[发明专利]热轧卷取机夹送辊夹紧力综合设定方法

权利要求书

1.热轧卷取机夹送辊夹紧力综合设定方法，其特征是：所述方法包括以下由计算机执行的步骤：

（a）收集热轧卷取机的设备及工艺参数，包括：上夹送辊的半径R_u、下夹送辊的半径R_d、上夹送辊的直径D_u、下夹送辊的直径D_d、轴承对夹送辊操作侧和传动侧作用点的距离l₀、上夹送辊的实际辊型下夹送辊的实际辊型卷筒的半径R_卷、下夹送辊圆心和卷筒圆心的竖直距离A、下夹送辊圆心和卷筒圆心的水平距离B、上夹送辊的偏移量e、下导板尾部与下夹送辊圆心的水平距离c、下导板尾部与卷筒圆心的竖直距离d、最后一架轧机至夹送辊间的距离l、热带钢与夹送辊的滚动摩擦系f、夹送辊的卷取公里数L；

（b）收集待过夹送辊的带钢品种规格及工艺参数，包括带钢宽度b、带钢材料泊松比v、带钢弹性模量E、带钢屈服极限σ_s、上下夹送辊轴承处的摩擦系数μ₂、带钢的厚度h、带钢的比重γ、带钢进入夹送辊的加速度a、卷取张力的设定值T；

（c）收集夹紧辊夹紧力计算过程参数，包括精度ε、重力加速度g；

（d）给定工艺过程参数，包括安全系数ψ、初始摩擦系数μ₀、摩擦系数衰减系数ξ、带材的跑偏量δ_p，其中向夹送辊操作侧偏移为正；

（e）计算出夹送辊工作过程中辊面与带材间的摩擦系数μ，计算公式为μ=μ₀e^-ξL；

（f）计算出当前工况下保证带钢送进力所需要的夹紧力最小值为P₁₁、保证带钢沿着导板相切的方向进入卷筒和助卷辊的辊缝中而不撞击上导板的夹紧力为P₁₂、保证带钢不打滑的最小夹紧力P₂₃；

（g）计算咬入阶段夹送辊的夹紧力P_y；

（h）计算建张阶段夹送辊的夹紧力P_z；

（i）计算结束，输出夹紧力的值。

2.根据权利要求1所述的热轧卷取机夹送辊夹紧力综合设定方法，其特征是：步骤（g）中计算咬入阶段夹送辊的夹紧力P_y，包括如下由计算机执行的步骤：

g1）给定夹紧力的初始值P₀=max{P₁₁，P₁₂}及目标函数初始值F₀=10¹⁰；

g2）定义循环过程变量i，搜索步长ΔP，咬入阶段夹紧力的过程设定值P_y0；

g3）令i＝0、ΔP＝0.05P₀；

g4）令P_y0=P₀+iΔP；

g5）计算出总夹紧力为P_y0时夹紧力横向分布值q_j，j=1,2,……，m+1；包括以下步骤；

g5-1）夹送辊和带钢单元划分及挠度影响系数的求解，包括以下步骤：

g5-1-1）将上下夹送辊沿辊身长度分成N等份，计算出每等份的宽度

g5-1-2）同理将带材分成宽度为Δx的单元数

g5-1-3）引入上、下夹送辊撑辊单元划分过程参数n、带材单元划分过程参数m，并令n=N-12,]]>m=M-12;]]>

g5-1-4）计算出带材跑偏所占单元数

g5-1-5）计算上工作辊挠度影响系数下工作辊挠度影响系数上夹送辊所受支撑力对夹送辊挠度的影响系数及下夹送辊所受支撑力对夹送辊挠度的影响系数及夹送辊和带材之间的弹性压扁系数K′；

g5-2）定义计算过程参数P₁、P₂、P₃、P₄，式中P₁为上夹送辊操作侧受到的支持力，P₂为上夹送辊传动侧受到的支持力、P₃下夹送辊操作侧受到的支持力、P₄下夹送辊传动侧受到的支持力；

g5-3）根据上、下夹送辊与带钢之间的变形协调关系，给出带钢宽度方向的厚度分布h_i，上下夹送辊受到的支持力P₁、P₂、P₃、P₄，夹紧力沿带材横向分布值q_j以及带材跑偏量所占单元数n_p，上下夹送辊各部分的倾辊量Δη(i)，上工作辊辊型下工作辊辊型等设备及工艺参数之间的关系，基本方程为：

Σj=1m+npbijqj-ap1ip1-ap3ip3-2K′(qm+1+np-qi)=CLi,n-m+1-np≤i≤n+1Σj=m+2+np2m+1bijqj-ap2ip2-ap4ip4-2K′(qm+1+np-qi)=CRi,n+1<i≤n+m+1-npbij=aijs+aijxCLi=hi-h0-ΔDis2-ΔDix2-Δη(i),n-m+1-np≤i≤n+1CRi=hi-h0-ΔDis2-ΔDix2+Δη(i),n+1<i≤n+m+1-np;]]>

g5-4）根据上下夹送辊的力及力矩平衡，给出相应的平衡方程：

P1+P2=Py0P3+P4=Py0Σj=12m+1qj=Py0P1l02-Σj=1m+1+npqj[m+1-j]Δx=P2l02-Σj=m+2+np2m+1qj[j-(m+1+np)]ΔxP3l02-Σj=1m+npqj[m+1-j]Δx=P4l02-Σj=m+2+np2m+1qj[j-(m+1+np)]Δx;]]>

g5-7）由上式计算出夹紧力沿着带钢宽度方向上的分布值q_j；

g6）计算出对应的压应力σ_j；

g7)判断不等式是否成立？如果不等式成立，则转入步骤g8），否则转入步骤g10）；

g8)计算咬入阶段夹紧力优化目标函数F_y，其表达式为Fy=||P0-Py0P0|-|σsψ-max{σj}σsψ||;]]>

g9）判断F_y<F₀是否成立，如果成立令F₀=F_y，P_y=P_y0，i＝i+1转入步骤g4），否则令i＝i+1，直接转入步骤g4）；

g10）完成咬入阶段最佳夹紧力设定值的计算。

3.根据权利要求1所述的热轧卷取机夹送辊夹紧力综合设定方法，其特征是：步骤（h）中计算建张阶段夹送辊的夹紧力P_y，包括如下由计算机执行的步骤：

h1）给定夹紧力的初始值P₀＝P₂₃及目标函数初始值F₀=10¹⁰；

h2）定义循环过程变量k，搜索步长ΔP，建张阶段夹紧力的过程设定值P_z0；

h3）令k=0、ΔP＝0.05P₀；

h4）令P_z0＝P₀+kΔP；

h5）利用类似g5)的方法计算出总夹紧力为P_z0时夹紧力横向分布值q_j，j=1,2,……，2m+1；

h6）计算出对应的压应力σ_j；

h7）判断不等式是否成立，如果不等式成立，则转入步骤h8），否则转入步骤h10）；

h8）计算建张阶段夹紧力优化目标函数F_z，其表达式Fz=||P0-Pz0P0|-|σsψ-max{σj}σsψ||;]]>

h9）判断F_z<F₀是否成立，如果成立令F₀＝F_z，P_z＝P_z0，k=k+1转入步骤h4），否则令k＝k+1，直接转入步骤h4）；

h10）完成建张阶段最佳夹紧力设定值的计算。