精軋線卷取機卷筒設(shè)計說明書

武漢科技大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計 本 科 畢 業(yè) 設(shè) 計學(xué) 院: 機械自動化學(xué)院 專 業(yè): 機械類 學(xué) 號: 學(xué)生姓名:指導(dǎo)教師:日 期: 二一七年六月題目 ： 精軋線卷取機卷筒設(shè)計武漢科技大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計I摘 要卷取機是軋鋼生產(chǎn)過程中的常用設(shè)備。隨著社會進步、經(jīng)濟發(fā)展，工業(yè)生產(chǎn)中對軋鋼生產(chǎn)的質(zhì)量要求越來越高，現(xiàn)如今的精軋線就是為了滿足社會需要而產(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，而且要求軋鋼機械更加優(yōu)化合理。這次設(shè)計是精軋線卷取機卷筒設(shè)計。首先，選擇卷筒類型的設(shè)計方案。說明書中對不同類型的卷筒做了比較，根據(jù)我們涉及要滿足的要求，最后確定選用的結(jié)構(gòu)是四棱錐式卷筒。用液壓缸帶動斜楔軸軸向動作，實現(xiàn)卷筒的脹縮動作。為了使加工方便，同時保證主軸足夠大的強度，本設(shè)計對椎體做了改進。直接將四棱錐體加工在主軸上，和主軸成為一體。并且為了潤滑方便，在四棱錐軸的每個表面都開有潤滑油槽。本設(shè)計的優(yōu)點在于，保證了足夠大的軸徑，提高了軸的強度。設(shè)計主要對四棱錐受力進行了分析，對軸和軸承等支撐零件進行了校核。在扇形板和棱錐軸表面采用優(yōu)質(zhì)潤滑。關(guān)鍵詞： 精軋線卷取機；四棱錐脹縮；液壓鉗口武漢科技大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計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III目 錄1 緒論 .11.1 選題的背景和目的 .11.2 帶鋼卷取機國內(nèi)外發(fā)展 .21.3 卷取機的內(nèi)容和方法 .21.3.1 冷軋機組平面布置圖 .21.3.2 卷取機的類型和特點 .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)計計算 .133.1 卷筒直徑與卷筒長度 .133.2 計算卷筒的當量半徑 .133.2 卷筒徑向壓力的計算 .143.3 卷筒的強度條件 .153.4 卷取張力的計算 .163.5 卷筒脹縮機構(gòu)受力分析 .163.5.1 受力分析卷取工作時的收縮 .163.5.2 受力分析卸卷時的卷筒縮徑 .183.6 軸向脹縮液壓缸行程計算 .193.7 脹縮缸直徑的計算 .203.8 心軸的校核 .213.8.1 作出心軸的計算簡圖 .213.9 軸的計算簡圖 .263.9.1 作出軸的計算簡圖 .264 軸承計算 .304.1 軸承的壽命計算 .30結(jié)論 .32參考文獻 .33致 謝 .34武漢科技大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計11 緒論1.1 選題的背景和目的冷軋機組卷取機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的冷帶鋼卷成卷，經(jīng)過卷取機卷成后的帶鋼卷，體積規(guī)整，占用空間小，維護簡單，在生產(chǎn)過程中有著其他卷取機所不具有的的優(yōu)點。現(xiàn)階段冷軋帶鋼生產(chǎn)技術(shù)含量越來越高，卷取機向高速度、大卷重方向發(fā)展，因此對卷取機的要求也越來越高，而卷筒作為卷取機中重要的組成部分，他的重要性更為明顯?，F(xiàn)階段的軋鋼機械中，卷筒式卷取機憑借著上述所說的優(yōu)勢非常廣泛地應(yīng)用在各項大型生產(chǎn)設(shè)備之中。無卷筒式卷取機，只適用于行程不長的軋制過程，這樣子的局限性出自無卷筒卷取機的本身，在他設(shè)計之初就只是用來軋制較短的鋼板。卷取機卷筒為什么要做成是懸臂式的原因一直是我們在學(xué)習(xí)卷取機的過程中容易忽略的問題。經(jīng)過我的考察發(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程中經(jīng)受著很大的工作受力，又因為運動過程中不可避免的有磨損，磨損又可能帶來某些不可知的損耗，在這樣的情況下我們必須保證卷軸的強度，和剛度。機智的工人們和工程師們在無數(shù)次實踐中發(fā)現(xiàn)除增大卷筒軸尺寸外，還可以在在卷筒可以活動的那一段設(shè)置活動支撐。冷帶鋼卷取機根據(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，一種是用于精整的精整卷取機。大張力卷取機一般用在可連軋機、平整機等許多種類的軋機。精整卷取機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)機組。四棱錐卷筒卷取機，八棱錐卷筒卷取機，實心卷筒卷取機及弓形塊和四斜楔卷取機是根據(jù)卷取機的結(jié)構(gòu)特點而區(qū)分出來的。實心卷筒卷取機經(jīng)過特殊的工藝之后獲得了其他的生產(chǎn)設(shè)備所不具備的高強度，所以經(jīng)常被用來做幾乎和大張力卷取機一樣的工作。弓形塊的在犧牲了高強度之后具備了較為簡單的生產(chǎn)結(jié)構(gòu)，一般用來做和精整卷取機一樣的工作。而另一種不能被忽視的可逆式冷軋機，由于可逆式所帶來的不可避免的承受壓力大，最大甚至可以達到五百千牛。武漢科技大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計2這也是為什么要設(shè)計卷取機的原因。卷筒對于卷取機來說非常重要，所以我們在對卷筒設(shè)計時，我們要確定好卷取機的各個結(jié)構(gòu)參數(shù)，并且在設(shè)計過程中，最好是憑借參考資料上的公式來確定數(shù)據(jù)，來保證設(shè)計的準確性，為以后工作打下良好的基礎(chǔ)。1.2 帶鋼卷取機國內(nèi)外發(fā)展冷帶鋼卷取機有著熱帶剛卷取機所不具備的功能，它是一種比較方便建造的卷取機，只需要工廠提供合適的空間就能夠建造并滿足其要求。隨著現(xiàn)代化工業(yè)的發(fā)展，越來越多的新型設(shè)備需要更多種類的鋼材，這些都在呼吁卷取機進行改革。一個明顯的例子就是在原有的卷取機基礎(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，對于鋼版頭我們要采取夾緊的機構(gòu)。對于卷筒采用脹縮的形勢，才能最大限度地保證卷取工藝符合我們的設(shè)計要求。卷曲質(zhì)量也會得到充分的保障。也使得卷取機卸載和夾緊變得更加順暢自如，不會受到其他無關(guān)緊要的因素的干擾。多年以來，液壓伺服系統(tǒng)得到了充分的利用。是為了使卷取機的位置能夠自己進行一定的調(diào)整。使板的邊緣平整度得到充分的保障。多年以來，卷取機進行了一代又一代的改進，使得脹縮機構(gòu)越來越多，現(xiàn)如今，兩段以上居多，張縮量已經(jīng)達到了一定程度。就在剛才，新一代的卷筒已經(jīng)被世人所熟知，這種類型的卷取機的牛逼之處在于，它的直徑會自行進行調(diào)整。伴隨著壓力的變化，它的直徑會自行進行適當?shù)恼{(diào)整，使得整個機械系統(tǒng)運行得當。有效避免了由于帶鋼重量而對卷筒產(chǎn)生的損傷。也不會對帶鋼的卷取產(chǎn)生什么負面影響，其生產(chǎn)效率和產(chǎn)品質(zhì)量也得到了保障。1.3 卷取機的內(nèi)容和方法1.3.1 冷軋機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3圖 1.1 1700 冷軋機組平面布置示意圖這種冷軋機是單向運行的，整個裝置設(shè)有兩個滾輪，可以進行連軋。其工作過程可分為一下幾個步驟，首先鋼卷被起重機構(gòu)吊運過來，將打捆好的鋼卷拆開，然后再用伸直機械械把鋼卷的頭部弄平整。整個過程有以下幾部分組成，首先是拆卷機送帶，拆卷機帶動鋼帶轉(zhuǎn)動，使得需要卷取的鋼帶通過機前壓板。然后鋼帶進入四輥軋機，經(jīng)過軋機加工后鋼帶被送入卷取機。到達卷取機的帶鋼頭部伸入卷取機的鉗口，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。而后開始軋制工作，整條鋼帶軋制一次后，由卸卷小車卸卷后送回拆卷機部份。返回卸卷機的鋼帶卷再重復(fù)前面的加工軋制過程。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，鋼帶壓下量相對較大，在實際生產(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)點就是：帶材生產(chǎn)率高、成材率好。1.3.2 卷取機的類型和特點通常情況下這種鋼卷取機主要分幾種形式。如表所示，這是卷取機的一些特殊性能。卷筒式卷取機的組成是一個值得研究的部分。但是此類卷取機的組成也并不復(fù)雜，總的來說，此類卷筒一般由卷筒、傳動機構(gòu)，壓緊輥裝置，活動支承部分和推卷機等部件組成。這里面的每個名字都有著其特殊的含義，每一個部件都可以展開來講。壓緊輥是在卷取機在完成其特定的工作之后才起作用的，它是用來將帶鋼尾部壓住。這樣做的目的也是為了固定住鋼卷的尾部，達到防止松卷的目的。武漢科技大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計4成卷冷軋帶材，一個在工人心目中有特殊意義的詞語，可以說 70 后的工人們在工廠里應(yīng)該都見過卷取機軋制，每種卷取機都對應(yīng)著特殊的鋼材。卷曲速度決定著卷取機的受力。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式發(fā)射和接受裝置實現(xiàn)隨機控制。(1) 實心卷筒卷取機實心卷筒有著自己獨特的優(yōu)勢，強度是所有類型中最大的，同樣剛度也是最大的。在卷取的過程中，不會產(chǎn)生明顯的彎曲。也不會產(chǎn)生明顯的變形，能夠使得張力在卷筒上處處分布均勻。在多輥軋機上的得到了非常充分的使用。但是實心卷筒一些缺陷仍不可忽略，它不能夠變大或變小，也就是說卷取完成后，卷筒不能夠伸縮，變小，卸卷能力偏差。在剛開始，實心卷筒得到了非常廣泛的應(yīng)用。由于其結(jié)構(gòu)比較簡單，并且承載能力相當好，所以當時，大部分的卷取機都采用它作為卷筒。直到現(xiàn)在，這種實心卷筒在有些地方還在使用，但已經(jīng)和時代遠遠不合拍，必須設(shè)置很多輔助性的裝置，來保證其卷取，和卸載，對于卷取和卸載能力特別差的實心卷筒來說，這些東西不能夠省略，顯得設(shè)備冗長，復(fù)雜，占地空間大，生產(chǎn)效率低下。時代永遠在進步，任何一個東西不一步步改善就注定被時代所拋棄?，F(xiàn)如今，卷筒都已經(jīng)朝著大張力的方向發(fā)展，卷取機張力不斷地在增大，使得卷取的鋼卷平整度，以及卷取效率都有了突飛猛進的發(fā)展。時代要求這些東西必須一步步前進，顯然現(xiàn)如今的要求下，這種實心卷筒再也不能再現(xiàn)在的時代里產(chǎn)生太大的影響，只能隨時代漸遠，成為歷史?？萍技夹g(shù)發(fā)展這么長時間，一般采用卷取機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完成軋制的方式。而這種可以變徑的卷筒原理也在使用說明書中有詳細介紹，在卷筒內(nèi)部有相應(yīng)型號的液壓缸，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。在這一大類的卷取機中有一類結(jié)構(gòu)更為簡單的，其結(jié)構(gòu)簡單在卷筒是實心的，實心帶來更好的強度和剛度，但是同樣也固定死了卷筒本身樂意調(diào)節(jié)的徑向單位。這種卷曲系統(tǒng)在實際環(huán)境上的環(huán)境表現(xiàn)非常穩(wěn)定而且故障率較低。這類的卷曲系統(tǒng)廣泛適用于一類特殊的鋼帶，比如較薄，每個單位上的張力較大，并且由于剛筒本身的實心特性，剛度強，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也很明顯，那就是特外需要變徑重卷機。重卷機器的目的就是將已經(jīng)卷好的鋼帶反過來重新通過這個機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5于此類的卷筒的的卷曲鋼帶類型，會讓成品鋼帶較輕，所以在一些情況下都可以由人工手動取下。由于軋制過程屬于壓力很大的生產(chǎn)，所以實心的卷筒都需要經(jīng)過鍛造以及熱處理，尤其是對熱處理的要求更是需要卷筒各段處理均勻。(2) 凸輪式卷筒卷取機這一類的卷曲系統(tǒng)屬于快要淘汰的類型了，但是屬于在可變徑卷筒中結(jié)構(gòu)較為的簡單的一類，結(jié)構(gòu)簡單則體現(xiàn)出在生產(chǎn)過程中的廉價以及小批量生產(chǎn)中的維護方便。但是作為旋轉(zhuǎn)機械，就必須保證旋轉(zhuǎn)機械不能有太嚴重的質(zhì)量偏移，凸輪本身的結(jié)構(gòu)就不在這一范圍內(nèi)，所以在制造過程中很難控制好本身的徑向質(zhì)量定位，這一弊端就會導(dǎo)致后期使用上會出現(xiàn)各種振動，加大表面磨損程度，磨損面又承受較大的壓力，對使用壽命的影響將會更大。(3)弓型塊卷筒卷取機這一類卷曲系統(tǒng)構(gòu) 造很復(fù)雜，經(jīng)常帶著一個鉗口，比較難生產(chǎn)。但在工業(yè)生產(chǎn)中卻非常好用，絕對可靠。它的卷筒軸十分結(jié)實，平衡非常好，經(jīng)常在酸洗機組、軋機和精整機組中使用。這種卷取機要求卷筒直徑能夠脹縮，不僅如此，為了固定住鋼帶頭部，使得卷帶鋼時可以精密不出現(xiàn)偏移、滑動，這種卷取機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行精細打磨。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)定開合。設(shè)置鉗口不僅有夾緊帶鋼頭的作用，而且在卸卷時，方便使鋼卷張開，給卸卷工作帶來很大便利。但是這一種卷取機有一個很大的缺點，導(dǎo)致此種卷曲機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)計時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，這種卷取機一般都用在強度、剛度要求不是很大的場合。大多時候用在剪切流水線和酸洗加工車間。在熱處理和涂層機組車間也常有使用。在早期鋼帶產(chǎn)量不高，加工要求還沒向大卷重、髙卷速方向發(fā)展時，相對落后的早期主軋機上邊也經(jīng)常采用這一類型的卷筒。這一類卷取機卷筒常用分類有三種，分類依據(jù)主要是弓形塊卷筒的脹縮機構(gòu)。其脹縮機構(gòu)可以分為三種類型。所對應(yīng)的卷取機分類有以下三種：凸輪式弓形塊卷筒卷取機，斜楔式弓形塊卷取機以及徑向活塞式卷取機。下面就這幾種形式的卷取機進行簡單介紹。此種凸輪式在結(jié)構(gòu)上很復(fù)雜，凸輪加工過程繁瑣，需要加工的配合面多，不