【JX225】1700冷轧机组卷取机设计[FY]【4A0】
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【JX225】1700冷轧机组卷取机设计[FY]【4A0】,jx225,冷轧,机组,卷取,设计,fy,a0
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鞍山科技大学本科生毕业设计（论文） 第 1 页 附录 中文翻译 四辊轧机上的板形控制模拟 形状和轮廓是板材的重要指标 ,对于板带轧机斑形控制是主要的技术 在 冷轧的板形控制可以被模仿在 中 在 轧机上三维塑性板形控制没有被准确分析 热连轧的板形控制正在研究中 和关于缺陷区域的形成 ,金属侧边流的影响也没有被考虑 缺陷和压力的分布被认为是均匀的 ,它们不能被用于热轧薄板或厚板轧制 于模仿热板连轧的过程 在板带三维塑性缺陷和轧辊的弹性缺陷区之间的联系能够被准确的认识 轧制过程的模拟是可以被执行的 有限元法被用于准确的分析板材的三维缺陷区 ,影响系数法被用于分析轧辊的弹性缺陷的热缺陷 在四辊 机中 ,这两种方法的结合构建了板形控制的数学模型 板形控制可以被模拟 . 缺陷和压力的变化 . 1. 理论模型 有限元法的基本假设 :(1)轧制过程关于 面是稳定的且对称的 ,因此 ,因下面的分析和假设只考虑对称的 (2)板材在辊缝中是硬塑性的和有弹性的 . 在图 所展示的轧制缺陷区 ,根据在图 的方法 ,被分成了曲面线型元素沿着板展方向 R 是工作辊的半径 ,L 是缺陷区的长度 ;10,b 是板材入口宽度 ; b 是宽 展量 在进口 (X=0)板材元素被表示 Y(i=0,1,2, n)纵坐标在其他位置是不知道的 在坐标系 x,y,z 被贴在坐标系为 的平面中 ,入图 3 所示 ,在缺陷区中 ,侧面的换置功能 , ,假定是 : , y 鞍山科技大学本科生毕业设计（论文） 第 2 页 , z (1) 从 01 ,f , ,z 是在缺陷区 (X=1)的出口处的侧面和高度置换功能 . 在坐标系中 ,长条元素宽度 1D 是 : ,y 和 ,z 沿着侧面方向被示为第三少量的功能 ,假定沿着高度方向是二次曲线 ,如图 而且被在第 0行 ,第 1行和第 2行未向替代方法解决 ,y 和 ,z 使 y 和 z 第一衍生物和第二衍生物满足 ,且 是连续的 , 和 U , (i=0,1,2 n; j=0,1,2 n)因此有 14 n 个未知参数 , 和 （ i=0,1,2.n;j=0,1,2）在 03据连续、体积和理论的原理。前张力 ,1 和后张力 ,0 能被得到：0分别是交叉横截面入口 横截面；S ,分别是面积和平面的长度坐标系；01,分别是平均前后张力， 长度压力系数。且能根据多项式作用被表达出来，当入口板材很好， 0,00 。 以塑性方程中，屈服条件和连续体积原理，在缺陷区域中的三维压力可被解决。从不同的平衡方程中，在缺陷区的进口和出口处的压力边界条件和在边界面的压力边界条件是：在 和 z 方向中， ,是普通的应力和剪应力，n是交界面处的普通应力；,是在三个方向交界面的普通应力的余弦。在缺陷区中，用有限元法单位轧制力能够被计算。 影响系数法。 在轧辊的长度范围中，辊身用m 节 .,1 。下载的图表和划分轧辊的部分在图 4 和图 5 中所被显方出来。 是上工作辊调节距离。 0 时是凹形辊缝， 0 是凸形辊缝， 鞍山科技大学本科生毕业设计（论文） 第 3 页 是工作辊和支承辊之间的 接触压力。F,是工作辊和支承辊的弯曲应力；21, 个坐标系的原点正好在左边压力点之下，即轴线超过了左边支持点。 工作辊和支承辊轴线错位表示为：在工作辊与支承辊间的弹性平坦度。用一半空间辊体模型，如下： 在工作辊和支承辊之间的变形能力方程是： 工作辊计算模型是： 板材横向分布是： 是下段辊，;,.,1, 是工作辊和支承辊的偏移影响系数，并且表示了在点由作用在点是工作辊和支承辊的弯曲应力系数，表示了被单位弯辊力引起的在点21,工作辊左右末端的轴线错位。 C 是左端压力支承点和工作辊左端间的距离。bw 是工作辊和支承辊间的轴线偏移，,分别是工作辊和支承辊间的平坦系数和平坦度。D ,是工作辊和支承辊头；D ,0是最初的辊头和热辊头和更低的工作辊， 且取决于机架和其他载荷零件；0缝。 把方程（ 12）和方程（ 14）代入方程（ 16），就构成了 m 个方程组。与此同时，加入里的平衡方程和工作辊的工作时间，因此方程的总数是 2m 个。在方程组中，方程（ 15）和方程（ 16）代入方程（ 19），然后轧制板材的厚度能够被解出。 于四辊 机板形的模型分析和计算，对于四辊轧机形状流的分析和计算被表示在图 6 中。三维的塑性缺陷区分析被用于确定横轴 方向y 的单位 宽度的压力的分布。前张力是 1 后张力是 2 等。轧辊弹性缺陷区的分析用于确定在工作辊和支承辊之间的接触应力和有载辊缝的形状 1h （即出口板材厚度的横轴分布情况）。在某种特定的情况下，出口形状（ 1 的横轴分布）是能够获得的。 基于对于 4辊 机的实践，已经研究了板形控制。板材进口宽度是 1235 鞍山科技大学本科生毕业设计（论文） 第 4 页 进口宽度是 出口厚度是 板材进口屈服强度是 100进口板材屈服是 700 m 。前张力是 后张力是 0工作辊的弯曲力 1077工作辊有一个直径 850宽为 2250工作辊，支承辊的直径为 1500长度是 2050在工作辊两端弯曲力间的间隙是 3150最大和最小工作辊直径是1300最大和最小工作辊直径是 15998工作辊之间空间 动距离 0是 作辊的移动距 是 图 7中显示了出口板材头部的横向分布和在条件为077的单位宽度轧制， 是 25 75随着宽度 的增加， h 极剧减少。 1p 的横向变化更加迅速。 图 8中 077 1 的分布， 是 2575随着增加 1 的横向差在 = 33加到 =75的 75对原板材这一点很明显，头部的变化越大，对 1 的影响越大。 图 9中显示了 1h ，着1h 的变化很小， 更弱。 图 10 中显示在 为 300 600 900条件。 1 的横向分布。 1 的横向增加，尤其在边部。 为了研究热轧板材的形状和头部的宽度影响，并消除了其他影响因素，在模拟中， 是 10即 00 ）， w F 是 0 1T 在相同比例下是变化的。 图 11显示了对于不同的 B ； 1h 和着 B 的增加， 1h 先是增加，然后减少。在 B =1635， 1h （ =m ）。同时轧辊间隙分布变得更加均匀。此外随着 B 增加，y 向摩擦力随着 B 的增加，作用宽度增加， 鞍山科技大学本科生毕业设计（论文） 第 5 页 使 1 横向变化增加。 图 12中显示了在不同 B 下 1 的分布情况， 1 的横向差先是减少然后 1 的变化很小，甚至宽度和厚度不断成比例增加，板材的压力和缺陷沿着高度方向的变化并不明显。 3结论 （ 1） 增加， 1h 极剧减少， 1 的横向差增加。随着1h 轻微减少，1 的横向差别增加，尤其左边缘，随着 B 增加， 1h 先是增加然后减少，同时辊更加平坦。 1 横向差则先减少然后增加。 （ 2） 的影响是很大的，它适于板形和板材头部的预设定，适于板材形状和头部的在线调整。 J . , 2005 50175095 , 50374058) 19742) , 9 , 20042 L . o 00941 , 2. 66004 , of 2VC by of of of 2VC of VC on is of be to of of on is it is to of on of of of 42VC t he of he on an of t he of VC 1 . of t he on of t he t of t he VC t be 2st 2 3 . of of on t he of t t he t t to be so t he t of t t he 22C VC - 6 to no t he in t be or t EM to p of 7 . t he to be t he t he t of t he of t be t he of t be in t he In t t he 8 to t he t of t he to t he t of t he to of VC of t he 2VC of of 8 t he x . t he t he oy is in to , is n 1994 of s R is l is h of t of b is of b is of of he s at t he x = 0) i = 0 , 1 , 2 , , n) , t he x 0) of s t he t he s t he 2 ( t he , as In t he f y ( , , ) f z ( , , ) of to W y ( , , ) = f ( ) , ) , , ) = g ( ) , )(1) 10 11 , f ( ) = 1 + 4 l - 13+ 3 l - 14g ( ) = 1 - l - 12 (2) , ) , , ) f at t he of x = l) in in 2 J . , 1994 U t he t he h bi i - i - 1 = 1 ( i = 1 ,2 , , n) (3) , ) , ) as f t he to be t he as t he f t he t t st t nd t : , ) = i - 1 ,0) 1 ( ) + i ,0) 2 ( ) + u y , ( i - 1 ,0) 3 ( ) + u y , ( i ,0) 4 ( ) 0 ( ) + i - 1 ,1) 1 ( ) + i ,1) 2 ( ) + u y , ( i - 1 ,1) 3 ( ) + u y , ( i ,1) 4 ( ) 1 ( ) + i - 1 ,2) 1 ( ) + i ,2) 2 ( ) + u y , ( i - 1 ,2) 3 ( ) + u y , ( i ,2) 4 ( ) 2 ( ) (4) , ) = i - 1 ,1) 1 ( ) + i ,1) 2 ( ) + u z , ( i - 1 ,1) 3 ( ) + u z , ( i ,1) 4 ( ) 1 ( ) + 12 ) ) 2 ( ) (5) ( ) = ( i - )23 2 ( i - ) 2 ( ) = ( - i - 1 )23 2 ( - i - 1 ) 3 ( ) = ( i - )2 ( i - ) 4 ( ) = - ( - i - 1 )2 ( - i - 1 ) (6) 0 ( ) = 1 - 3 2+ 2 22 1 ( ) = 4 2- 22 2 ( ) = - 2+ 2 22(7) i , j) = i , j ) , i , 1) = i , 1 ) , u y , ( i , j) =5 i , j ) u z , ( i , 1) =5 i , 1 ) ( i = 0 , 1 , 2 , , n; j = 0 , 1 , 2) of 0 = 0 , 1 = 14 2 = 12 , ) , ) t he t he t he of uy uz u y , ( i , j) u z , ( i , 1) ( i = 0 ,1 , 2 , , n; j = 0 , 1 , 2) by t he to t he ( n + 1) i , j) i , 1) ( i = 0 , 1 , 2 , ,n; j = 0 , 1 , 2) t he t of be on t he of 10 - 13 , t he of t he ( , ) he ( , ) be 1 ( , ) = 1 + - 1 - 00 + 5 + 5 ) 0 ( , ) = 0 + 00 ( , ) + +5W +5W = (9)0 , S1 of xn of 1 , 0 f E is of ; v of ; 00 is be in of f of t he is 00 ( , ) = t he t he t in t he t he 5 x5 x +5 y +5 z = 05 x +5 y5 y +5 z = 05 x +5 y +5 z5 z = 0(10)at he of t he t he 14 at t he p = - n = - ( x x + y + z ) x - ( x + y y + z ) y - ( x + y + z z ) z (11)x , y , z , yz xz in x , y z , n is on t he x , y z of of t he at t in t he be of t he of t he is m s h h yi of i = 1 , 2 , 3 , , m) .72 2 1994 , is of 0 is 0 is y) is h q( y) is Fb at s he is t he t he t he s of f 1y j b (12)f 1y j ( p1 j - - w + ( C) (13) is t he as i 14) of 2VC of 2VC of , is he as 1 ij p1 j (15)f f 12 ( (16)of i + i (17)t of 2 i = y 22(18)of t f f w( m - i) + w( m - i) +12 ( m - i) ) + 19)i , j of i , j = 1 , 2 ,3 , , m ; s of t he at t he yi by at y j ; s of of t he t he yi by t he C2 s of t he of C is t he of f w , f b , wb , w of , Db of of f is of on t he of f s ; s0 is f 12) 14) 16) , t he of is t he of of so t he of m + 2) . In t m + 2) i = 1 , 2 , 3 , , m) , C1 2 , so it 2 J . , 1994 (15) 16) 19) , t t he t of be of 2VC of 2VC is is to of f , so is to h q t he t he of t he t . he ) of ( be of on t he on a 42VC t he st h of 235 t 91214 mm at 41477 mm he h of 00of 00 m. f 86150 of 077 a 50 mm a h 250 t he 500 mm a h 050t he of s 150 t he he s 150 of 300 of of 15998 0 ) 10 t he )VC 95 50 of by of h t he t w 077 75 - 25 25 mm 5 mm t he , h1 of p1 w 077 75 - 25 25 mm 5 mm h t he 1 3 - 75 mm 9 = 75 It t t , t he of p t he of of p1 w h t he w , h1 of p1 t he w is t t t he 1 at t he t he t 95 w 300 600 kN 00 kN ht he w , in at t he of on to t he of h on of to t he of ot in t he t 0 0 = 0) , Fw 1 2 2 1994 = - 75 = - 25 = 25 = 75 h1 1 077 a) = - 75 (b) = - 25 (c) = 25 (d) = 75 ( 1 077 0 2 300 3 600 4 900 w h1 = - 95 03 J . , 1994 (a) 0 (b) 300 (c) 600 (d) 900 w ( = - 95 mm)at t he as h1 p1 . t he , h1 t = 2741335 m) = 1 635 mm is t = 2741388 m) = 1 435 of In h t he , t he of p1 be t h1 t t he of t he f y ) h t he , t he 1 . h t he , t he t t he 1 is be t he h/ t t he h/ t t he of of be ) 鞍山科技大学本科生毕业设计（论文） 第 I 页 1700 冷轧机组卷取机设计 摘要 卷取机是轧钢成卷生产不可少的设备。保证卷取机顺利工作对提高轧机生产率有很重要意义。冷轧机组中，卷取机用于卷取带钢成钢卷。采用恒张力轧制，可以提高带钢质量。 这次设计是 1700 冷轧机组卷取机设计，其用于二机架冷轧机组中。首先，选择卷取机的设计方案，并对设计方案进行评述。由于冷带钢卷取张力大，采用四棱锥卷筒结构。用液压缸移动斜楔进行胀缩。将四棱锥体单独加工装在卷筒轴上，这样改进，加工方便。当锥体磨损后可以单独更换。这样，可以降低设备维修费用。另外，四个扇形块边采用搭接技 术，防止卷筒胀开后出现空隙，减少钢卷局部压扁，提高钢卷质量。去掉钳口，采用助卷器卡紧带钢头部，方便卸卷。 这次设计，进行主电机容量的计算和选择。对斜楔进行受力分析。计算带钢卷取过程中对卷筒的压力并计算卷取轴弯曲强度，对传动齿轮进行设计计算。对支承轴承进行选择和校核。采用合理的润滑方案、润滑方法和控制技术，使卷取机技术先进，经济合理。强度足够，有广泛的使用价值，可用于酸洗、热处理、镀锌和镀锌机组中。 关键词： 卷取机，斜楔胀缩， 助卷 鞍山科技大学本科生毕业设计（论文） 第 1700 he is to be to to In in 700 to of of of on a In of is to to It is on we it So it of In to of To to of is of To of of of of in to is It be 鞍山科技大学本科生毕业设计（论文） 第 目录 1 绪论 1 题的背景和目的 1 钢卷取机国内外发展 1 带钢卷取机研究内容和方法 2 轧机组平面布置图，卷取机的作用 2 带钢卷取机的类型和特点 3 钢卷取机研究内容和方法 3 2 方案的选择与分析 5 3 卷筒的设计计算 6 筒当量半径的确定 6 筒径向压力的计算 6 筒的强度条件 8 取张力的计算 8 筒胀缩机构受力分析 8 取工作时收缩时 的受力分析 9 卷时卷筒缩径的受力分析 11 向胀缩液压缸行程计算 11 缩缸直径的计算 13 4 卷筒传动设计 14 机的额定转速与传动比 14 磁调整范围与最大卷径比 14 筒电机功率计算 15 5 减速器的设计计算 17 动装置的运动和动力参数 17 轮的设计计算 17 定齿轮类型、精度等级、材料及齿数 17 齿面接触强度设计 17 轴的校核 23 出心轴的计算简图 23 的计算简图 28 出轴的计算简图 28 6 轴承计算 32 承的寿命计算 32 7 润滑方法的选择 34 速机润滑方法及润滑油的选择 34 取机的润滑 34 8 试车方法和对控制的要求 35 车要求 35 控制系统的要求 35 鞍山科技大学本科生毕业设计（论文） 第 9 设备可靠性与经济评价 36 械设备的有效度 36 资回收期 36 结论 38 致谢 39 参考文献 40 附录 41 外文翻译 41 原文 鞍山科技大学本科生毕业设计（论文） 第 1 页 1700 冷轧机组卷取机设计 1 绪论 题的背景和目的 卷取机的设计，除了按一般机械设计程序进行机构和强度设计外，尚有几个与工艺和操作有关特殊问题。如机构选择、主要参数确定、卷筒压力计算和张力、调速、卷取质量等。 卷取机的结构形式的选择，热带钢卷取机装在热带钢轧机的后面地下式卷取机，一般三辊式成形辊布置多支点棱锥型卷筒。冷轧带钢卷取机安装冷轧机组、平整机组外，广泛用于各类纵切和横切精整机组、重卷机组和酸洗机组的不同部位以满足不同的工艺要求。 在可逆式冷轧机上轧制时，带钢张力由卷 取机产生，因而这种卷取机要承受很大的张力，宽带钢的张力可达 400500 千牛，特别多辊轧机轧制合金薄带材时，带钢对卷取机的径向压力极大，长期以来多采用带钳口的实心卷筒。再设置重卷机组倒卷，多采用八棱锥无缝隙卷筒，以防止卷筒损坏坯带材表面。冷带钢卷取机是冷轧生产的重要设备。通过卷取机将带钢卷成钢卷，以便贮存和运输。 卷取机的设计，为解决针对工艺和操作有关特殊问题背景下进行的。其目的是确定合理的主要参数。通过综合分析选择正确的机构，按工艺要求确定张力的大小，计算调速范围，保证恒张力卷取。按实测张力讯号调 整电机转速，解决卷取带卷平整，防止产生左右偏斜的跑偏问题。提高卷取质量。这次设计，根据卷取机生产中存在的问题，制定合理的改造方案，选择合适电机以满足调速范围的要求。通过设计过程，掌握单体机械设备设计方法，提高绘图技术和设计能力，为以后工作打下良好的基础。 钢卷取机国内外发展 热带钢卷取机最早是八辊成型导板引入，生产中事故较多，改成四个成型辊和导板。由于压力不均，钢卷质量不好，易形成塔形。现在，多数采用三辊式卷取机，用计算机进行控制。卷取机的引料辊由框架结构改进摆动机构以便快速提升上辊，满足卷 取张力的要求。 冷带钢卷取机是地上卷取机，卷筒机构由形块改成扇形块，由于扇形块机构对称、强度高，在冷轧机上广泛应用。近年来，冷轧机发展采用高速、大卷重、自动化。要求 鞍山科技大学本科生毕业设计（论文） 第 2 页 卷取机进行改革。采用八棱锥扇形块卷筒，对薄带钢采用牙条扇形块无缝隙卷筒，以防止钢卷不圆。 为满足卷取工艺要求，保证卷取质量，卷取机能够夹紧板头和卸卷，一定采用钢板头夹紧机构，卷筒胀缩机构。近年来采用液压伺服系统自动调整卷取机的位置，保证板边整齐。 近年来，由于卷筒机构的改进，卷筒一般有两段胀缩和三段胀缩机构，胀缩量较大。最 近，使用四棱锥可控制刚度的卷筒。这种卷取机在卷取过程中，随着径向压力的增加有微量的自动缩径。从而，在不影响带钢张力的前提下，大大减少了带钢对卷筒的径向压力。以保证卷筒的刚度。卷取机卸卷侧都设有活动支撑，以提高它的刚度同时，保证卸卷要求。 带钢卷取机研究内容和方法 轧机组平面布置图，卷取机的作用 1700 冷轧机组平面布置如图 示 1 预拆卷机 2 伸直机 3 拆卷机 4 导向辊（二个） 5 机前压 板 6 1700 四辊轧机（二架） 7 张力辊 8 卷取机 图 700 冷轧机组平面布置示意图 1700 冷轧机是不可逆轧机，采用二辊机架连轧，也称二重式冷轧机。轧制工艺过程是，将吊车吊运的钢卷用拆卷机拆开，由伸直机将带钢头部平直。拆卷机转动使带钢经过机前压板进入四辊轧机运行到卷取机，带钢头部被卷取机钳口夹紧。卷筒直径胀大， 鞍山科技大学本科生毕业设计（论文） 第 3 页 卷取几卷后，压板压紧，进行轧制。轧制一道次后，卸卷返回卸卷机再重复前面的工艺轧制，重复一次轧制四道次。由于都是正向轧制道次压下量大，起到五道次的作用。机前压板产生后 张力，而二机架中间用张力辊产生张力，并用液压缸调节它的大小。这样轧制工艺生产率高、成材率好，相当二机架连轧。 卷取机的作用保证卷取带钢，并产生恒张力轧制。 带钢卷取机的类型和特点 由于成卷冷轧带材生产方式的发展，卷取机成为轧制和各精整线中不可缺少的重要设备，根据不同的用途采用不同的结构形式。在不同的卷取速度、带卷重量和卷取张力的条件下，卷筒承受较大的张力，这就决定了卷筒结构的多样性和复杂性。从卷筒的发展过程来看，先后有无心卷筒和凸轮式、斜楔式、棱锥式和径向柱塞式等胀缩卷筒。卷取机 采用固定式卷取外，也出现浮动式卷取机，卷取机横向移动，补偿带材跑偏。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 实心卷筒强度和刚度最大，卷取时产生的弯曲和塌陷变形少，保证均匀的张力。多半用于冷轧带材的多辊轧机上。但实心卷筒不能胀缩，故不能卸卷，卷取后需要重卷。 2 凸轮式卷筒卷取机 这种卷取机用凸轮实现胀缩卷筒，强度和刚度低，对称性差，动平衡不好，加工较困难，凸轮磨损严重，容易卡住而不能胀缩，大型卷取机很少用这种卷筒，多用于小型冷轧机组。 3 弓形块卷筒卷取机 弓形块卷筒卷取机，带有独立的钳口，斜楔式胀缩卷筒，这种卷筒虽然机构比较复杂，加工较困难。但实践证明使用性能良好，工作可靠，卷筒轴强度、刚度较高，平衡性较好，广泛用于轧机、酸洗机组和精整机组中。 4 棱锥式卷筒卷取机 棱锥式卷筒结构简单，斜楔机构工作可靠，强度和刚度较大，可在高速下以大张力卷取带卷。胀缩液压缸与卷筒旋转部分分开，改善液压缸的工作条件，容易密封。转动部分飞轮较小，利于快速启制动。特别四棱锥得到广泛应用。 钢卷取机研究内容和方法 为搞好卷取机的设计，应研究下列内容，按下列方法 进行： 鞍山科技大学本科生毕业设计（论文） 第 4 页 1 下厂收集资料，实习有关设备，了解生产中存在的问题，查阅与设计有关的资料。 2 制定设计方案，对生产中存在的问题进行改进，制定合理的设计方案，并对方案进行评述。 3 对电机容量进行选择，制定传动方案。 4 对主要零部件进行设计计算，保证强度和刚度要求。 5 绘制总图、部分部件图和零件图。 6 说明试车要求、润滑方法和油脂，为达到设计功能采用合理控制方案。 7 经济分析与评价。 鞍山科技大学本科生毕业设计（论文） 第 5 页 2 方案的选择与分析 冷轧机组采用的卷取机一般用四棱锥式卷取机，有卷筒轴和 四个扇形块组成。卷筒的胀缩靠扇形块与其下面的棱锥轴上的斜楔轴向相对运动来实现。由于结构对称，强度和刚度好，适用大张力卷取。因此选择扇形块式斜楔四棱锥卷取机。卷取机传动简图见图 1 卷筒 2 推动杆 3 空心传动轴 4 减速机 5 制动器联轴器 6 电机 7 双向胀缩液压缸 8 随动液压缸 9 活动支承 图 取机传动简图 卷筒有电机经减速机带动空心棱锥轴来传递，卷筒的胀缩靠 液压缸带动推动杆实现胀缩。 现代冷轧机向高速、大卷重、自动化方向发展。为保证钢卷质量，对卷取机做了改进，为了减少卷取机的传动惯量以改善卷取机启动、制动、调速性能。对传动齿轮设计时减少惯量。其次为解决卷取轴的加工困难，改进卷取轴圆形用键装上较短的带斜楔的四棱锥轴这样改进不仅加工长卷取轴方便，而且更换提高维修度，由于冷轧机带钢出口速度很高已达 40米 /秒。为提高轧机的生产率，缩短辅助操作时间，方案中卷筒均不采用钳口。而用助卷机帮助带钢绕在卷筒上，这样卸卷方便快速。 鞍山科技大学本科生毕业设计（论文） 第 6 页 3 卷筒的设计计算 筒当量 半径的确定 对于冷轧带材卷取机，卷筒直径的选择一般以卷取过程中内层带材不产生塑性变形为设计原则。对热轧带材卷取机，则要求带材的头几圈产生一定程度的塑性变形，以便得到整齐密实的带卷。 四棱锥扁形块式卷筒，可从弹性变形等条件到出卷筒当量半径公式 22202 当 1， 467 （ 式中：A 2 2 8182185 tg 7 9 8 3 0A 22202 当 筒径向压力的计算 鞍山科技大学本科生毕业设计（论文） 第 7 页 径向压力计算不仅是卷筒零件强度和胀缩缸推力计算的先决条件，而且与卷取质量直接相关。一般认为卷筒径向压力与卷取张力和带卷直径、带卷和卷筒的径向刚度（包括带卷的层间变形效应和卷筒的胀缩性能）、带卷层间介质及表面状态、层间滑动与摩擦及带宽等因素有关。由于这些问题在理论分析和实验研究方面都具有较大的难度，多年来国内 虽有许多学者做了大量研究工作，至今仍不能精确计算卷筒径向压力。 卷筒压力的计算公式较多，一般都把卷筒化为薄壁圆筒，考虑圆筒受力后的弹性压缩变形与应力的，但没有考虑卷筒的自动缩径和卷层之间的摩擦的影响。其中英格利斯公式较易于计算，其计算结果与不自动缩径情况较为接近。 英格利斯公式推导的出发点是，认为在张力卷取时，带材是连续依次地绕在卷筒上并把带卷和卷筒看成厚圆筒的整体。 2020220202)( 1， 466 （ 121222022012 1， 466 （ 220222020 当当 2,420 （ 00当1E 2E 1 2 若 1 ， 21 鞍山科技大学本科生毕业设计（论文） 第 8 页 2020220202)( 式中： f= ， C= 220222020 当当 筒的强度条件 选择 45#钢 22022当当合外 rr （ M a 5 8 220202当合外 （ M a 5 8 取张力的计算 M p （ 筒胀缩机构受力分析 鞍山科技大学本科生毕业设计（论文） 第 9 页 4F / 4 筒收缩时受力分析 取工作时收缩时的受力分析 0s o s s s （ 12s o s 0s o （ c s o s c o ss f 若 0f 4 鞍山科技大学本科生毕业设计（论文） 第 10 页 筒收缩时受力 参考图带宽为 b m 2 （ 0（ 2 0 1 5 5 3 1 6 0 6 2 7 M P am m o 224 12.0f （ 024 5 02 3 1 0 4 21 0 M P am m 式中： F 筒工作时卷筒缩径） 鞍山科技大学本科生毕业设计（论文） 第 11 页 卷时卷筒缩径的受力分析 / 4F / 4f 卷时卷筒缩径的受力分析简图 取扇形块为自由体 0s o s （ 0c o （ 024 1,469 f （ 5 1 9 4 0 524 式中： F 卷缩径） 向胀缩液压缸行程计算 鞍山科技大学本科生毕业设计（论文） 第 12 页 向胀缩液压缸行程计算简图 卷筒胀缩时直径 1D 1441 （ 4 卷筒缩径时直径 2D 1442 （ 4 （ 卷筒胀缩量 Ht 4124121 （ 鞍山科技大学本科生毕业设计（论文） 第 13 页 122432 缩缸直径的计算 02 1， 470 （ 0 液压缸的反向 推力 Q 0224 H （ 9752 004 22 7 0 70 8 M P am m 0m a x 24（ 1 5 5 02 3 1 9 4 0 5241 8 0 4 2 1 0 鞍山科技大学本科生毕业设计（论文） 第 14 页 4 卷筒传动设计 机的额定转速与传动比 卷筒电机的额定转速 2， 423 （ 11501030 式中； m 。 需要减速机时，其速比 i 为 2， 423 （ 通过电机的调速 ，速比定为 磁调整范围与最大卷径比 为实现在卷取过程中张力不发生波动，卷筒的电机的弱磁调速范围应满足下列要求 由于 0602 m a xm a x 故 2， 423 （ 600m 式中 D m 。 鞍山科技大学本科生毕业设计（论文） 第 15 页 筒电机功率计算 卷取带材所需的转动功率应由带材的张力、塑性弯曲变形、卷取的速度和加速度及摩擦阻力等因素确定。由于塑性弯曲和摩擦的影响远小于张力，故初选电机时，额定功率 1 00 0 m a 2， 424 （ 101202.1 式中 2K T N ； v ； 式中 度和张力乘积的最大值。 用两台 机驱动卷筒工作，选 5流电动机。 初选电机并确定传动比之后，应对电机过 载能力进行校核，应满足下列条件 M 2， 424 （ 式中 550， 2， 424 （ 477503208009550按下式计算： 2， 424 (式中 30 102 T 2， 424 ( 鞍山科技大学本科生毕业设计（论文） 第 16 页 300 其中 h i 略弹复作用时 32 104 sb 2， 424 (32 102 2 5 0 3102 2， 425 (2 j j 轴承处的轴承摩擦系数； j 轴承处的轴承当量摩擦直径，单位为 j 轴承处的轴承支反力，单位为 N ； 4 7 7 5 3 3 3 6 9 鞍山科技大学本科生毕业设计（论文） 第 17 页 5 减速器的设计计算 动装置的运动和动力参数 传动装置采用一级减速器，一对斜齿轮传动。运动参数为：电机功率 001 ，转数 201 ，齿轮比 5.3u 。 轮的设计计算 定齿轮类型、精度等级、材料及齿数 （ 1）按所设计的传动方案，选用斜齿圆柱齿轮传动。 （ 2）选用 7 级精度（ （ 3）材料选择 :选择小齿轮材料为 40 调质），硬度为 280齿轮材料为 45 钢（调质）硬度为 240者材料硬度差为 40。 （ 4）选小齿轮齿数 241 z ，大齿轮齿数 84243 2 。 （ 5）选取螺旋角。初选螺旋角 =14。 齿面接触强度设计 即： 321112 (（ 1）确定公式内的各计算数值 试选 由图选取区域系数 Z H 。 由图查得 a， a，则 。 由表选取齿宽系数 1d。 由表查得材料的弹性影响系数 M Z E 。 计算 小齿轮传递的转矩 0030 1055.9 = 20800000 鞍山科技大学本科生毕业设计（论文） 第 18 页 =23887500 计算应力循环次数 1 60 1530082132060 12 ( 查取弯曲疲劳寿命系数 由图查得， 取弯曲疲劳安全系数 S=1 得： 11 ( 22 1 许用接触应力 2/21 ( 2/540540 （ 2） 计算 计算小齿轮分度圆直径 计算公式得： 鞍山科技大学本科生毕业设计（论文） 第 19 页 3 21 计算圆周速度 100060 11 t(100060 计算齿宽 b 及模数( 11 co (24 14c 9 9 1/ 计算纵向重合度 ( 142413 18.0 计算载荷系数 K 已知使用系数 1。 根据 v = s， 7 级精度，查得动载系数 K；由表查得 鞍山科技大学本科生毕业设计（论文） 第 20 页 故 322 22 查得 K。故载荷系数： ( 按实际的载荷系数校正所算得的分度圆直径， 即： 311 / (3 计算模数 11 n (24 14c （ 3） 按齿根弯曲强度设计 即： F 2121 co (A 确定计算参数 计算载荷系数 根据纵向重合度 ，由图查得螺旋角影响 系数 Y 。 鞍山科技大学本科生毕业设计（论文） 第 21 页 计算当量齿数 311 ( 320 查取齿形系数 由表查得， 查取应力校正系数 由表查得， 查取弯曲疲劳强度极限 由图查得，小齿轮 5001齿轮 3802 由图 10得 :弯曲疲劳极限寿命系数 : 取安全系数 ,由式 (10 : 11 1 22 1 计算大、小齿轮的 Y 并加以比较 鞍山科技大学本科生毕业设计（论文） 第 22 页 35 9 Y ( 2 F Y 大齿轮的数值大。 B 设计计算 322 对比计算结果，由齿面接触疲劳强度计算的法面模数 2，已可满足弯曲强度。但为了同时满足接触疲劳强度，需按接触疲劳强度算得的分度圆直径 来计算应有的齿数。于是由： (12 14c 取 341 z ,则 1 。 （ 4） 几何尺寸的计算 计算中心距 1 ( 14211934 将中心距圆整为 946 按圆整后的中心距修正螺旋角 鞍山科技大学本科生毕业设计（论文） 第 23 页 a r c c o s 21 ( 9462 1211934a r c c o s 13 5849 因值改变不多，故参数a、K、 不必修正。 计算大、小齿轮分度圆直径 (584913 234 5849132119 计算齿轮宽度 d 011 (圆整后取 302 ， 401 。 轴的校核 出心轴的计算简图 作计算简图时，求出轴上受力零件的载荷，并将其分解为水平分力和垂直分力，如图。求各个支承处的水平力1） 力能参数的计算 轴传递的功率： 每级齿轮传动的效率（包括轴承效率在内） 2 ( 轴的转数： 鞍山科技大学本科生毕业设计（论文） 第 24 页 m j 轴的转矩： 222 9550000 求作用在齿轮上的力 222(1 66 4252 N F (948513c o s 20t a 7 6 5 3 N F (948513t a 7 6 5 3 N 垂直面支 反力： 0210 1 02 V V V 水平面支反力： 01 01 2 7 7 01 4 4 9120 1 鞍山科技大学本科生毕业设计（论文） 第 25 页 H H 弯矩计算 0102 31 VM 1 2 1 83 3 4 3 12 绘制齿轮轴的受力简图，如图所示 合成总弯矩 M： 2 12 11 合 ( 22 144912014491034 2 22 22 合 22 2 22 33 合 22 鞍山科技大学本科生毕业设计（论文） 第 26 页 V 2F N H 2F N H 1F N V 1 V 1 V 2va)b)1M 1M 合2M 合3M Hc)d)e)图 轴的载荷分布图 （ M， T 的单位为 N m） 按弯扭合成应力校核轴的强度 进行校核时，通常只校核上承受最大弯矩和扭矩的截面（即危险截面 B）的强度。根据下式计算轴的应力 合 ( 4343 ( 鞍山科技大学本科生毕业设计（论文） 第 27 页 78 46 W 位为 3； 位为 1合 ( 28 弯曲应力 ( 位为 M 位为 ； 扭转切应力 ( 位为 T 位为 ； 计算应力，若扭转切应力亦为对称循环变应力时， 22 4 22 3 鞍山科技大学本科生毕业设计（论文） 第 28 页 该轴的材料为
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