【正文】 仍處于卷取狀態(tài)，因此卷筒的傳動采用類周轉(zhuǎn)輪系傳動機構(gòu)。當(dāng)帶卷達(dá)到目標(biāo)重量時，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)的卷筒相對簡單，加工制造容易，但卷取薄帶時需要加增徑板。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 22a、22b聯(lián)軸器圖21 芯軸式雙卷筒卷取機 主傳動系統(tǒng)工作原理傳動系統(tǒng)是卡羅塞爾卷取機的核心部分，芯軸式傳動系統(tǒng)卷取機的傳動示意圖如圖21所示，傳動系統(tǒng)由電機、聯(lián)軸器、齒輪減速箱、外空心長軸、內(nèi)空心長軸、芯軸、齒輪機構(gòu)組成。芯軸外套式雙卷筒卷取機，具有良好的市場前景。卷取機作為連續(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，無疑在整條生產(chǎn)線中占有舉足輕重的地位。我國當(dāng)前對該卷取機技術(shù)的研發(fā)正處在一個起步階段，相關(guān)可參考資料有限，進(jìn)展不大。其缺點包括：小齒輪強度不好；設(shè)備重量偏大；小規(guī)格鋼卷使用不理想；行星內(nèi)齒副傳動平穩(wěn)性差。該卷取機有兩種典型形式，其主要區(qū)別是傳動系統(tǒng)，按傳動系統(tǒng)的差異分為芯軸式和行星式兩種，如圖1圖13所示。當(dāng)其被用于改造項目時，可將改造量降至最低。 卡羅塞爾卷取機介紹 卡羅塞爾(Carrousel)卷取機，又稱雙卷筒旋轉(zhuǎn)式卷取機，該設(shè)備屬于大型高速回轉(zhuǎn)類機器，其內(nèi)部驅(qū)動系統(tǒng)非常的復(fù)雜(傳動級數(shù)多，傳動軸長，構(gòu)造復(fù)雜)，是一種設(shè)計和制作難度非常高的冶金機械設(shè)備。油壓增大時，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，脹縮缸活塞帶動增壓缸柱塞移動，增壓缸內(nèi)油壓逐漸增高，以致脹開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是主軸、扇形塊加工方便。卷筒的脹縮機構(gòu)是四對斜楔。其次，為解決脹開時扇形塊間的縫隙對薄帶鋼表面質(zhì)量的影響，卷筒采用四棱錐加鑲條的結(jié)構(gòu)(即八棱錐)，卷筒脹開后能成為一個完整的圓柱體。四棱錐卷筒脹徑時，由脹縮缸直接推動棱錐軸，使扇形塊產(chǎn)生徑向位移。為減少卸卷輔助時間，提高作業(yè)率，常采用轉(zhuǎn)盤式雙卷筒結(jié)構(gòu)。卷取機機架1是活動的，光電元件4檢測帶鋼邊緣，帶鋼跑偏將使光電元件產(chǎn)生輸出信號，放大后，經(jīng)電液伺服控制器5控制油缸6隨時調(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)線的卷取張力見表11。 冷帶卷取機的工藝特點就工藝目的講，和熱帶鋼的卷曲相比，冷帶鋼卷取有以下特點。按卷取機的結(jié)構(gòu)特點，可分為實心卷筒卷取機，四棱錐卷筒卷取機(本項目所用的)，八棱錐卷筒卷取機及四斜楔和弓形塊卷取機等。高生產(chǎn)率的卷取機往往還設(shè)有助卷輥。因此，對強力、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運動特性分析及結(jié)構(gòu)設(shè)計畢業(yè)論文1 緒論 冷帶鋼卷取機的介紹卷取機是成卷軋制和帶材精整機組中的關(guān)鍵設(shè)備，卷取機的用途是收集超長軋件，將其卷取成卷以便于貯存和運輸。卷取機有很多種類，按其卷取對象可分為：冷帶材卷取機、熱帶材卷取機、小型線材卷取機等；按其用途可分為大張力卷取機和精整卷取機。 冷帶卷取機的分類冷帶鋼卷取機按用途可分為大張力卷取機和精整卷取機兩種。前三種強度好，徑向剛度大，常用于軋制線做大張力的卷取。 ① 張力 冷帶鋼卷取機的突出特點是采用較大張力。軋制卷取時，表11中應(yīng)考慮加工硬化因素，精整卷取薄帶時，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行時嚴(yán)格對中，使帶卷邊緣整齊。圖11 自動糾偏裝置 冷帶卷取機的結(jié)構(gòu) 常見的冷帶鋼卷取機有實心卷筒式、四棱錐式、八棱錐式、四斜楔式、弓形塊式等結(jié)構(gòu)。實心卷筒在大張力卷取時，帶鋼對卷筒會產(chǎn)生很高的徑向壓力。由于沒有中間零件，棱錐軸直徑大，強度高，可承受較大的力(可達(dá)400一600kN)，常用于多輥可逆式冷軋機的大張力卷取和冷連軋機組的卷取。八棱錐結(jié)構(gòu)卷筒適用于高速連軋機的卷取。內(nèi)層斜楔由脹縮缸通過芯軸帶動做軸向運動，外斜楔支撐扇形塊的兩翼，帶動扇形塊徑向脹縮。由于斜楔只支持扇形塊的兩翼，卷筒強度、剛度都有削弱，適用于張力不大的平整機組和精整作業(yè)線。在主軸內(nèi)沿卷筒長度方向布置有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，平衡缸活塞在彈簧作用下反向移動。目前全世界有能力制造這種卷取機的廠家很少。它同時也適用于生產(chǎn)線入口段的開卷操作。這兩種結(jié)構(gòu)各有優(yōu)缺點： ①芯軸式，其優(yōu)點包括：結(jié)構(gòu)緊湊重量輕；均為外嚙合，傳動平穩(wěn)、應(yīng)用廣泛。 本課題主要研究的是芯軸式雙卷筒卷取機。隨著國內(nèi)卷取機的設(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_發(fā)和研究。CARROUSEL卷取機，是一種雙卷筒卷取機，相比于其他卷取機，具有以下顯著的特點：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與軋機的距離，能夠快速建立張力，延長穩(wěn)定軋制時間，提高成材率；由一臺CARROUSEL式卷取機取代兩臺卷取機，減少出口設(shè)備數(shù)量，故障點大大減少；更適宜卷取薄卷；但結(jié)構(gòu)復(fù)雜，設(shè)計制造難度相對較大。該項目的成功開發(fā)，為我公司在冷軋設(shè)備設(shè)計帶來顯著的經(jīng)濟效益和社會效益。兩個卷筒分別有各自的減速機構(gòu)傳動，電機到卷筒的傳動路徑為：電機—聯(lián)軸器—減速箱—齒輪箱—卷筒。 卡羅塞爾卷取機的主要構(gòu)件如上圖21所示，芯軸外套式雙卷筒卷取機的主要構(gòu)件有：卷筒、大轉(zhuǎn)盤、芯軸、減速箱、電機等部分。此種結(jié)構(gòu)的卷筒棱錐軸截面大，結(jié)構(gòu)對稱，平衡性好，抗彎剛性大。圖23卡羅塞爾卷取機卷筒結(jié)構(gòu)示意圖圖24卡羅塞爾卷取機剖面卷筒結(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，工作時隨著卷筒一起繞大轉(zhuǎn)盤轉(zhuǎn)動。 大轉(zhuǎn)盤 大轉(zhuǎn)盤驅(qū)動系統(tǒng)（如圖25）是由外齒圈、小齒輪、電機及減速裝置組成，電機通過減速裝置驅(qū)動小齒輪，通過大小齒輪嚙合，從而驅(qū)動大轉(zhuǎn)盤轉(zhuǎn)動。圖25 大轉(zhuǎn)盤及其傳動系統(tǒng) 芯軸芯軸外套式雙卷筒卷取機采用的是兩個套筒（內(nèi)同心軸、外同心軸）套在一個芯軸上，三者可以各自運動，通過倆套筒分別將電機的轉(zhuǎn)動傳到2個卷筒上（如上圖21所示）。一般卷取機都同時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，以充分利用電機的容量。即電機的實際功率為：，式中為放大倍數(shù)。② 卷取機動態(tài)功率計算（作為驗算標(biāo)準(zhǔn)）在設(shè)計中，要考慮帶材卷取時候動態(tài)力矩對卷取功率的影響，為了方便起見，~，可以滿足一般工程設(shè)計的要求，隨著計算機的發(fā)展，在高速薄帶材的軋制和卷取中，越來越多地采用計算機實時控制，這就需要為計算機提供十分精確的卷取力矩、卷取動態(tài)力矩以及由動態(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的主電機在卷取過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)計卷取機減速器時設(shè)計了雙檔減速比的減速器。：當(dāng)機組最高線速度為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，：。由于電動機直接驅(qū)動卷筒的卷取機，電動機的轉(zhuǎn)速范圍應(yīng)能滿足卷取機所要求的速度變化范圍。調(diào)整電動機勵磁應(yīng)該同時滿足條件： （）式中：——電動機最高轉(zhuǎn)速；聯(lián)軸器是機械傳動中一種常用軸系部件，它的基本功用是聯(lián)接兩軸（有時也聯(lián)接軸和其他回轉(zhuǎn)零件），并傳遞運動和轉(zhuǎn)矩，有時聯(lián)軸器也作安全保險裝置。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《重型機械標(biāo)準(zhǔn)第三卷》P175）圖中Kn見下式 （） —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）初選螺旋角對于斜齒輪傳動，設(shè)計一般選。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)，計算出當(dāng)量齒數(shù)。——彎曲強度計算時的重合度系數(shù)； （） （）變位后嚙合角；，其中 （），其中 （）計算出最小模數(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接觸線是傾斜的。取β=30176。 雙列圓錐滾子軸承選型2030軋機配套減速器及齒輪座采用雙列圓錐滾子軸承，因此我們在軸承選型的時候選擇以雙列圓錐滾子軸承作為選擇對象。① 計算軸承當(dāng)量動載荷當(dāng)軸承工作過程中，負(fù)荷和轉(zhuǎn)速有變化時，應(yīng)按照平均當(dāng)量動負(fù)荷和平均轉(zhuǎn)速進(jìn)行計算選型校核。當(dāng)時，其中 （）當(dāng)時， （）式中：Fa ——軸承軸向載荷；Fr——軸承徑向載荷；e，Y1，Y2——軸承計算系數(shù)； 計算結(jié)果應(yīng)滿足當(dāng)量動載荷小于額定動載荷，同時要求軸承的工作轉(zhuǎn)速小于相應(yīng)潤滑條件下的極限轉(zhuǎn)速。 在計算軸承的時候，應(yīng)考慮機器工作的時候的沖擊與振動使實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） （）其中，數(shù) 見表35，載荷系數(shù)見表36。通過專門的軸承設(shè)計，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，特別是潤滑條件對軸承壽命的影響，也包括外來有害物質(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 設(shè)計軸時，通常先估算軸的最小直徑，作為結(jié)構(gòu)設(shè)計的依據(jù)。（2）經(jīng)驗公式計算 對一般減速器，可采用經(jīng)驗公式來估算軸的直徑。 P——軸傳遞的功率；n——軸的轉(zhuǎn)速； D——計算截面處軸的直徑； ——軸的材料的許用扭轉(zhuǎn)切應(yīng)力。根據(jù)受載的情況，進(jìn)行軸的強度校核計算。但是它未考慮應(yīng)力集中，表面狀態(tài)和絕對尺寸等因素對疲勞強度的影響。① 平鍵聯(lián)接的強度校核平鍵聯(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)接的強度條件為：靜聯(lián)接 （）動聯(lián)