《一種15輥複合矯直機》是太原科技大學於2006年3月2日申請的專利，該專利的申請號為2006100124620，申請公布號為CN1814367，公布日為2006年8月9日，發明人是黃慶學、王效崗、李玉貴、孫斌煜。該發明屬於金屬板帶矯直的技術領域。
《一種15輥複合矯直機》包括大輥系、小輥系、中間過渡輥，對大小輥系的結構及配合係數進行最佳化處理，並且小輥系下部裝有斜楔升降機構，中間過渡輥的垂直位置設調整機構。該發明合理及最佳化的輥繫結構及配合參數，並採用特定的整體結構及生產工藝，提高了產品的質量，增加了輥系的使用壽命，最佳化了機械結構，節約投資，便於維護。
2013年10月，《一種15輥複合矯直機》獲得第十五屆中國專利優秀獎。
（概述圖為《一種15輥複合矯直機》摘要附圖）
基本介紹
- 中文名：一種15輥複合矯直機
- 類別：發明專利
- 公布號：CN1814367
- 公布日：2006年8月9日
- 申請號：2006100124620
- 申請日：2006年3月2日
- 申請人：太原科技大學
- 地址：山西省太原市萬柏林區瓦流路138號
- 發明人：黃慶學、王效崗、李玉貴、孫斌煜
- 分類號：B21D1/02（2006.01）
- 專利代理機構：山西太原科衛專利事務所
- 代理人：張彩琴
專利背景,發明內容,專利目的,技術方案,有益效果,附圖說明,權利要求,實施方式,榮譽表彰,
專利背景
金屬板帶矯直目的是獲得高平直度的成品。15輥複合矯直機是一種矯直規，格較寬、設備結構複雜、性價比高的板帶矯直機。複合矯直機最大的技術問題為其大小輥系的結構及配合參數的設計，如設計不合理會出現薄規格產品矯直質量較差，厚規格產品矯直工藝實現困難，壓下精度不高等問題。
發明內容
專利目的
《一種15輥複合矯直機》針對2006年3月以前技術中存在的15輥複合矯直機大小輥系的結構及配合參數的設計不合理會出現薄規格產品矯直質量較差，厚規格產品矯直工藝實現困難，壓下精度不高等問題，提供了一種15輥複合矯直機。
技術方案
《一種15輥複合矯直機》是通過下列方案實現的：15輥複合矯直機，包括大輥系、小輥系、中間過渡輥，小輥系相鄰輥輥心距離t1=（40~80）hmin大輥系相鄰輥輥心距離t2≥（1.4~9.2）hmax，小輥系輥徑d1=（0.85~0.95）t1，大輥系輥徑d2=（0.8~0.95）t2，中間過渡輥輥徑d3=（0.4~0.6）X（d1+d2），小輥系輥8和大輥系輥10的輥心距離t4=t2，小輥系輥8和中間過渡輥輥心距離t3=（t1+t2）/2，其中hmin、hmax為產品的最小矯直厚度和最大矯直厚度。
該發明所述的輥系參數確定過程如下：
小輥系主要用於矯直薄規格板材，其相鄰輥輥心距離t1主要取決於薄規格板材所要達到的矯直質量，由於該矯直機適用於上輥系整體傾斜調整的矯直方案，所以小輥系必須能產生的較大彎曲曲率，這個曲率是最小厚度板材的彈復極限曲率的5倍，即
。
式中：pt彈復極限曲率；hmin為最小厚度規格；E為彈性模量；σs為屈服極限。
d1=ψ·t1，考慮到輥系的變形壓靠、防止鋼板竄入輥系、矯直輥強度等因數，取ψ=0.85~0.95
採用σs=100~600牛每平方毫米，E=1.0X10~2.1X10牛每平方毫米，計算得t1≈（40~80）hmin；d1≈（0.85~0.95）t1。
大輥系的參數確定主要決定於矯直厚鋼板時輥系的強度和厚規格板材所要達到矯直質量。矯直輥系強度取決於矯直輥輥頸的扭轉強度，即
。
其中：dj為矯直輥輥頸直徑；[τ]為材料許可應力；μ1為摩擦係數；P為單輥矯直力。
dj為0.6~0.8d2；[τ]=130~180牛每平方毫米；μ1為0.1~0.2；P≈bhσs/t2（其中b為鋼板的寬度為40~4000毫米，h為鋼板的厚度為5~60毫米，σs=100~600牛每平方毫米）。
d2=ψ.t2，考慮到輥系的變形壓靠、防止鋼板竄入輥系、矯直輥強度等因數，ψ=0.85~0.95為最優值，根據工程實踐進行取捨，取ψ=0.8~0.95。計算得t2≥（1.4~9.2）hmax；d2≈（0.8~0.95）t2。
d3、t3、t4是過渡輥系的尺寸，考慮輥系的布置情況及矯直薄規格鋼板時的過渡，所以d3=（0.4~0.6）X（d1+d2），t4=t2，t3=（t1+t2）/2，
該發明在矯直中薄板時的主要考慮其矯直質量，矯直厚板時主要考慮輥系的強度，同時也充分考慮到中間過渡輥在小輥系矯直時對矯直質量的影響，和在大輥系矯直時對輥系強度的影響。為了提高板材的質量，把小輥系的輥徑提高，從而把以小輥係為主的矯直工藝的矯直厚度範圍擴大，同時也提高了小輥系的使用壽命。
該發明所述的小輥系下部裝有斜楔升降機構。在矯直產品厚度≤20毫米的中薄規格板材時，使小輥系和大輥系都參與矯直即15輥矯直；在矯直產品厚度≥20毫米的厚規格板材時，使小輥系的下輥系通過斜楔升降機構落下，大輥系參與矯直過程即7輥矯直。斜楔升降機構的結構是該領域特別是機械領域的技術人員非常容易實現的。
該發明所述的中間過渡輥的垂直位置調整機構，具體結構為中間過渡輥上方設定液壓調整裝置，液壓缸及彈簧平衡裝置固定於矯直機上箱體，彈簧平衡裝置下固定軸承座。液壓柱塞、活塞缸用於過渡輥位置調整，彈簧平衡裝置用於平衡工作輥（中間過渡輥）、支承輥及軸承座的重量。這樣中間過渡輥的垂直位置可通過液壓裝置單獨調整，避免了在生產中板材碰撞輥系，造成輥系損壞及板材出現缺陷。如圖5所示。生產時，當板材未到過渡輥時，液壓缸卸壓，過渡輥及其支承輥在彈簧作用下抬起；當板材經過後，液壓缸打壓，過渡輥及支承輥隨柱塞桿壓下到設定位置。
該發明所述的15輥矯直機的主體結構，如圖1、2所示，包括機架、立柱、液壓預緊螺栓、下箱體、下橫樑、電機、減速機、換輥裝置、上橫樑、中間梁、小輥系、大輥系、小輥系升降裝置等部分的最佳化結合體。其中採用機架、立柱、液壓預緊螺栓、下箱體、下橫樑、上橫樑的組合設計可以增加機架整體結構的剛度，剛度可大於1米/40000千牛，減少彈跳，增加壓下精度，從而提高產品質量。並且在15輥複合矯直機中受力不同於普通矯直機，其機架整體受力不均，這種最佳化結構可有效地避免不均受力帶來的不利因素。一般整體焊接結構，系統剛度較低，不能適應這種15輥複合矯直機的受力情況。快速換輥裝置，包括機內兩個導軌、四個液壓缸和機外的支架、鏈條結構、電機、減速器等，可以把上輥系下輥系整體拉出，實現方便、快速地換輥，這種型式結構簡單，使用方便。結構採用四點液壓平衡，可以有效地平衡由於小輥系及大輥系帶來的不平衡，這樣15輥複合矯直機的兩點結構平衡性能好。結構採用四重輥系系統及較多的支撐輥，比2006年3月以前的增加了2~3排，可增加輥系的剛度及強度，從而增大了矯直機的品種範圍，同時支承輥配有調整裝置，調整裝置採用斜楔結構，可以調整支承輥的位置，彌補工作輥的剛性不足、磨損，使支承輥與工作輥具有更好的接觸同時具有一定的彎輥作用。為了配合輥系設計、實現15輥矯直機特定的工藝方案，斜楔升降裝置位置位於下輥系，如圖4所示，升降裝置在下輥系而非上輥系，增加壓下精度，簡化平衡等結構，便於維護，同時可以降低矯直機整體機架的高度，這可降低車間高度，節約投資。
有益效果
《一種15輥複合矯直機》與2006年3月以前技術相比具有以下優點及效果：合理及最佳化的輥繫結構及配合參數，並採用特定的整體結構及生產工藝，提高了產品的質量，增加了輥系的使用壽命，最佳化了機械結構，節約投資，便於維護。
附圖說明
圖1為15輥矯直機結構示意圖；
圖2為圖1的左視圖；
圖3為15輥矯直機輥系示意圖；
圖4為斜楔升降裝置裝配位置示意圖；
圖5為中間過渡輥的垂直位置調整機構示意圖。
圖中：1、2、3、4、5、6、7、8-小輥，9-中間過渡輥，10、11、12、13、14、15-大輥，16-機架，17-立柱，18-斜楔升降裝置，19-下橫樑，20-電機，21-減速器，22-中間梁，23-換輥機構，24-小輥系，25-大輥系，26-支撐輥，27-上箱體，28-彈簧平衡裝置，29-軸承座，30-柱塞桿，31-液壓缸。
圖中：t1-小輥系相鄰輥輥心距離，t2-大輥系相鄰輥輥心距離，t3-小輥8和中間過渡輥9輥心距離，t4-小輥8和大輥10輥心距離，d1-小輥系輥徑，d2-大輥系輥徑，d3-中間過渡輥輥徑。
權利要求
1、《一種15輥複合矯直機》包括大輥系（25）、小輥系（24）、中間過渡輥（9），其特徵在於小輥系（24）相鄰輥輥心距離t1=（40-80）hmin，大輥系（25）相鄰輥輥心距離t2≥（1.4~9.2）hmax，小輥系（24）輥徑d1=（0.85~0.95）t1，大輥系（25）輥徑d2=（0.8~0.95）t2，中間過渡輥（9）輥徑d3=（0.4~0.6）X（d1+d2），小輥（8）和大輥（10）輥心距離t4=t2，小輥（8）和中間過渡輥（9）輥心距離t3=（t1+t2）/2，其中hmin、hmax為產品的最小矯直厚度和最大矯直厚度。
2、根據權利要求1所述的15輥複合矯直機，其特徵在於小輥系（24）下部裝有斜楔升降機構（18）。
3、根據權利要求1所述的15輥複合矯直機，其特徵在於中間過渡輥（9）的垂直位置設定調整機構，具體結構為中間過渡輥上方設定液壓調整裝置，液壓缸（31）及彈簧平衡裝置（28）固定於矯直機上箱體（27），彈簧平衡裝置（28）下固定軸承座（29）。
實施方式
以《一種15輥複合矯直機》為基礎的矯直機整體設計，其輥系參數設定為d1=230毫米，t1=250毫米，d2==340毫米，t2=400毫米，d3=280毫米，t3=325毫米，t4==400毫米矯直產品的厚度範圍為6-40毫米，矯直的強度範圍為σs≤600兆帕，矯直的寬度範圍1500-3000毫米。當產品厚度≤20毫米，套用15輥進行矯直，當產品厚度≥20毫米，套用7輥進行矯直。
榮譽表彰
2013年10月，《一種15輥複合矯直機》獲得第十五屆中國專利優秀獎。
