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张力装置的结构形式及其张力的大小

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李伟

(佛山市瑞澈科技有限公司)

  我们知道,在板带纵剪机组中,张力装置是一台重要的必不可少的关键设备。它直接影响到卷取的质量,合适的、稳定的张力能够使得带材卷的很齐,松紧适宜。剪切后的带条由于厚差的原因,而产生卷取松紧不一,这时必须通过张力装置把分条后带条的松紧差排除到张力装置前的活套中去,从而保证各条张力恒定。那么如何克服由于厚差产生的带条长短不一呢。

  一般有如下几种方式:

  1、古老填充式:就是根据带条的张力不同,用厚纸板或铝箔填入带条较松的那一卷内,使得整根卷轴上的带条保持相对张力一致。

  2、滑差卷取式:在卷取轴上套上滑差环,通过滑差环的差数滑动,使得松的带条保持转动而紧的带条出现打滑状态,从而克服掉剪切后的长度差值。

  3、多卷取形式:设备设有二根以上的卷取轴,每个卷取单独控制张力。保证各带条有效卷取。

  4、托辊形式:在卷取前设置几根托辊,将长的带条置于其上,当长度增大时,托辊向上移动,使各带条保持张力一致。

  5、活套形式:目前主流形式,将长的带条导向活套中,以保证全部带条张力一致。

  根据不同的材料要求,张力装置也有不同的形式存在。张力垫、毡圈张力辊、主动张力辊、张力皮带、辊式张力皮带、滑差式张力辊、真空辊、电磁张力以及它们之间的组合。而无论那一种形式的张力装置都是按照以下的三种基本方式运转:

  a、滑动摩擦。b、简单的滚动摩擦。c、静摩擦特性的滚动摩擦。

  下面我们分别来讨论各种张力装置的结构形式及其可产生张力。

  首先我们来看滑动摩擦的形式:

  最典型的是张力垫,也是最简单,最经济张力装置,如下图示。

  上图是张力垫的两种典型方式,第一种是传统机械式的,这种稳定,效果好,且经济耐用。另一种是液压压下的,这种较复杂些,要求加工精度高,上压板平整与否取决加工精度及两端同步性,较难控制。

  其工作原理是,带条经过上下两块压板,压板表面一般覆有毛毡。通过夹紧力,使带条与毛毡间产生摩擦力,将多余长的带条排除到活套坑内。旧时只是上下机械挤压,由于夹紧力一定,用多个窄的木板条,使得不同厚度的带条形成统一一致的张力。改进后,在下压板内加入比例调解的气囊,可自动调解各带条的张力。

  由于是直接作用于带条的表面而产生张力。这种方法更适用于对表面要求不高,较硬的金属材料。

  这种张力装置的张力计算也比较简单:
F=μN

  F------张力

  μ-------摩擦因数

  N-------正压力

  式中可以看出,张力的大小,取决于正压力的大小,摩擦因数根据材料是固定的,毛毡与钢的摩擦因数是0.22。正压力可以无限加大,那是不是张力也可以无限加大呢。不是的,对于这种张力方式,正压力太大,容易引起材料表面的划伤,更大的压力容易引起毛毡的燃烧。因此建议张力垫形式的张力装置最大张力不易超过2000Kg。那如果有更大张力要求还要使用这种张力方式,可采用叠加的方式,形成张力垫组合,总张力为:

  FA=F1+F2+F3......。

  经改进后,演变为毡辊的方式形成张力,如下图示:


  这时的辊子是不旋转的,包覆在辊子外面的毡圈可逆向旋转。这就形成了张力,同时还可将表面的脏物挤压出材料的表面,而减少对材料表面的损伤。这种的张力大小基本等同于上述张力垫。

  而更高级的,就是张力皮带了,如下图所示:


  这种结构把材料与滑动面通过皮带隔离开来,从而让材料在运行的过程中没有相对滑动,这很好地保护了材料表面。它的基本原理是,原来的张力压板被上下两个支承箱代替,支承箱内通冷却水,来降低由于摩擦而才生的发热,支承箱上环绕等宽度的多条皮带,皮带外表面与内表面采用不同材质,与金属接触面的摩擦因数不同,外表面与材料表面之间的摩擦因数要大于内表面与支承箱之间的摩擦因数。由于是同一个压力作用,内外接触面产生了不同的摩擦力。外表面与材料间没有相对运动为静摩擦,内表面与支承箱间产生相对滑动克服长度差。那么它的张力是多少呢:

F=F1-F2=μ1N-μ2N=(μ1-μ2)N

  由上式看,两个摩擦因数差值越大,可产生的张力越大。

  由于皮带宽度是一定的,那么不同宽度的带条会有不同的效果,最理想是带条与皮带宽度等宽。但这种在生产中几乎不可能。通常我们剪切的带条,要么比皮带宽,要么窄。这时就会有一部分带条会在两个皮带之间。因为相邻两个皮带有可能是有相对运动的,这时带条可能与其中的一条皮带间就会有相对运动,这对于软态表面要求高的材料是致命的。这点要引起注意。

  本文我们主要讨论了,滑动摩擦形式的几种张力模式及其张力的算法,下回讨论其余的张力模式。也欢迎参与讨论,批评和指正。