張力計輥設計使用問題討論

王利鋒

摘 要：在冷軋廠軋機、平整機、光整機前后均設計有張力計輥以用于鋼帶張力測量、反饋以進行動態控制，在使用過程中經常出現輥面打滑，從而影響扳面質量。

關鍵詞：冷軋；張力計輥；問題

1 張力計輥的工作原理

張力計工作原理，它是通過壓頭傳感器測出經過測張輥的鋼帶的壓力，經過信號處理單元，轉換為張力，經接口傳輸至自動化系統，用于鋼帶的張力閉環控制。直接和間接控制是連續熱鍍鋅生產線主要使用的張力控制方法，是在自動化控制系統中的傳動部分和一級PLC部分中加以實現的。如圖1所示。

2 張力計輥的影響因素分析

在冷軋及其產品深加工生產線中，張力計輥均為被動輥，由鋼帶帶動而轉動。鋼帶在輥上包角2ɑ，在張力T作用下在鋼帶表面形成正壓力N，進而產生輥面與鋼帶間靜摩擦力F形成動力矩Md帶動輥子轉動，同時在輥子軸承處產生摩擦力矩Mf，當動力矩Md不足以抵抗摩擦力矩Mf時就會產生打滑現象，另外在鋼帶加減速時還需足夠動力矩能夠滿足加速力矩要求。

2.1 張力

一般來說，張力是按照軋制工藝要求設定的，在此適當提高張力可有效提高輥子工作的可靠性，特別是在輥子使用壽命后期輥面粗糙度下降后適當調整可延長輥子使用周期。

2.2 輥徑D及輥子轉動慣量G

一般按照最大鋼帶厚度H與輥徑D比值限定輥子最小直徑以防止鋼帶表面變形突破上限要求，但D值增大會增加輥子的轉動慣量，增加加減速時對動力矩的要求，須對輥子壁厚、結構進行優化設計以降低轉動慣量并保障基本剛度、強度要求。

2.3 輥面與鋼帶摩擦系數f

輥面保持基本的粗糙度水平以滿足輥面與鋼帶間的摩擦系數要求，在使用一個周期、輥面粗糙度下降不能提供足夠的動力矩時需進行輥面修磨以恢復粗糙度設計值。

2.4 包角2ɑ

適當增加包角可以提高輥子工作可靠性，特別是在輥子使用壽命后期輥面粗糙度下降后適當調整可延長輥子使用周期，但過度增加包角會大幅提高輥子所受水平分力，降低壓力傳感器及軸承座工作的可靠性。

2.5 滾動摩擦系數f1

合理的軸承選型、有效的潤滑、標準的裝配與維護可保證滾動摩擦系數f1維持在設計范圍內，以避免產生過大的阻力矩。

2.6 加減速率a

減小a值可降低對動力矩的要求，一般在現場使用過程中當加減速時出現輥面打滑的苗頭既意味著輥子已到使用極限，需要立即采取措施。

3 張力計輥的使用及維護

在帶鋼張力作用下張力計輥會產生一定的撓曲變形，若撓曲變形量較大將會影響帶材的板形質量，因此需要保證張力計輥具有足夠的剛度，因此通過增加輥體半徑可有效提高張力計輥的抗彎剛度。但由于張力計輥為從動輥，通過帶鋼與輥面間的摩擦力驅動，在帶鋼加減速的時，如果張力計輥的慣性量過大，易引起帶鋼與輥面間產生滑動。因此還要降低輥體轉動時的慣性量，通常張力計輥采用空心筒結構。

在現場使用過程中，輥子結構及安裝位置已定，即2ɑ值、D值、G值已定，正常情況下需對輥子進行周期維護以保證軸承潤滑良好，同時定期檢測輥面粗糙度以保證足夠的動力矩，特殊情況下進行張力、加減速率調整以避免輥面打滑，還可微量調整輥子標高以適量增加包角以提高動力矩。