八棱锥卷取机的结构分析.pdfVIP

6 6 重 型 机 械 八棱锥卷取机的结构分析 张 萍 ( 常州宝菱重工机械有限公司，江苏常州2 1 3 0 1 9 ) 摘要：针对普通四棱锥卷取机卷简膨胀开时，扇形板间隙过大，易压伤内层带钢的问题，八棱 锥式卷取机的卷筒增加了四对闭合条( 扇形附板) 与斜楔块，卷筒胀缩时，附板随扇形板胀大或缩小 ， 填补了扇形板与扇形板之间的间隙。并分析了八棱椎卷取机的结构特点，其传动结构简单，胀缩机构 合理 ，能明显改善钢板卷取质量，值得推广。 关键词 ：八棱锥 ；四棱 锥 ；卷取机 ；卷筒 ；扇形板 中图分类号 ：T G 3 3 3 2 文献标识码 ：A 文章编号 ：1 0 0 1 1 9 6 X( 2 0 1 2 ) 0 1 0 0 6 9 0 3 S t r u c t ur a l a na l y s is o f o c t a he d r a l p y r a mid r e c o il ing r e e l ZHANG P in g ( C h a n g z h o u B a o l i n g H e a v y&I n d u s t r ia l Ma ch i n e r y C o ，L t d ，C h a n g z h o u 2 1 3 0 1 9 ，C h in a ) U 日 J舌 近年来 ，我 国钢铁产量 以每年递增 2 0 3 0 的速度 向前发展 ，并连续几 年排名世界第 一 ，钢铁产业 已成为支撑国家经济发展的重要 支 柱。我国几大国有钢铁厂如宝钢 、武钢 、鞍钢 、 攀钢等这几年均加 大 了冶金设备制造 的投入力 度，以确保生产出高品质 、高性能的钢板 ，随之 也带动了国内钢铁设备制造业的蓬勃发展 ，冶金 设备从以前依 赖进 15 I 的格局逐渐转 变为 国内制 造。一批关键核心设备逐渐实现了国产化，彻底 收稿 日期：2 0 1 l一 0 51 7 ；修订 日期 ：2 0 1 1 0 6 2 4 作者简介 ：张萍( 1 9 7 5一) ，女 ，常卅I 宝菱 重工机械 有限公 司1 二 程师，主要研究方向：机械设备及零件加工。 取代 了进 I- I ，为国家节约 了大量外汇 】 。本文 主要对冷轧作业线 中的终端核心设备八棱锥式卷 取机结构特点进行分析 。 l 八棱锥卷取机的结构 八棱锥卷取机的传 动机构 由电机 、联轴器 、 齿轮箱 、卷筒 、膨胀油缸 、横移液压缸及底座组 成 ，如图 1 所示。 工作时电机高速旋转 ，通过带制动器的小联 轴器 、大联轴器带动齿轮箱 内的 I级齿轮旋转 ， I 级齿轮与卷筒轴上的 级齿轮啮合 ，实现二级 变速 ，由于卷筒轴 与 级齿轮为过盈 的键槽配 合 ，因此 级齿轮的变速旋转也相应带动卷筒的 旋转 ，从而实现了对带钢的绕卷。 卷筒 的胀缩是通过膨胀油缸 、拉杆 、芯轴 、 _薹 一 一一 一 一 一 一 一 一 _霎 一一 一 一 一 一 一 一 一 一 一 一一 一一 一 2 0 1 2 N0 1 重 型 机 械 6 7 扇形板 、斜楔块实现的。卷筒 的结构示意图如 图 2所示 。 厂 = I 。 。蕊 “ ) I I 城 。 图 1 新型八棱锥卷取机结构 F ig 1 S t r u ct u r e o f F IO V d o ct a h e d r a l p y r a m id r e co il in g r e e l 1 外 支撑装 置2 带 凸度 的卷筒3 钢卷 4 大联轴器5 小齿轮箱6 制动器7 膨胀油缸 8 小联轴器9 电机1 0 电机底座1 1 横移 油缸 1 2 固定底座1 3 齿轮箱 ( 浮动座 ) A A ll 】 O 图 2 八棱锥卷筒结构 图 F ig 2 S t r u ct u r e o f o ct a h e d r a l p y r a mid co il in g b l o ck 1 膨胀油缸2 轴承3 芯轴4 大齿轮 5 轴承6 拉杆7 斜楔块8 扇形板9 T形套 1 0 闭合条1 1 闭合条用斜 楔块 卷筒轴尾部的膨胀油缸在液压系统伺服阀的 作用下推动卷筒 内拉杆做轴向运动，拉杆通过 T 形套与镶嵌在芯轴槽 口内的斜楔块用螺栓紧 固， 因此拉杆 的轴 向移动带 动 了斜楔块 的位移 ，由 于扇形板与闭合条 ( 也 叫扇形 附板 ) 内壁 均有斜 面 ，且与各 自的斜楔块 紧密接触 ，因此斜 楔块 的位移 带 动 了扇 形 板 和 闭合 条 沿斜 面 方 向移 动 ，在外形上 即有直径方 向胀 大或缩小 了。在 特定的直径时 ，卷筒 胀成一 完整的外 圆，即为 真圆 ，以实现对带 钢的卷取 ；当卷取 带钢到一 定直径后 ，卷取机停 止旋转 ，剪机剪 断连续 的 带钢 ，卷简直径缩小 ，钢卷小 车将成卷 的钢 卷 从卷筒上卸走 ，卷筒旋转 和膨胀成真 圆 ，开始 新一轮 的卷取工作 。 2 带凸度的卷筒特点 普通四棱锥卷取机不论是正锥开式还是倒锥 闭式均存在缺陷。 正锥开式结构较简单 、制造加工较容易，棱 锥轴直径大 ，硬度高 ，刚性好 ，可承受较大的张 力 。缺点是卷筒胀开时扇形板之间问隙过大，如 图3 所示，易压伤内层带钢；扇形板的尾钩在棱 锥轴轴向分力作用下会产生很高的弯曲和剪切应 力 ，易于疲劳破坏。正锥结构的主轴和膨胀油缸 的连接螺栓处于不利的受力状态 ，常用于大张力 可逆式冷轧和冷连轧机组卷取机。 A + 1 2 3 4 6 5 7 图 3 四棱 锥式卷筒 Fig 3 St r u ct ur e o f co il ing b l o ck r e ct a n g ul a r p y r a mid 1 连接头2 拉杆3 导 向键4 螺栓 5 梯形键6 衬套7 滑块8 棱锥套9 扇形板 倒锥斜楔闭式卷筒取消了扇形板的尾钩 ，显 著改善了芯轴和卷筒轴 以及胀缩油缸连接螺栓 的 受力情况 。卷筒胀大时，四个斜楔与 四个扇形板 形成一个完整的圆柱体 ，解决了胀开扇形板之间 缝隙对薄带钢表 面质量 的影 响。最大特 点是主 轴 、扇形板加工方便 ，不足之处在于斜楔只支持 扇形板的两翼 ，卷筒的强度和刚度都有削弱。因 此不常采用 。 八棱锥卷取机的卷筒比普通 四棱锥卷取机卷 筒增加 了四对闭合条与斜楔块 ，在胀缩过程 中闭 合条随扇形板胀大或缩小 ，填补了扇形板与扇形 板之间的间隙，弥补了四棱锥卷筒扇形板之间大 间隙的缺点 ，卷筒胀成真圆状态时 ，为一完整 的 实心圆形 ，避免了卷筒卷取带钢头几层时产生压 痕的现象 ，同时增强 了卷筒的刚性。因此其芯轴 的结构比较复杂，一段为圆柱体结构，另一段为 八棱锥直槽结构 ，芯轴结构如图 4所示。 而四棱锥带棱锥套式的卷取机 ，由于无斜楔 块 ，因此芯轴结构较简单 ，均为圆柱体结构 ，如 6 8 重 型 机 械 图4 八棱锥卷取机芯轴 F ig 4 C o r e a x is o f n o v e l o ct a h e d r a l p y r a mid r e co il in g r e e l 图 5所示 ，但相应的，棱锥套就会 比较复杂。 图 5四棱锥卷取机芯轴 F ig 5 C o r e ax is o f r e ct a n g u l a r p y r a mid r e co i l in g r e e l 为增强卷筒的使用寿命 ，提高卷取冷轧带材 的表面质量 ，具有精确凸度的卷筒应用在冷轧薄 板线的八棱锥卷取机上 ，其结构如图 6 、7所示。 图6 带凸度的八棱锥卷筒 F ig 6 O ct a h e d r a l p y r a mid co il in g b l o ck w it h co n v e x it y A A 图 7 凸度示意图 F ig 7 S ch e ma t ic d ia g r a m o f co n v e x it y 1 扇形板2 闭合条3 闭合条用斜楔块 4 拉杆5 芯轴6 斜楔块 ( 上接第 6 5页) 3 YY i n ，G Y G r o n d i n ，K HO b a i a a n d AE El w i F a t ig u e l if e p r e d ict io n o f h e a v y min in g e q u ip me n t P a r t 2： B e h a v io u r o f co r n e r cr a ck in s t e e l we 1 d e d b o x s e ct io n a n d r e ma in in g f a t ig u e l if e d e t e r min a t io n f J J o u r n a l o f C o n s t r u ct i o n a l S t e e l R e s e a r ch ，2 0 0 8 ， 6 4 ( 1 ) ：6 27 1 4 谢敏，张安哥起重机焊接箱形梁的疲劳分析与寿命 估算华东交通大学学报，1 9 9 3 ，1 0 ( 4 ) ：3 0 4 1 由于扇形板与闭合条 的斜面斜率不 同：1 ： 4 与 1 ： 2 8 ，因此当膨胀油缸旋转带动拉杆轴 向位 移时，在同一轴向距离上，扇形板与闭合条的径 向位移不一致 ，在外形上四条闭合条凸出了扇形 板 ，形成 了带凸度的卷筒 。该卷筒在使用时，由 于卷筒上有凸起 的闭合条，增大了与带头的摩擦 力 ，开始卷取带钢时 ，在皮带助卷器的帮助下 ， 带钢在卷筒上绕卷后 ，能迅速与整条机组建立 良 好 、持续 的张力 ，保证 了卷取带钢的表面质量 ； 同时由于闭合条的轻微凸起 ，减缓 了钢卷对扇形 板的压力磨损，保护了扇形板表面。由于闭合条 所 占面积不及扇形板的十分之一 ，因此对带钢头 几层不会形成明显的条形压痕。使用该新型的八 棱锥卷取机 ，避免了头几层带材的报废损失 ，提 高了带钢的成卷率。 3 结束语 通过对新型八棱锥卷取机 的结构进行分析 ， 比较 了四棱锥卷取机的结构特点，得 出了其具有 传动结构简单 ，卷筒结构合理 ，改善钢板表面质 量的特点 ，对国内钢铁设计 院的设计研究和钢厂 用户的设备选型都具有一定的实际意义。 参考文献： 1 董海红，王庆新宝钢 1 5 8 0热轧平整机开卷机卷筒 的国产化研制 J 宝钢技术， 2 o o 6 ( 5 ) ：5 4 5 8 2 邹家祥轧钢机械( 二版) M 北京：冶金工业 出版社1 9 9 8 ，3 9 3 4 1 0 3 张志强卷取机有限元研究及数字化分析 D 秦 皇岛：燕山大学，2 0 0 8 4 邹家祥冶金机械设计理论 M 北京：冶金工业 出版社 ，1 9 9 8 5 黄焕江 ，李轲张力卷取机的设计要点浅析 J 钢铁技术 ，2 0 0 6 ( 3 ) ：2