4.纠偏辊原理
自纠偏辊形纠偏原理及设计浅析
２ ０ １ ７年 ２月
现 代 冶 金
Ｍｏ ｄ ｅ ｒ ｎ Ｍｅ ｔ ａ ｌ ｌ ｕ ｒ ｇ ｙ
Ｖｏ １ ． ４ ５ Ｎｏ ． １
Ｆｅ ｂ ．２ ０１ ７
自纠偏 辊 形 纠偏 原 理 及 设 计 浅 析
张艳 娜 ， 潘云 飞
（ 常州宝菱重工 机械有限公 司， 江 苏 常 州 ２ １ ３ ０ １ ９ ）
产生。
１ 自纠偏 辊 形 简 介
实 际 生产 中 常用 的辊 形 有 四种 ： 平辊、 凸度 辊 、
单 锥度 辊 和双 锥度 辊 ， 如图 １ 所示 。
日本 学 者 做 了很 多 实 验 来解 决 跑 偏 问题 ， 迄 今 为止 ， 他们 的相 关理 论成 果也 是 得到认 可 和肯定 的 。
作用 。
和 分别 为 带钢 两侧 的 圆周 速度 ， 。 ＜
该 速度 差 的作用 下 ， 单位 宽 度 带 钢受 到 左旋 力 矩 Ｍ
的作用 ， 产 生旋 转 ， 旋 转 角 度 为 ， 从 而达 到 纠偏 的
作 用 。通过 几何 学计 算 ， 辊 子转 动一 周 ， 带钢 向辊子 中间 的移 动量 Ａｚ可 近似 地用下 式表 示
１ 广
从式 （ ３ ） 可 以得 出 ， 辊 形 的 纠偏 能 力受 到张力 合 力、 锥度、 摩擦 系 数 、 带 钢包 角 等 的影 响 。张力 合 力 越大， 摩擦 系数 越 大 ， 锥 度越 大 ， 产 生 的纠偏 力越 大 ， 纠偏 效果 越好 ； 带 钢 包 角越 大 ， 产 生 的 纠偏 力 越 小 ，
’ ， ｆ 一 ’ － １１ １ ， ’ ’
摘 要 ：在 带 钢 的 连 续 生产 及 带 钢 处 理设 备 中 ， 输 送 过 程 的 各 种 扰 动 会 使 带 钢 跑 偏 。 自纠 偏 辊 形 的 应 用 是 控 制 带 钢 跑偏 的一种手段 ； 在 理 论 分析 、 实验 和 实 际应 用 的 基 础 上 综 合 衡 量 ， 自纠 偏 辊 才 能 达 到 最 佳 的使 用 效 果 。对 自纠 偏
双摇杆纠偏辊的纠偏量与液压缸行程的关系解析
双摇杆纠偏辊的纠偏量与液压缸行程的关系解析简要介绍双摇杆纠偏辊的结构原理，并采用以点坐标为基础的代数方法解析了反映纠偏能力的纠偏量与液压缸行程的关系。
标签：双摇杆纠偏辊；纠偏量；液压缸行程；点坐标；代数方法在冷轧带钢精整线上，当带材呈现镰刀弯、瓢形等不平直板形，或旋转的辊子类设备制造精度低、安装偏差大时，带钢都会出现跑偏现象。
即使上述情况处于理想状态，带材也会因辊子表面或轴承长期工作受到磨损而跑偏。
可以说，精整机组中的带材跑偏是客观存在的[1]。
尤其在退火酸洗机组中，机组线较长，某些区段的带材张力较小，且为节省厂房空间带材往往分层叠加转向，而这些因素也都会使得带材跑偏的机会大大增加。
如若不及时纠正跑偏的带材，不仅降低带材质量，磨损设备，甚至造成断带的重大事故。
因此，在机组中合适布置一些纠偏设备是非常必要的。
常见的纠偏设备包括：浮动开卷机、浮动卷取机、纠偏辊及侧导装置等，其中纠偏辊是中间段设备区非常重要的纠偏装置。
1 双摇杆纠偏辊的结构原理纠偏辊有多种结构形式，其中双摇杆纠偏辊是一种典型的单纠偏辊，因其结构简单、纠偏量大，而被广泛使用。
其本体主要由固定架、摆动架、辊子部件、连杆、液压缸等组成。
辊子部件固定在摆动架上，连杆连接固定架和摆动架，液压缸作为驱动元件，其三维实体造型见图1。
1：固定架；2：摆动架；3：辊子部件；4：连杆；5：液压缸图1 双摇杆纠偏辊本体其实无论何种原因引起的带材跑偏，表现形式都是带材依据螺旋作用原理在辊子表面以一定螺旋升角按螺旋线路运行[2]。
而双摇杆纠偏辊的纠偏过程正是通过摆动辊子产生反向螺旋升角，以其反向螺旋偏移作用进行纠偏。
据现场一些运行机组反馈的实际情况，要使该类纠偏辊纠偏效果较好，工艺布置时应考虑以下三个条件：（1）辊子部件的摆动平面与带材来料平面相平行；（2）两个连杆的虚交点在来料的入口侧；（3）带材的包角不应小于90°。
2 纠偏量与液压缸行程的关系解析带材的跑偏量表示运动带材中心线与机组中心线的不吻合程度，与之相对的纠偏量反映了纠偏辊的纠偏能力。
调心托辊的纠偏原理和应用
调心托辊的纠偏原理和应用带式输送机由于制造、安装以及接头不正等因素的影响, 跑偏问题不可避免。
目前, 胶带跑偏的纠偏方法很多, 对于机身来说最常用和最有效的方式是采用调心托辊, 本文对调心托辊的调心原理和常用调心托辊的结构特点进行简单介绍。
1 调心托辊的调心原理由图1a 可以看出, 当托辊的中心线与胶带的中心线垂直时, 取胶带与托辊任一接触点M, 该点胶带的线速度V 与托辊的旋转速度V g 相等, 由于无相对滑动速度, 二者之间为静摩擦, 胶带给托辊的摩擦力F t 与托辊给胶带的摩擦反力F d 相平衡, F d 与胶带中心线夹角α= 0 , 因此当托辊的中心线与胶带的中心线垂直时, 胶带横向不受力, 胶带跑偏时托辊不能自动纠偏。
当托辊的中心线与胶带的中心线不垂直时(见图1b) , 即托辊前倾一定角度ε时, 取任一接触点M, 该点胶带的线速度为V , 托辊的旋转速度为V g , 由于托辊的中心线与胶带的中心线不垂直时, 产生相对滑动速度ΔV , 二者之间为动摩擦, 胶带给托辊的摩擦力F t 与相对滑动速度ΔV 方向一致, 托辊给胶带的摩擦反力F d 与相对滑动速度ΔV 方向相反; 由于F d 与胶带中心线存在一定角度α, 胶带具有横向力F h 和径向力F j , 托辊给胶带的横向纠偏力F h = F dsinα, 因此, 托辊前倾一定角度后胶带跑偏时具有纠偏能力, 调心托辊就是基于此设计、制造的。
2 调心托辊类型及结构特点综合TD75、DX、DT Ⅱ选型设计手册, 可以看出目前较常用的调心托辊主要有槽形调心托辊、锥形调心托辊和摩擦调心托辊。
211 槽形调心托辊图1 调心托辊的调心原理(a) 托辊中心线与胶带中心线垂直(b) 托辊中心线与胶带中心线不垂直见图2 , 槽形调心托辊主要依据TD75、DX 选型手册, 3 个槽形辊子和2 个小立辊安装在上横梁上, 下横梁连接在中间架上, 上下横梁通过回转轴连接在一起, 胶带跑偏时, 带动上横梁绕回转轴旋转一定角度ε, 此时调心托辊给胶带施加横向推力F h , 促使跑偏后的胶带自动回到原位, 实现跑偏胶带的自动纠偏, 确保胶带对中运行。
皮带输送机调心托辊纠偏原理和应用
皮带输送机调心托辊纠偏原理和应用皮带输送机由于制造、安装以及接头不正等因素的影响，跑偏问题不可避免。
目前，输送带跑偏的纠偏方法很多，对于输送机来说最常用和最有效的方式是采用调心托辊，本文对调心托辊的调心原理和常用调心托辊的结构特点进行简单介绍。
1、调心托辊的调心原理当托辊的中心线与输送带的中心线垂直时，取输送带与托辊任一接触点M，该点输送带的线速度V与托辊的旋转速度V g相等，由于无相对滑动速度，二者之间为静摩擦，胶带给托辊的摩擦力Ft与托辊给胶带的摩擦反力F d相平衡，F d与胶带中心线夹角α=0，因此当托辊的中心线与胶带的中心线垂直时，胶带横向不受力，胶带跑偏时托辊不能自动纠偏。
当托辊的中心线与输送带的中心线不垂直时，即托辊前倾一定角度ε时，取任一接触点M，该点输送带的线速度为V，托辊的旋转速度为V g，由于托辊的中心线与胶带的中心线不垂直时，产生相对滑动速度ΔV，二者之间为动摩擦，胶带给托辊的摩擦力Ft与相对滑动速度ΔV方向一致，托辊给胶带的摩擦反力F d与相对滑动速度ΔV方向相反;由于F d与胶带中心线存在一定角度α，胶带具有横向力F h和径向力F j，托辊给胶带的横向纠偏力F h=F dsinα，因此，托辊前倾一定角度后胶带跑偏时具有纠偏能力，调心托辊就是基于此设计、制造的。
2、调心托辊类型及结构特点综合TD75、DX、DTⅡ选型设计手册，可以看出目前较常用的调心托辊主要有槽形调心托辊、锥形调心托辊和摩擦调心托辊。
(1)槽形调心托辊槽形调心托辊主要依据TD75、DX选型手册，3个槽形辊子和2个小立辊安装在上横梁上，下横梁连接在中间架上，上下横梁通过回转轴连接在一起，胶带跑偏时，带动上横梁绕回转轴旋转一定角度ε，此时调心托辊给胶带施加横向推力Fh，促使跑偏后的胶带自动回到原位，实现跑偏胶带的自动纠偏，确保胶带对中运行。
其特点是在前倾调心的基础上增加了2个挡偏立辊，挡偏立辊可以在跑偏严重的情况下，直接阻止和限制胶带跑偏，促使胶带对中运行，使调心效果更好。
纠偏原理及其应用
纠偏院里的分析与应用1带钢连续处理过程的跑偏分析工程设计和应用中，无论带钢形状的板形缺陷、塔形卷曲、处理线设备安装偏差及调整不当、处理工艺对带钢的影响等都会导致运动的带钢在生产线上发生偏移[2]。
各种形式的板形缺陷主要有：带钢断面形状、平坦度、带头焊接没对齐或偏斜。
当带钢在运动过程中，它的形状并不能得到纠正。
依照拱形的大小，会产生相应大小的跑偏。
设备精度包括转向辊、张力辊及活套车等安装精度、夹送辊压力不均、各种辊子辊面不均匀磨损等因素均会造成带钢横向跑偏。
根据带钢的运行行为，辊子上的带钢总是趋向于以90 o 的夹角垂直辊子轴线方向运行。
事实上，辊子轴线不平行，甚至带钢拱形都会导致带钢进人辊子的角度偏离90 o 。
偏离的大小，记为跑偏角。
那么，跑偏理论计算公式为：F ＝ K·L·tanα( l ) 式中F——跑偏量，mm ;K——跑偏系数；L——自由带钢长度，mm ;α——跑偏角，度。
带钢的跑偏速度与带钢跑偏角、辊子的输送速度有关。
Vα＝v k·V c·tanα（2）式中Vα——带钢跑偏速度，mm/s ;v k——跑偏速度系数，其大小与辊子表面状态、带钢与辊子包角等有关，理想状况下可取1.0 ；V c——辊子圆周线速度，mm/s；α——跑偏角，度。
实际上，各种辊子在长期运行过程中，由于单边磨损大而成锥形。
由于锥形辊使带钢张力分布不均匀，使带钢总是向粗的一端跑偏，而锥度的大小影响了跑偏的速度。
张力控制带钢张力波动，特别是由于带钢张力不足或张力控制调整不当，会引起带钢张力的强烈波动，从而造成带钢运行过程中横向跑偏。
高的单位面积张力可以消除部分带钢弯曲及本身缺陷，从而每个转向辊上带钢的横向偏差都会得到消减。
可是，由于带钢的材料属性以及用于控制带钢张力的张力辊的驱动运行的限制，带钢张力增加是受限制的。
2带钢对中纠偏原理研究连续处理生产线上，带钢对中控制系统的基本构成主要包括：带钢位置测量传感器、控制器、执行装置、纠偏机架［3］。
2.4-纠偏辊原理
使用纠偏系统
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EMG - ST-V - THK - 14. May 2000 - R1.2
板带以垂直的角度（垂 直轴线90度稳定状态） 进入下一个辊
Steady state ( running strip )
90Βιβλιοθήκη Initial Camber
90
板带偏移量 D 板型的镰刀弯造成
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Roll A
Roll B
Roll C
90
90
CL
Pre-Entry Span ' Lp '
Entry Span ' L'
由于纠偏辊的倾斜 ( C ) , 受到来自入口方向的入口前托辊( B )的瞬时迁移的影响，将严重影响和降低纠偏辊( C )的纠偏能力. 板带在“L”和“Lp”取决与板带宽度和厚度及机组的张力。还有材料特性及垂直轴线上的瞬时转动惯量.
+/- C = Ue * sin β
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比例积分型纠偏辊
+
=
+/- C
System Radius
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比例积分型纠偏辊
Long entry span
+/- C
System Radius
纠偏辊对中系统的基本原理与应用
纠偏辊对中系统的基本原理与应用摘要：CPC控制系统为连续闭环式电液调节系统，测量系统测出板带位置偏差，并将偏差值输入到电控系统，电控系统的输出与液压伺服系统相连，液压系统驱动纠偏辊相应移动，这样板带就准确地进行在预先调整好的中心（对边）位置上。
对中（对边）装置可使板带运动在对中（对边）精度范围内。
关键词：CPC 纠偏辊对中1．引言在带钢处理线上，带钢的跑偏可能由于不同的原因所产生。
跑偏可能导致产品的损坏或生产设备的损坏。
为了避免带钢跑偏，在冷轧薄板生产线上使用纠偏对中控制系统。
CPC(Strip Center ControlSystems)控制系统为连续闭环式电液调节系统，测量系统测出板带位置偏差，并将偏差值输入到电控系统，电控系统的输出与液压伺服系统相连，液压系统驱动纠偏辊相应移动，这样板带就准确地进行在预先调整好的中心（对边）位置上。
对中（对边）装置可使板带运动在对中（对边）精度范围内，CPC执行机构-纠偏辊是对中系统中的关键部分。
2．控制原理2.1基本结构原理纠偏辊对中系统由EVM1650探测头，液压站，电磁阀，位移传感器，控制器,纠偏辊组成。
2.2工作原理CPC自动对边系统是一个连续的闭环液压伺服调节系统；由探测头连续地测量行进板带边缘位置的变化，将板带的位置偏差信号输入到电控器，电控系统的输出与液压控制站的电伺服阀相连，伺服阀趋动液压油缸带动纠偏辊进行左右移动，使板带回到中心位置。
2.3比例积分调节纠偏机架SRH型纠偏机架的主要作用是保证带钢经过圆盘剪时对中很好，他的原理：通过两根倾斜的连杆来转动装有纠偏辊的机架，使带钢与滚轴之间形成一定的角度（积分调节部分）同时又能使带钢横向移动（比例调节部分），两者的恰当组合构成了比例积分调节，这种类型除了对出带位置进行精确的纠正之外，对进带也能有一定纠正效果。
SRH型纠偏机架示意图如下：SRH(1)型纠偏机架示意图2.4控制回路EVM1650探测头位置偏差HR160液压控制站位置偏差EVM1650探测头设定偏差£set 液压传动输出测量位置偏差£i3安装调试方法通过吊车将测量系统安装到已准备好的合适的支架上。
不锈钢退火酸洗机组纠偏辊的原理及计算
1. 一重集团大连工程技术有限公司工程师，辽宁 大连 116600
2019 年 第 3 期（总 189 期）
yz.js@
13
CFHI
一重技术
2.2 纠偏辊的类型
目前，常用纠偏辊为三大类：P 型纠偏辊、I 型纠偏辊、P-I 型纠偏辊。P 型纠偏辊是根据第一 种纠偏原理设计的纠偏设备，I 型纠偏辊是根据第 二种纠偏原理设计的纠偏设备，P-I 型纠偏辊是综 合 P 型纠偏辊和 I 型纠偏辊特点而设计的一种纠偏 设备，同时具有 P 型纠偏辊和 I 型纠偏辊的特 点 [1]。
不锈钢耐腐蚀性能很强，而且外表美观，被 广泛应用到工业和日常生活的各个领域。不锈钢 退火酸洗线是不锈钢生产中重要一环。稳定对中 是带钢顺利完成退火酸洗的前提，也是保证工艺 质量的基础。然而，实际生产中带钢并不能始终 稳定运行在机组的中心线上，跑偏问题始终存在， 制约机组的顺利运行。纠偏辊作为不锈钢退火酸 洗机组上的主要纠偏设备，在设计时合理选型及 计算对机组正常稳定运行十分重要。
在不锈钢退火酸洗线中，带钢跑偏的原因很 多，主要有：带钢板形、设备精度及工艺参数。
（1） 带钢自身板形有缺陷，带钢断面形状、 板凸度达不到要求，以及带头带尾焊接偏斜。这 些板形缺陷在不锈钢退火酸洗线上很难得到彻底 纠正，带钢运行中会因此缺陷而跑偏。
（2） 设备制造精度差及产生磨损。不锈钢退 火酸洗线上有很多的衬胶辊，这些辊子在制造时 由于加工精度不合格而出现锥形。在使用过程中
图 1 P 型纠偏辊示意图
P 型纠偏辊设备对称带钢中心线布置，P 型纠
偏辊入带和出带平面均与机架的旋转平面垂直，带
钢以 180毅角包裹于衬胶辊表面。机架的旋转点处
于入带平面和旋转平面内。在机架旋转时，P 型纠
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造成板带偏移 的原因是由于 板带镰刀弯
钢板纠偏原理 解决方案
辊子转动一定的角 度，直到板带与辊 子的轴线成 90° ，这时板带的位置 偏差被纠正。
板带轴线
9 0
纠正偏差量 'C'
CL
通过辊子转动一定角度 板带的位置被纠正
自由进带距离 ' L'
9 0
纠正偏差量 'C' : α
+/- C = L * K * sin α 系数K = 0,65
尽量避免 PRE–ENTRY SPAN 问题 : 注意，使入口段自由距离 ‘L’ 尽可能的长，远比 ‘ Pre-Entry Span ’ Lp‘长，或使用带有积分效果的纠偏框架
纠偏辊自由进带距离的要求： P型辊最小进带距离3-5倍板宽； PI型辊5-8倍板宽； I 型辊8倍以上板宽。
P型纠偏辊： 通过纠偏辊的横向移动 将带钢纠正。
比 例 型 纠 偏 辊（P型， Proportion ）
β U e
+/- C
纠偏能力
+/- C = Ue * sin β
P（比例）型纠偏辊
P型纠偏辊：进带夹角不能小于90度！否则会影 响进带方向的带钢。
P型纠偏辊的出带方向
P型纠偏辊的各种实例
I (积分）型纠偏辊
I型纠偏辊实例（例如用于酸洗酸槽中间）
用于活套车上的I型纠偏辊
I 型纠偏辊的布置图
PI（比例积分）型纠偏辊
PI（比例积分）型纠偏辊 带水平连杆的单辊纠偏（虚交点）
PI型纠偏辊
PI（比例积分）纠偏布置图
比例积分型纠偏辊
+
=
+/- C
System Radius
P
I
PI
比例积分型纠偏辊
Long entry span
+/- C
System Radius
板带纠偏技术：纠偏辊原理
纠偏辊工作原理
理想条件 理想的板带和理想的排列的辊均有完好的接触 ( 没有几何变形 ) ... 在板带运行过程中没有横向移动 实际情况 各辊之间没有很好的排列，板带有一些变形... ，造成板带横 移并且需要纠正误差 使用纠偏系统
板带的瞬时偏移量
Vc
板带速度 Vs = 接触面速度 Vc
运行中
积分位置
托辊的纠偏作用
纠偏能力
+/- C = L * K * sin α
α
where: K = 0,66 ... 0,75 and L max. effective is about 15 to 20 m
带附加积分效果的比例型纠偏辊
90º
= 比例型纠偏
90º + γ = 比例加积分动作 纠偏角 γ一般为 3 ... 15º 必须确认检查有足够的入口，出口自由段
自由进带距离的要求
Roll A Roll B Roll C
90
90
CL
Pre-Entry Span ' Lp '
Entry Span ' 受到来自入口方向的入口前托辊( B )的瞬时迁移的影响，将严重影响和降低纠偏辊( C )的纠偏能力. 板带在“L”和“Lp”取决与板带宽度和厚度及机组的张力。还有材料特性及垂直轴线上的瞬时转动惯量.
Va
Vc 板带的瞬时偏移量 Va = Vc * tan
板带纠偏原理 板带跑偏的原因：产品本身（如板带的弯曲，变形，及焊接处理）或在工艺加工的过程（ 如对边不良，或钢卷一边承载或受压，处理过程中受热，受冷不均及其他原因）。
板带的运行偏离 辊面，直到板带 与辊子的轴线成 90°。
9 0
板带弯曲
出口板带距离较短的带附加积分效果 的 比 例 型 纠 偏 辊P-Roll
短的出口自由 带
90º 90º+ γ
出口板带距离较短的带附加积分效果的 比例型
纠偏辊的样例。比例辊倾斜完成附加的 积分效果（入口自由带距离较长）
Long Span Entry
鼓型辊的纠偏作用
稳定段(运行中板带)
稳定段
板带在鼓型辊上的动作