卷装置具有结构简单，便于引料和开卷，开卷精度高等特点，广泛适用于中小型企业。

关键字：压紧装置；开卷；压辊

1 引言

钢板冷轧、热轧生产线上，开卷剪切落料线是对金属卷料进行开卷、校平（包括精校、粗校）、剪切（包括横剪、纵剪）、垛料打包的组合加工设备。广泛应用于家电、汽车、集装箱、食品包装、建筑、造船、锅炉等金属板材加工行业。特别是近年来，家电、汽车等行业的飞速发展，需要大量的薄板材料，而这些材料大都是卷材，所以开卷校平生产线的市场情况非常好。但是，生产高精度的开卷校平组合加工设备，特别是生产高技术的CNC的控制开卷校平生产线在国内还很少，只是少数几家重型企业或锻压行业的企业生产普通型的生产线设备，所以应尽快开展这方面研究工作，本文就开卷线的设计提出一些改进设计。

2 开卷系统的概况

2.1 开卷系统的构成

开卷机主要由机架部分、主轴部分、主传动部分与底座构成。

机架部分主要支撑主轴，有液压系统控制下，油缸推动主轴在底座上横向滑动，主要调整钢卷处于生产线的中部，同时便于钢卷

下料。

主轴部分为该机的核心部分，其四扇块通过T型斜块与滑套相连，并同时套在空心主轴上。芯轴与滑套相连，油缸控制芯轴运动，可实现四扇块挡盘同时涨开和收缩。这样当扇块收缩时，有利于上卷；当扇块涨开时，可将钢卷涨紧，使主轴在带动钢卷旋转时不致产生打滑，并且运转平稳。另外，主轴尾部还安装有制动装置，以防止生产线停车时钢卷的惯性旋转，导致散卷。

主传动部分主要由液压马达通过传动轴驱动齿轮副传动，传动轴上安装由气缸控制的离合器。

2.2开卷系统的工作原理

工作原理示意图如图1所示（以双锥头式开卷机为例）：

图1 开卷机开卷原理示意图

主轴（一）在车辆油缸的控制下左右移动，使锥体远离或压紧钢卷，实现钢卷的上卷或压紧。上卷时，车辆油缸的活塞向左移动，带动主轴（一）进而带动左边的锥体左移，留出足够的上卷空隙，上料车这时把钢卷提升送进，车辆油缸活塞右移压紧钢卷。图1右下角的手柄为制动手柄，当开卷机欲停止工作时，调整手柄可以实现停车。压紧后，钢卷与两块锥体连成一体，电机提供的动力传到主轴（一）上，轴的旋转带动锥体及中间的钢卷旋转，钢卷即可以打开。

3 开卷机卷径计算

在原有的计算基础上，提出一种实用的、基于软件编程的、能提高卷径计算准确的方法，在很大程度上减少了打滑现象等现象引起的卷径计算偏差。

因此，为了提高开卷卷径的计算精度，在计算程序中引入一个卷径变化量，它反映了在采样周期内卷径计算值最大可能的变化幅度。

式中：

h——开卷钢材的厚度

△T——程序采样周期

P——卷材的占积率，一般取0.95

C——修正系数，以确保一般取1.2

计算中，在卷径变化的方向上，以上一次卷径计算结果为起点做一个宽度为△T的区间，这个区间在卷径变化方向上移动。如果用上式计算得本次卷径计算值在这个区间范围内，则用它作为本次卷径计算，这样区间和卷径的计算值是同步变化的；如果用上式计算出的本次卷径值不在这个区间范围内，程序则会用接近他的值来作为本次卷径计算结果。

这个计算结果被用于张力控制中，也被用于下一次计算的区间的起点，可以限制卷径计算程序的第一次计算时，以初始卷径作为起点。

4 结语

总之，要保证一个轧钢生产线顺利进行，精整的开卷系统是必不可少的一个环节。经过以上新的计算方法的处理，每次计算值的允许变化量最大为△T最小为0，可以限制卷径计算值不会突变和反向变化，使得卷径计算结果反映实际卷径变化规律，从而也提高了整个开卷机的精度，使系统的设计更加完善。

参考文献

[1]王秀霞，丁学工等.开卷机主轴轴承故障分析与设计改进.太钢科技2004，（4）：324-326.

[2]王英杰，李文宁等.1700mm冷轧机开卷机恒张力控制系统分析.安徽工业大学学报.2003，（1）：20-21.

[3]王天峰等.超薄金属化膜分切机主动放卷机构的研究.机械工程师.2003，（5）：56-57.

作者简介

逄玲（1982—），女，本科，山东莱州人，烟台城乡建设学校，研究方向：机械制造及自动化。