一种卷筒径向压力的在线测量装置和方法制造方法及图纸

本发明专利技术公开了一种卷筒径向压力的在线测量装置和方法，该装置包括外筒、花键筒、摩擦片和应变片，其中，所述花键筒套设于所述外筒内，所述花键筒通过其内圈的花键与卷轴配合连接；所述花键筒的外周壁上开设有至少一个第一槽体和至少一个第二槽体；所述摩擦片嵌装于所述第一槽体内，且所述摩擦片远离所述第一槽体槽底一侧的外表面与所述外筒的内周壁相贴合，以便通过摩擦力使得外筒与花键筒能够同步转动，所述应变片嵌装于所述第二槽体内。其解决了无法在冷轧带钢卷取过程中对卷筒径向压力进行实时测量，压力测量准确性较低的技术问题。

【技术实现步骤摘要】
一种卷筒径向压力的在线测量装置和方法
本专利技术属于冷轧卷筒压力测量
，尤其涉及一种卷筒径向压力的在线测量装置和方法。
技术介绍
在钢铁企业中，冷轧带钢卷生产广泛采用连续化生产工艺，在成卷生产带钢设备中，一般都设有缠绕带钢的卷取机。由于冷轧带钢连续不断地缠绕在卷取机卷筒上，使卷筒承受较大径向压力，正确地确定卷筒径向压力对设计计算卷取机具有很大的实际意义。卷筒径向压力计算不仅是卷筒零件强度计算的先决条件，而且与卷取质量直接相关。因此，准确地计算卷筒径向压力对于冷轧带钢是非常重要的。然而卷筒径向压力与卷取张力和带卷直径、带卷和卷筒的径向刚度、带卷层间介质及表面状态、层间滑动与摩擦及带宽等众多因素有关。由于结构的复杂性和边界条件的非线性，这些问题在理论分析方面都具有较大的难度。目前许多卷筒径向压力的都是通过理论计算或有限元模拟得出的，无法在冷轧带钢卷取过程中对卷筒径向压力进行实时测量，仿真模拟得到压力值与实际工况中的压力值相差较大，影响压力值的测量准确性。
技术实现思路
针对上述现有技术存在的问题，本专利技术提供一种卷筒径向压力的在线测量装置和方法，以至少部分解决无法在冷轧带钢卷取过程中对卷筒径向压力进行实时测量，压力测量准确性较低的技术问题。本专利技术通过以下技术方案来实现上述目的：一种卷筒径向压力的在线测量装置，包括：外筒；花键筒，所述花键筒套设于所述外筒内，所述花键筒通过其内圈的花键与卷轴配合连接；所述花键筒的外周壁上开设有至少一个第一槽体和至少一个第二槽体；摩擦片，所述摩擦片嵌装于所述第一槽体内，且所述摩擦片远离所述第一槽体槽底一侧的外表面与所述外筒的内周壁相贴合；应变片，所述应变片嵌装于所述第二槽体内。进一步地，所述第一槽体为沿所述花键筒轴向延伸的通槽。进一步地，所述摩擦片和所述第一槽体的数量相等、且均为多个，各所述摩擦片在所述花键筒的外周壁的周向上均匀分布。进一步地，所述摩擦片为支撑橡胶条。进一步地，所述支撑橡胶条的厚度为8mm，宽度为30mm，压缩量为25％。进一步地，所述第二槽体为沿所述花键筒轴向延伸的通槽。进一步地，所述应变片为六个，每两个所述应变片为一组，形成三组应变片；各组所述应变片沿花键筒的轴向均布，同组内的两个所述应变片分别对称设置在所述花键筒的两侧。本专利技术还提供一种卷筒径向压力的在线测量方法，包括以下步骤：S1：选择丝栅式电阻应变片组成6个独立的1/4桥，在所述花键筒的外周壁各贴3组应变片，所述应变片的型号为BE120-3AA；S2：选择DH5908G无线动态应变采集仪及其测量系统，与所述应变片电连接；S3：选用0.2×100mm规格304不锈钢软带，卷取层数选取0～N层；S4：通过以下公式计算所述摩擦片与所述外筒的总摩擦力力矩：Mmax＝fNSR(1)其中，N为橡胶压缩量为25％时对薄壁钢筒单位面积上的压应力；f为薄壁钢筒与橡胶的摩擦系数；R为薄壁钢筒的内半径；S为薄壁钢筒与橡胶总的接触面积；S5：通过以下公式计算卷取张力力矩：Tmax＝σ0bh(R+2+ih)(2)其中，h为带钢厚度，i为卷取圈数，Tmax为卷取张力力矩；S6：通过以下公式计算外筒所能承受的最大压力Pmax：Pmax＝2tsf/(D-2tY)(3)其中，t为薄壁钢筒的厚度；S为材料的许用应力；F为质量系数；D为薄壁钢筒的外径；Y为计算系数；S7：测量系统平衡并清零所有通道，开始记录并存储应变片a-f的应变值变化，施加卷取张力，逐层卷取直至卷取到N层后停留预设时长，取a-f位置应变值的平均值；S8：将测得应变值换算为卷筒的径向压力值；根据外筒的周向应力计算出冷轧带钢逐层卷取过程中卷筒所受的径向压力P1，可得径向和周向应力为：σr＝-P1(1+a2/c2)/(1-a2/c2)(4)σθ＝-P1(1-a2/c2)/(1+a2/c2)(5)根据弹性力学平面理论，极坐标的物理方程式为：εθ＝(σθ-μσr)/E(6)当r＝a时，把得到外筒的外周壁所受的径向压力P1与内壁的周向应变εθ(a)的关系式为：P1＝-E1(a2-b2)εθ(a)/2c2(7)本专利技术提供的卷筒径向压力的在线测量装置包括外筒、花键筒、摩擦片和应变片，其中，所述花键筒套设于所述外筒内，所述花键筒通过其内圈的花键与卷轴配合连接；所述花键筒的外周壁上开设有至少一个第一槽体和至少一个第二槽体；所述摩擦片嵌装于所述第一槽体内，且所述摩擦片远离所述第一槽体槽底一侧的外表面与所述外筒的内周壁相贴合，以便通过摩擦力使得外筒与花键筒能够同步转动，所述应变片嵌装于所述第二槽体内。这样，在花键筒与卷轴同步转动时，可带动外筒转动，从而将钢带卷绕在外筒上，并在此卷绕过程中，通过应变片检测冷轧带钢逐层卷取过程中，外筒因受压而产生的周向应变，从而将测得的周向应变值换算成薄壁钢筒外表面所受的径向压力值。从而解决了无法在冷轧带钢卷取过程中对卷筒径向压力进行实时测量，压力测量准确性较低的技术问题。附图说明为了更清楚地说明本专利技术实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本专利技术的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。图1为本专利技术提供的卷筒径向压力的在线测量装置一种具体实施方式的剖视图；图2为图1所示在线测量装置的局部示意图；图3和图4为测量原理图。附图标记说明：1-外筒2-花键筒3-摩擦片4-应变片具体实施方式下面将结合本专利技术实施例中的附图，对本专利技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本专利技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本专利技术保护的范围。请参见图1，图1为本专利技术提供的卷筒径向压力的在线测量装置一种具体实施方式的剖视图。本专利技术所提供的卷筒径向压力的在线测量装置用于冷轧钢带卷筒压力的在线测量，其与现有的仿真方法相结合，能够有效提高卷筒径向压力测量的准确性。在一种具体实施方式中，如图1所示，该在线测量装置包括外筒1、花键筒2、摩擦片3和应变片4；其中，所述花键筒2的外圈为与外筒1匹配的光滑圆筒，其内圈设置有花键，并通过花键连接的方式与卷轴配合，以便于卷轴同步周向转动，花键筒2通过其外圈套设于所述外筒1内，花键筒2通过其内圈的花键与卷轴上的花键槽配合连接，或者花键筒2内侧留有花键槽与卷轴上的花键配合。并且，在花键筒2的外周壁上开设有至少一个第一槽体，该第一槽体用于安装摩擦片3，摩擦片3嵌装于所述第一槽体内，且所述摩擦片3远离所述第一槽体槽底一侧的外表面与所述外筒1的内周壁相贴合；在花键筒2的外本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种卷筒径向压力的在线测量装置，其特征在于，包括：/n外筒；/n花键筒，所述花键筒套设于所述外筒内，所述花键筒通过其内圈的花键与卷轴配合连接；所述花键筒的外周壁上开设有至少一个第一槽体和至少一个第二槽体；/n摩擦片，所述摩擦片嵌装于所述第一槽体内，且所述摩擦片远离所述第一槽体槽底一侧的外表面与所述外筒的内周壁相贴合；/n应变片，所述应变片嵌装于所述第二槽体内。/n

【技术特征摘要】
1.一种卷筒径向压力的在线测量装置，其特征在于，包括：
外筒；
花键筒，所述花键筒套设于所述外筒内，所述花键筒通过其内圈的花键与卷轴配合连接；所述花键筒的外周壁上开设有至少一个第一槽体和至少一个第二槽体；
摩擦片，所述摩擦片嵌装于所述第一槽体内，且所述摩擦片远离所述第一槽体槽底一侧的外表面与所述外筒的内周壁相贴合；
应变片，所述应变片嵌装于所述第二槽体内。


2.根据权利要求1所述的在线测量装置，其特征在于，所述第一槽体为沿所述花键筒轴向延伸的通槽。


3.根据权利要求2所述的在线测量装置，其特征在于，所述摩擦片和所述第一槽体的数量相等、且均为多个，各所述摩擦片在所述花键筒的外周壁的周向上均匀分布。


4.根据权利要求1所述的在线测量装置，其特征在于，所述摩擦片为支撑橡胶条。


5.根据权利要求4所述的在线测量装置，其特征在于，所述支撑橡胶条的厚度为8mm，宽度为30mm，压缩量为25％。


6.根据权利要求1所述的在线测量装置，其特征在于，所述第二槽体为沿所述花键筒轴向延伸的通槽。


7.根据权利要求6所述的在线测量装置，其特征在于，所述应变片为六个，每两个所述应变片为一组，形成三组应变片；各组所述应变片沿花键筒的轴向均布，同组内的两个所述应变片分别对称设置在所述花键筒的两侧。


8.一种卷筒径向压力的在线测量方法，其特征在于，包括以下步骤：
S1：选择丝栅式电阻应变片组成6个独立的1/4桥，在所述花键筒的外周壁各贴3组应变片，所述应变片的型号为BE120-3AA；<...

【专利技术属性】
技术研发人员：张春杰，宋征，
申请(专利权)人：首钢京唐钢铁联合有限责任公司，
类型：发明
国别省市：河北;13