【正文】 圖 四斜楔卷取軸結構 1— 內層斜楔； 2— 外層斜楔； 3— 芯軸； 4— 主軸； 5— 扇形塊 卷取軸的選擇及工作原理 卷取機主要由卷取軸、漲縮油缸、回轉接頭及傳動系統(tǒng)組成。它們之間沒有明顯的溝槽和縫隙。卷取軸由 輔助軸體 、主軸、 。由于卷取軸旋轉穩(wěn)定性好 , 使張力波動小。這種卷簡的最大特點是主軸、扇形塊加工方便。 卷取軸的棱錐軸有正錐式和倒錐式 。 圖 徑向活塞弓形塊卷取軸結構圖 1— 平衡缸； 2— 卷取軸； 3— 壓蓋； 4— 牙嵌式接手； 5— 增壓缸； 6— 漲縮缸； 7— 回轉接頭 (4) 扇形塊八棱錐閉式 : 近年來冷軋機向高速、重卷、自動化方向發(fā)展，在卷取機結構上也做了較大的改進。卷取軸的脹縮方式有凸輪式、軸向缸斜楔脹縮式和徑向缸式三種。此外，在大張力情況下，為改善卷取軸受力狀態(tài)，懸臂端都應設有活動支承。收卷時張力輥速度低于卷取軸速度以維持收卷張力，降低輥道速度可增加帶材前進阻力，防止帶尾跳動。帶材進入卷取機時，張力輥 前導尺 正確導向，借助 導板裝置 ，在張力輥和卷取軸之間形成封閉路徑，使帶材能順利地卷上卷取軸。（ 1）介紹了卷取軸直徑、筒身長度、滑柱斜面角的選擇的依據，并確定各參數(shù)值。 其中 111121 lnCCKCCC??????????? ?? ， DC d? 計算系數(shù) 1K 的值也可根據 dDC? 從下表 中查取 第 2 章 卷取軸主要參數(shù)的理論研 究與計算 27 表 1K 取值表 dDC? 1K 對于有支承面彈簧，計算系數(shù)22114 22 CCCK ?????????? 其中?????? ?????????? ?????????? ??83854341 0021tttHttthttC ，???????? ??????? ??????? ?? 1132520312tHttCC 對于無支承面彈簧 4 1K? 。 蝶形彈簧常用于壓力機、大炮和飛機等機械產品中，作為減振和強力緩沖的彈簧。 將（ 222）式代入（ 220）中得 ? ?? ? 222 002 2 2 40212 0ii p r Rd p d pmd r r d r R r r??? ???? ? ?? （ 223） 式（ 223）是二階非齊次線性方程，令 ()idp frdr? 則有 ? ? ? ? ? ?? ? 22002 2 40212 0d f r p r Rm frd r r R r r??? ???? ? ?? 解得 ? ?? ? 2220012 2 302( 1 )()mp r Rf r C rR r m r??????????? 第 2 章 卷取軸主要參數(shù)的理論研 究與計算 24 故 ? ? ? ?? ? ? ?2200122 2 201 mip r Rp f r dr C r CmR r m r ??? ? ?? ???? ? ? ????? （ 224） 由參考文獻 [17]知平衡方程： 0iii dpprdr? ? ? ? （ 225） 將（ 224）式代入（ 225）式得 ? ?? ? ? ?2200122 2 201 mip r R mC r CmR r m r ???? ?? ??? ? ???? 邊界條件：（ 1）最外層帶卷的卷取單位張力為 0? ，則有 ? ?? ?? ?2000 1 222 01 mpr mC R CmR r m ???? ?? ??? ? ???? （ 226） 0? — 卷取單位張力， 0=Tbh? ， T 為卷取張力， b 為帶寬， h 為帶厚。則有： ? ?? ?2222 00002222 222 0 2 011 0iiiiiiir r p pr p r purE r r E r r r?? ????? ? ? ? ?? ? 簡化得 ? ? ? ?2 2 22 2 0 0 01 1 2 0i i ir p r p r p??? ? ? ? （ 215） 式中 22E?、 — 帶卷的泊松比和彈性模量 0 ipp、 — 分別為 卷取軸受到的的徑向壓力和第 i層的徑向壓力。若不計體積力，則由（ 29），可得應力函數(shù) ()Fr滿足的方程 22421 0ddFFdr r dr??? ? ? ?????，由此可得 應力函數(shù) ()Fr的通解 22( ) l n l nF r A r r B r Cr D? ? ? ? 第 2 章 卷取軸主要參數(shù)的理論研 究與計算 20 相應的應力分量為： 22221 (1 2 l n ) 2( 3 2 l n ) 21 0rrrd F BA r Cr d r rd F BA r Cd r rFrr????????? ? ? ? ? ???? ? ? ? ? ???? ????? ? ? ????????? (210) 將（ 210）式代入物理方程，再由幾何方程積分后，聯(lián)立求解相應的位移 ru ,對于平面應力其結果是 [35]: 1 ( 1 3 ) 2 ( 1 ) ( l n 1 ) ( 1 ) 2 ( 1 )c o s sin4 sin c o srBu A r A r r CrErIJAu r H r I JE?? ? ? ???? ? ?? ??? ? ? ? ? ? ? ? ?? ??????????? ? ? ? ??? （ 211） 式中 ru 、 u? — 分別為徑向位移和環(huán)向位移； ? 、 E — 分別為泊松比和彈性模量。液壓系統(tǒng)壓力 ， 實際油缸直徑為 355mm，摩擦系數(shù)取 ，油缸效率取 90%。 由例（ 1）中計算公式可知? ?? ?004 44 2 ta n2 ta nTh bKFprbfTfps?? ?????????? (27) 因為這三根卷取軸與例（ 1）中參數(shù)不同只有卷取軸直徑和最大卷徑，而這兩個因素與公式（ 27）并無關系，故上述三根卷取軸所得的 K 值與例（ 1）相同，第 2 章 卷取軸主要參數(shù)的理論研 究與計算 18 即 32 10K ??? 。取帶卷微元體作為研究對象，受力如圖 和圖 。由于這些問題在理論分析和實驗研究方面都具有較大的難度，多年來國內外雖有許多學者做了大量研究工作，至今仍不能精確計算卷取軸徑向壓力。此時卷取軸壓力就會下降 ,隨著卷取工作的繼續(xù)進行 ,徑向壓力又繼續(xù)增加 ,增加到一定值以后 ,卷取軸又收縮 ,一般在整個卷取過程中 ,卷取軸要進行 3～ 4 次收縮。 滑柱的斜面角 ? 的確定 由卷取機結構可知 ,卷取軸脹縮是由液壓缸驅動的芯軸 ,與扇形板相配合的滑柱來完成的。當 卷取軸直徑太大時，卸卷后容易出現(xiàn)塌卷現(xiàn)象，當卷取軸直徑太小時，卷取軸的強度不夠。 如果能準確推導出卷徑變化與卷取軸徑向壓力之間的計算公式，竟而推導出其它機構選取的相關的參數(shù)，并用于指導卷取軸設計，使卷取軸結構經濟適用，則該公式將具有理論和實踐的雙重意義。蝶形彈簧是卷取軸重要的零部件，當卸卷時，蝶形彈簧的恢復力使得卷取軸進行收縮。 當 3 0a? 時 22103 2233 22 2 2 3 3( 1 ) 1 1 1 1a r c t a n a r c t a n11aaa rr Rp a aR r Ra a a a a????? ? ? ? ?? ? ? ? ? ???? ? ? ?? ? ? ?? ? ? ???當 3 0a? 時 22103 2233 22 2 2 3 3( 1 ) 1 1 1 1a r c t a n a r c t a n11aaa rr Rp a aR r Ra a a a a??? ? ? ? ?? ? ? ?? ? ? ??? ? ? ? ?當 3 0a? 時 2 10 2211 arp Ra? ???????????? ???? 式中：1223222AEaraAEar???????，單位張力0 TBh? ?， 22 Ea C?，其中 C 為緊密系數(shù)。 （ 6） B顯然這是不妥當?shù)模嬎惚砻?，當量半?r當取 與 ，其計算結果兩者相差很大，甚至差一 倍左右，這表明，在實際計算時， r當 只給出范圍值，而不是給出確定值。它僅適用于卷取冷態(tài)帶鋼。39。把卷取軸單位壓力的計算當作彈性理論平面問題進行求解，第 1 章 緒論 5 得出考慮帶卷各向異性的卷取軸單位壓力計算公式，在蘇聯(lián)人的研究基礎上探討了確定帶卷徑向壓縮系數(shù)的一種理論計算方法，對卷取機卷取軸單位壓力有了進一步 的認識，其中國內連家創(chuàng)教授等人對卷取過程中帶卷內部的三維應力分布和卷取軸單位壓力進行了深入研究。一方面可對原有設備的卷取參數(shù)進行優(yōu)化，從而提高卷取質量 ，降低故障率等；另一方面是在引入國外的卷取設備后，學習其技術，然后對一些核心技術、關鍵參數(shù)進行改進。這與我國國民經濟的迅速發(fā)展對帶材質量要求越來越高是不相適應的，因此我們必須改變國有冶金設備落后的現(xiàn)狀，加快技術改革，推進冶金設備制造國產化的進程。②對卷取溫度控制的研究。在國外，能夠進行機電液和自動化整體設計制造能力的公司有很多，水平較高的公司有德國 SMSDEMAG公司、日本的石川島播磨公司 (IHI)和三菱重工業(yè)公司 (MHI)等 [10]。 用 來 將 鋁 帶卷取成卷 ， 以 便 生 產 、 運輸 和 貯 存 。隨著全球經濟增長及鋁型材加工用途不斷擴展，全球鋁型材加工的產量由 20xx年約 869萬噸增長至 20xx年約 1550萬噸，年復合增長率約為 %。原鋁產量的空前增長歸因于發(fā)展中地區(qū)和新興經濟體經濟發(fā)展過程的快速城鎮(zhèn)化 [6]。 因此我國鋁加工產業(yè)的產能應該有較大的發(fā)展空間， 且 20xx 年增長到了 千克。第 1 章 緒論 1 金屬帶材卷取理論研究與卷取軸結構的設計 碩士學位論文 第 1 章 緒論 選題背景 鋁箔具有優(yōu)良的特性，廣泛用于車輛、船舶、航空航天、建筑、房屋、包裝容器、電子電氣、機械制造、絕熱材料，裝飾品以及裝潢商標等各個領域 [1]，而我國人均鋁的消費量與發(fā)達國家相比差距甚大 ,按本世紀初的統(tǒng)計資料僅與世界平均值相當。年 )。而中國和印度是原鋁消費量增長最快的國家，消費量的復合增長率分別為 % 和 %。 20xx年全球生產鋁型材加工的國家和地區(qū)約有 9個，包含的生產企業(yè)約 20xx余家，中國作為鋁消耗增長最快的國家，其涵蓋的產能占世界總產能的比重超過 50%，位列第一。 卷取機的發(fā)展與研究現(xiàn)狀 在鋁 帶冷 軋 帶 材 生 產 作 業(yè) 線 上 ， 卷取 機 是 關 鍵 的設 備 之 一 ，在軋制 過程 中 與主 機 或 其 它 設 備建立張力 ， 實現(xiàn) 穩(wěn) 定 軋制 。從而對卷取設備提出了更高的要求。通過對卷取過程溫度仿真模型的分析，將卷取溫度作為整個軋制過程中的參數(shù)之一，研究一定卷取溫度下鋼材的金相組織等的變化以及卷取溫度對低碳鋼、合金鋼等不同材料的機械性能、磁力特性能等的影響，最終達到提高產品性能的目的。而現(xiàn)在國內大多數(shù)鋁企業(yè)的卷取設備都比較陳舊的現(xiàn)狀，造成軋制的厚度范圍小，帶材的卷取質量差等缺點。在機械結構設計方面，一般是卷取機機械結構方面的改進，而卷取參數(shù)的確定主要應用于兩方面。 八十年代，國內對卷取的研究大都針對卷取軸壓力的計算，借鑒和發(fā)展了國外的一些研究成果。 ? ? ? ? ? ?239。1 . 2 1TP M P aB h K? ? 但是特列基雅柯夫公式，對于卷取有色金屬帶材與卷取帶鋼沒有區(qū)別；同樣對于卷取冷態(tài)帶鋼與卷取熱態(tài)帶鋼也沒有區(qū)別。還應指出，在計算卷取軸徑向壓力時，不論是扇形塊還是四棱錐式卷取軸均取 ? ? ~ ?當 。 求得 2r 值 以 后 ， 便 可 以 根 據 下 式 求 出 卷取 機 卷取軸 表 面 單 位 徑 向 壓力 P ， 即 20ln rrhPt ??? 式 中： t— 帶 材 單 位 張力。 （ 8）蔣昭徑向壓力公式 把鋼卷看成密度可變的多層圓環(huán)體，而且卷取密度確定了張力與變形的關系。 （ 3）對 蝶形彈簧恢復力大小進行計算?，F(xiàn)在卷取軸設計主要還是靠經驗類比，故會出現(xiàn)一些不合理之處，而一根卷取軸成本要在幾十萬到百萬之間，從而造成大量的浪費。塌卷是指卷取軸從帶卷取出以后，帶卷內層幾層帶卷向內徑方向塌下。