一种新型剪切线张力压板

邓良丰，李智学，梁光正，徐长安

(中国重型机械研究院股份公司，陕西 西安 710032)

0 前言

在纵剪机组带材连续的生产过程中，张力压板起着不可或缺的重要作用。一般情况下，张力压板位于卷取机的前方，对带材起着夹紧的作用。当卷取机卷取带材的时候，张力压板施加于带材上的夹紧力产生一个与带材运行方向相反的摩擦力。此摩擦力与卷取机的卷取力一起，形成带材的卷取张力，使得带材在卷取的过程中，带材运动平稳而不发生抖动，这在带材高速运动卷取的过程中尤为重要;同时，足够的卷取张力使得带材在形成钢卷的过程中，钢卷的层与层之间致密而紧凑，不易发生塌卷、错层等不良现象［1-4］。

1 设备结构及工作原理

张力压板结构如图1所示，由机架1、动力源油缸2、连杆机构3、上压板横梁4、上压块5、下压板6等组成。

油缸2为本设备的动力源，呈左右对称状态布置，驱动下压板6运动。机架1上开设有滑道，与下压板6上的卡槽相配合，使得下压板6只能沿竖直方向运动。上压板横梁4通过连杆机构3与下压板6连接，同时上压板横梁4还受到机架1上约束块的约束，也只能沿竖直方向运动。

连杆机构3为一关联机构，使上压板横梁4与下压板6的运动具有一定的关联性，即使上压板横梁4与下压板6同时相对或同时相向运动。

上压板由多块可调节的上压块5组成，每个上压块可单独进行竖直方向的位置调整。上压块5通过螺栓把合在上压板横梁4上。

设备工作时，上下压板间铺设两块羊毛毡，以保护带材表面不被划伤。

图1 张力压板结构图Fig.1 Structure of tensile force pressing machinery

2 连杆机构运动分析

简化后设备的运动机构为如图2所示连杆机构图。

构件1对应设备的下压板;构件2、构件3、构件4以及构件2'、构件3'、构件4'分别对应设备的左、右连杆机构。构件5对应设备的上压板横梁。

由于构件2'、构件3'和构件4'与构件2、构件3、构件4为对称布置，构件2'、构件3'和构件4'对构件5造成的约束与构件2、构件3、构件4对构件5造成的约束重复;因此，构件2'、构件3'和构件4'组成的约束为虚约束 (或构件2、构件3、构件4组成的约束为虚约束)，虚约束数为1。

图2中的活动构件数目n=8，运动低副Pl=12，运动高副Ph=0，虚约束P'=1;故机构的自由度为:

因此，设备的结构是可行的、合理的。当动力源油缸驱动构件1上下运动时，上压板和下压板的运动也就随之确定。

图2 连杆机构图Fig.2 Sketch of connecting rod mechanism

从图2中可看出，当构件1运动时，构件5也会跟着作关联运动。构件1与构件5的运动形式为同时相向运动或者同时相对运动;亦即上压板和下压板同时夹紧或者同时打开带材。

3 设备的主要技术特点

3.1 机构对称布置

该张力压板油缸和连杆机构采用了对称结构布置。对称布置形式的油缸使得下压板在机架上的两滑道内受力均匀，避免出现卡阻现象。连杆机构呈双向对称布置，不仅沿带材前进方向对称，而且沿带材宽度方向也对称。这种双向对称布置使得带材在张力压板处的受力由线变成面，受力面积增大，而且使得带材沿前、后、左、右方向的受力均比较均匀，带材的夹紧效果比较好;同时，这种双向对称布置也使得机架上的滑道与上、下压板的磨损均匀，有利于设备的运行，减少了设备的故障率。

3.2 张力可进行微调

张力压板对张力的调整可分为两部分。

通过调整两油缸的液压压力大小，对带材的卷取张力进行宏观上的调整。

当带材发生积包、挤皱等不良现象，调整两油缸液压压力也不能改善状况时，可通过调整上压板横梁上的上压块对张力进行微调，能有效解决 (积包、挤皱)不良状况。

3.3 张力可分段控制

由于上压板上安装有许多上压块，上压块又可沿着上压板横梁上下运动，这样可通过调整上压块的运动来分别调整上压块与下压板之间的距离，从而可分别调节上压块与下压板之间的压力，可满足带材在分条卷取时张力呈分段控制的需要。

3.4 带材的标高基本保持不变

图3给出了三种不同类型的张力压板对带材的影响。图3a所示的张力压板为下压板固定，上压板活动的形式;图3b所示的张力压板为上压板固定，下压板活动的形式;图3c为新型的张力压板形式。

当张力压板的其中一压板固定时，固定的压板必须高于 (或者低于)带材的标高，以方便带头穿带时方便通过。因此带材在卷取的过程中在张力压板处容易发生弯曲变形，如图3a和图3b所示。

图3 三种不同类型的张力压板对带材的影响Fig.3 Influence of three different types of tensile force pressuring devices on strip

新型张力压板其上下压板均可活动 (上下压板同时打开或同时闭合)，使带材在张力压板处与其前后的标高基本保持一致，保证了带材的平整性。

3.5 穿带时间短

连杆机构使上下压板的运动具有关联性。穿带时，上下压板同时打开，均向着远离机组作业线的方向运动，在机组作业线的两侧均让出足够的空间，即使带头存在弯折、不平整等现象，仍能从作业线两侧的空间中顺利通过;从而减少人工辅助穿带时间，提高了工作效率。同时，在一定程度上在降低了人工操作的风险性。

4 结束语

新型张力压板的连杆机构沿带材前进方向和带宽方向呈双向对称布置，使带材夹紧效果好，提高了设备运行的可靠性;该张力压板对卷取张力可进行宏观和微量上的调整，有效解决带材跑偏、积包、挤皱等问题;也可对带材的张力进行分段调控;带材在卷取时，标高基本保持不变，保证了带材的平整性;穿带顺畅，有效地提高工作效率。目前该设备已成功地应用于武钢硅钢的精整生产线上。

［1］吴志恒.单辊张力器在纵剪分条机组上的应用［J］.机电工程技术，2009，38(6).

［2］龚文茂.武钢硅钢片厂CS3，CS4钢卷剪切线的国产化 ［J］.武钢技术，1997，11(35).

［3］乔顺平，赵春禾.带钢重卷机组卷取机的纠偏系统 ［J］.重型机械，2012(4):33－35，37.

［4］LEE C H，Teng C C.Identification and control of nonlinear dynamic system using recurrent fuzzy neural networks ［J］.IEEE Trans.on Fuzzy Syst.2000，8(4):349.366.

［5］JANABI.SHARIFI F，Liu J.Neuro.fuzzy tension controller for tandem rolling［C］//Proceedings of the 2002 IEEE International Symposium on Intelligent Control［A］.IEEE，2002(S1):309－314.