精轧线卷取机卷筒设计说明书

武汉科技大学本科毕业设计 本 科 毕 业 设 计学 院: 机械自动化学院 专 业: 机械类 学 号: 学生姓名:指导教师:日 期: 二一七年六月题目 ： 精轧线卷取机卷筒设计武汉科技大学本科毕业设计I摘 要卷取机是轧钢生产过程中的常用设备。随着社会进步、经济发展，工业生产中对轧钢生产的质量要求越来越高，现如今的精轧线就是为了满足社会需要而产生的。我们知道，提高钢带质量不仅要求钢铁冶炼水平要提高，而且要求轧钢机械更加优化合理。这次设计是精轧线卷取机卷筒设计。首先，选择卷筒类型的设计方案。说明书中对不同类型的卷筒做了比较，根据我们涉及要满足的要求，最后确定选用的结构是四棱锥式卷筒。用液压缸带动斜楔轴轴向动作，实现卷筒的胀缩动作。为了使加工方便，同时保证主轴足够大的强度，本设计对椎体做了改进。直接将四棱锥体加工在主轴上，和主轴成为一体。并且为了润滑方便，在四棱锥轴的每个表面都开有润滑油槽。本设计的优点在于，保证了足够大的轴径，提高了轴的强度。设计主要对四棱锥受力进行了分析，对轴和轴承等支撑零件进行了校核。在扇形板和棱锥轴表面采用优质润滑。关键词： 精轧线卷取机；四棱锥胀缩；液压钳口武汉科技大学本科毕业设计IIAbstractThe coiler is a common equipment used in the rolling process. With the social progress, economic development, industrial production of steel production quality requirements are getting higher and higher, now the finishing line is to meet the needs of society arising. We know that improving the quality of steel not only requires the level of iron and steel smelting to be improved, but also requires rolling steel machinery more optimized and reasonable. This design is the finishing line coiler reel design.First, select the design of the reel type. The manual compares the different types of reels, and according to the requirements we have to meet, the final selection of the selected structure is a quadrangular pyramid. With the hydraulic cylinder to drive the wedge axis axial action, to achieve reel expansion and contraction action. In order to facilitate processing, while ensuring that the spindle is large enough strength, the design of the vertebral body to do improvements. Directly to the quadrangular pyramid processing in the spindle, and the spindle into one. And for lubricating convenience, there is a lubricating oil groove on each surface of the quadrangular pyramid shaft.The advantage of this design is that it ensures a sufficiently large shaft diameter and improves the strength of the shaft. The design of the four pyramid force was analyzed, the shaft and bearing support parts were checked. In the fan-shaped plate and pyramid shaft surface with grease lubrication.Keyword: Finishing line coiler; dilations quadrangular pyramid; hydraulic jaws武汉科技大学本科毕业设计III目 录1 绪论 .11.1 选题的背景和目的 .11.2 带钢卷取机国内外发展 .21.3 卷取机的内容和方法 .21.3.1 冷轧机组平面布置图 .21.3.2 卷取机的类型和特点 .32 方案的选择与分析 .92.1 选型原则 .102.1.1 卷筒的样式 .102.1.2 钳口型式 .112.2 机构组成及工作原理 .112.1.1 四棱锥卷筒介绍 .112.1.2 液压式钳口介绍 .113 卷筒的设计计算 .133.1 卷筒直径与卷筒长度 .133.2 计算卷筒的当量半径 .133.2 卷筒径向压力的计算 .143.3 卷筒的强度条件 .153.4 卷取张力的计算 .163.5 卷筒胀缩机构受力分析 .163.5.1 受力分析卷取工作时的收缩 .163.5.2 受力分析卸卷时的卷筒缩径 .183.6 轴向胀缩液压缸行程计算 .193.7 胀缩缸直径的计算 .203.8 心轴的校核 .213.8.1 作出心轴的计算简图 .213.9 轴的计算简图 .263.9.1 作出轴的计算简图 .264 轴承计算 .304.1 轴承的寿命计算 .30结论 .32参考文献 .33致 谢 .34武汉科技大学本科毕业设计11 绪论1.1 选题的背景和目的冷轧机组卷取机是一种大型轧钢生产设备，主要用于冷轧带钢的生产，在轧钢生产中有重大作用。其主要作用是将轧制的很长的冷带钢卷成卷，经过卷取机卷成后的带钢卷，体积规整，占用空间小，维护简单，在生产过程中有着其他卷取机所不具有的的优点。现阶段冷轧带钢生产技术含量越来越高，卷取机向高速度、大卷重方向发展，因此对卷取机的要求也越来越高，而卷筒作为卷取机中重要的组成部分，他的重要性更为明显。现阶段的轧钢机械中，卷筒式卷取机凭借着上述所说的优势非常广泛地应用在各项大型生产设备之中。无卷筒式卷取机，只适用于行程不长的轧制过程，这样子的局限性出自无卷筒卷取机的本身，在他设计之初就只是用来轧制较短的钢板。卷取机卷筒为什么要做成是悬臂式的原因一直是我们在学习卷取机的过程中容易忽略的问题。经过我的考察发现，这样子是为了能够从卷筒上卸下钢卷， 。但是由于卷筒工作过程中经受着很大的工作受力，又因为运动过程中不可避免的有磨损，磨损又可能带来某些不可知的损耗，在这样的情况下我们必须保证卷轴的强度，和刚度。机智的工人们和工程师们在无数次实践中发现除增大卷筒轴尺寸外，还可以在在卷筒可以活动的那一段设置活动支撑。冷带钢卷取机根据数值的区别，一般分为两种：一种是用于粗整的大张力卷取机，一种是用于精整的精整卷取机。大张力卷取机一般用在可连轧机、平整机等许多种类的轧机。精整卷取机则主要用于一些列金属表面处理技术较为复杂的生产机组。四棱锥卷筒卷取机，八棱锥卷筒卷取机，实心卷筒卷取机及弓形块和四斜楔卷取机是根据卷取机的结构特点而区分出来的。实心卷筒卷取机经过特殊的工艺之后获得了其他的生产设备所不具备的高强度，所以经常被用来做几乎和大张力卷取机一样的工作。弓形块的在牺牲了高强度之后具备了较为简单的生产结构，一般用来做和精整卷取机一样的工作。而另一种不能被忽视的可逆式冷轧机，由于可逆式所带来的不可避免的承受压力大，最大甚至可以达到五百千牛。武汉科技大学本科毕业设计2这也是为什么要设计卷取机的原因。卷筒对于卷取机来说非常重要，所以我们在对卷筒设计时，我们要确定好卷取机的各个结构参数，并且在设计过程中，最好是凭借参考资料上的公式来确定数据，来保证设计的准确性，为以后工作打下良好的基础。1.2 带钢卷取机国内外发展冷带钢卷取机有着热带刚卷取机所不具备的功能，它是一种比较方便建造的卷取机，只需要工厂提供合适的空间就能够建造并满足其要求。随着现代化工业的发展，越来越多的新型设备需要更多种类的钢材，这些都在呼吁卷取机进行改革。一个明显的例子就是在原有的卷取机基础上，我们采用八棱锥扇形块卷筒。这样做的主要目的是让钢卷可以保持圆形。在这里，对于钢版头我们要采取夹紧的机构。对于卷筒采用胀缩的形势，才能最大限度地保证卷取工艺符合我们的设计要求。卷曲质量也会得到充分的保障。也使得卷取机卸载和夹紧变得更加顺畅自如，不会受到其他无关紧要的因素的干扰。多年以来，液压伺服系统得到了充分的利用。是为了使卷取机的位置能够自己进行一定的调整。使板的边缘平整度得到充分的保障。多年以来，卷取机进行了一代又一代的改进，使得胀缩机构越来越多，现如今，两段以上居多，张缩量已经达到了一定程度。就在刚才，新一代的卷筒已经被世人所熟知，这种类型的卷取机的牛逼之处在于，它的直径会自行进行调整。伴随着压力的变化，它的直径会自行进行适当的调整，使得整个机械系统运行得当。有效避免了由于带钢重量而对卷筒产生的损伤。也不会对带钢的卷取产生什么负面影响，其生产效率和产品质量也得到了保障。1.3 卷取机的内容和方法1.3.1 冷轧机组平面布置图具体布置如图 1.1 所示武汉科技大学本科毕业设计3图 1.1 1700 冷轧机组平面布置示意图这种冷轧机是单向运行的，整个装置设有两个滚轮，可以进行连轧。其工作过程可分为一下几个步骤，首先钢卷被起重机构吊运过来，将打捆好的钢卷拆开，然后再用伸直机械械把钢卷的头部弄平整。整个过程有以下几部分组成，首先是拆卷机送带，拆卷机带动钢带转动，使得需要卷取的钢带通过机前压板。然后钢带进入四辊轧机，经过轧机加工后钢带被送入卷取机。到达卷取机的带钢头部伸入卷取机的钳口，钳口夹紧钢带头。卷取几圈以后，在柱塞液压缸的作用下卷筒胀径、压板压紧。而后开始轧制工作，整条钢带轧制一次后，由卸卷小车卸卷后送回拆卷机部份。返回卸卷机的钢带卷再重复前面的加工轧制过程。这种轧制方式一共要重复一次，轧制四道次。但是由于都是正向轧制道次，钢带压下量相对较大，在实际生产中可以起到起到五道次的作用。因此，此种轧制方式的优点就是：带材生产率高、成材率好。1.3.2 卷取机的类型和特点通常情况下这种钢卷取机主要分几种形式。如表所示，这是卷取机的一些特殊性能。卷筒式卷取机的组成是一个值得研究的部分。但是此类卷取机的组成也并不复杂，总的来说，此类卷筒一般由卷筒、传动机构，压紧辊装置，活动支承部分和推卷机等部件组成。这里面的每个名字都有着其特殊的含义，每一个部件都可以展开来讲。压紧辊是在卷取机在完成其特定的工作之后才起作用的，它是用来将带钢尾部压住。这样做的目的也是为了固定住钢卷的尾部，达到防止松卷的目的。武汉科技大学本科毕业设计4成卷冷轧带材，一个在工人心目中有特殊意义的词语，可以说 70 后的工人们在工厂里应该都见过卷取机轧制，每种卷取机都对应着特殊的钢材。卷曲速度决定着卷取机的受力。同样影响受力还有带卷重量和卷取张力，所以在这种情况下可采用光电或气动式发射和接受装置实现随机控制。(1) 实心卷筒卷取机实心卷筒有着自己独特的优势，强度是所有类型中最大的，同样刚度也是最大的。在卷取的过程中，不会产生明显的弯曲。也不会产生明显的变形，能够使得张力在卷筒上处处分布均匀。在多辊轧机上的得到了非常充分的使用。但是实心卷筒一些缺陷仍不可忽略，它不能够变大或变小，也就是说卷取完成后，卷筒不能够伸缩，变小，卸卷能力偏差。在刚开始，实心卷筒得到了非常广泛的应用。由于其结构比较简单，并且承载能力相当好，所以当时，大部分的卷取机都采用它作为卷筒。直到现在，这种实心卷筒在有些地方还在使用，但已经和时代远远不合拍，必须设置很多辅助性的装置，来保证其卷取，和卸载，对于卷取和卸载能力特别差的实心卷筒来说，这些东西不能够省略，显得设备冗长，复杂，占地空间大，生产效率低下。时代永远在进步，任何一个东西不一步步改善就注定被时代所抛弃。现如今，卷筒都已经朝着大张力的方向发展，卷取机张力不断地在增大，使得卷取的钢卷平整度，以及卷取效率都有了突飞猛进的发展。时代要求这些东西必须一步步前进，显然现如今的要求下，这种实心卷筒再也不能再现在的时代里产生太大的影响，只能随时代渐远，成为历史。科技技术发展这么长时间，一般采用卷取机尤其是其卷筒可以控制直径的情况下是在轧制线下，由于利用流量的不同形成的大架前后的拉力来完成轧制的方式。而这种可以变径的卷筒原理也在使用说明书中有详细介绍，在卷筒内部有相应型号的液压缸，调整液压缸的收缩就可以完成调节卷筒参数的目的，其中卷筒的参数包括卷筒径向方向上的收缩压力值以及径向上的尺寸数值。在这一大类的卷取机中有一类结构更为简单的，其结构简单在卷筒是实心的，实心带来更好的强度和刚度，但是同样也固定死了卷筒本身乐意调节的径向单位。这种卷曲系统在实际环境上的环境表现非常稳定而且故障率较低。这类的卷曲系统广泛适用于一类特殊的钢带，比如较薄，每个单位上的张力较大，并且由于刚筒本身的实心特性，刚度强，导致上面可以承受更重的钢带。但是本身特性决定的缺点也很明显，那就是特外需要变径重卷机。重卷机器的目的就是将已经卷好的钢带反过来重新通过这个机器卷成另外直径的钢带卷。并且由武汉科技大学本科毕业设计5于此类的卷筒的的卷曲钢带类型，会让成品钢带较轻，所以在一些情况下都可以由人工手动取下。由于轧制过程属于压力很大的生产，所以实心的卷筒都需要经过锻造以及热处理，尤其是对热处理的要求更是需要卷筒各段处理均匀。(2) 凸轮式卷筒卷取机这一类的卷曲系统属于快要淘汰的类型了，但是属于在可变径卷筒中结构较为的简单的一类，结构简单则体现出在生产过程中的廉价以及小批量生产中的维护方便。但是作为旋转机械，就必须保证旋转机械不能有太严重的质量偏移，凸轮本身的结构就不在这一范围内，所以在制造过程中很难控制好本身的径向质量定位，这一弊端就会导致后期使用上会出现各种振动，加大表面磨损程度，磨损面又承受较大的压力，对使用寿命的影响将会更大。(3)弓型块卷筒卷取机这一类卷曲系统构 造很复杂，经常带着一个钳口，比较难生产。但在工业生产中却非常好用，绝对可靠。它的卷筒轴十分结实，平衡非常好，经常在酸洗机组、轧机和精整机组中使用。这种卷取机要求卷筒直径能够胀缩，不仅如此，为了固定住钢带头部，使得卷带钢时可以精密不出现偏移、滑动，这种卷取机的卷筒表面粗糙度一定要低。一般要求是，加工好的卷筒面要进行精细打磨。为了夹紧带钢头部，还必须设置钳口，为保证夹子的牢靠度，现如今常用液压钳口。钳口工作要求钳口能稳定开合。设置钳口不仅有夹紧带钢头的作用，而且在卸卷时，方便使钢卷张开，给卸卷工作带来很大便利。但是这一种卷取机有一个很大的缺点，导致此种卷曲机卷筒不能胜任大卷重条件下的工作。究其原因，一是弓形块设计时不能保证足够的厚度，使得弓形块在刚度方面的性能很差。因此，这种卷取机一般都用在强度、刚度要求不是很大的场合。大多时候用在剪切流水线和酸洗加工车间。在热处理和涂层机组车间也常有使用。在早期钢带产量不高，加工要求还没向大卷重、髙卷速方向发展时，相对落后的早期主轧机上边也经常采用这一类型的卷筒。这一类卷取机卷筒常用分类有三种，分类依据主要是弓形块卷筒的胀缩机构。其胀缩机构可以分为三种类型。所对应的卷取机分类有以下三种：凸轮式弓形块卷筒卷取机，斜楔式弓形块卷取机以及径向活塞式卷取机。下面就这几种形式的卷取机进行简单介绍。此种凸轮式在结构上很复杂，凸轮加工过程繁琐，需要加工的配合面多，不