张力辊毕设论文王肖资料

1、摘 要钢铁工业是国民经济的基础产业，在我国经济的发展中一直处在主要地位，我国钢铁工业的发展长期以来都得到国家的重视，我国钢铁工业发展迅速，形成了完整的成熟的工业体系。板带材是钢铁产业中的一类重要产品，早已成为国家基建和人民生活中常用的重要物资。伴随着中国工业化和经济建设的进一步深入，对板带材等钢铁产品的需求也愈加强劲。随着科学技术的发展，板带材生产目前大部分采用连续化成卷生产。在带钢生产过程中，张力辊(Tension Roll)作为重要组成部分，在板带材生产线上的作用至关重要。该设备在连续退火机组中使用非常广泛。张力辊装置就是用于在连续带材生产线上实现张力调节的一种设备。采用张力辊装置来实现张

2、力调节是一项新技术 。其原理为： 带钢包绕在张力辊上，在其包绕接触处(即包角处)产生摩擦力，以此使出口张力与入口张力按某种规律变化，借此改变张力值，对机组实现张力控制。在查阅了大量相关资料和对连退机组及其张力辊相关设备进行了系统的了解下，本文中以机械动力学、机械原理、机械设计和材料力学等知识作为理论基础，从经济、可靠、实用的角度出发，对张力辊和压辊的结构、传动系统以及压下装置进行了细致的设计，并对各部分的重点零部件进行了强度校核。关键词： 张力辊； 钢铁； 板带材AbstractIron and steel industry is a foundation industry of econom

3、y, it acts as a very important role during the development of our country. By the lasting support and guidance of the government, our iron and steel industry develops quickly, a mature industry system has been built up.Board strips is an important class of product in steel industry and had become a

4、common material in the nationals infrastructure and the People's Daily life. Along with the futher development of industrialization and economy construction in China, our country has a strong demand of iron and steel, such as Board strips.With the development of science and technology, now most

5、of the production of board strips use the method of continuously volume production. In the production process, the Tension roller as an important part in the production process of strip, act as an important role in the board strips production line. And the equipment has come to widespread used in th

6、e continuous annealing unit is very extensive.Tension roller device is used in cont as a kind of equipment to realize tension adjustment. And adopt tension roller to realize tension adjust is a new technology. The principle is: Strip bag around tension roller, and at the contact point (namely Angle

7、place) produces friction, so as to make the export tension and entry tension change according to some law ,and the the tension value will change. Then realized the tension control of the whole unit.In a lot of relevant information and access to Continuous Annealing Line and its tension roller relate

8、d equipment, This paper take the knowledge of mechanical dynamics, mechanical principle, mechanical design and material mechanics as its oretical basis, from the economical, reliable and practical point of view, From the angle of economic, reliable and practical. Take a meticulous design to structur

9、e of the tension roller and pressure roller, transmission system and pressing device. And take the key elements of all part into stress test.Key words: Tension Roll； Steel； Steel and Strip目 录1 绪论11.1 我国钢铁生产的现状11.2 连续退火技术的工艺及发展11.3 板带材的特点21.3.1 板带产品的外形、使用特点21.3.2 板带产品分类及技术要求21.3.3 板带产品的生产特点41.3.4 张力辊

10、在板带材生产中的作用42 张力辊的设计和研究42.1 设计参数42.2 张力辊几何参数的设计计算52.2.1 张力辊直径的选择52.2.2 张力放大系数的确定52.3 张力辊的结构设计72.3.1 上辊的几何参数及材质选用72.3.2 上辊的结构设计82.4 压辊的设计计算8 2.4.1 压辊几何参数的设计计算 2.4.2 压辊压力的计算3 张力辊传动系统的设计113.1 张力辊整体结构设计113.1.1 定性选电机113.2 电机的选择123.2.1 张力辊电机功率的确定12 3.2.2张力辊电动机的选型3.3 减速器的选择123.4 联轴器的选择133.4.1 联轴器的分类133.4.2

11、联轴器的选择133.5 轴承的选择133.5.1 张力辊受力分析133.5.2 张力辊轴承的选择154 张力辊的强度校核164.1 张力辊的传动原理及受力分析164.2 张力辊的扭矩及弯矩分析164.2.1 扭矩的确定164.2.2张力辊的剪切力及弯矩计算164.3 张力辊的校核214.3.1 许用应力和许用安全系数的选择214.3.2 张力辊校核214.4 张力辊有限元分析224.4.1有限元简介234.4.2张力辊有限元分析23 4.4.3张力辊强度校核24结束语25参考文献26致谢271、 绪论1.1、前言各种带钢连续处理机组（如连续酸洗、退火、各种镀涂层、精整等机组），对带钢的张力都有

12、严格的要求，同时合适的带钢张力也是保证带钢高速同时合适的带钢张力也是保证带钢高速、稳定运行的基本条件, 因此, 本文着重研究保障张力关键设备 张力辊。近几年, 尽管国内钢铁得到了迅猛的发展,但国内高速的、运行平稳的机 组绝 大部分是引进的, 而完全国产的这类机组的速度较低, 生产带钢品质也低, 有些机组无法稳定运行、甚至影响带钢的板形等等, 这种状态的形成与国内目前缺少对张力辊等这类设备的理论和实践研 究不无关系。因此, 针对张力辊的研究尤为必要。在设计张力辊时，首先根据被处理的材料（材质、厚度和宽度等），带钢的表面要求、张力要求、运行速度等，确定张力辊的型式，张力辊的辊径，驱动张力辊的电机功

13、率及压辊的设置，然后是传动系统的确定，选择电机、减速器、联轴器、轴承和键。1.2 、我国钢铁生产的现状目前，我国已成为世界第一产钢大国，热轧带钢品种在我国钢铁工业中占有极其重要的地位，国内各大钢铁公司为了尽快占领板带材市场，纷纷花巨资新建或改造薄板连轧厂，不断扩大品种范围及产量。但总体而言，我国热轧薄板生产、设计水平与世界先进水平相比仍有一定差距，我们需要不断了解、掌握热轧薄板生产的新技术、新工艺，提升热轧板带产品质量。板带材是钢铁材料中的重要产品，在国民经济中的应用十分广泛。热扎板带材的退火是板带材生产中十分重要的辅助环节，目前世界上比较先进的退火工艺就是连续退火技术,它不但比以往的罩式退火

14、技术提高了速度,退火质量还更加好。在连续退火机组中张力辊必须提供足够的张力，以保证后续工序的顺利进行，以得到生产所需要的板带质量。1.3 、连续退火技术的工艺及发展带钢在直通式炉内连续运行过程中完成的退火工艺称为连续退火。连续退火是相对罩式退火而言的，连续退火为带钢连续通过退火炉，退火炉无封口，带钢不经过停留而直接进行卷取的生产方式。在大生产应用中，连续退火应用广泛，连续退火使变形晶粒重新转变为均匀等轴晶粒，同时消除加工硬化和残留内应力，钢的组织和性能恢复到冷变形前状态的热处理工艺。带钢的连续退火研究开始于20世纪30年代。50一60年代连续热处理工艺在镀锡原板的生产中得到广泛运用。随 后，日

15、本采用高温轧制、高温卷取工序同退火时过时效处理工序合并的方法，生产深冲用冷轧钢板获得成功。1971年 和1972年日本先后建成了两条连续退火生产线。到了 80年代连续退火得到了广泛应用。连续退火机组的工艺流程为：开卷、焊接清洗活套连续退火平整、拉矫卷取。连续退火炉按作业方式分立式(塔式)与卧式两 种。塔式退火炉用于每月必须退火1万t以上的带钢 时才是经济的。产量低时，用卧式连续退火炉较经济， 因为这种炉子投资低、热量消耗较少。 目前，在生产中运行的有4种工艺:(1)新日铁公司的NSC一CAPL方法;(2)日本钢管公司的NKK- CAL方法;(3)川崎公司的KM一CAL方法;(4)比利时公司的N

16、OWAQ方法。它们的不同点在于加热后的 冷却方法不同，有水冷、气冷、辊冷、水一气复合冷却、 辊一气复合冷却、浸冷、喷冷等。各种冷却方法用来控制冷却速度，以得到所需组织结构的冷却带钢。4种方法原则上有两种不同的退火周期。一种是加热到退火温度后保温，冷却到过时效温度时再保温，随后冷却到室温。另一种是加热到退火温度后保温，冷却到室温， 再重新加热到过时效温度，在此温度上保温，最后冷却 到室温。对双相钢，无需加热到过时效温度。用上述两 种不同退火周期，可生产CQ(商用质量)、1洲二(冲压质量)、Dl双(深冲质量)、HS(高强度钢)和双相钢。 连续退火因周期短、产品质量均匀、设备投资节省、占地面积少等优

17、点而获得广泛发展。日本1982年建造的带钢生产线，将酸洗、冷轧、电解脱脂、退火、 精整等工序合并成一条连续生产线，成为工艺更先进 的全连续冷轧带钢机组。1.4、板带材的特点1.4.1、板带产品的外形、使用特点1）外形特点：板带产品外形扁平,宽厚比大，单位体积的表面积很大2）使用上的特点: a) 表面积大，故包容覆盖能力强，在化工、容器、建筑、金属制品、金属结构等方面都得到广泛应用b) 可任意剪裁、弯曲、冲压、焊接、制成各种制品构件，使用灵活方便，在汽车、航空、造船及拖拉机制造等部门占有极其重要的地位c) 可弯曲、焊接成各类复杂断面的型钢、钢管、大型工字钢等结构件，故称为“万能钢材”。1.4.2

18、、板带产品分类及技术要求一般将单张供应的板材和成卷供应的带材总称为板带1.4.2.1、板带材产品分类一般分类：1)按材料种类：钢板钢带、铜板铜带和铝板铝带等2)按产品尺寸规格：一般可分为厚板（包括中板和特厚板)、薄板和极薄带材（箔材)三类。我国分类：1）中厚板：厚度在4.0mm以上 (其中420mm者为中板，2060mm者为厚板，60mm以上者为特厚板,特厚板可厚至500mm以上，最宽可达5000mm) 2）薄板：4.00.2mm3）极薄带钢（箔材）：0.2mm以下,目前箔材最薄可达0.001mm.1.4.2.2、板带产品技术要求对板带材的技术要求具体体现为产品的标准板带材的产品标准包括：品种

19、(规格）标准、技术条件、试验标准及交货标准等根据板带材用途的不同，对其提出的技术要求也各不一样，基于其相似的外形特点和使用条件，其技术要求归纳起来：“尺寸精确板型好，表面光洁性能高”。（1）尺寸精度要求高尺寸精度主要是厚度精度,因为它不仅影响到使用性能及连续自动冲压后步工序，而且在生产中难度最大厚度偏差对节约金属影响很大。板带钢由于B/H很大，厚度一般很小，厚度的微小变化势必引起其使用性能和金属消耗的巨大波动。故在板带钢生产中一般都应力争高精度轧制,力争按负公差轧制（在负偏差范围内轧制，实质上就是对轧制精确度的要求提高了一倍，这样自然要节约大量金属，并且还能使金属结构的重量减轻 ）（2）板型要

20、好板型要平坦，无浪形瓢曲：对普通中厚板，其每米长度上的瓢曲度不得大于l5mm，优质板不大于10mm，对普通薄板原则上不大于20mm。板带钢既宽且薄，对不均匀变形的敏感性特别大，所以要保持良好的板型很不易。板带愈薄，其不均匀变形的敏感性越大，保持良好板型的困难也就愈大。板型的不良来源于变形的不均，而变形的不均又往往导致厚度的不均，因此板型的好坏往往与厚度精确度也有着直接的关系（3）表面质量要好板带钢是单位体积的表面积最大的一种钢材，又多用作外围构件，故必须保证表面的质量无论是厚板或薄板表面皆不得有气泡、结疤、拉裂、刮伤、折叠、裂缝、夹杂和压入氧化铁皮，这些缺陷不仅损害板制件的外观，而且往往败坏性

21、能或成为产生破裂和锈蚀的策源地，成为应力集中的薄弱环节例如：硅钢片表面的氧化铁皮和表面的光洁度就直接败坏磁性，深冲钢板表面的氧化铁皮会使冲压件表面粗糙甚至开裂，并使冲压工具迅速磨损，至于对不锈钢板等特殊用途的板带，还可提出特殊的技术要求 （4）性能要好主要包括机械性能、工艺性能和某些钢板的特殊物理或化学性能一般结构钢板：具备较好的工艺性能，例如，冷弯和焊接性能等，而对机械性能的要求不很严格甲类钢钢板：要保证性能，有一定的强度和塑性重要用途的结构钢板：要求有较好的综合性能，除要有良好的工艺性能，甚至除了一定的强度和塑性以外，还要求保证一定的化学成分，保证良好的焊接性能、常温或低温的冲击韧性，或一

22、定的冲压性能、一定的晶粒组织及各向组织的均匀性等等特殊用途的钢板：如高温合金板、不锈钢板、硅钢片、复合板等，它们或要求特殊的高温性能、低温性能、耐酸耐碱耐腐蚀性能，或要求一定的物理性能如磁性)等1.4.3、板带产品的生产特点（1）板带材是用平辊轧出，故改变产品规格较简单容易，调整操作方便，易于实现全面计算机控制的自动化生产（2)带钢的形状简单，可成卷生产，且在国民经济中用量最大，故必须而且能够实现高速度的连轧生产（3）由于宽厚比和表面积都很大，故生产中轧制压力很大，可达数百万至数千万牛顿，不仅使轧机设备复杂庞大，而且使产品厚、宽尺寸精度和板形控制技术及表面质量控制技术变得十分困难和复杂。1.4

23、.4、张力辊在板带材生产中的作用张力辊作为必不可少的设备, 在整条生产线上起着为全线提供张力的作用。连续生产线的带钢必须在张力之下运行，张力的最基本作用是保证带钢的正常运行，使带钢尽可能沿着生产线的中心线运行而不致因走偏而造成边部刮伤甚至断带。 机组各段张力值的建立，是依靠在机组适当位置设置的夹送辊和张力辊实现的。带钢包绕在张力辊上，在其包绕接触处（包角处）产生摩擦力，正是这个摩擦力，使出口张力与入口张力按某种规律变化，借此改变张力值，对整条机组实现张力控制，因此张力辊是后处理机组连续运行的重要设备组成单元1。如何正确地获得精确的张力值及张力变化规律，更好地控制张力，使整个机组的张力得到合理的

24、匹配，对提高产品质量，降低机组的能耗有着重要的意义，因此张力辊的设计对机组的正常连续运行显得尤为重要。2、 张力辊的设计计算2.1、设计参数带钢厚度：入口 0.452.3mm 出口 0.452.3mm ； 带钢宽度：入口 9001860mm 出口 9001860mm ；单位钢卷重量（kg/mm）：入口 最大 24 kg/mm，平均 18 kg/mm； 出口 最大 24 kg/mm，平均 18 kg/mm；原料强度：屈服极限 最大 1200Mpa ， 最小 345Mpa； 弹性模量 206Gpa；带钢单位张力（）：带钢入口单位张力为83；出口单位张力为24.06；带钢运行速度：601m/min；

25、2.2、张力辊几何参数设计计算2.2.1、张力辊直径的选择张力辊直径的选择应以带钢的最外(或最里)表面没有达到屈服极限为条件, 这样带钢只产生弹性变形,可以防止带钢产生塑性变形(弯曲或伸长)。显然张力辊辊径越小, 产生变形就越大, 要保证其变形在弹性范围之内, 张力辊的辊径不能太小, 必须有一定的限制。计算原则:带钢缠绕在张力辊上不产生塑性弯曲变形，即按厚带材绕过张力辊的弯矩小于或等于带材的弹性极限弯矩计算辊径。计算公式如下： D = 其中： D ： 张力辊的辊径 ，单位 mm； h ： 钢板的厚度 ，单位 mm； E : 带钢的弹性模量 ，单位 MPa； ：带钢的屈服强度 ，单位 MPa。已

26、知带钢的最大厚度为2.3mm，带钢的弹性模量为206GPa，带钢的屈服强度为345MPa，代入上式得张力辊辊径为： D=张力辊辊径的大小取决于被处理带材的材质和最大厚度，辊径并非越大越好，应结合实际生产经验，确定合理的张力辊辊径。根据实际生产经验，最终确定张力辊辊径D=1300mm。张力辊辊身的长度依据带钢的宽度选取，通常是带钢的带宽加200300mm，带钢的宽度为9001860mm，则取张力辊辊身L=2100mm。2.2.2、张力放大系数的确定张力辊的工作原理是带钢包绕在张力辊上，在其包绕接触处(即包角处)产生摩擦力，以此使出口张力与入口张力按某种规律变化，借此改变张力值，对机组实现张力控制

27、。张力放大系数就反映了张力变化规律。在辊面材质和被处理材质一定的前提下，即摩擦系数一定的前提下，包角的大小决定了张力辊的张力放大系数的大小。所以，在设计辊子的布置型式时，要考虑辊子的数量及总包角。张力辊处在“电动状态”下工作时，张力辊为主动，即驱动的张力辊带动带钢运动，如图2.1所示，入口张力大于出口张力。 图2.1 “电动状态”张力辊示意图张力放大系数计算公式： 其中： ：张力辊的入口张力，单位 kn； ：张力辊的出口张力，单位 kn； ：包角处带钢与张力辊之间的摩擦系数；：带钢在张力辊上的包角。：张力辊传动带钢，保证带钢不打滑可能产生的张力放大倍数。这是可能产生的放大倍数，张力辊实际放大能

28、力取决于传动功率，但是传动能力超过此范围也没有意义。选取0.61860的带钢计算，可求得入口和出口张力分别为： 已知张力辊出口张力为93kn，入口张力为27kn，采用钢辊接触，摩擦系数取0.074,。代入公式得： =3.44由此可知，所需的张力辊总包角：16.69 弧度将弧度转化为角度后，可知所需的张力辊总包角=。张力辊的型式一般有二辊式、三辊式、四辊式等。结合本机组所需的张力辊总包角，以及本机组设计中带材入口与出口的位置，确定张力辊的型式为四辊式。辊子布置如图2.2所示： 图2.2 辊子布置图图中，。2.3、张力辊的结构设计张力辊辊身为2100mm，直径为1300mm，考虑到张力辊直径较大，

29、为减轻重量同时节省材料，采用如图2.2所示的空心辊结构。 图2.2 张力辊结构图（1）、A必须为锻件。常用钢管的加工方法有锻造、离心铸造、焊接、和无缝钢管等。其中：、锻造：利用锻锤的往复冲击力或压力机的压力使坯料改变成我们所需的形状和尺寸的一种压力加工方法。一般分为自由锻和模锻，常用作生产大型材、开坯等截面尺钢材寸较大的材料。整体锻造成型质量好、机械性能最佳，但成本较高，一般适用于特殊辊坯制造，如需要表面硬化淬火处理，或采用卷板很难成型的情况下。、离心铸造：离心铸造是将液态金属浇入旋转的铸型里，在离心力作用下充型并凝固成铸件的铸造方法，离心铸造的特点是金属液在离心力作用下充型和凝固，金属补缩效

30、果好，铸件组织致密，机械性能好；铸造空心铸件不需浇冒口，金属利用率可大大提高。因此对某些特定形状的铸件来说，离心铸造是一种节省材料、节省能耗、高效益的工艺，但须特别注意采取有效的安全措施施。一般用于特殊材料，如不锈钢、耐热钢等热加工抗力较大材料，或没有相应牌号的板材。但制造成本高，而且需要专门的模具，冶金行业炉辊多采用此方法制造。、焊接：焊接钢管是由卷成管形的钢板以对缝或螺旋缝焊接而成。是最经济、应用最广泛的成型方法。但对于小直径（<500mm）、板厚（>50m）的套筒有一定局限性，另外由于存在一条贯穿筒身的纵向焊缝，因此对于焊接质量要求较高。无缝钢管：大口径厚壁无缝钢管很少生产，

31、而且规格有限，一般小辊子多借用不同规格的无缝钢管。国内也有进行扩管生产，但批量小、规格少、质量部稳定，成本也接近锻造。张力辊需要直径为1300mm的钢管强度要求较高，为满足张力辊的尺寸及强度要求，选用锻造的方式加工钢管。（2）、对B、C进行正火处理，以细化金属组织晶粒，消除在锻、轧后的组织缺陷，改善钢的机械性能（强度、韧性和塑性）。（3）、采用低氢焊条，在预热温度大于时，焊接B与E，C与D。较其它类型的酸性焊条，低氢焊条有很多优点，如有良好的机械性能(特别是焊缝金属的塑性、韧性及抗时效性能)和抗裂性能。焊接后，对B和E、C和D进行退火处理，以消除内应力，并进行磁粉探伤。（4）、对辊面进行表面喷

32、丸处理，然后进行毛化镀铬，硬度层t为0.10.03mm，表面粗糙度为4.04.5。、表面喷丸处理：喷丸处理也称喷丸强化，是减少零件疲劳强度，提高寿命的有效方法之一，喷丸处理就是将高速弹丸流喷射到弹簧表面，使弹簧表层发生塑性变形，而形成一定厚度的强化层，强化层内形成较高的残余应力，由于弹簧表面压应力的存在，当弹簧承受载荷时可以抵消一部分抗应力，从而提高弹簧的疲劳强度。、毛化镀铬：在各类机组中，诸如张力辊、活套辊、转向辊、纠偏辊等，原本普遍采用包胶辊、无纺布辊或普通光面镀铬辊。包胶辊、无纺布辊虽然摩擦系数大，辊面有一定弹性，但表面耐磨性差，使用寿命短，已不能满足现在高速连续生产线的需要，在大多数场

33、合，正逐渐被毛化镀铬辊所取代。普通光辊镀铬虽然耐磨性没有问题，但摩擦系数小，易造成带钢表面擦伤、划伤，也不能满足生产需要。毛化镀铬辊首先对钢基表面进行研磨、抛光，基本达到或接近镜面水平，然后按照使用要求不同进行毛化处理，而后电镀硬铬，最终获得是在光滑表面下，存在一定数量、深度，是人为处理有一定范围要求的微坑，最终形成特殊的表面毛化镀铬状态。 表面经过毛化处理后，不但大大增加了辊面的摩擦系数，辊面与带钢贴合更紧密（毛化尖点增加接触压强），更重要的是带钢在运行过程中，由于微坑存储气体的作用，使得带钢与辊面之间形成一层保护气膜（其原理类似于油膜轴承），避免了辊面对钢带的擦伤、划伤，因此，带钢表面质量

34、要求较高，越应采用毛化镀铬辊。.2.4、压辊的设计计算2.4.1、压辊几何参数的计算 在精整机组中，一般张力辊都加有压辊，借此可获得初始张力，还可防止带钢在辊子上打滑。打滑会使带钢出现（或加剧）跑偏，影响正常生产。 应指出，带钢在张力辊上出现打滑，与所加压辊压力值有关。不能认为加大压辊压力，可以防止打滑，事实恰恰相反，往往减少压辊压力可以防止打滑。因此，产生另一种想法，为了防止打滑，建议干脆取消压辊。实际表明，这种想珐也是不正确的。那么压辊压力应为何值时，才可防止带钢出现打滑呢？下面讨论”电动状态”下张力辊的受力分析，如图2.3所示。 图2.3 带压辊的张力辊的受力分析压辊通过液压缸提供的液压

35、力，使其紧紧将板带材压在张力辊上。一般辊身尺寸根据带钢的宽度b选取，通常是带宽加（200300）mm，两边再留出安装轴承和轴承座的尺寸a，便得到压辊两轴颈之间的长度l。初步设计时作简化处理，认为压辊的直径在整个轴线上受到张力辊的反作用力是相等的。压辊的受力图2.4所示。压辊在中点处挠度最大，采用叠加法求解压辊的变形较为方便。由材料力学变形公式可得，跨度中点处由载荷图2.4 压辊受力简图引起的挠度为： 整个均布载荷使跨度中点处产生的挠度应为dwc的积分，即： 将 代入上式，有： 则则选取2.4.2、压辊压力的计算由于带钢与辊子间的摩擦力是由压辊对带钢的压下力使得带钢与张力辊间产生挤压导致的，而带

36、钢的入口张力就是由带钢与辊子间的摩擦力提供的。因此压下力可由摩擦力公式计算得到。 即：在实际工作中取得: 同理可得：。3、 张力辊传动系统的设计3.1、张力辊的整体结构设计 张力辊整体结构包括电动机（4个），减速器（4个），联轴器（8个），轴承（12个），张力辊（4个），压辊（2个），液压缸（4个）和机架。张力辊整体结构如图3.1所示。 图3.1 张力辊整体结构图（1）、张力辊：张力辊为此结构的主要工作部件，工作时，带钢包绕在张力辊上，在其包绕接触处（即包角处）产生摩擦力，正是这个摩擦力使出口张力与入口张力按某种规律变化，借此改变张力值，实现张力控制。（2）、压辊：张力辊的压辊作用就是增加摩擦

37、力的，保证带钢和张力辊不打滑。在实际应用中，压辊的作用并不是让张力辊能传递更大的张力，而是用于穿带，或用来防止带钢在换卷时打滑，这是因为再换钢卷时，张力辊一侧的带钢张力变为零，压辊用于产生初压力。（3）、电动机：电动机是把电能转换成机械能的设备，它是利用通电线圈在磁场中受力转动的现象制成，分布于各个用户处，电动机按使用电源不同分为直流电动机和交流电动机，电力系统中的电动机大部分是交流电机，可以是同步电机或者是异步电机（电机定子磁场转速与转子旋转转速不保持同步速）。在此张力辊设计中电动机采用单独转动，即每个张力辊配一个电动机。（4）、减速器：减速器在原动机和工作机或执行机构之间起匹配转速和传递转

38、矩的作用，它是原动机和工作机之间的独立的闭式传动装置，用来降低转速和增大转矩，以满足工作的需要，选用减速器时应根据工作机的选用条件，技术参数，动力机的性能，经济性等因素，比较不同类型、品种减速器的外廓尺寸，传动效率，承载能力，质量，价格等，选择最适合的减速器。（5）、联轴器： 联轴器是用来联接不同机构中的两根轴（主动轴和从动轴）使之共同旋转以传递扭矩的机械零件。在高速重载的动力传动中，有些联轴器还有缓冲、减振和提高轴系动态性能的作用。联轴器由两半部分组成，分别与主动轴和从动轴联接。一般动力机大都借助于联轴器与工作机相联接。（6）、轴承：轴承是在机械传动过程中起固定和减小载荷摩擦系数的

39、部件。也可以说，当其它机件在轴上彼此产生相对运动时，用来降低动力传递过程中的摩擦系数和保持轴中心位置固定的机件。轴承是当代机械设备中一种举足轻重的零部件。它的主要功能是支撑机械旋转体，用以降低设备在传动过程中的机械载荷摩擦系数。按运动元件摩擦性质的不同，轴承可分为滚动轴承和滑动轴承两类。3.2、电动机的选择3.2.1、张力辊电机功率的确定张力辊组的传动方案有以下几种：电机单独传动，及每个张力辊各由一个电机单独传动。这种传动方式的机、械设备较为简单；从电控角度讲，可单独控制每根张力辊，从而实现张力辊组的速差控制和张力控制两种控制方式。带差动机构的集中传动，即采用机械差动机构将前后张力辊闭环联接。

40、这种集中传动方式，辊组间的转速差由差动机构补偿。它的优点是在机组启动或制动的情况下均能保持转速差的恒定；缺点是由于在每个辊组内部各个辊子之间是采用多数传动齿轮联接的，没有差动补偿装置，所以会产生扭矩分配不均的现象，同时各个辊子位置的布置受传动齿轮系的限制，对各辊子的精度要求较高，机械设备也较复杂。本设计方案采用的张力辊传动方式是电机单独传动。由于带材在每根张力辊上的包角相等，都为，所以每根张力辊的张力放大系数： 1.36根据欧拉公式：1号张力辊的传动力矩：1号张力辊的转速：1号张力辊的电机功率为：同理可得：2号张力辊的电机功率为=189.87kw 3号张力辊的电机功率为=140.29kw 4号

41、张力辊的电机功率为=102.32kw3.2.2、张力辊电动机的选型电动机分交流电动机和直流电动机两种，由于直流电动机需要直流电源，结构较复杂，价格较高，维护比较不便等缺点，因此无特殊要求是不宜采用。冶金行业生产单位一般为三相交流电源，因此，应选用交流电动机，同时交流电动机又分为异步电动机和同步电动机两类，我国新设计的Y系列三相笼型异步电动机属于一般用途的全封闭自扇冷电动机，其具有以下优点：1、结构简单，工作可靠，价格低廉，维护方便； 2、适用于不易然，不易爆，无腐蚀性气体和无特殊要求的机械上；3、由于起动性能较好，也适用与某些要求起动转矩较高的机械。根据计算结果，查电机手册，选择的电机型号与技

42、术参数如表3.1所示： 表3.1 张力辊电机型号与技术参数 电机型号额定功率/kw同步转速/r/min1号张力辊Y355L31515002号张力辊Y315L2-420015003号张力辊Y315L1-416015003号张力辊Y315S-411015003.3、 减速器的选择ZDY、ZLY、ZSY型外啮合渐开线斜齿圆柱齿轮减速器，适用于冶金、矿山、起重运输、水泥、建筑、化工、纺织、轻工等行业，所以选择该类型硬齿面圆柱齿轮减速器。硬齿面圆柱齿轮减速器高速轴不大于1500r/min；齿轮传动圆周速度不大于20m/s；工作环境温度为-40到45，低于0时，启动前润滑油要预热。传动部分的传动比计算公式

43、为： 其中n为电动机的额定转速。则减速器的承载能力受机械强度和热平衡许用功率两方面的限制。因此选用减速器必须经过以下两个步骤：（1）选用减速器的公称输入功率应满足： 式中 ：机械强度计算功率，kw； ：负载功率，kw； ：工况系数（及使用系数）； ：安全系数; :减速器公称输入功率，kw1号电机对应的减速器：负载功率为250kw，查机械设计手册表可选工况系数为1.5，安全系数为1.5，代入公式，可得机械强度计算功率为： 传动比为i=10，工称转速n=1500r/min，查表可得公称输入功率为762kw，可以选择减速器型号为ZLY 355。（2）校核热平衡许用功率应满足： 式中 :计算热功率，k

44、w； ，：减速器热功率，无冷却装置为，有冷却装置为； ：环境温度系数； ：载荷功率系数； ：公称功率利用系数。查机械设计手册可选，环境温度系数为1.3，载荷功率系数为1，公称功率利用系数为1.25查表：ZLY 355，<,采用盘状管冷却时，=435kw，>因此可以选定：ZLY 355-10-减速器，采用油池润滑，盘状水管通过水冷却润滑油。同理通过计算，查表可以得到2到四号电机对应的减速器如表3.2所示： 表3.2 电机所对应的减速器电动机机械强度计算功率/kw公称输入功率/kw计算热功率/kw减速器热功率或/kw减速器型号2号电动机405555292.5330ZLY 315-10-

45、3号电动机300383216.6280ZLY 280-10-4号电动机219284158225ZLY 250-10-3.4、联轴器的选择3.4.1、联轴器的分类连轴器是连接两轴或连接轴与回转件的一个部件，在传递运动和动力过程中和轴一同回转不脱开。联轴器除具有连接功能外，也可使之具有安全防护等功能。按照联轴器的性能可分为刚性联轴器和挠性联轴器。刚性联轴器对所联两轴间的相对位移缺乏补偿能力，但有结构简单，制造容易，不需维护，成本低等特点而仍有其应用范围；挠性联轴器中又分为无弹性元件的挠性联轴器和带弹性元件的挠性联轴器，。前一类只具有补偿两轴间相对位移的能力，后一类因装有弹性元件，不仅可以补偿两轴间

46、的相对位移，而且具有缓冲减振的能力。3.4.2、联轴器的选择联轴器的选择主要考虑所需传递轴转速的高低、载荷的大小、被联接两部件的安装精度等、回转的平稳性、价格等，参考各类联轴器的特性，选择一种合用的联轴器类型。具体选择时可考虑以下几点1.所联接两个轴的轴径；2.传递的转矩大小和性质以及对缓冲减振功能的要求；3.联轴器的工作转速高低和引起的离心力大小，对于高速传动轴，应选用平衡精度高的联轴器；4.两轴相对位移的大小和方向，当安装调整后，难以保持两轴严格精确对中，或工作过程中两轴将产生较大的附加相对位移时，应选用挠性联轴器；5.联轴器的可靠性和工作环境，通常由金属元件制成的不需润滑的联轴器比较可靠

47、；需要润滑的联轴器，其性能易受润滑完善程度的影响，且可能污染环境。含有橡胶等非金属元件的联轴器对温度、腐蚀性介质及强光等比较敏感，而且容易老化。6. 轴器的制造、安装、维护和成本。在满足便用性能的前提下，应选用装拆方便、维护简单、成本低的联轴器。例如刚性联轴器不但结构简单，而且装拆方便，可用于低速、刚性大的传动轴。一般的非金属弹性元件联轴器(例如弹性套柱销联轴器、弹性柱销联轴器、梅花形弹性联轴器等)，由于具有良好的综合能力，广泛适用于一般的中、小功率传动。转矩的计算：由得到的转矩如表3.3所示： 表3.3 各段转矩转矩/N.m转矩/N.m1号电机1753.91号张力辊16216.12号电机12

48、872号张力辊11675.63号电机944.43号张力辊8646.44号电机6934号张力辊6304.8考虑到本设计中各传动轴对中性能比较差，传动转矩较大，而且可能存在冲击载荷，联轴器选用弹性柱销式联轴器。所选的联轴器型号如表3.4所示： 表3.4 各段联轴器型号联轴器型号联轴器型号1号电机LZ51号张力辊LZ122号电机LZ52号张力辊LZ123号电机LZ53号张力辊LZ124号电机LZ54号张力辊LZ123.5、轴承的选择3.5.1、张力辊受力分析对于1号张力辊，可看成带钢张力、，压辊压力和张力辊所受重力G产生的合力为，对张力辊产生的扭矩为，可以得出合力与张力辊轴承座产生的支持力相平衡，扭

49、矩与电动机扭矩相平衡，根据图3.2求合力 图3.2 1号张力辊的受力分析 ，计算张力的重力时将张力辊辊粗略的视为一个环形筒，如图3.3所示： 图3.3 张力辊简图张力辊体积钢的密度：则张力辊的重力为： 得： 四个力、和G在X、Y轴产生的合力和计算如下：根据合力得： 同理得：118.65kn 88.8kn 150.13kn3.5.2、张力辊轴承的确定选择滚动轴承的类型与多种因素有关，通常根据下列几种主要因素： 允许空间。 载荷大小和方向。例如既有径向又有轴向的联合载荷一般选用角接触球轴承或圆锥滚子轴承，如径向载荷大，轴向载荷小，可选用深沟球轴承和内外都有挡边的圆柱滚子轴承，如同时还存在轴或壳体变

50、形大以及安装对中性差的情况，可选用调心球轴承、调心滚子轴承；如轴向载荷大，径向载荷小，可选用推力角接触球轴承、推力圆锥滚子轴承，若同时要求调心性能，可选推力调心滚子轴承。 轴承工作速度。 旋转精度。一般机械均可用0级公差轴承。 轴承的刚性。一般滚子轴承的刚性大于球轴承，提高轴承的刚性，可通过“预紧”，但必须适当。 轴向游动。轴承配置通常是一端固定，一端游动，以适应轴的热胀冷缩，保证轴承游动方式，一是可选用内圈或外圈无挡边的轴承，另一种是在内圈与轴或者外圈与轴承孔之间采用间隙配合。 摩擦力矩。需要低摩擦力矩的机械（如仪器），应尽量采用球轴承，还应避免采用接触式密封轴承。 安装于拆装。装卸频繁时，

51、可选用分离型轴承，或选用内圈为圆锥空的、带紧定套或退卸套的调心滚子轴承、调心球轴承。选择轴承一般根据机械的类型、工作条件、可靠度要求及轴承的工作转速n，预定一个适当的使用寿命（用工作小时表示），在进行额定动载荷和额定静载荷的计算。（1） 基本额定动载荷计算对于转速较高的轴承（n<10r/min），可按基本额定动载荷计算值选择轴承，然后校核其额定静载荷是否满足要求。当可靠度为90%、轴承材料为常见材料并在常规条件运转时，取500h作为额定寿命的基准，同时考虑温度、振动、冲击等变化，则轴承基本额定动载荷可按下式进行简化计算：式中 C:基本额定动载荷计算值，N； P：当量动载荷，N； ：寿命因

52、素； ：速度因素； ：力矩载荷因素，力矩较小时=1.5，力矩载荷较大时=2； ：冲击载荷因素； ：温度因素； ：轴承尺寸及性能表中所列径向基本额定动载荷，N； ：轴承尺寸及性能表中所列轴径向基本额定动载荷，N。轴承的基本额定动载荷是在假定的运转条件下确定的。其中载荷条件是：向心轴承仅受纯径向载荷；推力轴承仅受纯轴向载荷。实际上，轴承在大多数应用场合，常常同时承受径向载荷和轴向载荷，因此，在进行轴承计算时，必须把实际载荷转换为与确定额定动载荷相一致的当量动载荷。当量动载荷的一般计算公式为：P=式中 P：当量动载荷，N； ：径向载荷，N； ：轴向载荷，N； X：径向动载荷系数： Y：轴向动载荷系数

53、。考虑到载荷较大，且主要承受径向载荷，所以选择调心滚子轴承，对于1号张力辊，当量动载荷P=250kn，根据技术要求查机械手册表得：寿命系数=1.54，速度系数=0.643，力矩载荷系数=1，冲击载荷系数=1，温度系数=1。代入公式得：（2） 额定静载荷的计算对低速旋转或缓慢摆动的轴承，应分别计算额定动载荷和额定静载荷，取其中较大者选择轴承。额定静载荷计算公式如下：式中 ：基本额定静载荷计算值，N； ：当量静载荷，N； ：安全系数； ：轴承尺寸及性能表中所列径向基本额定静载荷，N； ：轴承尺寸及性能表中所列径向基本额定静载荷，N。计算得额定静载荷=1473.5kn。查表可知型号为22244的轴承基本额定动载荷=1170kn，基本额定动载荷=2220kn ，能够满足要求。因为1号张力辊所受的