一种适合于热镀锌沉没辊系辊颈与相应的轴套宽度的优化方法技术

本发明专利技术一种适合于热镀锌沉没辊系辊颈与相应的轴套宽度的优化方法，包括以下步骤：获取沉没辊系各辊传动侧间隙磨损量，工作侧轴端间隙磨损，并计算磨损后轴套与轴瓦的实际接触区的面积；计算沉没辊系各辊传动侧轴套与轴瓦间接触表面单位面积上摩擦系数分布工作侧轴套与轴瓦间接触表面单位面积上摩擦系数分布；计算沉没辊系各辊传动侧轴端轴套与轴瓦间接触区域的单位面积上的摩擦力，工作侧轴端轴套与轴瓦间接触区域的单位面积上的摩擦力；计算沉没辊系各辊传动侧轴端的摩擦阻力矩工作侧轴端的摩擦阻力矩；构建沉没辊系各辊转动动力因数的目标函数；通过

【技术实现步骤摘要】
一种适合于热镀锌沉没辊系辊颈与相应的轴套宽度的优化方法


[0001]本专利技术属于热镀锌
，特别涉及一种适合于热镀锌沉没辊系辊颈与相应的轴套宽度的优化方法
。

技术介绍

[0002]近年来，随着汽车
、
建筑
、
家电行业市场的不断扩大，使得热镀锌板材需求不断增加
。
与此同时，为了提高产品的市场竞争力
、
降低原材料的使用成本，用户对热镀锌板带产品的厚度
、
力学性能
、
表面镀层与板形质量提出了更高的要求
。
热镀锌过程是指带钢经过冷轧之后，通过连续退火工艺和镀锌工艺，提高带钢塑性
、
韧性等机械特性，并获得所需的表面均匀的镀层，改善带钢耐腐蚀性及美观
。
热镀锌带材具有厚度薄
、
塑性好
、
耐腐蚀性好，能够以较薄的厚度满足汽车
、
家电等产品的面板的力学性能需求，有利于降低材料消耗
、
节约成本
、
绿色环保，较好地适应了热镀锌产品的发展方向
。
[0003]热镀锌机组工艺流程为开卷
、
清洗
、
连续退火
、
镀锌
、
镀后冷却
、
平整
、
拉矫
、
辊涂
、
后处理
、
卷取等工艺过程
。
镀锌工艺段中，沉没辊组的运行状态直接影响到机组生产效率和带钢表面的质量，而辊子轴端结构及轴端间隙决定沉没辊组运行良好程度
。
在满足磨损要求的基础下，降低轴套宽度，可以减少锌渣聚集，加速锌渣排出，降低锌渣对沉没辊组的箍紧力
。
同时辊脖子及轴套的增大宽度对沉没辊系轴端的承载力有增强作用，但是在轴端压力一定的条件下宽度增加会导致轴端摩擦阻力也随之增加，轴端摩擦阻力的增大是沉没辊系发生卡死的原因之一
。
由此需要对辊脖子及轴套的宽度优化，寻求与确定提高轴端承载能力与减小轴端摩擦阻力的平衡点，这对提高机组生产效率和提升带钢表面质量具有重要意义
。

技术实现思路

[0004]为了解决上述问题，本专利技术采用的技术方案是：一种适合于热镀锌沉没辊系辊颈与相应的轴套宽度的优化方法，包括以下步骤：
[0005]A:
获取沉没辊系相关工作参数；
[0006]B:
初始化沉没辊系各辊传动侧辊颈对应轴套的宽度
b
t1
、
工作侧辊颈对应轴套的宽度为
b
t2
，并设定迭代步数，收敛精度
ε
；
[0007]C:
获取沉没辊系各辊传动侧间隙磨损量
θ1、
工作侧轴端间隙磨损量
θ2，并计算磨损后轴套与轴瓦的实际接触区的面积
D1、D2；
[0008]D:
计算沉没辊系各辊传动侧轴瓦与辊套间接触区的单位面积压力分布
p
d1
、
工作侧轴瓦与辊套间接触区的单位面积压力分布
p
d2
；
[0009]E:
计算沉没辊系各辊传动侧轴套与轴瓦间接触表面单位面积上摩擦系数分布
μ
d1
(x)、
工作侧轴套与轴瓦间接触表面单位面积上摩擦系数分布
μ
d2
(x)
；
[0010]F:
计算沉没辊系各辊传动侧轴端轴套与轴瓦间接触区域的单位面积上的摩擦力
f
01
，工作侧轴端轴套与轴瓦间接触区域的单位面积上的摩擦力
f
02
；
[0011]G:
计算沉没辊系各辊传动侧轴端的摩擦阻力矩
M
d1
、
工作侧轴端的摩擦阻力矩
M
d2
；
[0012]H:
构建沉没辊系各辊转动动力因数的目标函数
ψ
max
；
[0013]I:
通过
Powell
算法求解目标函数
ψ
max
在机组工艺参数一定的条件下的最大值：变量为传动侧与工作侧轴套宽度
b
t1
、b
t2
，判断优化梯度范数是否满足判断条件不满足则沿规定方向求解出新的传动侧与工作侧轴套宽度
b
t1
、b
t2
并转入步骤
C
；满足，则输出沉没辊系各辊的轴套宽度优化结果
b
t1
、b
t2
。
[0014]进一步地：所述沉没辊系相关工作参数包括沉没辊系各辊传动侧
N
cd1
、
沉没辊系各辊工作侧的轴端接触压力为
N
cd2
，传动侧与工作侧轴瓦单位面积上锌渣厚度分布
h
za1
(x)、h
za2
(x)
，传动侧与工作侧轴瓦的接触表面的平均锌渣厚度传动侧与工作侧轴套与轴瓦接触区附近锌液含渣量
Π
wt1
、
Π
wt2
，传动侧与工作侧轴端轴套与轴瓦间隙单位面积上初始摩擦系数
μ
01
、
μ
02
，沉没辊系各辊轴端的转速
v
r
，沉没辊系各辊轴套直径
d
t
，沉没辊系各辊轴端轴颈部分半径
R
cd
，驱动力矩
M
，刮刀阻力矩
M
z
，粘滞阻力矩
M
η
参数
。
[0015]进一步地，所述获取沉没辊系各辊传动侧间隙磨损量
θ1、
工作侧轴端间隙磨损量
θ2，并计算磨损后轴套与轴瓦的实际接触区的面积
D1、D2采用如下公式：
[0016][0017]进一步地，所述计算沉没辊系各辊传动侧轴瓦与辊套间接触区的单位面积压力分布
p
d1
、
工作侧轴瓦与辊套间接触区的单位面积压力分布
p
d2
采用如下公式
。
[0018][0019]进一步地，所述计算沉没辊系各辊传动侧轴套与轴瓦间接触表面单位面积上摩擦系数分布
μ
d1
(x)、
工作侧轴套与轴瓦间接触表面单位面积上摩擦系数分布
μ
d2
(x)
采用如下公式
。
[0020][0021]进一步地，所述计算沉没辊系各辊传动侧轴端轴套与轴瓦间接触区域的单位面积上的摩擦力
f
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【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.
一种适合于热镀锌沉没辊系辊颈与相应的轴套宽度的优化方法，其特征在于：包括以下步骤：
A:
获取沉没辊系相关工作参数；
B:
初始化沉没辊系各辊传动侧辊颈对应轴套的宽度
b
t1
、
工作侧辊颈对应轴套的宽度为
b
t2
，并设定迭代步数，收敛精度
ε
；
C:
获取沉没辊系各辊传动侧间隙磨损量
θ1、
工作侧轴端间隙磨损量
θ2，并计算磨损后轴套与轴瓦的实际接触区的面积
D1、D2；
D:
计算沉没辊系各辊传动侧轴瓦与辊套间接触区的单位面积压力分布
p
d1
、
工作侧轴瓦与辊套间接触区的单位面积压力分布
p
d2
；
E:
计算沉没辊系各辊传动侧轴套与轴瓦间接触表面单位面积上摩擦系数分布
μ
d1
(x)、
工作侧轴套与轴瓦间接触表面单位面积上摩擦系数分布
μ
d2
(x)
；
F:
计算沉没辊系各辊传动侧轴端轴套与轴瓦间接触区域的单位面积上的摩擦力
f
01
，工作侧轴端轴套与轴瓦间接触区域的单位面积上的摩擦力
f
02
；
G:
计算沉没辊系各辊传动侧轴端的摩擦阻力矩
M
d1
、
工作侧轴端的摩擦阻力矩
M
d2
；
H:
构建沉没辊系各辊转动动力因数的目标函数
ψ
max
；
I:
通过
Powell
算法求解目标函数
ψ
max
在机组工艺参数一定的条件下的最大值：变量为传动侧与工作侧轴套宽度
b
t1
、b
t2
，判断优化梯度范数是否满足判断条件不满足则沿规定方向求解出新的传动侧与工作侧轴套宽度
b
t1
、b
t2
并转入步骤
C
；满足，则输出沉没辊系各辊的轴套宽度优化结果
b
t1
、b
t2
。2.
根据权利要求1所述的一种适合于热镀锌沉没辊系辊颈与相应的轴套宽度的优化方法，其特征在于：所述沉没辊系相关工作参数包括沉没辊系各辊传动侧
N
cd1
、
沉没辊系各辊工作侧的轴端接触压力为
N
cd2
，传动侧与工作侧轴瓦单位面积上锌渣厚度分布
h
za1
(x)、h
za2
(x)
，传动侧与工作侧轴瓦的接触表面的平均锌渣厚度传动侧与工作侧轴套与轴瓦接触区附近锌液含渣量
Π
wt1
、
Π
wt2
，传动侧与工作侧轴端轴套与轴瓦间隙单位面积上初始摩擦系数
μ
01
、
μ
02
，沉没辊系各辊轴端的转速
v
r
，沉没辊系各辊轴套直径
d
t
，沉没辊系各辊轴端轴颈部分半径
R
cd
，驱动力矩
M
，刮刀阻力矩
M
z
，粘滞阻力矩
M
η
参数
。3.
根据权利要求1所述的一种适合于热镀锌沉没辊系辊颈与相应的轴套宽度的优化方法，其特征在于：所述获取沉没辊系各辊传动侧间隙磨损量
θ1、
工作侧轴端间隙磨损量
θ2，并计算磨损后轴套与轴瓦的实际接触区的面积
D1、D2采用如下公式：
4.
根据权利要求1所述的一种适合于热镀锌沉没辊系辊颈与相应的轴套宽度的优化方法，其特征在于...

【专利技术属性】
技术研发人员：白振华，邱木生，崔熙颖，王孝建，刘阔，
申请(专利权)人：燕山大学，
类型：发明
国别省市：