【正文】 制動器、聯(lián)軸器和減速機等構(gòu)成。由于斜楔只支持扇形塊的兩翼，卷取軸強度、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。卷取薄帶不會產(chǎn)生壓痕。 四棱錐卷取軸結(jié)構(gòu)1—回轉(zhuǎn)接頭；2—漲縮液壓缸；3—傳動空心軸；4—四棱錐軸；5—鉗口活塞；6—彈簧；a、b、c、d—油路 (6)四斜楔卷取機：，它由主軸、芯軸、斜楔、扇形塊、脹縮缸等組成。這種結(jié)構(gòu)形式具有以下幾個優(yōu)點:剛性比較大,結(jié)構(gòu)簡單, 潤滑方便, 配合面防塵效果好。主要由棱錐軸、扇形塊、鉗口及脹縮缸等組成，結(jié)構(gòu)比較簡單。由于沒有中間力的傳動零件，棱錐軸直徑變大，強度變高，可承受的張力可達600kN，常用于冷連軋機組的卷取機和多輥可逆式冷軋機的大張力卷取。 八棱錐卷取軸結(jié)構(gòu)1—蝶形彈簧；2—扇形板；3—棱錐軸；4—拉桿；5—滾動軸承；6—花鍵軸；7—花鍵；8—漲縮油缸；9—漲縮連桿；10—調(diào)節(jié)螺栓；11—環(huán)形彈簧；12—漲縮滑套及斜塊；13—杠桿撥叉；14—齒形聯(lián)軸器；15—傳動軸；16—卸卷器導(dǎo)桿；17—卸卷器油缸；18—卸卷器推板；19—鑲條；20—頭套(5) 四棱錐式:為克服實心卷取軸卸卷困難的缺點，設(shè)計了四棱錐卷取軸。 卷取軸封閉, 電機通過裝有快速拆裝齒輪套的齒形聯(lián)軸節(jié)直接拖動。首先為減小卷取機轉(zhuǎn)動慣量，改善啟動、調(diào)速、制動性能，趨向于采用電動機直接傳動卷取軸的方式。要求徑向柱塞密封設(shè)計和加工精度較高, 易漏油, 影響帶材表面質(zhì)量。610兩種直徑的，并能實現(xiàn)快速更換，卷取軸結(jié)構(gòu)緊湊, 實際使用情況好。由主軸和弓形塊等部分組成。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。(2) 鏈板式: 結(jié)構(gòu)較復(fù)雜, 剛性差、制造困難, 一般用于張力不大于20kN ～50 kN的卷取機。缺點: 不便于卸卷, 軋制張力過大易產(chǎn)生塑性變形。現(xiàn)階段在冷軋機組主要應(yīng)用有兩種, 擴張錐式和四棱錐式[37]。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(yīng)設(shè)有活動支承。而要在較大的帶材壓力作用下能夠縮徑卸卷，就需要有足夠的強度與剛度。 卷取軸的結(jié)構(gòu)形式卷取機本體包括卷取軸、實心芯軸、脹縮油缸及回轉(zhuǎn)接頭、減速箱、活動支承及卸卷裝置等幾部分組成，而卷取軸是卷取機的核心部分, 它直接影響卷取機的工作狀況及帶材的卷取質(zhì)量。 1700熱帶材卷取速度制度圖Ⅰ—準(zhǔn)備狀態(tài)；Ⅱ—正常卷取狀態(tài)；Ⅲ—收卷狀態(tài)；—第一加速度；—第二加速度；—精軋機；—輸出輥道；—張力輥；—卷取軸；—助卷輥；—帶頭出；—帶頭卷上；—帶尾接近；—帶尾出；—帶尾接近 ；—帶尾出總結(jié)卷取生產(chǎn)的經(jīng)驗，可將卷取工藝對卷取設(shè)備性能的要求概括為以下幾個方面：具有較高的咬入和卷取速度；能處理大噸位的帶卷，以提高帶材生產(chǎn)率；能卷取較大厚度范圍的帶材，特別是厚帶及合金帶材，以擴大品種；具有較強的速度控制能力，以實現(xiàn)穩(wěn)定的張力和穩(wěn)定的卷取過程；能產(chǎn)生較大的張力并能在較低的溫度下卷取，以改善帶材的質(zhì)量和機械性能(這要求卷取機本身具有較好的強度和剛度)；所卷帶卷邊緣整齊，便于貯存運輸；高速卷取時，卷取軸有良好的動平衡性能；卷取軸可脹縮，便于卸卷操作。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。正常卷取時，由卷取軸與軋件之間的速度差保持張力。張力輥速度高于軋件速度，便于軋件咬入。在準(zhǔn)備狀態(tài)下，帶材的速度不宜過高，否則既不利于帶材咬入張力輥，也不利于卷上卷取軸。帶材進入卷取機時，張力輥前導(dǎo)尺正確導(dǎo)向，借助導(dǎo)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。此時，上張力輥下壓，助卷輥圍抱卷取軸。確定蝶形彈簧的尺寸和數(shù)量，根據(jù)其設(shè)計計算公式，計算出其恢復(fù)力大小，為下文仿真分析中的受力做理論準(zhǔn)備。分別通過迭代法、根據(jù)支承筒的思想和微積分方法來對徑向壓力進行了研究，為以后設(shè)計卷取軸提供理論依據(jù)。（1）介紹了卷取軸直徑、筒身長度、滑柱斜面角的選擇的依據(jù)，并確定各參數(shù)值。 蝶形彈簧的各參數(shù)值系列/mm/mm/mm/mm/mm/mm/NⅠ562784300Ⅱ451182951Ⅰ系列—扇形板處所選用的蝶形彈簧各參數(shù)；Ⅱ系列—鉗口處所選用的蝶形彈簧各參數(shù)。根據(jù)蝶形彈簧在卷取軸中的作用，在本次設(shè)計的卷取軸中，使用的組合形式是對合組合。根據(jù)結(jié)構(gòu)要求扇形板處所選用的蝶形彈簧Ⅰ型號各參數(shù)為：，；鉗口處所選用的蝶形彈簧Ⅱ型號各參數(shù)為：。其中 ， 取值表對于有支承面彈簧，計算系數(shù)其中，對于無支承面彈簧。（a)無支承面 （b）有支承面 單個彈簧及計算應(yīng)力的截面位置 對合蝶形彈簧單片蝶形彈簧的計算公式： （229）當(dāng)，即蝶形彈簧壓平時，上式簡化為 式中 —單個彈簧的載荷，N。蝶形彈簧是承受軸向負(fù)荷的碟狀彈簧，分為無支撐面和有支承面兩種型式，可以單個使用，也可對合組合或疊合組合、復(fù)合組合成碟簧組使用。因此這種彈簧需要由高的制造精度來保證載荷偏差在允許范圍內(nèi)。蝶形彈簧常用于壓力機、大炮和飛機等機械產(chǎn)品中，作為減振和強力緩沖的彈簧?？刹捎脤?、疊合和復(fù)合的組合方式。其特性曲線可以呈直線形、漸增形、漸減形或是他們的組合。具有三大特點[36]：（1）剛度大，緩沖吸振能力強，能以小變形承受大載荷。將（222）式代入（220）中得 （223）式（223）是二階非齊次線性方程，令則有解得 故 （224）由參考文獻[17]知平衡方程： （225）將（224）式代入（225）式得邊界條件：（1）最外層帶卷的卷取單位張力為，則有 （226）—卷取單位張力，為卷取張力，為帶寬，為帶厚。（1）帶卷內(nèi)部的形變連續(xù)性方程與徑向壓力平衡微分方程如下[18]： （220）式中 —帶卷的矢徑和泊松比；—第i層帶卷的實際張力和徑向壓力；—帶材彈性模量與帶卷徑向壓縮系數(shù)的比值，；稱為帶卷徑向壓縮系數(shù)，它與帶材厚度、表面粗糙度等因素有關(guān)。用數(shù)學(xué)方法把帶卷徑向彈性模量當(dāng)做變量來處理。卷取冷態(tài)帶材；。則有：簡化得 （215）式中—帶卷的泊松比和彈性模量—分別為卷取軸受到的的徑向壓力和第i層的徑向壓力。（2）支承筒半徑的計算作者認(rèn)為當(dāng)?shù)趯有纬芍С型矔r，大于第層的層數(shù)對卷取軸的徑向壓力幾乎為零，可以忽略。這時 （212）設(shè)等厚度圓環(huán)的內(nèi)半徑為，外半徑為，承受均勻的內(nèi)壓力和外壓力。表示繞軸（中心）轉(zhuǎn)動一個角度所產(chǎn)生的位移。若不計體積力，則由（29），可得應(yīng)力函數(shù)滿足的方程，由此可得應(yīng)力函數(shù)的通解相應(yīng)的應(yīng)力分量為： (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(yīng)的位移,對于平面應(yīng)力其結(jié)果是[35]: （211）式中、—分別為徑向位移和環(huán)向位移；、—分別為泊松比和彈性模量。（1）卷取軸變形量的計算帶材與卷取軸彈性模量相同，各向同性，在張力恒定、各層無滑動的條件下，卷取軸徑向壓力分析為彈性力學(xué)的平面軸對稱問題極坐標(biāo)下應(yīng)力函數(shù)表達的應(yīng)力分量，為不計體力的平衡微分方程的解，將其匯總?cè)缦耓34]： (28)極坐標(biāo)系中的相容方程為 (29)式中、—分別為徑向正應(yīng)力和環(huán)向正應(yīng)力、—分別為切應(yīng)力和應(yīng)力函數(shù)在平面問題中，當(dāng)彈性體的形狀及承受的外力都對稱于軸而與幅角無關(guān)，這類問題稱為軸對稱的平面問題。 根據(jù)支承筒的思想進行徑向壓力計算把帶卷看做多層組合的彈性圓筒，考慮層間摩擦力的影響，并且認(rèn)為當(dāng)卷層厚度達到一個臨界值以后就不在對卷取軸增加壓力，在帶卷內(nèi)部產(chǎn)生“支承筒”，從而計算出卷取機卷取軸應(yīng)受到的徑向壓力。液壓系統(tǒng)壓力14MPa，實際油缸直徑為348mm，油缸效率取90%。實際油缸直徑為355mm，油缸效率取90%。實際油缸直徑為140mm，油缸效率取90%。實際油缸直徑為355mm，油缸效率取90%。液壓系統(tǒng)壓力10MPa，實際油缸直徑為250mm，油缸效率取90%。由例（1）中計算公式可知 (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(guān)系，故上述三根卷取軸所得的值與例（1）相同，即。由參考文獻[32]中油缸與徑向壓力關(guān)系公式可得其中—帶材寬度；—棱錐角（斜面角）；—摩擦系數(shù)。實際油缸直徑為250mm，油缸效率取90%。（2）系數(shù)的確定系數(shù)值與帶卷的種類、摩擦系數(shù)等因素相關(guān)，且與帶卷的直徑成反比，與帶卷間的摩擦系數(shù)成正比。取帶卷微元體作為研究對象。 卷取軸端面受力圖由內(nèi)層的帶材張力會因帶卷間的摩擦而減小，可得力平衡方程：、—分別為帶卷受壓后第i層實際張力和帶卷原始施加的張力；—帶卷消失的張力，—帶卷張力消失系數(shù)； —第i層及以上層數(shù)施加的總徑向壓力；—分別為帶材的厚度和帶卷第i層的半徑。（1）公式的推導(dǎo)1）張力消失的計算。 根據(jù)迭代法確定徑向壓力將鋁帶卷及卷取軸均視作厚壁彈性圓筒，在張力作用下，每層鋁帶卷均受一均布的徑向壓力Pi的作用，考慮鋁帶卷的縮徑及外層壓力作用產(chǎn)生的變形量，從而使得鋁帶卷張力減少的因素。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(nèi)外雖有許多學(xué)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。而且在后文中零件的強度校核和液壓脹縮油缸平衡力計算中都需要知道卷取軸所受徑向壓力。而且這些公式通常情況下都具有一定的假定條件，所以這些公式各自用在對應(yīng)的卷取軸相關(guān)設(shè)計計算中。 卷取機卷取軸徑向壓力計算的公式很多，這個與卷取機卷取軸的類型和側(cè)重點有關(guān)。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。目前所設(shè)計的卷取軸都是α＞ψ的“縮徑卷取軸”。當(dāng)斜面角α小于滑動摩擦面的摩擦角ψ時,不論卷取軸上承受多大的徑向壓力,都不會使滑柱與芯軸產(chǎn)生相對滑動,處于自鎖情況,就會使卷取軸整體剛性增大，隨著帶卷徑向壓力的增長，無法產(chǎn)生微量的被迫縮徑（這一縮徑有大大減輕徑向壓力向筒面?zhèn)鬟f的作用），導(dǎo)致帶卷對卷取軸的壓力劇增，使?jié)q縮機構(gòu)負(fù)擔(dān)過重，應(yīng)力太高。從擴大脹縮量的角度來看，希望角偏大，但大了又引起滑柱受載時而滑回，為防止滑回又需很大的軸向推力，從而導(dǎo)致油缸直徑增大。 滑柱的斜面角的確定由卷取機結(jié)構(gòu)可知,卷取軸脹縮是由液壓缸驅(qū)動的芯軸,與扇形板相配合的滑柱來完成的。也可用經(jīng)驗公式，如： (卷取帶鋼時) (卷取有色金屬時)式中 ——帶材最大卷取厚度通過與國內(nèi)外相應(yīng)的卷取軸直徑進行類比，取卷取軸直徑為：D =508mm。實際生產(chǎn)中所選用的卷取軸直徑往往比上述公式（21）計算所得的數(shù)值小，即帶卷里面幾圈出現(xiàn)塑性變形也無妨，可在開卷時進行矯直。這對于防止塌卷是十分有利的[28]。當(dāng)卷取軸直徑太大時，卸卷后容易出現(xiàn)塌卷現(xiàn)象，當(dāng)卷取軸直徑太小時，卷取軸的強度不夠。卷取軸直徑的選擇一般應(yīng)考慮到，帶卷在卷取軸上彈塑性彎曲程度，卷取軸強度以及帶卷塌卷等。對熱軋帶材卷取機，則要求帶材的頭幾圈產(chǎn)生一定程度的塑性變形，以便得到整齊密實的帶卷。而本節(jié)就是對卷取軸的直徑、卷取軸的筒身長度及卷取軸主要零部件滑柱的斜面角等參數(shù)進行了相關(guān)設(shè)計和確定。如果能準(zhǔn)確推導(dǎo)出卷徑變化與卷取軸徑向壓力之間的計算公式，竟而推導(dǎo)出其它機構(gòu)選取的相關(guān)的參數(shù)，并用于指導(dǎo)卷取軸設(shè)計，使卷取軸結(jié)構(gòu)經(jīng)濟適用，則該公式將具有理論和實踐的雙重意義。卷徑變化與卷取軸徑向壓力之間的計算公式，一直是困擾卷取機卷取軸設(shè)計的主要問題。（6）因為卷取軸是在高強度的環(huán)境下工作的，有必要對卷取軸進行強度分析。（4）分析卷取軸結(jié)構(gòu)形式，并且用三維軟件UG建立了卷取軸的三維模型。蝶形彈簧是卷取軸重要的零部件，當(dāng)卸卷時，蝶形彈簧的恢復(fù)力使得卷取軸進行收縮。根據(jù)彈性力學(xué)知識、數(shù)學(xué)數(shù)列和微積分思想，當(dāng)卷取軸卷取鋁帶材時，對卷取軸所受的徑向壓力進行了研究，為以后研究和設(shè)計卷取軸做理論指導(dǎo)。研究了卷取軸的直徑、卷取軸筒身長及滑柱斜面角確定的方法及理論。 論文的主要工作及意義本文首先分析了國內(nèi)外鋁材的發(fā)展?fàn)顩r及卷取機的研制情況，從而了解卷取機在軋制業(yè)中的重要地位，然后分析了目前卷取鋼帶材的卷取軸徑向壓力的研究現(xiàn)狀。當(dāng)時當(dāng)時當(dāng)時式中：，單位張力，其中為緊密系數(shù)。式中：、—分別為帶卷和卷取軸的半徑；、—分別為卷取單位張力和帶卷間的摩擦系數(shù)。（7）叢書和的徑向壓力公式：帶卷內(nèi)層帶材受卷取軸徑向位移影響產(chǎn)生層間摩擦力，此摩擦力限制卷取軸徑向壓力增長。梁勃采夫的徑向壓力計算公式:式中：、—卷取軸及帶材的彈性模量；、—卷取軸及卷材的泊松比；、—卷取帶材的張力及帶材厚度；、—帶材寬度和帶卷半徑；、—卷取軸內(nèi)半徑和外半徑。（6）B —任意i 層卷材半徑(可取卷取軸外半徑與帶材最大外半徑之和的一半)；—假想支承筒外半徑或假想卷材內(nèi)半徑；—卷取軸當(dāng)量內(nèi)半徑( 一般取扇形板最薄處半徑為當(dāng)量內(nèi)半徑)；—卷取軸外半徑或假想支承筒內(nèi)半徑；、—帶材的彈性模