高速軋制界面摩擦系數測量裝置及方法制造方法及圖紙

本發明專利技術公開了一種高速軋制界面摩擦系數測量裝置及方法。本發明專利技術包括動態壓力測量裝置、動態扭矩測量裝置、板厚測量裝置及數據處理單元。動態壓力測量裝置能夠實時測量上下工作輥所受壓力值的大小，動態扭矩測量裝置能夠準確地測量出工作輥在高速軋制狀態下所受的扭矩值的大小，板厚測量裝置能夠測得軋制板材厚度的變化量。測得工作輥所受壓力值、扭矩值和板材厚度后，經數據處理單元處理，可得到高速軋制界面的摩擦系數值。本發明專利技術結構簡單緊湊，能夠實現高速軋制界面摩擦系數的動態測量，對實際生產具有重要意義。

【技術實現步驟摘要】

本專利技術涉及一種高速軋制界面摩擦系數測量裝置及方法，屬于軋制測量

技術介紹
板材的軋制過程實際上就是通過上下軋輥與軋件相接觸，由摩擦力拉進旋轉軋輥輥縫之間使軋件發生塑性變形的過程。軋制界面的摩擦在整個過程中起到非常重要的作用，沒有摩擦則該過程就不能夠實現，同時，摩擦會造成軋輥的磨損，進而影響到軋制板材的表面質量。據調查統計，我國每年因摩擦磨損而消耗的軋輥材料將近30萬噸，因軋輥磨損而造成大量的軋制板材產品質量不合格，給國家造成價值數十億元的經濟損失。在影響軋制板材質量的所有因素中，軋制界面的摩擦系數對其影響最大，而影響摩擦系數的因素眾多，有軋制速度、軋制溫度、軋輥的表面形態、軋輥與軋件之間的潤滑方式等等，在不同的參數下摩擦系數也不盡相同。摩擦系數過大時，會造成軋輥磨損加快，同時造成軋制力波動，導致軋機產生第三倍頻自激振動，影響軋制板材質量；摩擦系數過小時，會造成軋機出現前滑、軋輥打滑的現象，破壞軋機的穩定性，導致工作無法穩定進行。因此確定軋制過程中軋制界面的摩擦系數大小對于實際生產是十分有必要的。
技術實現思路
本專利技術的目的在于提供一種高速軋制界面摩擦系數測量裝置及方法，該裝置結構簡單緊湊，方法原理可行，能夠實現高速軋制界面摩擦系數的動態測量。為了達到上述目的，本專利技術所采取的具體技術方案為：本專利技術中的高速軋制界面摩擦系數測量裝置包括動態壓力測量裝置、動態扭矩測量裝置、板厚測量裝置及數據處理單元。動態壓力測量裝置能夠實時測量上下工作輥所受壓力值的大小，動態扭矩測量裝置能夠準確地測量出工作輥在高速軋制狀態下所受的扭矩值的大小，板厚測量裝置能夠測得軋制板材厚度的變化量。測得工作輥所受壓力值、扭矩值和板材厚度后，經數據處理單元處理，可得到高速軋制界面的摩擦系數值。所述動態壓力測量裝置包括外圈、內滾球、內圈、連桿活塞、套筒、液壓油、壓力傳感器、密封蓋、螺釘；所述外圈與所述內滾球及所述內圈組裝在一起起到軋輥軸承的作用；所述連桿活塞一端與所述外圈固接，另一端安裝在所述套筒內；所述壓力傳感器安裝在套筒底部密封的凹槽內；所述動態壓力測量裝置安裝在上下工作輥的兩端，上下工作輥在軋制板材時會通過連桿活塞擠壓液壓油，進而將軋制壓力傳遞給所述壓力傳感器，從而可測得在軋制狀態下上下工作輥所受壓力值的大小。所述動態扭矩測量裝置主要包括動力軋輥軸、傳動軸、扭矩傳感器、扭矩測量儀、減速器、電機；所述動力軋輥軸直接與工作輥連接，傳遞工作扭矩；所述扭矩傳感器安裝在傳動軸和減速器輸出軸之間；所述扭矩測量儀與所述扭矩傳感器相連，扭矩值可直接由所述扭矩測量儀讀出。所述板厚測量裝置包括機架、豎直滑動導軌、水平滑動導軌、支撐桿、滑座、激光位移傳感器；所述豎直滑動導軌固定安裝在機架內側；所述水平滑動導軌安裝在所述支撐桿上；所述支撐桿設有上下兩組，其兩側設有卡槽可在豎直滑動導軌上上下移動；所述滑座安裝在所述水平滑動導軌上可沿水平方向自由移動；所述激光位移傳感器安裝在所述滑座上，通過調節支撐桿和滑座的位置可使激光位移傳感器測量不同位置的板材厚度。所述數據處理單元包括計算機、D/A轉換器，能夠實現對采集到的壓力信號、和位移變化信號進行分析處理以及對軋制界面的摩擦系數大小的計算；利用所述裝置進行摩擦系數計算的方法為：當上下工作輥在軋機空轉時，將動態壓力測量裝置的壓力傳感器顯示壓力值調零，上下工作輥在軋制板材時會通過連桿活塞擠壓液壓油，壓力傳感器顯示壓力值為F1、F2，工作輥兩端所受到的反向壓力值就為F1+F2，則軋制板材所受圧下力N＝P-F1-F2,P為軋機預設圧下力；軋制狀態下工作輥所受扭矩值大小直接由扭矩測量儀讀出，顯示值為M，則工作輥與板材接觸面的水平摩擦力F′,R′為工作輥的壓扁半徑，根據希契科克(J.Hitchcock)公式，即：其中：R為工作輥半徑，P為軋機預設圧下力，B為預設板材寬度，△h為板材壓下量，△h＝h0-h,C0為Hitchcock常數，其中E1為彈性模量，γ為工作輥的泊松比；板材穿過上下位移傳感器后，可得出軋制后板材的厚度h，初始板材厚度h0，則可計算得出板材厚度變化值；測得軋制板材所受圧下力N、工作輥與板材接觸面的水平摩擦力F′，則軋制界面摩擦系數即本專利技術所具有的有益效果：本專利技術提出的高速軋制界面摩擦系數測量裝置及方法，其結構簡單緊湊，易于維護和維修，其原理方法具有可行性，能夠實現高速軋制界面摩擦系數的動態測量，對實際生產具有重要意義。附圖說明圖1為本專利技術高速軋制界面摩擦系數測量裝置的整體結構示意圖；圖2為本專利技術的動態扭矩測量裝置結構示意圖；圖3為本專利技術的動態壓力測量裝置結構示意圖；圖4為本專利技術的動態壓力測量裝置局部剖視圖；圖5為本專利技術的板厚測量裝置結構示意圖；圖6為本專利技術的高速軋制界面摩擦系數計算流程圖；附圖中：1.下工作輥2.上工作輥3.動態壓力測量裝置4.板材5.板厚測量裝置6.動力軋輥軸7.傳動軸8.扭矩傳感器9.扭矩測量儀10.減速器11.電機12.外圈13.內滾球14.內圈15.連桿活塞16.套筒17.密封蓋18.螺釘19.液壓油20.壓力傳感器21機架22.豎直滑動導軌23.水平滑動導軌24.支撐桿25.滑座26.激光位移傳感器。具體實施方式下面結合附圖對本專利技術作進一步闡述：如圖1所示，本專利技術中的高速軋制界面摩擦系數測量裝置包括動態壓力測量裝置3、動態扭矩測量裝置、板厚測量裝置5及數據處理單元。動態壓力測量裝置3能夠實時測量上工作輥2、下工作輥1所受壓力值的大小F1、F2，動態扭矩測量裝置能夠準確地測量出工作輥在高速軋制狀態下所受的扭矩值的大小M，板厚測量裝置5能夠測得軋制板材厚度的變化量h。測得工作輥所受壓力值、扭矩值和板材4厚度后，經數據處理單元處理，可得到高速軋制界面的摩擦系數值f。如圖2所示，所述動態扭矩測量裝置主要包括動力軋輥軸6、傳動軸7、扭矩傳感器8、扭矩測量儀9、減速器10、電機11；所述動力軋輥軸6直接與工作輥連接，傳遞工作扭矩；所述扭矩傳感器8安裝在傳動軸7和減速器10輸出軸之間；所述扭矩測量儀9與所述扭矩傳感器8通過通信電纜相連，扭矩值M可直接由所述扭矩測量儀9讀出。如圖3、圖4所示，所述動態壓力測量裝置3包括外圈12、內滾球13、內圈14、連桿活塞15、套筒16、液壓油19、壓力傳感器20、密封蓋17、螺釘18；所述外圈12與所述內滾球13及所述內圈14組裝在一起起到軋輥軸承的作用；所述連桿活塞15一端與所述外圈12固接，另一端安裝在所述套筒16內；所述壓力傳感器20安裝在套筒16底部密封的凹槽內；所述動態壓力測量裝置3有兩組，安裝在上下工作輥的兩端，上下工作輥在軋制板材時會通過連桿活塞15擠壓液壓油19，進而將軋制壓力傳遞給所述壓力傳感器20，從而可測得在軋制狀態下上下工作輥所受壓力值F的大小。如圖5所示，所述板厚測量裝置5包括機架21、豎直滑動導軌22、水平滑動導軌23、支撐桿24、滑座25、激光位移傳感器26；所述豎直滑動導軌22固定安裝在機架21內側；所述水平滑動導軌23安裝在所述支撐桿24上；所述支撐桿24設有上下兩組，其兩側設有卡槽可在豎直滑動導軌22上上下移動；所述滑座25安裝在所述水平滑動導軌23上可沿水平方向自由移動；所述激光位移傳感器26設有兩組，每組本文檔來自技高網...

【技術保護點】
高速軋制界面摩擦系數測量裝置，其特征在于：包括動態壓力測量裝置，實時測量上下工作輥所受壓力值的大小；動態扭矩測量裝置，準確地測量出工作輥在高速軋制狀態下所受的扭矩值的大小；板厚測量裝置，測得軋制板材厚度的變化量；數據處理單元，對采集到的壓力信號和位移變化信號進行分析處理，對軋制界面的摩擦系數大小進行計算；所述動態壓力測量裝置包括外圈、內滾球、內圈、連桿活塞、套筒、液壓油、壓力傳感器；所述外圈與所述內滾球及所述內圈組裝在一起，起到軋輥軸承的作用；所述連桿活塞一端與所述外圈固接，另一端安裝在所述套筒內；所述壓力傳感器安裝在套筒底部密封的凹槽內；所述動態壓力測量裝置安裝在上下工作輥的兩端，上下工作輥在軋制板材時通過連桿活塞擠壓液壓油，進而將軋制壓力傳遞給所述壓力傳感器，從而可測得在軋制狀態下上下工作輥所受壓力值的大小；所述動態扭矩測量裝置主要包括動力軋輥軸、傳動軸、扭矩傳感器、扭矩測量儀、減速器；所述動力軋輥軸直接與工作輥連接，傳遞工作扭矩；所述扭矩傳感器安裝在傳動軸和減速器輸出軸之間；所述扭矩測量儀與所述扭矩傳感器相連，扭矩值直接由所述扭矩測量儀讀出；所述板厚測量裝置包括機架、豎直滑動導軌、水平滑動導軌、支撐桿、滑座、激光位移傳感器；所述豎直滑動導軌固定安裝在機架內側；所述水平滑動導軌安裝在所述支撐桿上；所述支撐桿設有上下兩組，其兩側設有卡槽可在豎直滑動導軌上上下移動；所述滑座安裝在所述水平滑動導軌上可沿水平方向自由移動；所述激光位移傳感器安裝在所述滑座上，通過調節支撐桿和滑座的位置可使激光位移傳感器測量不同位置的板材厚度。...

【技術特征摘要】
1.高速軋制界面摩擦系數測量裝置，其特征在于：包括動態壓力測量裝置，實時測量上下工作輥所受壓力值的大小；動態扭矩測量裝置，準確地測量出工作輥在高速軋制狀態下所受的扭矩值的大小；板厚測量裝置，測得軋制板材厚度的變化量；數據處理單元，對采集到的壓力信號和位移變化信號進行分析處理，對軋制界面的摩擦系數大小進行計算；所述動態壓力測量裝置包括外圈、內滾球、內圈、連桿活塞、套筒、液壓油、壓力傳感器；所述外圈與所述內滾球及所述內圈組裝在一起，起到軋輥軸承的作用；所述連桿活塞一端與所述外圈固接，另一端安裝在所述套筒內；所述壓力傳感器安裝在套筒底部密封的凹槽內；所述動態壓力測量裝置安裝在上下工作輥的兩端，上下工作輥在軋制板材時通過連桿活塞擠壓液壓油，進而將軋制壓力傳遞給所述壓力傳感器，從而可測得在軋制狀態下上下工作輥所受壓力值的大小；所述動態扭矩測量裝置主要包括動力軋輥軸、傳動軸、扭矩傳感器、扭矩測量儀、減速器；所述動力軋輥軸直接與工作輥連接，傳遞工作扭矩；所述扭矩傳感器安裝在傳動軸和減速器輸出軸之間；所述扭矩測量儀與所述扭矩傳感器相連，扭矩值直接由所述扭矩測量儀讀出；所述板厚測量裝置包括機架、豎直滑動導軌、水平滑動導軌、支撐桿、滑座、激光位移傳感器；所述豎直滑動導軌固定安裝在機架...

【專利技術屬性】
技術研發人員：王橋醫，池冰冰，朱媛，
申請(專利權)人：杭州電子科技大學，
類型：發明
國別省市：浙江;33