卡罗塞尔卷取机运动特性分析与结构设计说明.doc

卡罗塞尔卷取机运动特性分析及结构设计毕业论文 1 绪论 1.1 冷带钢卷取机的介绍 卷取机是成卷轧制和带材精整机组中的关键设备，卷取机的用途是收集超长轧件，将其卷取成卷以便于贮存和运输。卷取机是轧钢车间的重要辅助设备，在带材和线材生产中均被广泛应用。轧钢生产实践证明，卷取机的工作状态直接影响着轧机，特别是连轧机生产力的发挥。因此，对强力、高速卷取设备的研究一直受到重视。卷取机有很多种类，按其卷取对象可分为：冷带材卷取机、热带材卷取机、小型线材卷取机等；按其用途可分为大张力卷取机和精整卷取机。本项目主要介绍的是冷带材卷取机。 目前，冷扎带钢的卷取多采用卷筒式卷取机，其设备配置较为简单，主要由卷筒及其传动系统、压力辊、活力支撑和推卷、卸卷等装置组成。高生产率的卷取机往往还设有助卷辊。 1.1.1 冷带卷取机的分类 冷带钢卷取机按用途可分为大张力卷取机和精整卷取机两种。大张力卷取机主要用于可逆轧机，连轧机，单机架轧机及平整机。精整卷取机则主要用于连续退火、酸洗、涂镀层及纵剪、重卷等生产机组。 按卷取机的结构特点，可分为实心卷筒卷取机，四棱锥卷筒卷取机(本项目所用的)，八棱锥卷筒卷取机及四斜楔和弓形块卷取机等。前三种强度好，径向刚度大，常用于轧制线做大张力的卷取。后两种结构简单，易于制造，常用于低张力的各种精整线。 此外，大张力卷取机的卷筒从性能上还有固定刚度卷筒和可控刚度卷筒之分。 1.1.2 冷带卷取机的工艺特点 就工艺目的讲，和热带钢的卷曲相比，冷带钢卷取有以下特点。 ① 张力 冷带钢卷取机的突出特点是采用较大张力。由于张力直接影响产品质量尺寸精度，因此对张力的控制有严格的要求。目前，冷带卷取机都采用双电枢或多电枢直流电机驱动，并尽量减小传动系统的传动惯量，提高调速性能，以实现对张力的严格控制。各种生产线的卷取张力见表1-1。轧制卷取时，表1-1中应考虑加工硬化因素，精整卷取薄带时，张应力应取大值。 表1-1 卷取张力表 机组 可逆轧机 连轧机 精整机组 带厚/mm 0.3~0.1 1~2 2~4 — — 张应力/Mpa ② 表面质量 冷带钢表面光洁，板形及尺寸精度要求较高，因此对卷筒几何形状及表面质量的要求也相应提高。 ③ 钢卷的稳定性 冷轧的薄带钢采用大直径卷筒卷取时，卸卷后带卷的稳定性极差，甚至出现塌卷现象。因此加工带材厚度范围大的生产线应能采用几种不同直径的卷筒，小直径卷筒用于卷取薄带。 ④ 纠偏控制 带钢精整线要求带钢在运行时严格对中，使带卷边缘整 齐。为此常采用自动纠偏控制装置。带钢纠偏装置的工作原理如图1-1所示。卷取机机架1是活动的，光电元件4检测带钢边缘，带钢跑偏将使光电元件产生输出信号，放大后，经电液伺服控制器5控制油缸6随时调整卷筒位置使带卷边缘保持整齐。 图1-1 自动纠偏装置 1.1.3 冷带卷取机的结构 常见的冷带钢卷取机有实心卷筒式、四棱锥式、八棱锥式、四斜楔式、弓形块式等结构。 ① 实心卷筒卷取机一般为两端支撑，结构简单，具有高的强度和刚度，用于大张力卷取。其缺点是卸卷需采用倒卷方法，影响了轧机的生产能力。为减少卸卷辅助时间，提高作业率，常采用转盘式双卷筒结构。实心卷筒在大张力卷取时，带钢对卷筒会产生很高的径向压力。为防止卷筒塑性变形，卷筒材料一般都采用合金锻钢并经均匀热处理。 ② 四棱锥卷取机为克服实心卷取机卷筒卸卷困难的缺点，设计了四棱锥卷筒。四棱锥卷筒胀径时，由胀缩缸直接推动棱锥轴，使扇形块产生径向位移。由于没有中间零件，棱锥轴直径大，强度高，可承受较大的力(可达400一600kN)，常用于多辊可逆式冷轧机的大张力卷取和冷连轧机组的卷取。 ③ 八棱锥卷取机近年来冷轧机向高速、重卷、自动化方向发展，在卷取机结构上也做了较大的改进。首先，为减小卷取机转动惯量，改善启动、调速、制动性能，趋向于采用电动机直接传动卷筒的方式。其次，为解决胀开时扇形块间的缝隙对薄带钢表面质量的影响，卷筒采用四棱锥加镶条的结构(即八棱锥)，卷筒胀开后能成为一个完整的圆柱体。八棱锥结构卷筒适用于高速连轧机的卷取。但结构复杂，加工精度高，弹簧易损坏。 ④ 四斜楔卷取机的卷筒是由主轴、芯轴、斜楔、扇形块、胀缩缸等组成。卷筒的胀缩机构是四对斜楔。内层斜楔由胀缩缸通过芯轴带动做轴向运动，外斜楔支撑扇形块的两翼，带动扇形块径向胀缩。胀径时外斜楔径向外伸，填补扇形块间隙，斜楔顶面与扇形块外表面构成一整圆。卷取薄带不会产生压痕。这种卷筒的最大特点是主轴、扇形块加工方便。由于斜楔只支持扇形块的两翼，卷筒强度、刚度都有削弱，适用于张力不大的平整机组和精整作业线。 ⑤ 弓形块卷取机适用于宽带钢精整线的卷取