Vol.16 No.1 高永生等：非对称轧制辊轴向力的有限元模型 65 3.2辊间横向特征 图3为工作辊和支承辊与梁单元相联接节点的轴向位移曲线，随轧件偏移加大，辊间的 这种位移差加大，从而导致辊间轴向相对移动趋势增大，这是产生辊间轴向作用力的根本原因. 3.3辊间轴向作用力 图4表示了轧件偏移量与轴向力的关系.当轧件偏移360m时，产生轴向力为108.78kN, 这个数值仅反映轧件偏移后辊系轴向变形而产生的轴向作用力，不含轧件偏移使交叉角增 大，对轴向作用力的影响，因此它只是非对称轧制时轧辊轴向作用力的一部分， 为了模拟轧辊间的相互作用，在本计算过程中专门研究了工作辊与支承辊间的轴向力分 配问题.在轧制压力作用节点加100kN的轴向载荷，相当于轧件对工作辊的轴向作用.计 0.1m 100 4) 80120016 min 人 -0.2L 0 120240 300 AB min 图3不同偏移量时辊间位移偏差的轴向分布 图4轧件偏移量对轴向力的影响 △B(mm):①0，②120.③240，④360 Fig.3 The axial distribution of displacement difference Fig.4 Effect of the strip displacement on the axial force between rolls uder different strip displacement 算表明工作辊端承受了54.9kN的轴向力，支承辊端承受了45.1kN的轴向力，载荷比约 为1.22.载荷的这种分配比例、既取决于辊系的轴向刚度，又与辊间轴向接触刚度有关，同 时还涉及到轴向变形谐调条件.在本计算中，加1O0kN的轴向作用力之前，轴向弹簧是处 于自然放松的原始状态，在实际问题中，这两个弹簧受轧辊轴向串动的影响，可能处于一拉 一压的状态.这时候如果轧件偏移，这两个已经积累了较大的弹性能的弹簧，对轧件偏移的 反映决定于轧件偏移的方向，也就是轴向力的非对称部分的作用方向，假设K,受拉，K? 受压（实际情况下，正向轧制时，轧辊的轴向移动使两弹簧处于这种受力状态），当轴向力 的非对称部分F作用方向指向操作侧(W·S)时，可使K:继续受压，而支承辊有向 W·S移动的趋势.依两辊间的相互作用的变形谐调判断，力F将不会使支承辊轴向力增 加，因而F的作用效果都集中在工作辊上，使其轴向力发生变化，如果F力大于由于K,的 释放使工作辊轴向力减小的部分，则工作辊轴向力增大·反过来，如果F力指向传动侧 (D·S),则靠K:的释放使F全部作用在支承辊上·从上边的分析看出，无论轧件向哪 一侧偏移，对辊系的受力都有极坏的影响，如果考虑进偏移使交叉角发生变化，甚至改变正 常轧制时轧辊的轴向运动方向，这个影响会更大，因此防止轧件的镰刀弯，对防止轴承破坏 维持正常的生产是必要的，1 V 6 . 1 N 6 o . 高永生等 非对称 轧制辊轴向力 的有限 元模: 型 l 3 . 辊 间横 向特征 2 图 为工作 辊 和 支承 辊 与梁单 元相 联接 节点 的轴 向位移 曲线 3 . 随轧 件 偏 移 加 大 , 辊 间 的 这种位移差加大 , 从而 导 致 辊 间轴 向相对移 动 趋势增大 , 这是产 生辊 间 轴 向作 用力 的根 本原因 . 3 . 3 辊间轴向作用 力 图 4 表 示 了轧 件偏移 量 与轴向力 的关系 . 当轧件 偏移 3 60 ~ 时 , 产 生轴 向力 为 108 . 78 k N, 这 个数 值仅 反 映轧件偏 移后 辊 系轴 向变形 而 产 生 的 轴 向作 用 力 , 不含 轧 件偏 移 使 交 叉 角 增 大 , 对轴 向作用 力 的影 响 , 因此 它 只 是非 对称 轧制 时轧辊 轴 向作 用力 的一部 分 . 为 了模 拟轧 辊 间的相互 作 用 , 在 本计算过程 中专门研 究 了工作 辊 与支承 辊 间 的轴 向力 分 配 问题 . 在 轧制 压力 作用 节点 加 10 0 k N 的轴 向载荷 , 相 当于 轧件 对 工 作 辊 的 轴 向作 用 . 计 一 0 1 一 0 2 二 8 。 日喃 t l t J 20 犷一不贫一弓丁 一扁 图 3 瑰 . 3 不 同偏移 量时辊 间位移偏 差的轴 向分布 △B 《 In ll l ) : ① 0 , ② 1 20 . ③ 2 4(j , ④ 3印 . 】1犯 a x 妇l d栩ir xl l次旧 of 曲内。 盯祀 nt 山场洲” eC 晚加0即 n 目地 皿山r 山月扮田t 面 P 血内一 t 图 4 瑰 . 4 车L件偏移量对轴 向力的影 响 正肠双 of 胶 而 p d i刻a o 日团比” t 仪 , d祀 a 火妞I 众眼 算 表 明 工作 辊端 承 受 了 54 . 9 k N 的轴 向力 , 支承辊端 承受 了 45 . 1 k N 的轴 向 力 , 载 荷 比 约 为 1 . 2 2 . 载 荷的 这种分 配 比例 , 既取 决于 辊系 的轴 向刚度 , 又 与 辊 间轴 向接 触 刚度 有关 , 同 时还 涉 及到 轴 向变形谐调条 件 . 在本 计算 中 , 加 10 0 k N 的轴 向作 用 力 之 前 , 轴 向弹 簧 是 处 于 自然放 松 的原 始状 态 , 在实 际 问题 中 , 这两 个弹簧 受 轧辊 轴 向串动 的影 响 , 可 能 处于 一拉 一 压 的状 态 . 这 时候 如果 轧件偏 移 , 这两 个 已 经积 累 了 较大 的弹 性能 的弹 簧 , 对轧 件偏 移 的 反 映 决定于 轧件 偏 移 的方 向 , 也 就是 轴 向力 的 非 对 称 部 分 的 作 用 方 向 . 假 设 K I 受 拉 , K Z 受 压 ( 实际情 况 下 , 正 向轧制 时 , 轧辊 的轴 向移动 使两 弹簧 处于 这 种 受 力 状 态 ) , 当轴 向力 的非 对称 部 分 F 作 用 方 向指 向操 作 侧 (W · )S 时 , 可 使 K : 继 续 受 压 , 而 支 承 辊 有 向 W · S 移动 的趋 势 . 依两 辊 间的相 互作 用的 变形谐 调判 断 , 力 F 将 不 会 使 支 承 辊 轴 向力 增 加 , 因 而 F 的作 用 效 果都集 中在工 作辊 _ 匕 使其轴 向力 发 生变化 , 如果 F 力 大 于 由 于 K , 的 释 放 使工 作 辊 轴 向力 减 小 的 部 分 , 则 工作 辊轴 向力 增 大 . 反 过 来 , 如果 F 力 指 向 传 动 侧 (D · )S , 则靠 K : 的释 放 使 F 全部作 用 在 支承 辊上 . 从 上 边 的分 析看 出 , 无 论 轧 件 向哪 一侧 偏移 , 对辊 系 的受力 都有 极坏 的影 响 . 如果考 虑 进偏 移使交 叉 角发 生变 化 , 甚至 改变正 常轧 制时 轧辊 的轴 向运动 方 向 , 这 个影 响会 更大 , 因 此 防止轧件 的镰 刀 弯 , 对 防止轴承 破 坏 维持 正常 的生 产是必 要 的