【正文】 運用仿真分析軟件進行分析計算，但總體上對于卷取機有許多關(guān)鍵技術(shù)還沒有完全掌握，該領(lǐng)域的理論和成果還不是很完善。 本課題主要研究的是芯軸式雙卷筒卷取機。 ②行星式，其優(yōu)點包括：制造相對簡單；裝配相對容易；傳動件的互換性好，備件少。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)、應用廣泛?？_塞爾卷取機主要由：傳動系統(tǒng)、卷筒組件、活動支承、大轉(zhuǎn)盤組件(旋轉(zhuǎn)鎖緊裝置)、輔助卷取系統(tǒng)等部分組成。它同時也適用于生產(chǎn)線入口段的開卷操作。該機設計緊湊，可節(jié)省設備安裝空間，并且能夠快速建立張力，延長穩(wěn)定軋制時間，提高成材率。目前全世界有能力制造這種卷取機的廠家很少。弓形塊卷筒的主要缺點是卷筒結(jié)構(gòu)不對稱，高速卷取時動平衡性能差。當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。卷筒端部設有平衡缸。增壓缸內(nèi)最大壓力可達25MPa。增壓缸為定容積式，其柱塞有脹縮缸活塞桿推動。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。卷筒的脹縮方式有凸輪式、軸向缸斜楔脹縮式和徑向缸式三種。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。卷取薄帶不會產(chǎn)生壓痕。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。 ④ 四斜楔卷取機的卷筒是由主軸、芯軸、斜楔、扇形塊、脹縮缸等組成。八棱錐結(jié)構(gòu)卷筒適用于高速連軋機的卷取。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筒的方式。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。 ② 四棱錐卷取機為克服實心卷取機卷筒卸卷困難的缺點，設計了四棱錐卷筒。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。其缺點是卸卷需采用倒卷方法，影響了軋機的生產(chǎn)能力。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)。帶鋼糾偏裝置的工作原理如圖11所示。 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。 ③ 鋼卷的穩(wěn)定性 冷軋的薄帶鋼采用大直徑卷筒卷取時，卸卷后帶卷的穩(wěn)定性極差，甚至出現(xiàn)塌卷現(xiàn)象。軋制卷取時，表11中應考慮加工硬化因素，精整卷取薄帶時，張應力應取大值。目前，冷帶卷取機都采用雙電樞或多電樞直流電機驅(qū)動，并盡量減小傳動系統(tǒng)的傳動慣量，提高調(diào)速性能，以實現(xiàn)對張力的嚴格控制。 ① 張力 冷帶鋼卷取機的突出特點是采用較大張力。此外，大張力卷取機的卷筒從性能上還有固定剛度卷筒和可控剛度卷筒之分。前三種強度好，徑向剛度大，常用于軋制線做大張力的卷取。精整卷取機則主要用于連續(xù)退火、酸洗、涂鍍層及縱剪、重卷等生產(chǎn)機組。 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。目前，冷扎帶鋼的卷取多采用卷筒式卷取機，其設備配置較為簡單，主要由卷筒及其傳動系統(tǒng)、壓力輥、活力支撐和推卷、卸卷等裝置組成。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。軋鋼生產(chǎn)實踐證明，卷取機的工作狀態(tài)直接影響著軋機，特別是連軋機生產(chǎn)力的發(fā)揮。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(jié)構(gòu)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(guān)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。卷取機是軋鋼車間的重要輔助設備，在帶材和線材生產(chǎn)中均被廣泛應用。因此，對強力、高速卷取設備的研究一直受到重視。本項目主要介紹的是冷帶材卷取機。高生產(chǎn)率的卷取機往往還設有助卷輥。大張力卷取機主要用于可逆軋機，連軋機，單機架軋機及平整機。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。后兩種結(jié)構(gòu)簡單，易于制造，常用于低張力的各種精整線。 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。由于張力直接影響產(chǎn)品質(zhì)量尺寸精度，因此對張力的控制有嚴格的要求。各種生產(chǎn)線的卷取張力見表11。表11 卷取張力表機組可逆軋機連軋機精整機組帶厚/mm~ 1~2 2~4——張應力/Mpa ② 表面質(zhì)量 冷帶鋼表面光潔，板形及尺寸精度要求較高，因此對卷筒幾何形狀及表面質(zhì)量的要求也相應提高。因此加工帶材厚度范圍大的生產(chǎn)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。為此常采用自動糾偏控制裝置。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。 ① 實心卷筒卷取機一般為兩端支撐，結(jié)構(gòu)簡單，具有高的強度和剛度，用于大張力卷取。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)。為防止卷筒塑性變形，卷筒材料一般都采用合金鍛鋼并經(jīng)均勻熱處理。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。 ③ 八棱錐卷取機近年來冷軋機向高速、重卷、自動化方向發(fā)展，在卷取機結(jié)構(gòu)上也做了較大的改進。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。但結(jié)構(gòu)復雜，加工精度高，彈簧易損壞。卷筒的脹縮機構(gòu)是四對斜楔。脹徑時外斜楔徑向外伸，填補扇形塊間隙，斜楔頂面與扇形塊外表面構(gòu)成一整圓。這種卷筒的最大特點是主軸、扇形塊加工方便。 ⑤ 弓形塊卷取機適用于寬帶鋼精整線的卷取。弓形塊卷筒由主軸和弓形塊等部分組成。徑向活塞缸與卷筒心部軸向設置的增壓缸接通。當壓力油()經(jīng)回轉(zhuǎn)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(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。卸卷時，脹縮缸反向移動，增壓缸內(nèi)油壓降低，借碟形彈簧的作用，使鉗口松開，弓形塊收縮。油壓增大時，平衡缸活塞外移。因此可保持增壓缸內(nèi)油壓的正常水平。 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)非常的復雜(傳動級數(shù)多，傳動軸長，構(gòu)造復雜)，是一種設計和制作難度非常高的冶金機械設備。 卡羅塞爾卷取機可廣泛應用于各類帶鋼生產(chǎn)線，如全連續(xù)的冷軋生產(chǎn)線，該設備以高效、連續(xù)的方式卷取帶鋼。當其被用于改造項目時，可將改造量降至最低。其它廠家逐漸開始選擇這種卷取機。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。其缺點包括：制造相對困難；裝配精度要求較高；傳動件的互換性稍差，備件種類偏多。其缺點包括：小齒輪強度不好；設備重量偏大；小規(guī)格鋼卷使用不理想；行星內(nèi)齒副傳動平穩(wěn)性差。 項目研究的意義來源及可行性論證 項目研究的學術(shù)意義 近年來，國內(nèi)卷取設備水平正在逐步提高，這就迫切要求相應的理論研究的深入。我國當前對該卷取機技術(shù)的研發(fā)正處在一個起步階段，相關(guān)可參考資料有限，進展不大。通過這次研究盡可能的使該領(lǐng)域的理論和成果完善、系統(tǒng)化。卷取機作為連續(xù)冷軋生產(chǎn)線的關(guān)鍵設備，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。綜合比較，并從長遠角度來看，CARROUSEL卷取機關(guān)鍵技術(shù)的研發(fā)，對于提高軋鋼廠家的經(jīng)濟利益、產(chǎn)品質(zhì)量和市場競爭力都具有極大的現(xiàn)實意義。芯軸外套式雙卷筒卷取機，具有良好的市場前景。 6 重慶大學本科學位論文 2 卡羅塞爾卷取機結(jié)構(gòu)及原理分析2 卡羅塞爾卷取機結(jié)構(gòu)及原理分析 卡羅塞爾卷取機的工作原理卡羅塞爾卷取機布置在帶鋼導板臺的后面，交替地用兩套張力卷筒卷取帶鋼。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。 卷筒結(jié)構(gòu)工作原理卡羅塞爾卷取機卷筒部分工作原理(如圖22)如下：圖22卡羅塞爾卷取機卷取過程當帶鋼出連軋機最后一架機座，經(jīng)磁性皮帶送入卷取機1號位置的卷筒1，如圖22(a)所示，卷筒1處于脹徑狀態(tài)，在助卷器的助卷下卷取，進入穩(wěn)定的卷取狀態(tài)后助卷器讓開，大轉(zhuǎn)盤在大轉(zhuǎn)盤驅(qū)動系統(tǒng)（圖25）的驅(qū)動下轉(zhuǎn)動180176。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。 卷筒卡羅塞爾卷取機有兩個可脹縮卷筒，其結(jié)構(gòu)尺寸相同，兩卷筒的安裝位置與大轉(zhuǎn)盤的回轉(zhuǎn)中心對稱。心部裝有推桿及楔塊，外部裝有四塊扇形板?？_塞爾卷取機卷筒結(jié)構(gòu)如圖2圖24所示。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。當1號卷筒進入工作位置時，脹縮液壓缸啟動給油，使拉桿向右移動，同時帶動棱錐軸向右移動。當帶卷達到目標重量時，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)。定位鎖緊裝置的作用是保證將卷筒固定在準確的工作位置，在大轉(zhuǎn)盤的下方位置對稱布置兩個限位塊及由液壓缸控制的鎖緊裝置。此時卷筒仍處于卷取狀態(tài)，因此卷筒的傳動采用類周轉(zhuǎn)輪系傳動機構(gòu)。 44 重慶大學本科學位論文 3 基本參數(shù)的確定3 基本參數(shù)的確定 主傳動系統(tǒng)設計雙卷筒卷取機主傳動設計，主要包括以下幾個部分：主電機選型校核，聯(lián)軸器選型，減速器及齒輪座中齒輪傳動設計，雙列圓錐滾子軸承選型，輸入輸出軸設計校核，普通平鍵，花鍵聯(lián)接的校核等。卷取機速度控制要同時考慮一下兩個因素：為適應機組速度變化而調(diào)整卷取速度時，不應影響電機的驅(qū)動力矩；為適應卷徑變化而調(diào)整卷筒轉(zhuǎn)速時，不應引起張力波動。① 卷取機功率計算卷取機電機功率由卷筒負載力矩決定，負載力矩包括靜力矩和動力矩。 卷取時，卷取速度保持恒定，卷筒的轉(zhuǎn)速隨著卷徑的變化而變化，由于，所以卷筒的轉(zhuǎn)速變化范圍超出交流變頻電機的調(diào)速范圍，選擇電機功率時，應該考慮增加電機的計算功率，以保證電機在額定轉(zhuǎn)速下工作時，有足夠的力矩滿足帶材卷取時候所需要的張力，計算功率時應考慮增大電機的計算功率。：根據(jù)設計參數(shù)：張力為80000N，最高卷取速度為20m/s。由此可知以該方法選取電機和實際選取的電機有較好的一致性。動力矩有兩部分，一部分是由于卷筒速度變化而引起的；另一部分是卷徑變化而引起的。從可以看出，在卷取的過程中，其值引起的張力變化為一常數(shù)，則在該因素影響下張力的變動量為0。以減小電機的調(diào)速范圍，使電機的選擇更具有經(jīng)濟性?？汕蟮秒姍C調(diào)速范圍如下式： （）