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薄带钢拉伸弯曲矫直机（以下简称拉矫机）是用于消除带钢边波、中波、瓢曲等板型缺陷，改善带材平直度的带钢精整设备。随着汽车、家电产业的快速发展，对薄板带材的表面质量要求越来越高，拉矫机已经成为连续带材生产线上的重要工艺设备之一。
辊盒是拉矫机的主要构件之一，承载着拉矫机各工作单元的辊系，包括支承辊、中间辊和工作辊。在矫直过程中，带钢作用在工作辊上的力由辊盒直接承受，反过来辊盒的变形及振动将直接反映到辊子上，影响着带钢的矫平效果。因此，为了保证矫直精度，辊盒刚度和强度必须满足要求。采用材料力学的方法和有限元分析法进行相互验证，对某公司重卷机组拉矫机辊盒进行了优化设计，并验证其安全可靠性。
拉矫机主要由进口张力辊组1、出口张力辊组6、两个弯曲辊组2和3、两个矫直辊组4和5组成。其基本工作原理为：需要矫平的带材在张力辊组施加的张力作用下连续通过上、下交替布置的多组小直径的弯曲辊，在拉伸和弯曲的联合作用下沿长度方向产生了塑性的纵向延伸，使带材各条纵向纤维的长度趋于一致，从而减小带材内部纵向应力分布的不均匀性，改善带材的平直度。拉矫机的动力由前、后张力辊组之间的速度差来保证，前、后张力辊组采用单独传动方式。工作辊有着刚性支撑，采用辊盒组装形式，弯曲单元分别由2个上工作辊辊盒和2个下工作辊辊盒组成，上工作辊辊盒吊挂装置采用液压缸实现上下调整，下工作辊辊盒采用马达驱动千斤顶实现上下调整。另外，还有一些辅助系统，如辊缝快速打开装置、换辊单元和机架等。
机组中含有若干个辊盒，以1号弯曲辊组下辊盒为例进行分析研究。辊系中包含支承辊、中间辊和工作辊，各辊均为被动辊，带钢通过与工作辊的摩擦带动工作辊旋转，工作辊再通过摩擦带动中间辊旋转，然后由中间辊带动支承辊旋转，支承辊通过内置轴承多段均匀安装在辊盒的支座上。
由于支承辊由若干段组成，将力均匀分布到辊盒上，因此在采用材料力学方法计算时，将工作辊施加在辊盒上的力视为均布载荷，两千斤顶对称布。辊盒力学分析及剪力和弯矩图，两千斤顶至端部的距离相等为l1，间距为l2,辊盒总长为l,千斤顶的位置决定辊盒的受力情况，因此合理布置千斤顶的位置对控制辊盒变形有着重要意义。千斤顶传统的布置位置采用经验公式，将两千斤顶分别布置在1/2辊盒的中点处，缺少理论依据。本文将采用材料力学方法对千斤顶布置位置进行详细求解，并采用ANSYS软件对求解结果进行分析验证。
由于千斤顶对称布置，因此只研究辊盒左半部分即可。为便于分析，对辊盒的部分细节进行适当简化，采用SolidWorks建模，材料设置为普通碳钢，弹性模量E=2.06×1011。将所建立的三维实体模型在SolidWorks中另存为.xt格式，并导入到有限元分析软件ANSYS中。
在建立有限元分析模型过程中，为了提高建模的效率以及所划分的网格质量，保持模型的仿真有效性，选择“Smartsize”自动网格划分工具对辊盒的不同部位分别划分网格。对应力幅度比较大的地方或容易发生应力集中的部位如几何尺寸突变处，选择较细的网格对其进行划分；对受力比较均匀、尺寸无突变、无拐角的板等，选择较粗的网格进行划分，建立1号弯曲辊下辊盒有限元分析模型。
根据辊盒的结构形式和实际安装情况，选取千斤顶的安装面为刚性约束，辊盒中心面处的水平方向位移为0。辊子对辊盒的力主要施加在支承辊的安装座上，由于支承辊是三列布置，且以多段均匀的形式分布在辊盒上表面，因此在对辊盒施加载荷时，以应力的形式施加在辊盒上表面上。辊盒上表面面积为0.467m2,承载的压力为0.175MPa。
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