新型壓延機傳動功率的計算方法研究

陳天馳，楊詠馨

（青島科技大學，山東 青島 266100）

新型壓延機傳動功率的計算方法研究

陳天馳，楊詠馨

（青島科技大學，山東 青島 266100）

傳動功率是壓延機在設(shè)計和使用時的主要參數(shù)及指標，考慮到可靠程度和經(jīng)濟因素的影響，功率計算務(wù)求適當合理。本文在當前已有的壓延機傳動功率計算方法的基礎(chǔ)上，進一步對理論計算該功率提出了更加接近真實數(shù)據(jù)的理論方法。結(jié)果顯示，對于精確度要求不高的情況下，該方法避免了精確度和偏差過大的情形，同時對較為復雜的計算方法進行相應(yīng)簡化，更適用于工程實際，經(jīng)濟性較好。

壓延機；輥筒功率；傳動功率

壓延機的技術(shù)參數(shù)很多，包含輥筒數(shù)量、半徑和工作長度、輥筒速比、輥筒線速度、輥筒橫壓力和功率等，其中傳動功率是決定整個壓延機運行能力的主要因素，對整機的可靠程度和經(jīng)濟性起到了決定性作用。當前已有的對于壓延機傳動功率的算法中，理論計算偏差較大；工程應(yīng)用中大多以實測數(shù)據(jù)為準，而實測值常存在數(shù)據(jù)波動及誤差，影響工程可靠性并存在一定的經(jīng)濟浪費。本文結(jié)合多個理論計算方法得到更加接近真實值的功率參數(shù)，避免了只能片面依靠測量數(shù)據(jù)而導致的資源浪費和可靠性不佳等結(jié)果。

壓延機的傳動功率主要為壓延機驅(qū)動輥筒功率［1］。而其影響因素包括加工坯料性質(zhì)、輥筒直徑、輥筒工作部分長度、壓延線速度、輥筒個數(shù)、輥筒間距、制品厚度、加工方法等等，通常忽略一些影響較小的因素以簡化功率求解過程，由于壓延機加工材料種類繁多，本文主要研究高分子聚合物的壓延成型。

1 壓延機設(shè)計中的功率耗損，由生產(chǎn)實踐所得經(jīng)驗公式計算：

1.1 按輥筒線速度計算：

其中，a 為計算系數(shù)，L 為輥筒工作部分長度，V為壓延線速度。

1.2 按輥筒數(shù)目計算：

其中，K 為計算系數(shù)，L 為輥筒工作部分長度，n 為輥筒個數(shù)。

2 壓延機設(shè)計中的功率消耗，通過對剪切速率及剪切應(yīng)力的理論推導所得公式計算：

與之不同的，可得功率的理論參考值：

其中N 為功率，V 為壓延線速度，λ為無量綱流率平方根，H0為輥筒間距的1/2，μ為坯料牛頓粘度，W為制品寬度，R為輥筒半徑。

由于ξ是λ的函數(shù)，所以f（λ）僅是λ的函數(shù)，為簡化計算將匯成曲線，即可得出功率。

理論推導計算功率的方法有兩種［2］：

（1）給定輥筒間距2H0，制品厚度2H ，則由可得λ，進而由式（4）得出f（λ），由式（3）得到功率。

（2）若制品厚度未知，可由下式估算：

3 更具有普適性的計算方法

理論推導計算在設(shè)計中較為普遍使用，但計算過程復雜且計算功率相比工程實際功率普遍偏小，工程應(yīng)用時常將推導公式大幅化簡導致其喪失了部分的精確性；由生產(chǎn)實踐所得經(jīng)驗公式計算精確度較低，計算系數(shù)取值較為粗略，將二者綜合所得更為接近真實功率值。經(jīng)驗公式中計算系數(shù)a 、K應(yīng)參考理論推導計算中功率數(shù)值。理論推導計算中功率偏小。由工程應(yīng)用可知，經(jīng)驗公式因設(shè)計要求電機盡量滿足功率要求，所求功率值往往比實際偏大。綜上我們得出更為有效的傳動功率計算公式：

如果生產(chǎn)過程對傳動功率精確度要求不高，簡化可取：

其中，N為功率，W為制品寬度，V 為壓延線速度，μ為牛頓粘度，R 為輥筒半徑，H0為輥筒間距的1/2，a 、K 為計算系數(shù)，L 為輥筒工作部分長度，n為輥筒個數(shù)。

本文提出的新型壓延機傳動功率計算方法將傳統(tǒng)理論推導計算及經(jīng)驗公式計算予以結(jié)合，避免了精確度和偏差過大的情形，同時對較為復雜的計算方法進行相應(yīng)簡化，更加接近真實功率值，更適用于工程實際，經(jīng)濟性較好。同時由于影響功率的因素較為復雜，簡化計算無法全面考慮各種因素，如果對功率精確度要求較高，本方法還存在一定局限性。

［1］劉澤民.金屬餐具橫壓延機開式機自動化設(shè)計與開發(fā)［D］.天津：天津理工大學，2013（12）.

［2］吳其曄，巫靜安.高分子材料流變學［M］.青島科技大學，2002（10）.

10.16640/j.cnki.37-1222/t.2016.20.018