精軋線卷取機(jī)卷筒設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)

武漢科技大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì) 本 科 畢 業(yè) 設(shè) 計(jì)學(xué) 院: 機(jī)械自動(dòng)化學(xué)院 專(zhuān) 業(yè): 機(jī)械類(lèi) 學(xué) 號(hào): 學(xué)生姓名:指導(dǎo)教師:日 期: 二一七年六月題目 ： 精軋線卷取機(jī)卷筒設(shè)計(jì)武漢科技大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì)I摘 要卷取機(jī)是軋鋼生產(chǎn)過(guò)程中的常用設(shè)備。隨著社會(huì)進(jìn)步、經(jīng)濟(jì)發(fā)展，工業(yè)生產(chǎn)中對(duì)軋鋼生產(chǎn)的質(zhì)量要求越來(lái)越高，現(xiàn)如今的精軋線就是為了滿(mǎn)足社會(huì)需要而產(chǎn)生的。我們知道，提高鋼帶質(zhì)量不僅要求鋼鐵冶煉水平要提高，而且要求軋鋼機(jī)械更加優(yōu)化合理。這次設(shè)計(jì)是精軋線卷取機(jī)卷筒設(shè)計(jì)。首先，選擇卷筒類(lèi)型的設(shè)計(jì)方案。說(shuō)明書(shū)中對(duì)不同類(lèi)型的卷筒做了比較，根據(jù)我們涉及要滿(mǎn)足的要求，最后確定選用的結(jié)構(gòu)是四棱錐式卷筒。用液壓缸帶動(dòng)斜楔軸軸向動(dòng)作，實(shí)現(xiàn)卷筒的脹縮動(dòng)作。為了使加工方便，同時(shí)保證主軸足夠大的強(qiáng)度，本設(shè)計(jì)對(duì)椎體做了改進(jìn)。直接將四棱錐體加工在主軸上，和主軸成為一體。并且為了潤(rùn)滑方便，在四棱錐軸的每個(gè)表面都開(kāi)有潤(rùn)滑油槽。本設(shè)計(jì)的優(yōu)點(diǎn)在于，保證了足夠大的軸徑，提高了軸的強(qiáng)度。設(shè)計(jì)主要對(duì)四棱錐受力進(jìn)行了分析，對(duì)軸和軸承等支撐零件進(jìn)行了校核。在扇形板和棱錐軸表面采用優(yōu)質(zhì)潤(rùn)滑。關(guān)鍵詞： 精軋線卷取機(jī)；四棱錐脹縮；液壓鉗口武漢科技大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì)IIAbstractThe coiler is a common equipment used in the rolling process. With the social progress, economic development, industrial production of steel production quality requirements are getting higher and higher, now the finishing line is to meet the needs of society arising. We know that improving the quality of steel not only requires the level of iron and steel smelting to be improved, but also requires rolling steel machinery more optimized and reasonable. This design is the finishing line coiler reel design.First, select the design of the reel type. The manual compares the different types of reels, and according to the requirements we have to meet, the final selection of the selected structure is a quadrangular pyramid. With the hydraulic cylinder to drive the wedge axis axial action, to achieve reel expansion and contraction action. In order to facilitate processing, while ensuring that the spindle is large enough strength, the design of the vertebral body to do improvements. Directly to the quadrangular pyramid processing in the spindle, and the spindle into one. And for lubricating convenience, there is a lubricating oil groove on each surface of the quadrangular pyramid shaft.The advantage of this design is that it ensures a sufficiently large shaft diameter and improves the strength of the shaft. The design of the four pyramid force was analyzed, the shaft and bearing support parts were checked. In the fan-shaped plate and pyramid shaft surface with grease lubrication.Keyword: Finishing line coiler; dilations quadrangular pyramid; hydraulic jaws武漢科技大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì)III目 錄1 緒論 .11.1 選題的背景和目的 .11.2 帶鋼卷取機(jī)國(guó)內(nèi)外發(fā)展 .21.3 卷取機(jī)的內(nèi)容和方法 .21.3.1 冷軋機(jī)組平面布置圖 .21.3.2 卷取機(jī)的類(lèi)型和特點(diǎn) .32 方案的選擇與分析 .92.1 選型原則 .102.1.1 卷筒的樣式 .102.1.2 鉗口型式 .112.2 機(jī)構(gòu)組成及工作原理 .112.1.1 四棱錐卷筒介紹 .112.1.2 液壓式鉗口介紹 .113 卷筒的設(shè)計(jì)計(jì)算 .133.1 卷筒直徑與卷筒長(zhǎng)度 .133.2 計(jì)算卷筒的當(dāng)量半徑 .133.2 卷筒徑向壓力的計(jì)算 .143.3 卷筒的強(qiáng)度條件 .153.4 卷取張力的計(jì)算 .163.5 卷筒脹縮機(jī)構(gòu)受力分析 .163.5.1 受力分析卷取工作時(shí)的收縮 .163.5.2 受力分析卸卷時(shí)的卷筒縮徑 .183.6 軸向脹縮液壓缸行程計(jì)算 .193.7 脹縮缸直徑的計(jì)算 .203.8 心軸的校核 .213.8.1 作出心軸的計(jì)算簡(jiǎn)圖 .213.9 軸的計(jì)算簡(jiǎn)圖 .263.9.1 作出軸的計(jì)算簡(jiǎn)圖 .264 軸承計(jì)算 .304.1 軸承的壽命計(jì)算 .30結(jié)論 .32參考文獻(xiàn) .33致 謝 .34武漢科技大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì)11 緒論1.1 選題的背景和目的冷軋機(jī)組卷取機(jī)是一種大型軋鋼生產(chǎn)設(shè)備，主要用于冷軋帶鋼的生產(chǎn)，在軋鋼生產(chǎn)中有重大作用。其主要作用是將軋制的很長(zhǎng)的冷帶鋼卷成卷，經(jīng)過(guò)卷取機(jī)卷成后的帶鋼卷，體積規(guī)整，占用空間小，維護(hù)簡(jiǎn)單，在生產(chǎn)過(guò)程中有著其他卷取機(jī)所不具有的的優(yōu)點(diǎn)。現(xiàn)階段冷軋帶鋼生產(chǎn)技術(shù)含量越來(lái)越高，卷取機(jī)向高速度、大卷重方向發(fā)展，因此對(duì)卷取機(jī)的要求也越來(lái)越高，而卷筒作為卷取機(jī)中重要的組成部分，他的重要性更為明顯。現(xiàn)階段的軋鋼機(jī)械中，卷筒式卷取機(jī)憑借著上述所說(shuō)的優(yōu)勢(shì)非常廣泛地應(yīng)用在各項(xiàng)大型生產(chǎn)設(shè)備之中。無(wú)卷筒式卷取機(jī)，只適用于行程不長(zhǎng)的軋制過(guò)程，這樣子的局限性出自無(wú)卷筒卷取機(jī)的本身，在他設(shè)計(jì)之初就只是用來(lái)軋制較短的鋼板。卷取機(jī)卷筒為什么要做成是懸臂式的原因一直是我們?cè)趯W(xué)習(xí)卷取機(jī)的過(guò)程中容易忽略的問(wèn)題。經(jīng)過(guò)我的考察發(fā)現(xiàn)，這樣子是為了能夠從卷筒上卸下鋼卷， 。但是由于卷筒工作過(guò)程中經(jīng)受著很大的工作受力，又因?yàn)檫\(yùn)動(dòng)過(guò)程中不可避免的有磨損，磨損又可能帶來(lái)某些不可知的損耗，在這樣的情況下我們必須保證卷軸的強(qiáng)度，和剛度。機(jī)智的工人們和工程師們?cè)跓o(wú)數(shù)次實(shí)踐中發(fā)現(xiàn)除增大卷筒軸尺寸外，還可以在在卷筒可以活動(dòng)的那一段設(shè)置活動(dòng)支撐。冷帶鋼卷取機(jī)根據(jù)數(shù)值的區(qū)別，一般分為兩種：一種是用于粗整的大張力卷取機(jī)，一種是用于精整的精整卷取機(jī)。大張力卷取機(jī)一般用在可連軋機(jī)、平整機(jī)等許多種類(lèi)的軋機(jī)。精整卷取機(jī)則主要用于一些列金屬表面處理技術(shù)較為復(fù)雜的生產(chǎn)機(jī)組。四棱錐卷筒卷取機(jī)，八棱錐卷筒卷取機(jī)，實(shí)心卷筒卷取機(jī)及弓形塊和四斜楔卷取機(jī)是根據(jù)卷取機(jī)的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)而區(qū)分出來(lái)的。實(shí)心卷筒卷取機(jī)經(jīng)過(guò)特殊的工藝之后獲得了其他的生產(chǎn)設(shè)備所不具備的高強(qiáng)度，所以經(jīng)常被用來(lái)做幾乎和大張力卷取機(jī)一樣的工作。弓形塊的在犧牲了高強(qiáng)度之后具備了較為簡(jiǎn)單的生產(chǎn)結(jié)構(gòu)，一般用來(lái)做和精整卷取機(jī)一樣的工作。而另一種不能被忽視的可逆式冷軋機(jī)，由于可逆式所帶來(lái)的不可避免的承受壓力大，最大甚至可以達(dá)到五百千牛。武漢科技大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì)2這也是為什么要設(shè)計(jì)卷取機(jī)的原因。卷筒對(duì)于卷取機(jī)來(lái)說(shuō)非常重要，所以我們?cè)趯?duì)卷筒設(shè)計(jì)時(shí)，我們要確定好卷取機(jī)的各個(gè)結(jié)構(gòu)參數(shù)，并且在設(shè)計(jì)過(guò)程中，最好是憑借參考資料上的公式來(lái)確定數(shù)據(jù)，來(lái)保證設(shè)計(jì)的準(zhǔn)確性，為以后工作打下良好的基礎(chǔ)。1.2 帶鋼卷取機(jī)國(guó)內(nèi)外發(fā)展冷帶鋼卷取機(jī)有著熱帶剛卷取機(jī)所不具備的功能，它是一種比較方便建造的卷取機(jī)，只需要工廠提供合適的空間就能夠建造并滿(mǎn)足其要求。隨著現(xiàn)代化工業(yè)的發(fā)展，越來(lái)越多的新型設(shè)備需要更多種類(lèi)的鋼材，這些都在呼吁卷取機(jī)進(jìn)行改革。一個(gè)明顯的例子就是在原有的卷取機(jī)基礎(chǔ)上，我們采用八棱錐扇形塊卷筒。這樣做的主要目的是讓鋼卷可以保持圓形。在這里，對(duì)于鋼版頭我們要采取夾緊的機(jī)構(gòu)。對(duì)于卷筒采用脹縮的形勢(shì)，才能最大限度地保證卷取工藝符合我們的設(shè)計(jì)要求。卷曲質(zhì)量也會(huì)得到充分的保障。也使得卷取機(jī)卸載和夾緊變得更加順暢自如，不會(huì)受到其他無(wú)關(guān)緊要的因素的干擾。多年以來(lái)，液壓伺服系統(tǒng)得到了充分的利用。是為了使卷取機(jī)的位置能夠自己進(jìn)行一定的調(diào)整。使板的邊緣平整度得到充分的保障。多年以來(lái)，卷取機(jī)進(jìn)行了一代又一代的改進(jìn)，使得脹縮機(jī)構(gòu)越來(lái)越多，現(xiàn)如今，兩段以上居多，張縮量已經(jīng)達(dá)到了一定程度。就在剛才，新一代的卷筒已經(jīng)被世人所熟知，這種類(lèi)型的卷取機(jī)的牛逼之處在于，它的直徑會(huì)自行進(jìn)行調(diào)整。伴隨著壓力的變化，它的直徑會(huì)自行進(jìn)行適當(dāng)?shù)恼{(diào)整，使得整個(gè)機(jī)械系統(tǒng)運(yùn)行得當(dāng)。有效避免了由于帶鋼重量而對(duì)卷筒產(chǎn)生的損傷。也不會(huì)對(duì)帶鋼的卷取產(chǎn)生什么負(fù)面影響，其生產(chǎn)效率和產(chǎn)品質(zhì)量也得到了保障。1.3 卷取機(jī)的內(nèi)容和方法1.3.1 冷軋機(jī)組平面布置圖具體布置如圖 1.1 所示武漢科技大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì)3圖 1.1 1700 冷軋機(jī)組平面布置示意圖這種冷軋機(jī)是單向運(yùn)行的，整個(gè)裝置設(shè)有兩個(gè)滾輪，可以進(jìn)行連軋。其工作過(guò)程可分為一下幾個(gè)步驟，首先鋼卷被起重機(jī)構(gòu)吊運(yùn)過(guò)來(lái)，將打捆好的鋼卷拆開(kāi)，然后再用伸直機(jī)械械把鋼卷的頭部弄平整。整個(gè)過(guò)程有以下幾部分組成，首先是拆卷機(jī)送帶，拆卷機(jī)帶動(dòng)鋼帶轉(zhuǎn)動(dòng)，使得需要卷取的鋼帶通過(guò)機(jī)前壓板。然后鋼帶進(jìn)入四輥軋機(jī)，經(jīng)過(guò)軋機(jī)加工后鋼帶被送入卷取機(jī)。到達(dá)卷取機(jī)的帶鋼頭部伸入卷取機(jī)的鉗口，鉗口夾緊鋼帶頭。卷取幾圈以后，在柱塞液壓缸的作用下卷筒脹徑、壓板壓緊。而后開(kāi)始軋制工作，整條鋼帶軋制一次后，由卸卷小車(chē)卸卷后送回拆卷機(jī)部份。返回卸卷機(jī)的鋼帶卷再重復(fù)前面的加工軋制過(guò)程。這種軋制方式一共要重復(fù)一次，軋制四道次。但是由于都是正向軋制道次，鋼帶壓下量相對(duì)較大，在實(shí)際生產(chǎn)中可以起到起到五道次的作用。因此，此種軋制方式的優(yōu)點(diǎn)就是：帶材生產(chǎn)率高、成材率好。1.3.2 卷取機(jī)的類(lèi)型和特點(diǎn)通常情況下這種鋼卷取機(jī)主要分幾種形式。如表所示，這是卷取機(jī)的一些特殊性能。卷筒式卷取機(jī)的組成是一個(gè)值得研究的部分。但是此類(lèi)卷取機(jī)的組成也并不復(fù)雜，總的來(lái)說(shuō)，此類(lèi)卷筒一般由卷筒、傳動(dòng)機(jī)構(gòu)，壓緊輥裝置，活動(dòng)支承部分和推卷機(jī)等部件組成。這里面的每個(gè)名字都有著其特殊的含義，每一個(gè)部件都可以展開(kāi)來(lái)講。壓緊輥是在卷取機(jī)在完成其特定的工作之后才起作用的，它是用來(lái)將帶鋼尾部壓住。這樣做的目的也是為了固定住鋼卷的尾部，達(dá)到防止松卷的目的。武漢科技大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì)4成卷冷軋帶材，一個(gè)在工人心目中有特殊意義的詞語(yǔ)，可以說(shuō) 70 后的工人們?cè)诠S里應(yīng)該都見(jiàn)過(guò)卷取機(jī)軋制，每種卷取機(jī)都對(duì)應(yīng)著特殊的鋼材。卷曲速度決定著卷取機(jī)的受力。同樣影響受力還有帶卷重量和卷取張力，所以在這種情況下可采用光電或氣動(dòng)式發(fā)射和接受裝置實(shí)現(xiàn)隨機(jī)控制。(1) 實(shí)心卷筒卷取機(jī)實(shí)心卷筒有著自己獨(dú)特的優(yōu)勢(shì)，強(qiáng)度是所有類(lèi)型中最大的，同樣剛度也是最大的。在卷取的過(guò)程中，不會(huì)產(chǎn)生明顯的彎曲。也不會(huì)產(chǎn)生明顯的變形，能夠使得張力在卷筒上處處分布均勻。在多輥軋機(jī)上的得到了非常充分的使用。但是實(shí)心卷筒一些缺陷仍不可忽略，它不能夠變大或變小，也就是說(shuō)卷取完成后，卷筒不能夠伸縮，變小，卸卷能力偏差。在剛開(kāi)始，實(shí)心卷筒得到了非常廣泛的應(yīng)用。由于其結(jié)構(gòu)比較簡(jiǎn)單，并且承載能力相當(dāng)好，所以當(dāng)時(shí)，大部分的卷取機(jī)都采用它作為卷筒。直到現(xiàn)在，這種實(shí)心卷筒在有些地方還在使用，但已經(jīng)和時(shí)代遠(yuǎn)遠(yuǎn)不合拍，必須設(shè)置很多輔助性的裝置，來(lái)保證其卷取，和卸載，對(duì)于卷取和卸載能力特別差的實(shí)心卷筒來(lái)說(shuō)，這些東西不能夠省略，顯得設(shè)備冗長(zhǎng)，復(fù)雜，占地空間大，生產(chǎn)效率低下。時(shí)代永遠(yuǎn)在進(jìn)步，任何一個(gè)東西不一步步改善就注定被時(shí)代所拋棄。現(xiàn)如今，卷筒都已經(jīng)朝著大張力的方向發(fā)展，卷取機(jī)張力不斷地在增大，使得卷取的鋼卷平整度，以及卷取效率都有了突飛猛進(jìn)的發(fā)展。時(shí)代要求這些東西必須一步步前進(jìn)，顯然現(xiàn)如今的要求下，這種實(shí)心卷筒再也不能再現(xiàn)在的時(shí)代里產(chǎn)生太大的影響，只能隨時(shí)代漸遠(yuǎn)，成為歷史?？萍技夹g(shù)發(fā)展這么長(zhǎng)時(shí)間，一般采用卷取機(jī)尤其是其卷筒可以控制直徑的情況下是在軋制線下，由于利用流量的不同形成的大架前后的拉力來(lái)完成軋制的方式。而這種可以變徑的卷筒原理也在使用說(shuō)明書(shū)中有詳細(xì)介紹，在卷筒內(nèi)部有相應(yīng)型號(hào)的液壓缸，調(diào)整液壓缸的收縮就可以完成調(diào)節(jié)卷筒參數(shù)的目的，其中卷筒的參數(shù)包括卷筒徑向方向上的收縮壓力值以及徑向上的尺寸數(shù)值。在這一大類(lèi)的卷取機(jī)中有一類(lèi)結(jié)構(gòu)更為簡(jiǎn)單的，其結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單在卷筒是實(shí)心的，實(shí)心帶來(lái)更好的強(qiáng)度和剛度，但是同樣也固定死了卷筒本身樂(lè)意調(diào)節(jié)的徑向單位。這種卷曲系統(tǒng)在實(shí)際環(huán)境上的環(huán)境表現(xiàn)非常穩(wěn)定而且故障率較低。這類(lèi)的卷曲系統(tǒng)廣泛適用于一類(lèi)特殊的鋼帶，比如較薄，每個(gè)單位上的張力較大，并且由于剛筒本身的實(shí)心特性，剛度強(qiáng)，導(dǎo)致上面可以承受更重的鋼帶。但是本身特性決定的缺點(diǎn)也很明顯，那就是特外需要變徑重卷機(jī)。重卷機(jī)器的目的就是將已經(jīng)卷好的鋼帶反過(guò)來(lái)重新通過(guò)這個(gè)機(jī)器卷成另外直徑的鋼帶卷。并且由武漢科技大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì)5于此類(lèi)的卷筒的的卷曲鋼帶類(lèi)型，會(huì)讓成品鋼帶較輕，所以在一些情況下都可以由人工手動(dòng)取下。由于軋制過(guò)程屬于壓力很大的生產(chǎn)，所以實(shí)心的卷筒都需要經(jīng)過(guò)鍛造以及熱處理，尤其是對(duì)熱處理的要求更是需要卷筒各段處理均勻。(2) 凸輪式卷筒卷取機(jī)這一類(lèi)的卷曲系統(tǒng)屬于快要淘汰的類(lèi)型了，但是屬于在可變徑卷筒中結(jié)構(gòu)較為的簡(jiǎn)單的一類(lèi)，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單則體現(xiàn)出在生產(chǎn)過(guò)程中的廉價(jià)以及小批量生產(chǎn)中的維護(hù)方便。但是作為旋轉(zhuǎn)機(jī)械，就必須保證旋轉(zhuǎn)機(jī)械不能有太嚴(yán)重的質(zhì)量偏移，凸輪本身的結(jié)構(gòu)就不在這一范圍內(nèi)，所以在制造過(guò)程中很難控制好本身的徑向質(zhì)量定位，這一弊端就會(huì)導(dǎo)致后期使用上會(huì)出現(xiàn)各種振動(dòng)，加大表面磨損程度，磨損面又承受較大的壓力，對(duì)使用壽命的影響將會(huì)更大。(3)弓型塊卷筒卷取機(jī)這一類(lèi)卷曲系統(tǒng)構(gòu) 造很復(fù)雜，經(jīng)常帶著一個(gè)鉗口，比較難生產(chǎn)。但在工業(yè)生產(chǎn)中卻非常好用，絕對(duì)可靠。它的卷筒軸十分結(jié)實(shí)，平衡非常好，經(jīng)常在酸洗機(jī)組、軋機(jī)和精整機(jī)組中使用。這種卷取機(jī)要求卷筒直徑能夠脹縮，不僅如此，為了固定住鋼帶頭部，使得卷帶鋼時(shí)可以精密不出現(xiàn)偏移、滑動(dòng)，這種卷取機(jī)的卷筒表面粗糙度一定要低。一般要求是，加工好的卷筒面要進(jìn)行精細(xì)打磨。為了夾緊帶鋼頭部，還必須設(shè)置鉗口，為保證夾子的牢靠度，現(xiàn)如今常用液壓鉗口。鉗口工作要求鉗口能穩(wěn)定開(kāi)合。設(shè)置鉗口不僅有夾緊帶鋼頭的作用，而且在卸卷時(shí)，方便使鋼卷張開(kāi)，給卸卷工作帶來(lái)很大便利。但是這一種卷取機(jī)有一個(gè)很大的缺點(diǎn)，導(dǎo)致此種卷曲機(jī)卷筒不能勝任大卷重條件下的工作。究其原因，一是弓形塊設(shè)計(jì)時(shí)不能保證足夠的厚度，使得弓形塊在剛度方面的性能很差。因此，這種卷取機(jī)一般都用在強(qiáng)度、剛度要求不是很大的場(chǎng)合。大多時(shí)候用在剪切流水線和酸洗加工車(chē)間。在熱處理和涂層機(jī)組車(chē)間也常有使用。在早期鋼帶產(chǎn)量不高，加工要求還沒(méi)向大卷重、髙卷速方向發(fā)展時(shí)，相對(duì)落后的早期主軋機(jī)上邊也經(jīng)常采用這一類(lèi)型的卷筒。這一類(lèi)卷取機(jī)卷筒常用分類(lèi)有三種，分類(lèi)依據(jù)主要是弓形塊卷筒的脹縮機(jī)構(gòu)。其脹縮機(jī)構(gòu)可以分為三種類(lèi)型。所對(duì)應(yīng)的卷取機(jī)分類(lèi)有以下三種：凸輪式弓形塊卷筒卷取機(jī)，斜楔式弓形塊卷取機(jī)以及徑向活塞式卷取機(jī)。下面就這幾種形式的卷取機(jī)進(jìn)行簡(jiǎn)單介紹。此種凸輪式在結(jié)構(gòu)上很復(fù)雜，凸輪加工過(guò)程繁瑣，需要加工的配合面多，不