冷轧铝板摩擦系数模型建立.pdf

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第35卷第6期
金属材料与冶金工程
Vol35 No6
2007年11月
METAL MATERIALS AND METALLURGY ENGINEERING
冷轧铝板摩擦系数模型建立
王生朝,欧玲
(湖南工业大学治金学院,湖南株洲412000
摘要:通过电测法实验,运用 Bland-Fod公式,对铝板冷轧过程的摩擦系数进行了研究测定,建立
了摩擦系数的数学模型。实践证明,模型精度很高。
关键词:冷轧;摩捩系数;模型
中图分类号:TG335.12文献标识码:A文章编号:1005-6084(2007)06-0034-03
ESTABLISEMMIENT OF ARCTON COEFFCIENT
MODEL OF COLD ROLLING ALUMINUM PLATE
WANG Sheng-zha0, OU Ling
( School of Metallurgy, Hunan University of Technology, Zhuzhou 412000, China
ABSTRACT: By means of measuring the rolling force in the course of cold-rolled
aluminum plate with strain indicator, the friction coefficient was determined and analyze
by applying Bland -Ford formula, and mathematical model of friction coefficient was
established. Practice proved that the precision of the model was very high
KEY WORDS: cold rolling; friction coefficient; model
各种塑性加工过程的变形情况虽有不同,
本次试验所用130×256轧机主要性能参
但在工具和工件的接触表面上都存在着外摩擦。数为:轧辊直径135~120mm;辊身长度256mm;
文献[1]表明,摩擦系数是随着速度变化而变轧辊转速33r/min;最大轧制压力150kN;轧
化,也和板表面及轧辊表面的粗糙度相关。摩辊轴上额定力矩100kg/m(当轧辊转速为33r/min
擦是影响轧制力,轧件尺寸形状和表面质量以时),轧辊上最大力矩180kg/m(当轧辊转速为
及轧件成形的重要因素,轧制过程的咬人与稳33r/min时)。电机性能:Y132-4型,5.5kW
定轧制也与摩擦系数有关。建立精确的摩擦系400r/min。试验对象采用退火工业纯铝板。润
数数学模型对于整个轧制力模型的精度有重大滑剂选取:无润滑、煤油、煤油艹菜籽油、N3
影响。本文对低速轧制铝板的摩擦系数的确定机油。
进行了研究分析。
1.2压力测试方法
轧制力是轧机最主要的技术参数之一,获
实验部分
取轧制力状态信息除作为轧机生产过程的状态
识别、效能判定、新产品开发及技术管理等环
1.1实验设备
节的科学依据外,对保证安全生产、防止设备
收稿日期:2007-05-18
作者简介;王生朝(1970-)男,硕土,主要从事材料加工领域的教学与研究。
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2007年第6期
王生朝等:冷轧铝板摩擦系数模型建立
重大事故、实现生产过程自动化和最优控制,
实验在二辊试验轧机上进行,试样为工业铝
提高设备的技术装备水平等都具有重要意义。板,测出不同试样宽度和压下量。记录实测轧制力
由于现有理论的局限性,轧制过程中许多参量值,理论摩擦系数采用 Bland-Ford公式反推出。
的确定往往由于缺乏可靠的理论解析方法而带然后建立摩擦系数的数学模型,进行分析研究。
有明显的不确定性。迄今为止,国内外确定轧
制力最可靠的方法还是依靠直接测量。在安装2数据处理及分析
有压力传感器的二辊轧机上,实测轧制压力
得到实验结果,进行摩擦研究。
2.1利用 Bland-Ford公式计算出理论摩擦系数
实验使用的测力系统的传感器,是在一个
对于冷轧铝带轧制而言,金属不仅发生塑
钢质圆柱形(材质45°钢)的侧面上,用粘结剂性变形而且还存在弹性变形,冷轧铝带轧制力
牢牢地粘贴垂直(轴向)和水平(径向)相间模型中 Bland-Ford公式是考虑轧辊弹性变形的
的电阻应变片R1、R2、R3、R4.图1为测力传工程计算公式,是目前冷轧过程控制常用的经
感器的贴片和组桥方式,ABCD端接动态电阻典轧制力计算模型,公式全面考虑了外摩擦、
应变仪。
张力和轧辊弹性压扁等因数,是冷轧轧制力经
典理论公式之-2!
Bland-Ford冷轧公式的基本假设,考虑了
轧辊弹性压扁后接触弧仍然保持圆弧形,但其
轧辊半径变为'和服从干摩擦理论,且摩擦系
R
B
数在变形区内为常数。其结构如公式为
P=Bl] fs(a, &)K=BLO, K
R. RIT
R
式中:Q,=108+VT-avF-
I=VRH: K-1.15
R'=1+2.2*105P
B△h
一摩擦系数
R一一轧辊半径,mm;
(b)
考虑弹性压扁的轧輥当量半径,mm
图1柱形弹性元件的贴片及接线
P一一轧制力,kN;
a-布片;bー全桥接线
宽度,m;
h一绝对压下量,mm
力能参数的测量是利用应变式测力传感器
s一变形程度,8=(h。-h2)/hu;
(压头)作为一次仪表,并通过动态电阻应变仪
K一一铝板的平面变形抗力。
将信号放大,再经过AD板转换,由数据采集
铝带的变形抗力与化学成分、轧制时铝带
软件处理后,根据测力传感器事先标定值,输的变形量相关。在冷氧过程中,由于温度基本
出轧制压力值(见图2)。
恒定,在变形抗力计算中忽略温度的影响。变
形抗力与变形量之间关系可用材料屈服强度的
测力传盛器门传递电信号
动态电阻应变伐人大电信号
模型结构来拟合,本实验采用四次多项式的方
式:げ=ko+A+Bs2+Cs+Dsf,其中ko为常数,
退火状态变形抗力;A,B,C,D为系数,取
工控机输始人转换为数字信号
AD转换板
决于铝带的化学成分;8为累积变形程度,=
图2カ能参数测量原理
aB6+(1-a)a,其中,8轧前和轧后冷加工变