【正文】 屬于大型高速回轉類機器，其內部驅動系統(tǒng)非常的復雜(傳動級數(shù)多，傳動軸長，構造復雜)，是一種設計和制作難度非常高的冶金機械設備。當壓力油()經回轉接頭進入脹縮缸時，脹縮缸活塞帶動增壓缸柱塞移動，增壓缸內油壓逐漸增高，以致脹開徑向活塞撐起弓形塊并壓緊鉗口。這種卷筒的最大特點是主軸、扇形塊加工方便。其次，為解決脹開時扇形塊間的縫隙對薄帶鋼表面質量的影響，卷筒采用四棱錐加鑲條的結構(即八棱錐)，卷筒脹開后能成為一個完整的圓柱體。為減少卸卷輔助時間，提高作業(yè)率，常采用轉盤式雙卷筒結構。因此加工帶材厚度范圍大的生產線應能采用幾種不同直徑的卷筒，小直徑卷筒用于卷取薄帶。 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。高生產率的卷取機往往還設有助卷輥。重慶大學本科學位論文 1 緒論卡羅塞爾卷取機運動特性分析及結構設計畢業(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鍵設備，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。 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。 ① 張力 冷帶鋼卷取機的突出特點是采用較大張力。 ④ 糾偏控制 帶鋼精整線要求帶鋼在運行時嚴格對中，使帶卷邊緣整齊。實心卷筒在大張力卷取時，帶鋼對卷筒會產生很高的徑向壓力。八棱錐結構卷筒適用于高速連軋機的卷取。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。增壓缸內最大壓力可達25MPa。目前全世界有能力制造這種卷取機的廠家很少。這兩種結構各有優(yōu)缺點： ①芯軸式，其優(yōu)點包括：結構緊湊重量輕；均為外嚙合，傳動平穩(wěn)、應用廣泛。隨著國內卷取機的設備水平的提高，以及新方法、新手段的出現(xiàn)，更由于該領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去開發(fā)和研究。該項目的成功開發(fā)，為我公司在冷軋設備設計帶來顯著的經濟效益和社會效益。 卡羅塞爾卷取機的主要構件如上圖21所示，芯軸外套式雙卷筒卷取機的主要構件有：卷筒、大轉盤、芯軸、減速箱、電機等部分。圖23卡羅塞爾卷取機卷筒結構示意圖圖24卡羅塞爾卷取機剖面卷筒結構示意圖 卷筒脹縮液壓缸設在回轉卷筒軸的末端，工作時隨著卷筒一起繞大轉盤轉動。圖25 大轉盤及其傳動系統(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動傳到2個卷筒上（如上圖21所示）。即電機的實際功率為：，式中為放大倍數(shù)。 雙檔減速比調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)，低轉速大轉矩和高轉速小轉矩，因此在設計卷取機減速器時設計了雙檔減速比的減速器。由于電動機直接驅動卷筒的卷取機，電動機的轉速范圍應能滿足卷取機所要求的速度變化范圍。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間隙，從而使它具有良好的補償兩軸綜合位移的能力。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。進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。7）初選螺旋角對于斜齒輪傳動，設計一般選?！獜澢鷱姸扔嬎銜r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)標準模數(shù)表確定模數(shù)。由于斜齒圓柱齒輪傳動接觸線是傾斜的。 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。當時，其中 （）當時， （）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)； 計算結果應滿足當量動載荷小于額定動載荷，同時要求軸承的工作轉速小于相應潤滑條件下的極限轉速。通過專門的軸承設計，采用特殊種類與質量的材料或特殊的制造工藝可使軸承具有特殊性能。① 軸的材料選擇 軸工作時產生的應力多為循環(huán)應力，所有軸的損壞常為疲勞破壞。② 軸的結構設計 設計軸時，通常先估算軸的最小直徑，作為結構設計的依據(jù)。 P——軸傳遞的功率；n——軸的轉速； D——計算截面處軸的直徑； ——軸的材料的許用扭轉切應力。但是它未考慮應力集中，表面狀態(tài)和絕對尺寸等因素對疲勞強度的影響。花鍵聯(lián)接的強度條件為：靜聯(lián)接 （）動聯(lián)接 （）式中——各齒載荷分布不均勻系數(shù)，一般??； Z——花鍵齒數(shù)；h——花鍵齒側面的工作高度（mm）。在連軋機上，張力與個機座之間的軋制素服的自動調節(jié)有關，根據(jù)經驗，張力的選取可以參見下表：表312 張力選取參數(shù)參考表h=(2~4)mmh=(~1)mmh=(1~2)mmh2mm可逆式軋機h=(1~2)mm連軋機組精整機組公斤/毫米，最大可達3公斤/毫米，厚度小時取最大值，厚度大時取最小值。,式中為卷筒的外徑，為卷筒的徑向壓力，B為卷筒的寬度； 卷筒扇形板受力分析示意圖： 楔形塊的受力分析示意圖 分析前提：，則有： ()聯(lián)立A、B式有： ()由于值比較小，：因為鋼卷不打滑的條件為：，且,，由此可得：(極限值)。一般采用加權余量法推導。此外,接下來對卷筒軸進行約束，約束位置在三個軸承的位置，如下圖所示： 約束位置 接著在卷筒軸和楔形塊接觸面上添加徑向壓力及張力產生的扭矩，如下： 添加約束力 有限元應力分析計算時只考慮一種工況，卷筒開始縮徑時候的徑向壓力和鋼卷的重力。以下是本文的主要內容：本文在第一章對扎鋼機械進行了簡單的介紹，主要對冷帶鋼卷取機的發(fā)展現(xiàn)狀及種類進行了介紹，另外還初步介紹了下卡羅塞爾卷取機，以及本論文的研究背景及意義。在第三章，對主傳動系統(tǒng)，卷筒裝置，減速裝置，旋轉和鎖緊裝置等結構進行了著重的闡述，并在此基礎上，結合本科所學的知識，對卷取機的運動學和動力學參數(shù)進行了計算。，應力云圖和局部應力集中時的應力云圖： 位移云圖由圖可見，最大位移發(fā)生在卷筒軸與楔形塊相接觸的中段。以使用戶更靈活的完成模型準備。對于有限元方法，其基本解題步驟可歸納為 ：(1)建立積分方程，(2)區(qū)域單元剖分，(3)確定單元基函數(shù)，(4)單元分析，(5)總體合成，(6)邊界條件的處理，(7)解有限元方程。,式中為卷筒的外徑，為此狀態(tài)下卷筒的徑向壓力，B為卷筒的寬度。 卷筒脹縮機構的分析由卷取結構可知，卷筒脹縮是由液壓驅動的棱錐軸，與弓形塊或者是扇形塊相互配合的斜楔來完成的。表310 鍵的許用應力和許用壓強許用應力和許用壓強聯(lián)接工作方式聯(lián)接中較弱零件的材料載荷性質靜載荷輕微沖擊沖擊靜聯(lián)接鋼120～150100～12060～90鑄鐵70～8056～6030～45動聯(lián)接鋼504030靜聯(lián)接鋼1209060表311 花鍵聯(lián)接的許用擠壓應力[]和許用壓強（MPa）許用擠壓應力和許用強度聯(lián)接工作方式使用和制造情況齒面未經熱處理齒面經熱處理[]靜聯(lián)接不良35～5040～70中等60～100100～140良好80~120120～200空載下移動的動聯(lián)接不良15~2020~35中等20~3030~60良好25~4040~70在載荷作用下移動的動聯(lián)接不良—3~10中等—5~15良好—10～20注：1．使用和制造情況不良是指受變載、有雙向沖擊、振動頻率高和振幅大、潤滑不良（對動聯(lián)結）、材料硬度不高或精度不高等； 2．同一情況下，[]和的較小值用于工作時間長和比較重要的場合。在進行彎扭合成強度計算后，可以根據(jù)截面上受到的彎矩和扭矩，可以求出彎曲應力和切應力，并按其循環(huán)特性求出平均應力及和應力幅及，然后分別求出彎矩和扭矩作用下的安全系數(shù)及： （） （）最后求出綜合安全系數(shù)S并應滿足下列條件 （）當材質均勻，載荷和應力計算精確時，=~；當材質不均勻，載荷和應力計算不精確時，=~；當材質均勻性，計算精確度都很低時或尺寸很大的軸（D200mm），=~。由上式計算出的直徑為軸受扭段的最小直徑，若該剖面有鍵槽時，應將軸放大，當只有一個鍵槽時，增大4%～5%，若同意截面上開兩個鍵槽時，增大7%～10%，然后圓整為標準直徑。（1）類比法 它是參考同類型已有機器的軸的結構和尺寸，經分析對比，確定所設計的軸的直徑。 軸的材料主要有碳素鋼和合金鋼，常用的碳素鋼有30，40，45，和50鋼。如采用夾雜物含量非常低或經特別分析處理的鋼材，可提高軸承壽命，如熱處理工藝差，軸承材料硬度低于標準值則。③ 計算軸承壽命 取軸上2個軸承中當量靜載荷較大的P進行軸的壽命計算。因此，滾動軸承的尺寸（型號）主要取決于疲勞壽命。因此，通常按其當量直齒圓柱齒輪進行齒根彎曲疲勞強度計算。表34圓柱齒輪的標準模數(shù)第一系列1，2，3，4，5，6，8，10，12，16，20，25，32，40，50第二系列,(),(),(),7,9,(11),14,18,22,28,(30),36,45優(yōu)先采用第一系列，其次是第二系列，括號內的數(shù)值盡可能采用。驗算實際傳動比：驗算實際傳動比與理想傳動比的誤差范圍 誤差范圍在5%以內，可以接受初選的結果。3）確定齒輪基本參數(shù)齒輪基本參數(shù)包括：齒形角，齒頂高系數(shù)，徑向間隙系數(shù)，小齒輪變位系數(shù)，大齒輪變位系數(shù)。設計中，齒輪采用硬齒面（硬度大于350HBS）。② 聯(lián)軸器尺寸的確定對于已標準化和系列化的聯(lián)軸器，可按轉矩、軸直徑和轉速等確定聯(lián)軸器的型號和結構尺寸。通過減速器減速的卷取機，傳動速比的選擇應考慮兩個因素，第一，為了保證恒張力卷取，卷取的線速度應該保持恒定；第二，滿足機組運行速度的變化范圍。由于卷取過程中由于卷徑變化電機恒功率段調速范圍不變，使用雙檔減速比只能降低恒扭矩段調速范圍。，圖紙上選取電機2160KW。 主電機的選型及校核隨著交流變頻技術的發(fā)展，卷取機的傳動電機近年來多采用交流變頻電機。棱錐軸又帶動工字形楔塊向右移動，楔塊的四個斜面與扇形板產生相對滑動，導致扇形板產生徑向位移，使卷筒處于脹徑狀態(tài)。卷筒軸為可控脹縮的帶楔塊的倒四棱錐結構。它由雙卷筒及其傳動系統(tǒng)、脹縮機構、共享的大轉盤及其傳動系統(tǒng)(圖25)