張力輥3號輥的設(shè)計說明書

1、.張力輥設(shè)計說明書（3 號輥設(shè)計）精選范本.目錄一、張力輥的設(shè)計計算 -1 -1.1、設(shè)計參數(shù) -1 -1.2、張力輥設(shè)計要求： -1 -1.3、張力輥幾何參數(shù)設(shè)計計算 -1 -1.4、張力輥的結(jié)構(gòu)設(shè)計 -4 -二、聯(lián)軸器的選擇 -6 -2.1、聯(lián)軸器的分類2.2、聯(lián)軸器的選擇- 6 - 6 -2.3、與聯(lián)軸器相連的輥子軸徑的過盈量的確定- 7 -三、軸承的選擇 -9 -3.1、張力輥受力分析 -9-3.2、張力輥軸承的確定 -11-參考文獻 - -14 -精選范本.一、張力輥的設(shè)計計算1.1、設(shè)計參數(shù)帶鋼厚度：入口 0.45 2.3mm出口 0.45 2.3mm ；帶鋼寬度：入口 900 1

2、860mm出口 900 1860mm；單位鋼卷重量（ kg/mm）：入口最大24 kg/mm ，平均18 kg/mm ；出口最大24 kg/mm ，平均18 kg/mm ；原料強度：屈服極限最大 1200Mpa ， 最小 345Mpa；彈性模量 206Gpa ；帶鋼單位張力（ N /22mm）：帶鋼入口單位張力為 83 N / mm；2出口單位張力為 24.06 N / mm；帶鋼運行速度： 601m/min；1.2 、張力輥設(shè)計要求：張力輥零件結(jié)構(gòu)設(shè)計；軸承選型；聯(lián)軸器選型 ( 減速機輸出軸與張力輥輥頸軸之間) 。1.3 、張力輥幾何參數(shù)設(shè)計計算1.3.1、張力輥直徑的選擇張力輥直徑的選擇應(yīng)

3、以帶鋼的最外 ( 或最里 ) 表面沒有達到屈服極限為條件 , 這樣帶鋼只產(chǎn)生彈性變形 , 可以防止帶鋼產(chǎn)生塑性變形 ( 彎曲或伸長 ) 。顯然張力輥輥徑越小 , 產(chǎn)生變形就越大 , 要保證其變形在彈性范圍之內(nèi) , 張力輥的輥徑不能太小 , 必須有一定的限制。計算原則 :帶鋼纏繞在張力輥上不產(chǎn)生塑性彎曲變形，即按厚帶材繞過張力輥的彎矩小于或等于帶材的彈性極限彎矩計算輥徑。計算公式如下：精選范本.D =hmax * Es其中： D ： 張力輥的輥徑，單位 mm；h ： 鋼板的厚度 ，單位 mm；E :帶鋼的彈性模量，單位 MPa；s ：帶鋼的屈服強度，單位 MPa。已知帶鋼的最大厚度為2.3mm，

4、帶鋼的彈性模量為206GPa，帶鋼的屈服強度取為 364MPa，代入上式得張力輥輥徑為：D=1302mm由上述計算可以發(fā)現(xiàn)， 帶鋼規(guī)格相同， 屈服強度越高需要的輥徑越小。 這正是帶退火爐的熱鍍鋅線入口張力輥徑小， 出口張力輥徑大的原因。 帶鋼經(jīng)過張力輥不產(chǎn)生塑性變形的要求是相對的， 為了不使輥徑過大， 實際生產(chǎn)中允許部分厚規(guī)格產(chǎn)品產(chǎn)生塑性變形。根據(jù)實際生產(chǎn)經(jīng)驗，最終確定張力輥輥徑D=1300mm。張力輥輥身的長度依據(jù)帶鋼的寬度選取，通常是帶鋼的帶寬加 200300mm，帶鋼的寬度為 9001860mm，則取張力輥輥身 L=2100mm。1.3.2 、張力放大系數(shù)的確定張力輥的工作原理是帶鋼包繞

5、在張力輥上， 在其包繞接觸處 ( 即包角處 ) 產(chǎn)生摩擦力，以此使出口張力與入口張力按某種規(guī)律變化， 借此改變張力值， 對機組實現(xiàn)張力控制。張力放大系數(shù) 就反映了張力變化規(guī)律。在輥面材質(zhì)和被處理材質(zhì)一定的前提下，即摩擦系數(shù)一定的前提下， 包角的大小決定了張力輥的張力放大系數(shù) 的大小。所以，在設(shè)計輥子的布置型式時，要考慮輥子的數(shù)量及總包角。張力輥在工作時， 張力輥為主動， 即驅(qū)動的張力輥帶動帶鋼運動，入口張力T入 大于出口張力 T出 。張力放大系數(shù)計算公式：=e=T入T出其中：T入 ：張力輥的入口張力，單位kn ；精選范本.T出 ：張力輥的出口張力，單位kn ； ：包角處帶鋼與張力輥之間的摩擦系

6、數(shù)；：帶鋼在張力輥上的包角。：張力輥傳動帶鋼，保證帶鋼不打滑可能產(chǎn)生的張力放大倍數(shù)。這是可能產(chǎn)生的放大倍數(shù)， 張力輥實際放大能力取決于傳動功率，但是傳動能力超過此范圍也沒有意義。選取 0.61860 的帶鋼計算，可求得入口和出口張力分別為：T入 =83（0.61860）93kn出（0.6）27knT =24.061860已知張力輥出口張力為93kn，入口張力為 27kn，采用鋼輥接觸，摩擦系數(shù)取 0.074, 。代入公式得：T入93=3.44=e =T出27由此可知，所需的張力輥總包角 ：=ln 3.44ln 3.44弧度=16.690.074將弧度轉(zhuǎn)化為角度后，可知所需的張力輥總包角=956

7、 。張力輥的型式一般有二輥式、三輥式、四輥式等。結(jié)合本機組所需的張力輥總包角，以及本機組設(shè)計中帶材入口與出口的位置，確定張力輥的型式為四輥式。輥子布置如圖 1.1 所示：圖 1.1輥子布置圖精選范本.圖中，1234240。1.4 、張力輥的結(jié)構(gòu)設(shè)計張力輥輥身為 2100mm，直徑為 1300mm，考慮到張力輥直徑較大，為減輕重量同時節(jié)省材料，采用如圖 1.2 所示的空心輥結(jié)構(gòu)。圖 1.2 張力輥結(jié)構(gòu)圖（ 1） A 必須為鍛件。常用鋼管的加工方法有鍛造、焊接和擴徑鋼等。其中：鍛造：鍛造是一種利用鍛壓機械對金屬坯料施加壓力，使其產(chǎn)生塑性變形以獲得具有一定機械性能、一定形狀和尺寸鍛件的加工方法，鍛壓

8、（鍛造與沖壓）的兩大組成部分之一。相關(guān)機械中負載高、工作條件嚴峻的重要零件，除形狀較簡單的可用軋制的板材、型材或焊接件外，多采用鍛件。鍛件的整體鍛造成型質(zhì)量好、機械性能最佳，但成本較高，一般適用于特殊輥坯制造，如需要表面硬化淬火處理，或采用卷板很難成型的情況下。焊接：焊接鋼管是由卷成管形的鋼板以對縫或螺旋縫焊接而成。是最經(jīng)濟、應(yīng)用最廣泛的成型方法。但對于小直徑（ <500mm）、板厚（ >50m）的套筒有一定局限性，缺點是：由于存在一條貫穿筒身的縱向焊縫，該焊縫與鋼管的其他部分淬火后硬度不同，在軋制鋼板時會產(chǎn)生磨損，影響質(zhì)量，因此對于焊接質(zhì)量要求較高。擴徑鋼：目前國內(nèi)技術(shù)要求還達不

9、到。張力輥需要直徑為 1300mm的鋼管強度要求較高，為滿足張力輥的尺寸及強度要求，選用鍛造的方式加工鋼管。精選范本.（ 2）對 B、C進行正火處理， 以細化金屬組織晶粒， 消除在鍛、軋后的組織缺陷，改善鋼的機械性能（強度、韌性和塑性）。（ 3）采用低氫焊條，在預(yù)熱溫度大于 100 C 時，焊接 B 與 E， C與 D。較其它類型的酸性焊條，低氫焊條有很多優(yōu)點，如有良好的機械性能( 特別是焊縫金屬的塑性、韌性及抗時效性能 ) 和抗裂性能。焊接后，對 B 和 E、C 和 D 進行退火處理，以消除內(nèi)應(yīng)力，并進行磁粉探傷。（ 4）對輥面進行表面噴丸處理，然后進行毛化鍍鉻，硬度層t 為 0.10.03

10、mm，表面粗糙度Ra 為 4.0 4.5 m。表面噴丸處理：噴丸處理也稱噴丸強化，是減少零件疲勞強度，提高壽命的有效方法之一，噴丸處理就是將高速彈丸流噴射到彈簧表面，使彈簧表層發(fā)生塑性變形，而形成一定厚度的強化層，強化層內(nèi)形成較高的殘余應(yīng)力，由于彈簧表面壓應(yīng)力的存在，當(dāng)彈簧承受載荷時可以抵消一部分抗應(yīng)力，從而提高彈簧的疲勞強度。毛化鍍鉻：在各類機組中，諸如張力輥、活套輥、轉(zhuǎn)向輥、糾偏輥等，原本普遍采用包膠輥、無紡布輥或普通光面鍍鉻輥。包膠輥、無紡布輥雖然摩擦系數(shù)大，輥面有一定彈性，但表面耐磨性差，使用壽命短，已不能滿足現(xiàn)在高速連續(xù)生產(chǎn)線的需要，在大多數(shù)場合，正逐漸被毛化鍍鉻輥所取代。普通光輥鍍

11、鉻雖然耐磨性沒有問題，但摩擦系數(shù)小，易造成帶鋼表面擦傷、劃傷，也不能滿足生產(chǎn)需要。毛化鍍鉻輥首先對鋼基表面進行研磨、拋光，基本達到或接近鏡面水平，然后按照使用要求不同進行毛化處理，而后電鍍硬鉻，最終獲得是在光滑表面下，存在一定數(shù)量、深度，是人為處理有一定范圍要求的微坑，最終形成特殊的表面毛化鍍鉻狀態(tài)。表面經(jīng)過毛化處理后，不但大大增加了輥面的摩擦系數(shù)，輥面與帶鋼貼合更緊密（毛化尖點增加接觸壓強），更重要的是帶鋼在運行過程中，由于微坑存儲氣體的作用，使得帶鋼與輥面之間形成一層保護氣膜（其原理類似于油膜軸承），避免了輥面對鋼帶的擦傷、劃傷，因此，帶鋼表面質(zhì)量要求較高，越應(yīng)采用毛化鍍鉻輥。精選范本.二

12、、聯(lián)軸器的選擇2.1 、聯(lián)軸器的分類連軸器是連接兩軸或連接軸與回轉(zhuǎn)件的一個部件，在傳遞運動和動力過程中和軸一同回轉(zhuǎn)不脫開。聯(lián)軸器除具有連接功能外， 也可使之具有安全防護等功能。按照聯(lián)軸器的性能可分為剛性聯(lián)軸器和撓性聯(lián)軸器。剛性聯(lián)軸器對所聯(lián)兩軸間的相對位移缺乏補償能力，但有結(jié)構(gòu)簡單，制造容易，不需維護，成本低等特點而仍有其應(yīng)用范圍； 撓性聯(lián)軸器中又分為無彈性元件的撓性聯(lián)軸器和帶彈性元件的撓性聯(lián)軸器，。前一類只具有補償兩軸間相對位移的能力，后一類因裝有彈性元件，不僅可以補償兩軸間的相對位移，而且具有緩沖減振的能力。2.2 、聯(lián)軸器的選擇聯(lián)軸器的選擇主要考慮所需傳遞軸轉(zhuǎn)速的高低、 載荷的大小、被聯(lián)接

13、兩部件的安裝精度等、回轉(zhuǎn)的平穩(wěn)性、價格等，參考各類聯(lián)軸器的特性，選擇一種合用的聯(lián)軸器類型。具體選擇時可考慮以下幾點1. 所聯(lián)接兩個軸的軸徑；2. 傳遞的轉(zhuǎn)矩大小和性質(zhì)以及對緩沖減振功能的要求；3. 聯(lián)軸器的工作轉(zhuǎn)速高低和引起的離心力大小， 對于高速傳動軸， 應(yīng)選用平衡精度高的聯(lián)軸器；4. 兩軸相對位移的大小和方向， 當(dāng)安裝調(diào)整后，難以保持兩軸嚴格精確對中，或工作過程中兩軸將產(chǎn)生較大的附加相對位移時，應(yīng)選用撓性聯(lián)軸器；5. 聯(lián)軸器的可靠性和工作環(huán)境， 通常由金屬元件制成的不需潤滑的聯(lián)軸器比較可靠；需要潤滑的聯(lián)軸器，其性能易受潤滑完善程度的影響， 且可能污染環(huán)境。含有橡膠等非金屬元件的聯(lián)軸器對溫度

14、、 腐蝕性介質(zhì)及強光等比較敏感，而且容易老化。6. 軸器的制造、安裝、維護和成本。在滿足便用性能的前提下，應(yīng)選用裝拆方便、維護簡單、成本低的聯(lián)軸器。例如剛性聯(lián)軸器不但結(jié)構(gòu)簡單，而且裝拆方便， 可用于低速、剛性大的傳動軸。 一般的非金屬彈性元件聯(lián)軸器( 例如彈性套柱銷聯(lián)軸器、 彈性柱銷聯(lián)軸器、梅花形彈性聯(lián)軸器等 ) ，由于具有良好的綜合能力，廣泛適用于一般的中、小功率傳動。精選范本.轉(zhuǎn)矩的計算：由 T9550Pv得到的轉(zhuǎn)矩如表2.1 所示：表 2.1 各段轉(zhuǎn)矩轉(zhuǎn)矩 /N.m轉(zhuǎn)矩 /N.m3 號電機1856.773 號張力輥17684.39考慮到本設(shè)計中各傳動軸對中性能比較差，傳動轉(zhuǎn)矩較大，而且可

15、能存在沖擊載荷，聯(lián)軸器選用彈性柱銷式聯(lián)軸器。所選的 3 號張力輥的聯(lián)軸器型號如下：LZ11YB180302180302YB2.3 、與聯(lián)軸器相連的輥子軸徑的過盈量的確定2.3.1 鍵的選擇鍵的剖面尺寸 b*h 按軸的直徑 d 由標(biāo)準(zhǔn)中選定。鍵的長度L 一般按輪轂寬度定，要求鍵長比輪轂略短5-10mm，且符合長度系列值。由此選定 C 型鍵 b*h=45*25,L=320 。對于導(dǎo)向平鍵、滑鍵組成的動連接，計算依據(jù)是磨損，應(yīng)限制壓強，即：p4T pdhl由于具有沖擊，則 p=30MPa，計算得 T鍵 =10800 N m 。2.3.2 最小過盈量的計算鍵能傳遞的扭矩達不到輥子需要的扭矩，通過過盈配

16、合來傳遞更大的扭矩。T輥 =T過盈 +T鍵計算得 T過盈 =6884.39 N m由以下公式：dTs mindlPmin2精選范本.PminminEd2d21 ()D其中=0.12 ， E=21000 ，d=180 ，D=260 。計算得 Pmin3.735kg / mm2 ，min0.1229mm， 故取min0.123mm 。2.3.3 最大過盈量的計算最大過盈量的滿足要求：（ 1） 最大過盈面應(yīng)力t max ，安全系數(shù)滿足sa2.5 ；t max（ 2） 由最大過盈量確定的過盈溫度t 要滿足小于 200 度。所以，根據(jù)以下公式：（其中，安全系數(shù)取1.66 ，s 50 ， 00.1）sa1

17、.5s3.5sa1.66t max2PD11maxd1mint max2minD11d1得 :max0.1495故，取max0.15 mm。代入公式：tmax0 1051.12d1得出 t=147 度，滿足要求。2.3.4 公差帶代號的確定由公式：i0.453 D0.001D精選范本.得：i2.7故選擇等級 6。又 min 0.123mm ，故選擇公差帶 s。綜上，過盈配合的公差帶代號確定為s6。三、軸承的選擇3.1 、張力輥受力分析由于帶材在每根張力輥上的包角相等，都為 240 ，所以每根張力輥的張力放大系數(shù) e：ee0.074 (240180)1.36根據(jù)歐拉公式：TT入=9368kn1e

18、1.36同理求得，帶鋼各段的受力如表3.1 所示：表 3.1張力輥各段受力受力T入T1T2T3T出大小 /kn93685036.727對于 3 號張力輥，可看成帶鋼張力 T2' 、T3 ，張力輥所受重力G產(chǎn)生的合力為F合 ，對張力輥產(chǎn)生的扭矩為M3 ，可以得出合力 F合 與張力輥軸承座產(chǎn)生的支持力相平衡，扭矩 M3 與電動機扭矩相平衡，根據(jù)圖3.1 求合力 F合 。精選范本.T3T3 y60T2'T3xG圖 3.1 3 號張力輥的受力分析計算張力的重力時將張力輥輥視為一個環(huán)形筒，如圖3.2 所示：圖 3.2張力輥簡圖張力輥體積 V2100 ( 1300)2( 1230)2 )0

19、.292 m322鋼的密度：鋼8.7*10 3 kg / m3則張力輥的重力為：G鋼Vg得：G24.9 kn三個力 T2、T3 和 G在 X、Y 軸產(chǎn)生的合力 F3x 和 F3y 計算如下：精選范本.F合xT3sin60 +T257.43 knF合yGT3cos 606.52 kn根據(jù)合力 FF2F2 得：合合x合yF合57.798 kn3.2 、張力輥軸承的確定3.2.1 選擇滾動軸承的類型與多種因素有關(guān)，通常根據(jù)下列幾種主要因素： 允許空間。載荷大小和方向。例如既有徑向又有軸向的聯(lián)合載荷一般選用角接觸球軸承或圓錐滾子軸承，如徑向載荷大，軸向載荷小，可選用深溝球軸承和內(nèi)外都有擋邊的圓柱滾子軸

20、承，如同時還存在軸或殼體變形大以及安裝對中性差的情況， 可選用調(diào)心球軸承、 調(diào)心滾子軸承； 如軸向載荷大，徑向載荷小，可選用推力角接觸球軸承、推力圓錐滾子軸承，若同時要求調(diào)心性能，可選推力調(diào)心滾子軸承。 軸承工作速度。 旋轉(zhuǎn)精度。一般機械均可用0 級公差軸承。 軸承的剛性。一般滾子軸承的剛性大于球軸承，提高軸承的剛性，可通過“預(yù)緊”，但必須適當(dāng)。軸向游動。軸承配置通常是一端固定， 一端游動，以適應(yīng)軸的熱脹冷縮，保證軸承游動方式，一是可選用內(nèi)圈或外圈無擋邊的軸承，另一種是在內(nèi)圈與軸或者外圈與軸承孔之間采用間隙配合。 摩擦力矩。需要低摩擦力矩的機械（如儀器） ，應(yīng)盡量采用球軸承，還應(yīng)避免采用接觸式

21、密封軸承。 安裝于拆裝。 裝卸頻繁時， 可選用分離型軸承， 或選用內(nèi)圈為圓錐空的、帶緊定套或退卸套的調(diào)心滾子軸承、調(diào)心球軸承。3.2.2 選擇軸承的方法：選擇軸承一般根據(jù)機械的類型、 工作條件、可靠度要求及軸承的工作轉(zhuǎn)速n，預(yù)定一個適當(dāng)?shù)氖褂脡勖麹h （用工作小時表示），再進行額定動載荷和額定靜載荷的計算。精選范本.（1） 基本額定動載荷計算對于轉(zhuǎn)速較高的軸承（ n<10r/min ），可按基本額定動載荷計算值選擇軸承，然后校核其額定靜載荷是否滿足要求。當(dāng)可靠度為90%、軸承材料為常見材料并在常規(guī)條件運轉(zhuǎn)時，取500h 作為額定壽命的基準(zhǔn)，同時考慮溫度、振動、沖擊等變化，則軸承基本額定動

22、載荷可按下式進行簡化計算：Cf hf mf d P Cr ( 或Ca )f nf T式中 C: 基本額定動載荷計算值，N；P ：當(dāng)量動載荷， N；f h ：壽命因素；f n ：速度因素；f m ：力矩載荷因素，力矩較小時f h =1.5 ，力矩載荷較大時 f h =2；f d ：沖擊載荷因素；f T ：溫度因素；Cr ：軸承尺寸及性能表中所列徑向基本額定動載荷，N；Ca ：軸承尺寸及性能表中所列軸徑向基本額定動載荷，N。軸承的基本額定動載荷是在假定的運轉(zhuǎn)條件下確定的。其中載荷條件是： 向心軸承僅受純徑向載荷； 推力軸承僅受純軸向載荷。 實際上，軸承在大多數(shù)應(yīng)用場合，常常同時承受徑向載荷和軸向載荷。因此，在進行軸承計算時， 必須把實際載荷轉(zhuǎn)換為與確定額定動載荷相一致的當(dāng)量動載荷。當(dāng)量動載荷的一般計算公式為：P=XFrYFa式中 P ：當(dāng)量動載荷， N；Fr ：徑向載荷， N；Fr ：軸向載荷， N；X ：徑向動載荷系數(shù)：精選范本.Y ：軸向動載荷系數(shù)?？紤]到載荷較大，