【正文】 176。因此，通常按其當(dāng)量直齒圓柱齒輪進(jìn)行齒根彎曲疲勞強(qiáng)度計(jì)算。由于斜齒圓柱齒輪傳動(dòng)接觸線是傾斜的。 ——彈性系數(shù)， 其中,，為齒輪材料的彈性模量和泊松比； ——節(jié)點(diǎn)區(qū)域系數(shù)； ()式中：——基圓螺旋角：；——端面壓力角:；——螺旋角系數(shù)；；——重合度系數(shù)。此處選擇m=16。表34圓柱齒輪的標(biāo)準(zhǔn)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(hào)內(nèi)的數(shù)值盡可能采用。——彎曲強(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)。10）確定齒輪模數(shù)設(shè)計(jì)以滿足齒根彎曲強(qiáng)度為基礎(chǔ)，確定齒輪的最小模數(shù)，計(jì)算公式如下： （）計(jì)算中、按較大的選取式中：——齒寬系數(shù)；——載荷系數(shù)；——許用彎曲應(yīng)力；——齒形系數(shù)，應(yīng)根據(jù)當(dāng)量齒數(shù)由表查得；——齒根應(yīng)力修正系數(shù)，應(yīng)根據(jù)當(dāng)量齒數(shù)由表查得；——螺旋角系數(shù)，螺旋角系數(shù)取決于縱向重合度和螺旋角β，可以由下式求出： （）如果??；如1,取=1,如,取=。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)。驗(yàn)算實(shí)際傳動(dòng)比：驗(yàn)算實(shí)際傳動(dòng)比與理想傳動(dòng)比的誤差范圍 誤差范圍在5%以內(nèi)，可以接受初選的結(jié)果。7）初選螺旋角對(duì)于斜齒輪傳動(dòng)，設(shè)計(jì)一般選。表32 圓柱齒輪的齒寬系數(shù)裝置狀況兩支撐相對(duì)小齒輪做對(duì)稱(chēng)布置兩支撐相對(duì)小齒輪做不對(duì)稱(chēng)布置小齒輪做懸臂布置~（~）~（~）~5）確定載荷系數(shù)K根據(jù)減速器的工作情況，確定載荷系數(shù)K。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)。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)。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。在一個(gè)減速器中，盡可能使大齒輪（小齒輪），采用同一種材料。保證齒面硬度大致相同。設(shè)計(jì)中，齒輪采用硬齒面（硬度大于350HBS）。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。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。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 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。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。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。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。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。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。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。：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。 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。 （）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。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。，圖紙上選取電機(jī)2160KW。即電機(jī)的實(shí)際功率為：，式中為放大倍數(shù)。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。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。 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)。圖25 大轉(zhuǎn)盤(pán)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）。當(dāng)兩個(gè)卷筒更換位置時(shí)，需要大轉(zhuǎn)盤(pán)順時(shí)針旋轉(zhuǎn)180176。 大轉(zhuǎn)盤(pán) 大轉(zhuǎn)盤(pán)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(pán)轉(zhuǎn)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)。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(pán)轉(zhuǎn)動(dòng)。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)的卷筒棱錐軸截面大，結(jié)構(gòu)對(duì)稱(chēng)，平衡性好，抗彎剛性大。卷筒軸為可控脹縮的帶楔塊的倒四棱錐結(jié)構(gòu)。 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(pán)、芯軸、減速箱、電機(jī)等部分。如圖22(b)所示，1號(hào)位置的卷筒1在卷取狀態(tài)下轉(zhuǎn)到2號(hào)位置，卷筒1加速到卷取速度繼續(xù)進(jìn)行卷取，如圖22(c)所示，同時(shí)2號(hào)位置上的卷筒2轉(zhuǎn)到1號(hào)工作位置，并作好下一卷的穿帶卷取準(zhǔn)備；當(dāng)2號(hào)位置卷筒1上帶卷達(dá)到額定卷重后，通過(guò)傳感器，張力輥壓下，啟動(dòng)滾筒式飛剪機(jī)剪斷鋼板，帶卷在三個(gè)壓輥?zhàn)饔孟聦⑺ξ矌т摼砗?，然后卷?縮勁，卸卷，卸卷小車(chē)運(yùn)走鋼卷，與此同時(shí)1號(hào)位置上的卷筒2啟動(dòng)并逐漸達(dá)到喂料速度，開(kāi)始穿帶卷取，如圖22(d)、(e)所示；至此，卷取機(jī)完成一個(gè)回轉(zhuǎn)工作周期；當(dāng)達(dá)到圖22(a)的狀態(tài)時(shí)大轉(zhuǎn)盤(pán)再次轉(zhuǎn)動(dòng)，重復(fù)前述步驟。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。它由雙卷筒及其傳動(dòng)系統(tǒng)、脹縮機(jī)構(gòu)、共享的大轉(zhuǎn)盤(pán)及其傳動(dòng)系統(tǒng)(圖25)、外支撐和壓力輥組成。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。 項(xiàng)目經(jīng)濟(jì)效益和可行性論證芯軸外套式雙卷筒卷取機(jī)綜合技術(shù)開(kāi)發(fā)，對(duì)攻克關(guān)鍵設(shè)備技術(shù)，具有非凡的戰(zhàn)略意義：① 芯軸外套式雙卷筒卷取機(jī)基于其特有的優(yōu)點(diǎn)，被公認(rèn)為國(guó)際同類(lèi)設(shè)備中具有領(lǐng)先水平的設(shè)備；② 芯軸外套式雙卷筒卷取機(jī)綜合技術(shù)開(kāi)發(fā)采用了先進(jìn)的分析計(jì)算方法，結(jié)合了強(qiáng)大的仿真設(shè)計(jì)軟件，實(shí)現(xiàn)了整機(jī)的優(yōu)化設(shè)計(jì)；③ 項(xiàng)目設(shè)計(jì)結(jié)果，可有效的指導(dǎo)工程設(shè)計(jì)，縮短設(shè)計(jì)周期，提高設(shè)計(jì)效率。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。 項(xiàng)目研究的工程意義隨著我們鋼鐵工業(yè)穩(wěn)步發(fā)展，近年鋼鐵企業(yè)主要設(shè)備技術(shù)水平也有了顯著的提高，為提高企業(yè)的市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)力，就必須采用先進(jìn)高效的設(shè)備，這對(duì)先進(jìn)設(shè)備的設(shè)計(jì)水平就提出了新的課題。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。國(guó)內(nèi)許多研究人員針對(duì)CARROUSEL卷取機(jī)做出了一定的研究工作，包括設(shè)備結(jié)構(gòu)和工作原理的研究，以及