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钢桶卷边计算及特性（1）
云南省建水县金属包装容器厂李贵祥
钢桶卷边部位的展开尺寸计算正确与否，关系到卷边滚轮设计的成败和卷边质量的优劣。因此，在讨论滚轮设计和确定钢桶各部件几何尺寸的过程中，有必要对卷边部位的展开长度计算进行讨论及说明。不同的卷边结构有不同的计算方法，这里将讨论三重式圆卷边结构如图1。
图1 三重式圆卷边结构
虽然不同卷边结构，其卷边展开长度的计算结果不同，但有一点可以肯定：不同结构卷边形式的展开长度将是不同系数与被卷料厚的乘积，如图2。
图2 卷边末压实状况的计算图示
钢桶圆弧卷边处的长度计算公式为：
Ie＝（3.5＋2.75π）δ＝12.139δ
Le＝（4.5＋5.57π）δ＝22.564δ
式中：δ－卷边料厚。
除了上述计算方法外，还有一些影响确定卷边尺寸的因素：
1．同一品种桶顶底及桶身，按同样方法计算，其展开长度总是能够匹配的。
2．在卷边成形曲卷过程中，滚轮与卷边及卷层之间应有一定的间隙，才能实现材料的塑性滑动。因此，实际展开长度，要略大于理论计算展开长度。
3． 由于滚轮与卷边问存在着磨擦，致滚轮磨损，故滚轮的开口会增大，曲线会增长。因此，有必要把卷边长度的理论计算值修正性地增大一点，以提高滚轮的适应性。
4． 由于滚轮加工误差的存在及被卷板料材质的变化等多种因素的影响，，被卷板料在卷边过程中出现局部压缩的现象，因此，要求实际长度略大于理论长度，卷边才能达到预定的层数。
5． 要求卷边压得严实可靠，中心部位则留有充填密封胶的间隙。因此，可采用增大理论计算长度来实现这一目的。
6． 卷边展开长度的计算范：围相对较窄。被卷料厚一般0.35-1.5mm。卷边后的层数不大于8层。采取适当增大被卷料厚系数的方法来增大理论计算长度是可取的。
7． 在实际卷边过程中，由于受高达18t滚压力的作用，会将被卷材料压得更密实，因此，要适当增大理论计算长度。
8． 当采用略薄于8的代用板料δx，生产相似卷边结构的钢桶时，可用逆运算法分别求得卷边结构的Le和滚轮的曲面半径及槽宽尺寸。依据实际计算结果设计和制造滚轮时，同时进行相应的调整，可使改变料厚后的卷边达到相同效果，如图3。
图3
基于上述原因，卷边部位的展开长度理论计算与依经验适当增大相结合，才能适应实际卷边的需要。为此，一般卷边部位展开长度计算的中性层系数取为0.5。实践证明，采数计算出展开长度值已带有修正性质，故不再需要进行修正，可直接用于实际生产中。
下列各计算式中的代号含意及主要计算，在不同附图中已示出。请参照各图阅读，不另加说明。
一、基本计算
1．
2．因为 cosφ＝0.5δ/1.5φ＝0.5/1.5＝0.333
所以 φ＝70°32′
3．φx＝90°－70°32′＝19°28′
4．φ1＝90°+70°32′＝160°32′
5．φ2＝90°+19°28′＝109°28′
二、钢桶卷边展开长度的计算
1．桶身翻边长度的计算
①
② Ie＝2.5δ+Ii＝2.5δ+8.473δ＝10.973δ
2．桶顶底成形凸缘长度的计算
①
② Le＝3.5δ+Li＝3.5δ+16.827δ＝20.327δ
即 Ie＝10.973δ
Le＝20.327δ
当δ＝1.5mm时
Ie＝10.973×1.5＝16.46mm
Le＝20.327×1.5＝30.49mm
当δ＝1.2mm时
Ie＝10.973×1.2＝13.168mm
Le＝20.327×1.2＝24.392mm
三、桶身板展开长度及有关成型的计算
1．桶身板展开长的计算 桶身板展开长依桶身计算中径和焊接时搭接宽度而定。
桶身展开长度L可按下式计算：
L＝（Di +δ）π+t
式中：t-桶身焊接时的搭接宽度(mm)。Di和δ见图1所示。
例：已知 Di＝498(mm)，δ＝1.5(mm) ,t＝12(mm)
L＝(498+1.5) ×3.14+12＝1581 (mm)
2．桶身展开板宽的计算 桶身板展开宽依钢桶外高，卷边卷绕长度、胀筋、滚轧波纹缩短总量确定的。可按下列步骤进行计算。如图1所示， 已知H,求He
① er＝Li+90°π×2δ/180°＝8.473δ+3.142δ＝11.615δ
②桶身板宽的计算
He＝H+2er-7δ+K＝H+2×11.615δ-7+K＝H+16.23δ+K
式中 K-滚压桶身环筋和波纹缩短总量或胀筋缩短量(mm)。
例： 已知 H=800(mm),δ=1.5 (mm),K=6，求He
He＝H+16.23δ+K＝800+16.23×1.5+6=830.345mm
3．胀筋及压波纹缩短量的测算法 在桶身成型中，胀筋和滚压波纹会使其轴向长度缩短。随筋高和波纹深度的增加，缩短量相应增大。准确测定缩短量是工艺尺寸计算及设备调整的关键。当更换不同规格胀头或改变筋高，改变桶身材质或板厚时，需要重新测定缩短量。
胀筋和轧波纹缩短量直接测量法，即在胀筋或轧波纹前后，沿轴向某-）母线上测量相关两个点A、B(a、b)而获得差值的一种方法如图4。
图4 胀筋成型缩短测量原理图
缩短量K按下式计算：
例： 已测得HAB＝615 (mm)；hab＝597 (mm),求K
K＝HAB－hab＝615－597＝18 (mm)
需确定AB点的位置时，E按下式计算：
将桶身卷边部分的展开长度er=11.615δ和Ho=H-7δ代入上式中得：
例：已知 H=800(mm), Lo=370 (mm),Be=30 求E
④胀筋头调整时的计算
胀头调整的主要目的：一是为了确保筋高符合图纸要求；二是在筋高调至符合要求后，能迅速测量出胀筋缩短量。以便作某些协调计算与调整。
具体调整时，先把胀轴调到某一适当位置，然后试胀桶身。测得筋高Al与要求的筋高A相比。当A1小于A或大于A时， 胀轴要作调进或退出，胀轴要转动。胀釉转数N按下式计算：
式中，N－胀轴转数。当N为正值时， 胀轴作调进转动，当N为负值时，胀轴作退出转动多单位为转；T-胀轴调节螺母的导程或牙距(mm／转)；β－胀轴与胀块配合斜角（即锥角之半）（度）；：A、A′－分别表示要求筋高和实测筋高(mm)。
公式的推导见图5所示，基本关系已示出。
图5 筋高调整原理图
在直角三角形ABC中，
例1．已知β=15°；T＝4； A=12.5；测得A1=10.89；求N。
N＝0.933( A- A1)=0.933(12.5-10.89)＝1.502周
即把轴胀按调进方向旋动1周半即可。
例2．已知β＝15°；T＝4， A＝12.5；测得A1＝13.84；求N：
N＝0.933 (A-A1)＝0.933(12.5-13.8）＝-1 25周
即把胀轴按退出方向旋动1周后，再转过90度角即可。此时，应注意消除调节螺杆与螺母的配合间隙。
由上述计算得知：在实际调整胀头时，最好是使筋高从小至大地调整，较为恰当。这样能杜绝筋高调整过程中产生不合格品。
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