【正文】 軸外套式雙卷筒卷取機(jī)的主要構(gòu)件有：卷筒、大轉(zhuǎn)盤、芯軸、減速箱、電機(jī)等部分。 卷筒卡羅塞爾卷取機(jī)有兩個(gè)可脹縮卷筒，其結(jié)構(gòu)尺寸相同，兩卷筒的安裝位置與大轉(zhuǎn)盤的回轉(zhuǎn)中心對(duì)稱。卷筒軸為可控脹縮的帶楔塊的倒四棱錐結(jié)構(gòu)。心部裝有推桿及楔塊，外部裝有四塊扇形板。此種結(jié)構(gòu)的卷筒棱錐軸截面大，結(jié)構(gòu)對(duì)稱，平衡性好，抗彎剛性大。卡羅塞爾卷取機(jī)卷筒結(jié)構(gòu)如圖2圖24所示。卷筒脹徑和縮徑由卷筒裝置端的旋轉(zhuǎn)液壓缸推動(dòng)拉桿來(lái)完成。此種結(jié)構(gòu)的卷筒相對(duì)簡(jiǎn)單，加工制造容易，但卷取薄帶時(shí)需要加增徑板。圖23卡羅塞爾卷取機(jī)卷筒結(jié)構(gòu)示意圖圖24卡羅塞爾卷取機(jī)剖面卷筒結(jié)構(gòu)示意圖 卷筒脹縮液壓缸設(shè)在回轉(zhuǎn)卷筒軸的末端，工作時(shí)隨著卷筒一起繞大轉(zhuǎn)盤轉(zhuǎn)動(dòng)。當(dāng)1號(hào)卷筒進(jìn)入工作位置時(shí)，脹縮液壓缸啟動(dòng)給油，使拉桿向右移動(dòng)，同時(shí)帶動(dòng)棱錐軸向右移動(dòng)。棱錐軸又帶動(dòng)工字形楔塊向右移動(dòng)，楔塊的四個(gè)斜面與扇形板產(chǎn)生相對(duì)滑動(dòng)，導(dǎo)致扇形板產(chǎn)生徑向位移，使卷筒處于脹徑狀態(tài)。當(dāng)帶卷達(dá)到目標(biāo)重量時(shí)，液壓缸反向給油，拉桿回歸到原始位置，卷筒處于縮徑狀態(tài)。 大轉(zhuǎn)盤 大轉(zhuǎn)盤驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)（如圖25）是由外齒圈、小齒輪、電機(jī)及減速裝置組成，電機(jī)通過(guò)減速裝置驅(qū)動(dòng)小齒輪，通過(guò)大小齒輪嚙合，從而驅(qū)動(dòng)大轉(zhuǎn)盤轉(zhuǎn)動(dòng)。定位鎖緊裝置的作用是保證將卷筒固定在準(zhǔn)確的工作位置，在大轉(zhuǎn)盤的下方位置對(duì)稱布置兩個(gè)限位塊及由液壓缸控制的鎖緊裝置。當(dāng)兩個(gè)卷筒更換位置時(shí)，需要大轉(zhuǎn)盤順時(shí)針旋轉(zhuǎn)180176。，此時(shí)卷筒仍處于卷取狀態(tài)，因此卷筒的傳動(dòng)采用類周轉(zhuǎn)輪系傳動(dòng)機(jī)構(gòu)。圖25 大轉(zhuǎn)盤及其傳動(dòng)系統(tǒng) 芯軸芯軸外套式雙卷筒卷取機(jī)采用的是兩個(gè)套筒（內(nèi)同心軸、外同心軸）套在一個(gè)芯軸上，三者可以各自運(yùn)動(dòng)，通過(guò)倆套筒分別將電機(jī)的轉(zhuǎn)動(dòng)傳到2個(gè)卷筒上（如上圖21所示）。 44 重慶大學(xué)本科學(xué)位論文 3 基本參數(shù)的確定3 基本參數(shù)的確定 主傳動(dòng)系統(tǒng)設(shè)計(jì)雙卷筒卷取機(jī)主傳動(dòng)設(shè)計(jì)，主要包括以下幾個(gè)部分：主電機(jī)選型校核，聯(lián)軸器選型，減速器及齒輪座中齒輪傳動(dòng)設(shè)計(jì)，雙列圓錐滾子軸承選型，輸入輸出軸設(shè)計(jì)校核，普通平鍵，花鍵聯(lián)接的校核等。 主電機(jī)的選型及校核隨著交流變頻技術(shù)的發(fā)展，卷取機(jī)的傳動(dòng)電機(jī)近年來(lái)多采用交流變頻電機(jī)。卷取機(jī)速度控制要同時(shí)考慮一下兩個(gè)因素：為適應(yīng)機(jī)組速度變化而調(diào)整卷取速度時(shí)，不應(yīng)影響電機(jī)的驅(qū)動(dòng)力矩；為適應(yīng)卷徑變化而調(diào)整卷筒轉(zhuǎn)速時(shí)，不應(yīng)引起張力波動(dòng)。一般卷取機(jī)都同時(shí)采用恒力矩和恒功率兩種調(diào)速方法，分別適應(yīng)上述兩種情況，以充分利用電機(jī)的容量。① 卷取機(jī)功率計(jì)算卷取機(jī)電機(jī)功率由卷筒負(fù)載力矩決定，負(fù)載力矩包括靜力矩和動(dòng)力矩。⑴ 卷筒靜力矩計(jì)算卷筒的靜力矩為： （）式中：——卷取張力（）； ——帶卷半徑（）； ——使帶鋼塑性彎曲的變形力矩（），； ——摩擦力矩（），； ——帶材屈服極限； ——帶材寬度（）； ——帶材厚度（）； ——軸承受力（）； ——軸承平均直徑（）； ——軸承的摩擦系數(shù)；⑵ 卷取靜態(tài)功率計(jì)算卷取靜態(tài)功率為： （）： （）在功率計(jì)算中，通常情況為總功率的5%~10%，故把這兩項(xiàng)折合成彈塑性變形系數(shù)K，~： （） ——電機(jī)的計(jì)算功率，（）； ——最高卷取速度（） ——總效率，包括傳動(dòng)效率，摩擦損失，~；假設(shè)電動(dòng)機(jī)的額定轉(zhuǎn)速為、最高轉(zhuǎn)速為，則交流變頻電機(jī)在恒功率時(shí)的調(diào)速范圍為：，成品鋼卷的最大外徑（D）與帶卷的內(nèi)徑（d）比值，當(dāng)時(shí)，電機(jī)的實(shí)際功率為：，但是在現(xiàn)在的帶材生產(chǎn)線中，為了提高機(jī)組的生產(chǎn)效率，成品帶卷的最大外徑與內(nèi)徑之比往往要大于，此時(shí)令。 卷取時(shí)，卷取速度保持恒定，卷筒的轉(zhuǎn)速隨著卷徑的變化而變化，由于，所以卷筒的轉(zhuǎn)速變化范圍超出交流變頻電機(jī)的調(diào)速范圍，選擇電機(jī)功率時(shí)，應(yīng)該考慮增加電機(jī)的計(jì)算功率，以保證電機(jī)在額定轉(zhuǎn)速下工作時(shí)，有足夠的力矩滿足帶材卷取時(shí)候所需要的張力，計(jì)算功率時(shí)應(yīng)考慮增大電機(jī)的計(jì)算功率。即電機(jī)的實(shí)際功率為：，式中為放大倍數(shù)。：根據(jù)設(shè)計(jì)參數(shù)：張力為80000N，最高卷取速度為20m/s。，圖紙上選取電機(jī)2160KW。由此可知以該方法選取電機(jī)和實(shí)際選取的電機(jī)有較好的一致性。② 卷取機(jī)動(dòng)態(tài)功率計(jì)算（作為驗(yàn)算標(biāo)準(zhǔn)）在設(shè)計(jì)中，要考慮帶材卷取時(shí)候動(dòng)態(tài)力矩對(duì)卷取功率的影響，為了方便起見(jiàn)，~，可以滿足一般工程設(shè)計(jì)的要求，隨著計(jì)算機(jī)的發(fā)展，在高速薄帶材的軋制和卷取中，越來(lái)越多地采用計(jì)算機(jī)實(shí)時(shí)控制，這就需要為計(jì)算機(jī)提供十分精確的卷取力矩、卷取動(dòng)態(tài)力矩以及由動(dòng)態(tài)力矩所引起的張力損失的數(shù)學(xué)模型。動(dòng)力矩有兩部分，一部分是由于卷筒速度變化而引起的；另一部分是卷徑變化而引起的。 （）式中：——為折算到卷筒軸上卷取機(jī)整個(gè)系統(tǒng)，它包括電動(dòng)機(jī)的，傳動(dòng)系統(tǒng)的以及帶卷的之和，即： （）、為常數(shù)，為變數(shù)，隨著卷徑變化而變化，即： （） （）令：為一常數(shù)，上式變?yōu)椋? （）令：；；，則有： （）由此可以看出，張力值的變化規(guī)律是指按照指數(shù)曲線變化，當(dāng)帶鋼的卷徑增加時(shí)，張力值減小，還可以進(jìn)一步求出在整個(gè)卷取的過(guò)程中，卷徑變化時(shí)，帶鋼的張力的變化量。從可以看出，在卷取的過(guò)程中，其值引起的張力變化為一常數(shù)，則在該因素影響下張力的變動(dòng)量為0。 雙檔減速比調(diào)速范圍選擇鑒于卷取機(jī)的主電機(jī)在卷取過(guò)程中存在兩種工作狀態(tài)，低轉(zhuǎn)速大轉(zhuǎn)矩和高轉(zhuǎn)速小轉(zhuǎn)矩，因此在設(shè)計(jì)卷取機(jī)減速器時(shí)設(shè)計(jì)了雙檔減速比的減速器。以減小電機(jī)的調(diào)速范圍，使電機(jī)的選擇更具有經(jīng)濟(jì)性。由于卷取過(guò)程中由于卷徑變化電機(jī)恒功率段調(diào)速范圍不變，使用雙檔減速比只能降低恒扭矩段調(diào)速范圍?？汕蟮秒姍C(jī)調(diào)速范圍如下式： （）式中：——卷徑變化需要的調(diào)速范圍； ——機(jī)組線速度變化需要的調(diào)速范圍； ——機(jī)組卷取最高線速度； ——機(jī)組卷取最低線速度； ——雙檔減速比中較高檔減速比； ——雙檔減速比中較低檔減速比； R——鋼卷最大半徑； r——卷筒半徑。：當(dāng)機(jī)組最高線速度為1300m/min，最低線速度為400m/min，鋼卷最大半徑為1000mm，卷筒半徑為305mm；單檔減速比減速器所需調(diào)速范圍為：；，時(shí)，：。卷取機(jī)在工作過(guò)程中，由于機(jī)組速度的改變、帶卷外徑的變化，要求卷筒的轉(zhuǎn)速能自動(dòng)調(diào)整。應(yīng)考慮利用電動(dòng)機(jī)的恒功率調(diào)速區(qū)來(lái)帶動(dòng)恒功率負(fù)載，達(dá)到調(diào)速效果。電動(dòng)機(jī)恒功率調(diào)節(jié)范圍要求： （）式中：——電動(dòng)機(jī)最高轉(zhuǎn)速，轉(zhuǎn)/分； ——電動(dòng)機(jī)而定轉(zhuǎn)速，轉(zhuǎn)/分； ——帶卷最大外徑，厘米； ——卷筒直徑，厘米。由于電動(dòng)機(jī)直接驅(qū)動(dòng)卷筒的卷取機(jī)，電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速范圍應(yīng)能滿足卷取機(jī)所要求的速度變化范圍。通過(guò)減速器減速的卷取機(jī)，電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速范圍應(yīng)能滿足卷取機(jī)所要求的速度變化范圍。通過(guò)減速器減速的卷取機(jī)，傳動(dòng)速比的選擇應(yīng)考慮兩個(gè)因素，第一，為了保證恒張力卷取，卷取的線速度應(yīng)該保持恒定；第二，滿足機(jī)組運(yùn)行速度的變化范圍。目前，大多采用調(diào)整電動(dòng)機(jī)電壓的方式來(lái)調(diào)整機(jī)組運(yùn)行速度，用調(diào)整電動(dòng)機(jī)勵(lì)磁的方式來(lái)調(diào)整卷筒的轉(zhuǎn)速，減速器的速比為：；其中為電動(dòng)機(jī)額定轉(zhuǎn)速，轉(zhuǎn)/分；為卷取速度最大、卷徑最大時(shí)卷筒的轉(zhuǎn)速；，轉(zhuǎn)/分；為帶卷最大外徑，米/秒；為帶卷最大外徑，米；如果卷取的調(diào)速范圍較大，即卷筒最高轉(zhuǎn)速與最低轉(zhuǎn)速之比大于10時(shí)，則應(yīng)考慮在傳動(dòng)裝置中設(shè)置換檔變速，以增加調(diào)速范圍，提高電動(dòng)機(jī)的使用效率，傳動(dòng)速比確定以后，應(yīng)該根據(jù)校驗(yàn)電動(dòng)機(jī)的最大傳動(dòng)扭矩，即：，其中，為電動(dòng)機(jī)額定功率，KW；為帶卷最大外半徑，米；為帶材最大張力，公斤；為傳動(dòng)速比；為傳動(dòng)效率。調(diào)整電動(dòng)機(jī)勵(lì)磁應(yīng)該同時(shí)滿足條件： （）式中：——電動(dòng)機(jī)最高轉(zhuǎn)速；聯(lián)軸器是機(jī)械傳動(dòng)中一種常用軸系部件，它的基本功用是聯(lián)接兩軸（有時(shí)也聯(lián)接軸和其他回轉(zhuǎn)零件），并傳遞運(yùn)動(dòng)和轉(zhuǎn)矩，有時(shí)聯(lián)軸器也作安全保險(xiǎn)裝置。此次電機(jī)聯(lián)軸器選擇的是由安全聯(lián)軸器與鼓形齒聯(lián)軸器配套而成。① 鼓形齒聯(lián)軸器齒式聯(lián)軸器由兩個(gè)具有外齒的半聯(lián)軸器和兩個(gè)帶內(nèi)齒及凸緣的外殼組成，兩外殼用螺栓相連，殼內(nèi)儲(chǔ)有潤(rùn)滑油，以便聯(lián)軸器旋轉(zhuǎn)時(shí)將油甩向四周以潤(rùn)滑嚙合齒輪，從而減小嚙合齒輪間的摩擦和相對(duì)位移阻力以及降低作用在軸和軸承上的附加載荷。齒式聯(lián)軸器工作時(shí)依靠?jī)?nèi)外齒輪嚙合來(lái)傳遞轉(zhuǎn)矩。由于半聯(lián)軸器的外齒齒頂加工成球面，且使嚙合齒間具有較大的齒側(cè)間隙，從而使它具有良好的補(bǔ)償兩軸綜合位移的能力。外齒輪修形成鼓形可使鼓形齒聯(lián)軸器綜合位移補(bǔ)償能力進(jìn)一步增強(qiáng)。② 聯(lián)軸器尺寸的確定對(duì)于已標(biāo)準(zhǔn)化和系列化的聯(lián)軸器，可按轉(zhuǎn)矩、軸直徑和轉(zhuǎn)速等確定聯(lián)軸器的型號(hào)和結(jié)構(gòu)尺寸。聯(lián)軸器的計(jì)算轉(zhuǎn)矩： （）式中： Tc——計(jì)算轉(zhuǎn)矩，； T——理論轉(zhuǎn)矩，； Pw——驅(qū)動(dòng)功率，kW； n——工作轉(zhuǎn)速，r/min； K——工況系數(shù)； Tn——公稱轉(zhuǎn)矩。轉(zhuǎn)矩與轉(zhuǎn)數(shù)修正： （） 轉(zhuǎn)矩修正系數(shù)（轉(zhuǎn)矩修正系數(shù)圖《重型機(jī)械標(biāo)準(zhǔn)第三卷》P175）圖中Kn見(jiàn)下式 （） —轉(zhuǎn)數(shù)系數(shù)； —工作轉(zhuǎn)數(shù)，r/min。 —許用轉(zhuǎn)數(shù)，r/min.型號(hào)選擇見(jiàn)表《重型機(jī)械標(biāo)準(zhǔn)第三卷》P128131 減速器及齒輪座關(guān)鍵部件設(shè)計(jì)① 計(jì)算各軸傳動(dòng)比雙卷筒卷取機(jī)的總傳動(dòng)比i為： （） ——電動(dòng)機(jī)的最高轉(zhuǎn)速； ——卷筒的最高轉(zhuǎn)速。設(shè)卷筒軸直徑為，考慮到雙卷筒卷取機(jī)尺寸要求，卷筒軸齒輪直徑推薦為。設(shè)兩卷筒中心距為,則所以： （）又因?yàn)椋? （）所以： （）一般取： （）② 齒輪設(shè)計(jì)校核1）齒輪傳遞的功率P主動(dòng)齒