【正文】 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)。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)。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。心部裝有推桿及楔塊，外部裝有四塊扇形板。卷筒在卸卷位置由外支撐提供輔助支撐，卷筒直徑的改變由外加扇形板實(shí)現(xiàn)，這種改變將不影響成品的質(zhì)量。1a、1b卷筒 2a、2b頭套 3a、3b套筒 4a、4b漲縮缸 5齒輪箱 23芯軸 6 轉(zhuǎn)盤減速箱 7聯(lián)軸器 17減速箱 13a、13b電機(jī) 22a、22b聯(lián)軸器圖21 芯軸式雙卷筒卷取機(jī) 主傳動(dòng)系統(tǒng)工作原理傳動(dòng)系統(tǒng)是卡羅塞爾卷取機(jī)的核心部分，芯軸式傳動(dòng)系統(tǒng)卷取機(jī)的傳動(dòng)示意圖如圖21所示，傳動(dòng)系統(tǒng)由電機(jī)、聯(lián)軸器、齒輪減速箱、外空心長(zhǎng)軸、內(nèi)空心長(zhǎng)軸、芯軸、齒輪機(jī)構(gòu)組成。芯軸外套式雙卷筒卷取機(jī)，具有良好的市場(chǎng)前景。卷取機(jī)作為連續(xù)冷軋生產(chǎn)線的關(guān)鍵設(shè)備，其生產(chǎn)效率及成本、能耗的高低，無(wú)疑在整條生產(chǎn)線中占有舉足輕重的地位。我國(guó)當(dāng)前對(duì)該卷取機(jī)技術(shù)的研發(fā)正處在一個(gè)起步階段，相關(guān)可參考資料有限，進(jìn)展不大。其缺點(diǎn)包括：小齒輪強(qiáng)度不好；設(shè)備重量偏大；小規(guī)格鋼卷使用不理想；行星內(nèi)齒副傳動(dòng)平穩(wěn)性差。該卷取機(jī)有兩種典型形式，其主要區(qū)別是傳動(dòng)系統(tǒng)，按傳動(dòng)系統(tǒng)的差異分為芯軸式和行星式兩種，如圖1圖13所示。當(dāng)其被用于改造項(xiàng)目時(shí)，可將改造量降至最低。 卡羅塞爾卷取機(jī)介紹 卡羅塞爾(Carrousel)卷取機(jī)，又稱雙卷筒旋轉(zhuǎn)式卷取機(jī)，該設(shè)備屬于大型高速回轉(zhuǎn)類機(jī)器，其內(nèi)部驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)非常的復(fù)雜(傳動(dòng)級(jí)數(shù)多，傳動(dòng)軸長(zhǎng)，構(gòu)造復(fù)雜)，是一種設(shè)計(jì)和制作難度非常高的冶金機(jī)械設(shè)備。油壓增大時(shí)，平衡缸活塞外移。當(dāng)壓力油()經(jīng)回轉(zhuǎn)接頭進(jìn)入脹縮缸時(shí)，脹縮缸活塞帶動(dòng)增壓缸柱塞移動(dòng)，增壓缸內(nèi)油壓逐漸增高，以致脹開(kāi)徑向活塞撐起弓形塊并壓緊鉗口。弓形塊卷筒由主軸和弓形塊等部分組成。這種卷筒的最大特點(diǎn)是主軸、扇形塊加工方便。卷筒的脹縮機(jī)構(gòu)是四對(duì)斜楔。其次，為解決脹開(kāi)時(shí)扇形塊間的縫隙對(duì)薄帶鋼表面質(zhì)量的影響，卷筒采用四棱錐加鑲條的結(jié)構(gòu)(即八棱錐)，卷筒脹開(kāi)后能成為一個(gè)完整的圓柱體。四棱錐卷筒脹徑時(shí)，由脹縮缸直接推動(dòng)棱錐軸，使扇形塊產(chǎn)生徑向位移。為減少卸卷輔助時(shí)間，提高作業(yè)率，常采用轉(zhuǎn)盤式雙卷筒結(jié)構(gòu)。卷取機(jī)機(jī)架1是活動(dòng)的，光電元件4檢測(cè)帶鋼邊緣，帶鋼跑偏將使光電元件產(chǎn)生輸出信號(hào)，放大后，經(jīng)電液伺服控制器5控制油缸6隨時(shí)調(diào)整卷筒位置使帶卷邊緣保持整齊。因此加工帶材厚度范圍大的生產(chǎn)線應(yīng)能采用幾種不同直徑的卷筒，小直徑卷筒用于卷取薄帶。各種生產(chǎn)線的卷取張力見(jiàn)表11。 冷帶卷取機(jī)的工藝特點(diǎn)就工藝目的講，和熱帶鋼的卷曲相比，冷帶鋼卷取有以下特點(diǎn)。按卷取機(jī)的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，可分為實(shí)心卷筒卷取機(jī)，四棱錐卷筒卷取機(jī)(本項(xiàng)目所用的)，八棱錐卷筒卷取機(jī)及四斜楔和弓形塊卷取機(jī)等。高生產(chǎn)率的卷取機(jī)往往還設(shè)有助卷輥。因此，對(duì)強(qiáng)力、高速卷取設(shè)備的研究一直受到重視。重慶大學(xué)本科學(xué)位論文 1 緒論卡羅塞爾卷取機(jī)運(yùn)動(dòng)特性分析及結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)畢業(yè)論文1 緒論 冷帶鋼卷取機(jī)的介紹卷取機(jī)是成卷軋制和帶材精整機(jī)組中的關(guān)鍵設(shè)備，卷取機(jī)的用途是收集超長(zhǎng)軋件，將其卷取成卷以便于貯存和運(yùn)輸。卷取機(jī)有很多種類，按其卷取對(duì)象可分為：冷帶材卷取機(jī)、熱帶材卷取機(jī)、小型線材卷取機(jī)等；按其用途可分為大張力卷取機(jī)和精整卷取機(jī)。 冷帶卷取機(jī)的分類冷帶鋼卷取機(jī)按用途可分為大張力卷取機(jī)和精整卷取機(jī)兩種。前三種強(qiáng)度好，徑向剛度大，常用于軋制線做大張力的卷取。 ① 張力 冷帶鋼卷取機(jī)的突出特點(diǎn)是采用較大張力。軋制卷取時(shí)，表11中應(yīng)考慮加工硬化因素，精整卷取薄帶時(shí)，張應(yīng)力應(yīng)取大值。 ④ 糾偏控制 帶鋼精整線要求帶鋼在運(yùn)行時(shí)嚴(yán)格對(duì)中，使帶卷邊緣整齊。圖11 自動(dòng)糾偏裝置 冷帶卷取機(jī)的結(jié)構(gòu) 常見(jiàn)的冷帶鋼卷取機(jī)有實(shí)心卷筒式、四棱錐式、八棱錐式、四斜楔式、弓形塊式等結(jié)構(gòu)。實(shí)心卷筒在大張力卷取時(shí)，帶鋼對(duì)卷筒會(huì)產(chǎn)生很高的徑向壓力。由于沒(méi)有中間零件，棱錐軸直徑大，強(qiáng)度高，可承受較大的力(可達(dá)400一600kN)，常用于多輥可逆式冷軋機(jī)的大張力卷取和冷連軋機(jī)組的卷取。八棱錐結(jié)構(gòu)卷筒適用于高速連軋機(jī)的卷取。內(nèi)層斜楔由脹縮缸通過(guò)芯軸帶動(dòng)做軸向運(yùn)動(dòng)，外斜楔支撐扇形塊的兩翼，帶動(dòng)扇形塊徑向脹縮。由于斜楔只支持扇形塊的兩翼，卷筒強(qiáng)度、剛度都有削弱，適用于張力不大的平整機(jī)組和精整作業(yè)線。在主軸內(nèi)沿卷筒長(zhǎng)度方向布置有5~7組缸體互相套疊的徑向活塞缸，用于撐開(kāi)弓形塊和夾緊鉗口。增壓缸內(nèi)最大壓力可達(dá)25MPa。當(dāng)增壓缸因泄漏等原因油量減少時(shí)，平衡缸活塞在彈簧作用下反向移動(dòng)。目前全世界有能力制造這種卷取機(jī)的廠家很少。它同時(shí)也適用于生產(chǎn)線入口段的開(kāi)卷操作。這兩種結(jié)構(gòu)各有優(yōu)缺點(diǎn)： ①芯軸式，其優(yōu)點(diǎn)包括：結(jié)構(gòu)緊湊重量輕；均為外嚙合，傳動(dòng)平穩(wěn)、應(yīng)用廣泛。 本課題主要研究的是芯軸式雙卷筒卷取機(jī)。隨著國(guó)內(nèi)卷取機(jī)的設(shè)備水平的提高，以及新方法、新手段的出現(xiàn)，更由于該領(lǐng)域的理論和成果的不完善、不系統(tǒng)，還有許多新課題等待著我們?nèi)ラ_(kāi)發(fā)和研究。CARROUSEL卷取機(jī)，是一種雙卷筒卷取機(jī)，相比于其他卷取機(jī)，具有以下顯著的特點(diǎn)：卷取效率高，連續(xù)性好；設(shè)備結(jié)構(gòu)緊湊，可大大節(jié)省安裝空間，并且由于縮短了卷取機(jī)與軋機(jī)的距離，能夠快速建立張力，延長(zhǎng)穩(wěn)定軋制時(shí)間，提高成材率；由一臺(tái)CARROUSEL式卷取機(jī)取代兩臺(tái)卷取機(jī)，減少出口設(shè)備數(shù)量，故障點(diǎn)大大減少；更適宜卷取薄卷；但結(jié)構(gòu)復(fù)雜，設(shè)計(jì)制造難度相對(duì)較大。該項(xiàng)目的成功開(kāi)發(fā)，為我公司在冷軋?jiān)O(shè)備設(shè)計(jì)帶來(lái)顯著的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益。兩個(gè)卷筒分別有各自的減速機(jī)構(gòu)傳動(dòng)，電機(jī)到卷筒的傳動(dòng)路徑為：電機(jī)—聯(lián)軸器—減速箱—齒輪箱—卷筒。 卡羅塞爾卷取機(jī)的主要構(gòu)件如上圖21所示，芯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。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。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)。 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)。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）。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。即電機(jī)的實(shí)際功率為：，式中為放大倍數(shù)。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。 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。：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)，：。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。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。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。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。2）確定齒輪材料以及許用安全系數(shù)選擇原則：若傳遞功率大，且要求尺寸緊湊，應(yīng)選用合金鋼，熱處理方式采用表面淬火，滲碳淬火，碳氮共滲等方式。保證齒面硬度大致相同。進(jìn)一步確定小齒輪的齒面接觸疲勞極限，以及齒根彎曲疲勞極限；大齒輪的齒面接觸疲勞極限，以及齒根彎曲疲勞極限。齒寬越大，載荷沿齒寬分布不均勻越嚴(yán)重，故應(yīng)合理選擇齒寬系數(shù)。7）初選螺旋角對(duì)于斜齒輪傳動(dòng)，設(shè)計(jì)一般選。9）確定齒形系數(shù)，齒根應(yīng)力修正系數(shù)根據(jù)確定的嚙合齒輪齒數(shù)，計(jì)算出當(dāng)量齒數(shù)?！獜澢鷱?qiáng)度計(jì)算時(shí)的重合度系數(shù)； （） （）變位后嚙合角；，其中 （），其中 （）計(jì)算出最小模數(shù)后，根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)模數(shù)表確定模數(shù)。此處選擇m=16。由于斜齒圓柱齒輪傳動(dòng)接觸線是傾斜的。取β=30176。 雙列圓錐滾子軸承選型2030軋機(jī)配套減速器及齒輪座采用雙列圓錐滾子軸承，因此我們?cè)谳S承選型的時(shí)候選擇以雙列圓錐滾子軸承作為選擇對(duì)象。① 計(jì)算軸承當(dāng)量動(dòng)載荷當(dāng)軸承工作過(guò)程中，負(fù)荷和轉(zhuǎn)速有變化時(shí)，應(yīng)按照平均當(dāng)量動(dòng)負(fù)荷和平均轉(zhuǎn)速進(jìn)行計(jì)算選型校核。當(dāng)時(shí)，其中 （）當(dāng)時(shí)， （）式中：Fa ——軸承軸向載荷；Fr——軸承徑向載荷；e，Y1，Y2——軸承計(jì)算系數(shù)； 計(jì)算結(jié)果應(yīng)滿足當(dāng)量動(dòng)載荷小于額定動(dòng)載荷，同時(shí)要求軸承的工作轉(zhuǎn)速小于相應(yīng)潤(rùn)滑條件下的極限轉(zhuǎn)速。 在計(jì)算軸承的時(shí)候，應(yīng)考慮機(jī)器工作的時(shí)候的沖擊與振動(dòng)使實(shí)際載荷比公稱載荷要增大的影響，引入溫度系數(shù)和載荷系數(shù)壽命公式為 (單位 轉(zhuǎn)) （） （單位小時(shí)） （）其中，數(shù) 見(jiàn)表35，載荷系數(shù)見(jiàn)表36。通過(guò)專門的軸承設(shè)計(jì)，采用特殊種類與質(zhì)量的材料或特殊的制造工藝可使軸承具有特殊性能。修正軸承使用條件，特別是潤(rùn)滑條件對(duì)軸承壽命的影響，也包括外來(lái)有害物質(zhì)存在與否以及引起材料性能改變的條件。① 軸的材料選擇 軸工作時(shí)產(chǎn)生的應(yīng)力多為循環(huán)應(yīng)力，所有軸的損壞常為疲勞破壞。為保證其力學(xué)性能，應(yīng)進(jìn)行調(diào)質(zhì)或正火等熱處理。② 軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 設(shè)計(jì)軸時(shí)，通常先估算軸的最小直徑，作為結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的依據(jù)。（2）經(jīng)驗(yàn)公式計(jì)算 對(duì)一般減速器，可采用經(jīng)驗(yàn)公式來(lái)估算軸的直徑。 P——軸傳遞的功率；n——軸的轉(zhuǎn)速； D——計(jì)算截面處軸的直徑； ——軸的材料的許用扭轉(zhuǎn)切應(yīng)力。根據(jù)受載的情況，進(jìn)行軸的強(qiáng)度校核計(jì)算。但是它未考慮應(yīng)力集中，表面狀態(tài)和絕對(duì)尺寸等因素對(duì)疲勞強(qiáng)度的影響。① 平鍵聯(lián)接的強(qiáng)度校核平鍵聯(lián)接的可能失效形式有：較弱零件的工作面被壓潰，磨損，鍵的剪斷等。花鍵聯(lián)接的強(qiáng)度條件為：靜聯(lián)接 （）動(dòng)聯(lián)