真空张力辊工作参数的研究及其流场分析

论文摘要

真空张力辊设备应用于有色加工行业中纵剪机组的张力控制系统,是用于有效地解决带材表面磨擦划伤,并提供卷取张力的关键技术。在带材纵剪机组中,带材张力一般是通过带材压板或张力辊实现的。这些系统都存在各自的缺点,比如,由于接触压力较大、衬布粘有污染物,各条窄带所受到的张力不同等原因,容易造成带材表面损伤。为尽可能克服上述缺点,可以通过真空张力辊内部产生的相对真空度将带材吸附在辊筒上并产生张力。这样不仅可用于补偿各条窄带因轧制断面存在差异而导致卷取直径出现的差异,而且有助于卷取机卷取紧密的盘卷。由于带材表面无接触压力,不会造成带材表面损伤,同时由于真空吸附,所有的窄带均可获得同样的单位张力,提高了带材的卷取质量。本文首先对真空张力辊的基本工作参数进行研究分析,从而建立出主要参数的数学模型。为该技术应用到金属箔材生产线提供理论依据。真空张力辊的主要参数包括真空度、真空抽吸力等,它们决定了设备对带材所提供的张力值的大小。当设备相关参数的数学模型建立后,通过Visual Basic语言对真空张力辊的参数进行程序化设计,为今后计算相关参数提供方便,节省时间。同时,本文采用计算流体力学软件FLUENT软件包对带材在辊体出入口处区域和带材包裹在辊体的部分进行流场模拟与分析。首先通过GAMBIT软件建立几何模型并划分网格,再使用FLUENT软件进行流场数值模拟,得出相关压力场、速度场的分布规律,从而分析出真空张力辊工作状态下气体流动情况,验证设备的结构的合理性,参数的数学模型的正确性。从而指导产品的实验和调试。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第1章 绪论
• 1.1 真空张力辊简介
• 1.1.1 真空张力辊的外部结构
• 1.1.2 真空张力辊的内部结构
• 1.1.3 工作原理及工艺流程
• 1.1.4 真空张力辊的相关建议
• 1.2 国内外发展及研究现状
• 1.2.1 国内研究现状
• 1.2.2 国外研究现状
• 1.3 真空张力辊的应用与特点
• 1.3.1 真空张力辊的应用
• 1.3.2 真空张力辊的特点
• 1.4 课题来源及研究内容
• 1.4.1 课题来源
• 1.4.2 研究内容
• 第2章 真空张力辊数学模型的建立
• 2.1 辊面及辊体材料的选择
• 2.2 辊径的计算
• 2.3 带材包角的计算
• 2.4 张力放大系数的计算
• 2.5 带材离心力的计算
• 2.6 带材弹塑性张力的计算
• 2.7 真空张力辊的数学模型
• 2.7.1 电动状态下真空张力辊的数学模型
• 2.7.2 发电状态下真空张力辊的数学模型
• 2.7.3 实例计算
• 2.8 真空泵的选型
• 2.9 真空张力辊结构及数学模型的相关问题探讨
• 2.10 本章小结
• 第3章 三维建模及真空张力辊参数的计算机辅助程序设计
• 3.1 实体建模软件Solidworks
• 3.1.1 Solidworks软件介绍
• 3.1.2 三维模型的设计方法
• 3.1.3 真空张力辊的三维建模
• 3.2 真空张力辊参数的程序化设计
• 3.2.1 Visual Basic简介
• 3.2.2 参数的程序代码
• 3.3 本章小结
• 第4章 真空张力辊的流场模拟与分析
• 4.1 计算流体动力学理论基础
• 4.1.1 计算流体动力学概述
• 4.1.2 计算流体力学基本控制方程
• 4.1.3 湍流模型
• 4.1.4 流场数值计算
• 4.1.5 流体的基本特性
• 4.2 Fluent软件介绍
• 4.2.1 Fluent软件包的组成及介绍
• 4.2.2 Fluent软件的应用范围
• 4.2.3 Fluent数值模拟求解步骤
• 4.3 运用Fluent对真空张力辊进行流场模拟与分析
• 4.3.1 Fluent的边界条件
• 4.3.2 包角小于180°时,带材在真空张力辊出入口处的流场模拟与分析
• 4.3.3 带材在真空张力辊包角处的流场模拟与分析
• 4.4 本章小结
• 第5章 结论与展望
• 5.1 结论
• 5.2 展望
• 参考文献
• 致谢