毕业设计（论文）小型冷带钢卷取机设计说明书.pdf

小型冷带钢卷取机设计摘要冷轧带钢的卷取绝大多数采用卷筒式卷取机，其设备配置较为简单，主要由卷筒及 其传动系统，压紧辐，活动支撑和推卷、卸卷等装置组成。小型冷带钢卷取机不仅用来缠卷，有时还用来开卷。在轧制过程中依靠这类卷取设 备可以建立前后张力，这样可以降低轧制压力，改善轧辐的轧制稳定性。根据现场调研，原卷取机的张力较小，现增加了带钢的张力，同时重选了电机容量。进行了主要零件的强度计算，并进行了轧机经济效益评价。该卷取机采用直流可调速电 机，保证卷取的恒定张力，提高了带钢的表面质量。该轧机可供小型冷轧厂使用，具有良好的经济效益。关键词：卷取机，表面质量，恒定张力Th e design o f c o ld-st rip reela bst ra c tOne o f t h e c o ld-ro lled belt ed st eel f et c h es t h e o verwh elming ma jo rit y a nd a do pt s reel t ype a f et c h ing ma c h ine,it s devic e la yo ut is c o mpa ra t ively simple,by t h e reel a nd t ra nsmissio n ma inly,c o mpress t igh t ly t h e ro ller,suppo rt a nd push es o ne,unlo a d t h e devic es,suc h a s o ne,et c.t o ma ke up in a c t ivit y.Sma ll-sc a le c o ld a f et c h ing ma c h ine o f belt ed st eel is no t o nly used f o r t wining o ne but a lso used f br o pening a bo o k so met imes.Tensio n bef o re a nd a f t er depending o n t h is ea c h a nd f et c h ing equipment a nd c a n be set up in t h e ro lling c o urse,so c a n reduc e t h e ro lling pressure,impro ve t h e ro lling st a bilit y o f t h e ro ll.Ac c o rding t o surveying a nd st udying live,t h e t ensio n o f o rigina l f et c h ing ma c h ines is rela t ively sma ll,inc rea se t h e t ensio n wit h st eel no w,selec t ed t h e c a pa c it y o f t h e elec t ric a l ma c h inery a ga in a t t h e sa me t ime.Th e int ensit y o f c a rrying o n t h e ma jo r pa rt is c a lc ula t ed,a nd c a rry o n t h e ec o no mic benef it s o f t h e ro lling mill a nd a ppra ise.Th is f et c h ing ma c h ine a do pt s t h e a djust a ble speed elec t ric a l ma c h inery o f direc t c urrent,gua ra nt ee a inva ria ble t ensio n f et c h ed,h a ve impro ved t h e surf a c e qua lit y wit h st eel.Th is ro lling mill is f o r sma ll-sc a le c o ld-ro lled f a c t o ry t o use,h a ve go o d ec o no mic benef it s.Keywo rd:c o ld-st rip reel,surf a c e qua lit y,inva ria ble t ensio n目录1绪论.11.1 选题的背景和目的.11.2 带钢卷取机国内外发展现状.31.3 冷带钢卷取机研究内容和方法.42冷带钢卷取机方案的选择与评述.73电机的选择.93.1 带钢张力的计算及最大张力的确定.93.2 卷取机主要结构尺寸的选择.93.3 初选电动机容量.103.4 电动机轴上的力矩的计算.123.5 电动机的校核.144卷取减速机的选择与计算.164.1 减速机的速比的分配.164.2 减速机齿轮的计算.165主要零件的强度计算.235.1 卷筒轴的设计与计算.235.2 卷筒轴轴承的计算.345.3 凸轮机构的设计.366润滑方法及润滑油的选择.376.1 润滑油的选择.376.2 润滑方法.377设备可靠性与经济评价.387.1 机械设备的有效度.387.2 投资回收期.38结论.40致谢.41参考文献.42附录.431绪论1.1 选题的背景和目的地上式卷取机是为与卷取宽带钢地下式卷取机相区别而提出的，它的类型很多。又 由于它主要用于卷取窄带钢，所以称为窄带钢卷取机，按着其结构特点可分为无筒式卷 取机和卷筒式卷取机。无筒式辐式卷取机不是往卷筒上卷取带钢，而是将带钢送到弯曲相间弯曲后卷绕成 钢带也称为打卷机。由于结构简单、卸卷方便，用于带钢表面要求不高的冷卷25毫米 厚的带钢或热带钢卷取。冷带钢卷取机是冷钢生产的重要设备用于酸洗机组的卷取、纵切机组成品窄带条的 卷取和冷轧机的卷取等。将轧制的很长的冷带钢卷成钢卷以便恒张力轧制，有利于生产 运输和贮存如图1.1所示各类冷轧机上卷取机布置图。ca可逆式b不可逆式连续式1开卷机 2卷取机 3导向辑 4压板 5轧机 图L1各类冷轧机上卷取机布置1.1.1 张力问题张力在冷轧机轧制过程中起重要作用。张力轧制可以降低轧制负荷，使板型平直，提高带钢表面质量。同时张力卷取使钢卷卷紧，整齐。为此，轧制冷带刚时，在保证不 损伤带钢的前提下，均采用大张力轧制。在可逆轧制24毫米的带钢张应力6。=(0.1-0.2)6s,对轧制0.3-1毫米带钢6o=(0.5-0.8)6s。在连轧时张应力常取60=(0.30.5)6s，张力由前后卷取来实现。1.1.2 调速问题在带钢卷取过程中，钢卷直径是变化的。为保证钢卷外层线速度与轧机速度相适应 并保证张力恒定，就要求卷取机速度是可调的，其速度调整范围应满足轧机速度变化和 卷径变化两种情况。在张力恒定范围内，根据张力计发出的信号，调整电机转速。1.1.3 卷取机的边缘控制在轧机组中，带钢由于各种原因，在行进中会产生左右偏斜即跑偏，为使最后卷取 的钢卷边缘整齐。在卷取机上常设置边缘控制即跑偏控制机构。通常采用移动液压缸，使换取机在滑道上根据带钢的偏斜程度左、右移动以使钢卷整齐。选题的背景就是对卷 取机重要性和它的特点的基础而选择冷带钢卷取机的设计。其目的就是对小四辑前后卷 取机进行改进设计。因为小四幅的卷取机原设计卷径很小，随着使用过程中小径影响生 产的发展，只有采用大直径带钢生产生产率才能提高，为此必须扩大卷取电机的调速范 围，以保证卷取机生产要求。卷取设有推卷装置夹紧机构有时夹不紧而使带钢卷不紧。为此，这次设计对小型带钢卷取机进行研究，根据存在的问题制出合理的改进方案，使 卷取机夹紧装置和胀缩机构满足工艺要求。选择合适电机满足调速范围，通过计算保证 在最大张力下各零件的强度为提高带钢质量保证实现恒张力轧制。1.2 带钢卷取机国内外发展现状热带钢卷取机是地下卷取机，最早是人辑式卷取机即由8个成型辐和导板组成。由 于成型辐和导板太多，相互间缝隙多容易发生卡钢事故。另外，成型辑和卷筒间缝隙不 均匀，压力不等。卷取成塔形多严重时卡钢不能工作。为减少事故改成四辑式每个成型 辐单独驱动，结构简单多了工作可靠，但随着钢卷直径加大压紧不好，不能卷大直径的 钢卷。以后又采用二辑式卷取机结构更简单成型耨小，但导板长度增加，卷取困难，只 用于厚度大的带钢。现在采用三辐式卷取机，采用计算机进行控制。卷筒与最后一架精轧机直接建立张 力卷取最好自动控制卷取是近代最好的卷取机，为防止悬臂卷筒弯曲采用活动支承。冷带钢卷取机是地上卷取机，早期冷带钢卷取机选用圆柱形实心卷筒，有夹紧机构 的钳口无胀缩机构，采用重卷机以便卸卷。也可用在小型冷轧机上，不重卷只要卷筒反 转便可由人工取下带卷，以后发展成弓形块卷取机。该卷取机刚性差，弓形块结构不对 称，不利于高速，大负荷运转。为了满足高速大负荷要求又出现了扁形块式卷取机。由 于扁形块结构对称、强度高，可在冷轧机上使用多年。近年来，冷轧机向告诉、大重卷、自动化方向发展。为保证卷取质量，减少卷取机的转动惯量，采用八棱锥扇形块卷取机。最近卷取机又采用牙条扇形块式无缝隙卷筒，用于窄带冷轧机上。卷取机的胀缩机构开始时采用凸轮机构，以后乂发展成四棱锥、八棱锥用液压缸移 动锥轴使弓形块、扇形块位置变化达到胀缩的目的。最近新的卷取机反回来乂采用凸轮 机构代替四棱锥，为保证板边整齐采用液压缸推动卷取机在滑座上移动进行自动控制板 边缘保证边缘齐整。1.3 冷带钢卷取机研究内容和方法1.3.1 冷轧机组平面布置和卷取机的作用200冷轧机组平面布置如图1.2所示1卷取机（前、后各一台）2张力辐（前、后各一组）3 200冷轧机 4机前压板 5转盘图1.2 200冷轧机平面布置图200冷轧机是四辐可逆式轧机，工艺过程是将钢卷平放到转盘5上，用钳子夹头钢 头经机前压板送入轧机由机后卷取机卷几圈后把压板压紧进第一道轧制。轧完后其带钢 尾部由机前卷取机卷好几圈进行逆轧制。这时压板抬起由前后卷取机产生前后张力，一 般轧五道次后卸卷退火再重复上述流程进行轧制以便轧薄。卷取机的作用卷取带钢并产生前、后张力。1.3.2 冷带钢卷取机的类型和特点1、实心卷筒卷取机实心卷筒卷取机，卷筒呈实心圆柱形，这种卷取机的优点是结构简单，卷筒具有很 大的强度和刚度，用于卷取薄带钢或张力很大钢卷很重的可逆式冷轧带钢轧机上，缺点 是卷筒直径不能胀缩，为了卸卷则要增设一台可胀缩卷筒的重卷机，当轧制终了时，带 钢从实心卷筒往重卷机上重卷并卸卷。现安装在1400偏入辐冷轧机上。2、弓形块卷筒卷取机弓形块式卷取机卷筒直径能胀缩，钳口能夹紧和松开，夹紧带钢头部和卸卷均较方 便。但由于弓形块刚性较弱，故这种卷取机多用在横切、酸洗、热处理及涂层机组。弓 形块卷筒按其胀缩机构的类型可分为凸轮式、斜楔式和径向活塞式等。弓形块式卷筒的 主要缺点是卷筒的结构不对称、质量分布不均衡，因此不能在高速，大负荷下运转。为 此，这种卷筒多用在冷轧机车间的精整机组中。3、扇形块式卷取机扇形块式卷取机的卷筒由四个扇形块组成。卷筒的胀缩靠扁形块下面四棱锥轴的轴 向运动来实现。因此，四棱锥扇形块式卷筒是这样卷取机的基本形式。由于四棱锥扇形 块式卷取机卷筒结构对称、强度高。因此，广泛用于冷连轧机组、平整机组和单机座可 逆或不可逆冷轧机组中。这种卷取机结构简单强度好，但由于卷筒胀开时扇形块之间有 很大缝隙，这在卷取薄带时会产生压痕影响带钢表面质量。近年来，冷轧机向高速、大重卷、自动化方向发展。为保证钢卷质量。在卷取机结 构上也做了较大的改进。采用小转动惯量以便使制动和调速，卷筒采用四棱锥加镶条的 结构即八棱锥式卷取机。卷筒胀开时是个完整的圆柱体。当四个棱锥移动时，镶条沿心 轴的斜面径向移动卷筒胀开，镶条正好填满扁型块式之间的缝隙卷筒是完整的圆柱形。由于四棱锥和四棱锥镶条扇形块式卷筒质量分布均匀，结构强度高、使用可靠，要求加 工精度高。现在在连轧机力1/2,因而有可能在满足工艺要求的前提下，适当减少结构 的强度，简化机械加工。特别在窄带钢冷轧机上更为合适。1.3.3 带钢卷取机研究内容和方法为搞好带钢卷取机的设计，按下列步骤和方法进行1、下厂收集资料了解同类卷取机的工作特点和生产中存在的问题，查阅有关资料。2、制定设计方案，对存在问题进行设计改进，同时对方案的特点进行分析即方案 评述。3、选择传动系统进行电机容量的选择。4、对设计方案、主要零件进行设计计算，保证它们的强度和刚度要求。5、绘制总图、部分部件图和零件图。6、说明设计方法和要求、提出对控制系统的设计要求。7、进行设计的经济分析与评价。2冷带钢卷取机方案的选择与评述小型冷带钢卷取机一般指辐身长在400mm以下的冷带钢轧机。我设计的题目冷轧 机辐身长有200mm。卷取的方案有两种：一种是电机通过一级皮带传动再通过减速机 传动卷筒旋转进行卷取。另一种是电机通过减速机传动卷筒旋转进行卷取。见图2.1所 示c2a直流电机一级皮带传动 b直流电机传动图2.1冷带钢卷取机方案图第一种方案由于采用直流电机一级皮带传动，张力不恒定，但是如果过载可以利用 皮带的打滑保护传动装置和电机。主要应用不可逆冷轧机上。第二种方案由于没有采用一级皮带传动、精度高，只要与主轧机调速范围配合好可 以保证恒张力轧制。该设计采用第二种方案，因为冷轧机是200四根可逆式冷轧机，所 以选择该方案。方案的结构选择，卷筒采用弓形块它的胀缩用凸轮机构，由于轧机的速度不高，凸 轮机构加工方案简单，容易加工制造。钳口采用凸轮机构设计时夹紧后自锁忽略以便卷 取后松开。经过现场实习调研，原卷取机的张力较小，所以这次设计中增加了带钢的张力，同 时电机容量也有所增加，原轴承经过计算符合设计要求，故轴承还选原轴承。原卷取张 力小使得带钢表面质量较差，现增大张力后，提高了带钢的表面质量，并减减小了轧制 力。设计改进有两个方便。第一，保证了恒张力轧制，张力的增加有效的提高了带钢表 面质量。第二，减小了轧制力。3电机的选择3.1 带钢张力的计算及最大张力的确定冷带钢卷取（尤其在轧制作业线上）突出的特点是采用较大张力。此外，由于张力 直接影响产品质量及尺寸精度，因此对张力的控制也有很严格的要求。现代大张力冷带 钢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应力不同。轧制卷取时，应 考虑加工硬化因素；精整卷取薄带时，张应力应取大值。c r0=0.2c rv(3.1)式中：名一单位张九MPa；CT,一带钢屈服极限,MPa。c r0=0,2x 215=43 MPaT=crQ-b-h 1.2-1(3.2)式中：T一卷取张力，N；b一带钢宽度,mm；h 一带钢厚度,mm。7=43x 160 x 1.5=10320 N为了使冷带钢恒张力轧制提高带钢的表面质量最大张力取T=14 kN3.2 卷取机主要结构尺寸的选择3.2.1 卷筒直径的确定对于冷轧带材卷取机，卷筒直径的选择一般以卷取过程中内层带材不产生塑性变形 为设计原则。对热轧带材卷取机，则要求带材的头几圈产生一定程度的塑性变形，以便 得到整齐密实的带卷。但是由于受卷筒强度和作业线工序互相衔接的限制，卷筒直径不 宜取得过小或过大。设计时可以考虑以下经验方法：冷带钢卷取时D=(150200ma x 2.12(3.3)=(150200)x 1.5225300 mm在卷取带材的厚度范围很大，则应采取可更换卷筒或可加套筒方案，根据带材的厚度和工艺要求变换卷筒直径，防止厚带材在小直径卷筒上出现塑性变形或薄带材带卷因内孔过大而出现塌卷现象。因此，取卷筒直径D=265 mm3.2.2卷筒筒身长度的确定卷筒筒身工作部分长度应等于或稍大于轧辐辐身长度,卷筒直径的胀缩量约为1540 mm。根据已知轧件最大宽度8=160 mm,取卷筒筒身长度/=200 mm3.3初选电动机容量1、选择电动机的类型按工作要求电机需要调速,因此选用直流电机，封闭式结构，电压220/380 V,Z型。2、选择电动机的容量电动机所需工作功率为P匕二=kW 3.2-1(3.4)式中：此一工作机所需要工作功率，指卷取机的卷取机构张力卷取所需功率，kW；%一由电动机至卷取机卷取机构的总效率。T-vPw=K2-kW 3.2-21V 2 1000”(3.5)式中：陷一塑性弯曲及摩擦影响系数，取1.112T 一卷取张力,N；一卷取速度,m/s；力一由电动机至卷取机卷取机构的总效率。由电动机至卷取机构的传动总效率为325（3.6）式中：？、/、/、久分别为联轴器、轴承、齿轮传动、卷筒的传动效率。取=0.99,%=0.98（滚子轴承）,%=097（齿轮精度为8级，不包括轴承效率），%=0.96,则由式（3.6）得rja=0.992 x 0.983 x 0.97x 0.96=0.86将式（3.5）、（3.6）代入式（3.4）中得T vP.=K.-d-1000%_1 2x 14000 x 1.8 1000 x 0.86=35.16 kW根据电动机容量，由有关手册查出初选电机Z282,额定功率P=40kW,转速 7501500r/min。3、确定带卷的最大卷径-D2Bp=m（3.7）式中：Dw一带卷外径,mm；D 一卷筒直径,mm；B 一带卷宽度,mm；p 一卷材密度,mm；m 一带卷质量,mm。由式（3.7）得420 mm卷取张力控制的实质在于，若卷取线速度不变，采用电流调整器使电枢电流保持恒 定，就可以保证张力恒定。为了保持张力不变，必须保持卷取机卷取带钢线速度不变。事实上随着卷径变化，卷取带钢线速度是变化的。这就需要电动机有调速能力，调速范 围应保证满足下式几 D1.2-9(3.8)3 D式中：ma x、叫一卷筒的最大转速和基速；Dw.D 一带卷的外径和内径。1500 420750 265Dw=420 mm（满足要求）3.4 电动机轴上的力矩的计算1、电动机至卷筒的转速比卷筒的转速索(对应于最大卷径，最大机组速度时)为60000v71 D式中：筒一卷筒转速，r/min；v 一卷取速度,m/s；D 一卷筒直径,mm。60000 x 1.8=129.79 r/min速比，为筒 750-129.79=5.782、电机轴上的最大力矩计算M：=M丁+Mb+M：+M f 2.12-15a (3.11)式中：Mz一电机轴上的最大力矩，N mN m；一张力对电机轴的阻力矩，N-m；Mb一带材弯曲对电机轴的阻力矩，N m；M)一加速卷取时形成的电机轴阻力矩，N-m；7一卷筒轴承摩擦形成的电机轴阻力矩，N-m。Mt=-B-/?-ctox1O-3 2.12-16(3.12)2/式中：Dw一带卷外径,mm；B 一带卷宽度,mm；h 一带卷厚度，mm；5,1单位张力,MPa；i 一电机至卷筒的减速比。Mh=-as x lO_3 2.12-17(3.13)式中：B 一带卷宽度,Him；h 一带卷厚度,mm；c r、,一屈服极限,MPa；i 一电机至卷筒的减速比。由式(3.12)得420=-x l60 x l.5x 43x l0-32x 5.78=508.62 N m由式(3.13)得Mb160 x l.524x 5.78x 215x l0-3=3.35 N m由于和所产生的阻力矩比较小，可以在确定“二时选取一个比较的大的值来 弥补”,和产生的阻力矩。因此，将式(3.12)、(3.13)代入式(3.11)可以得综合考虑各种因素，取Mz 508.62+3.35M:511.97 N mM:=520 N,m3.5 电动机的校核在初选完电机并确定了传动比之后，应该对电机过载能力进行校核，即应满足下列 条件M Mer 2.12-15(3.14)2-77式中：2 一所选电机的过载系数；”一电机额定力矩，N-m；PMer=9550，3.2-17(3.15)40二 9550 x 750=509.33 N m将式(3.15)代入式(3.14)中得5201.3 x 0.86 509.33 N m465.12 509.33 N m根据上述校核结果，该电机校核通过。4卷取减速机的选择与计算4.1减速机的速比的分配1、电动机至卷筒的速比卷筒的转速筒（对应于最大卷径，最大机组速度时）为60000v筒=n71,D式中：几筒一卷筒转速，r/min；v 一卷取速度,m/s；D 一卷筒直径,mmo60000 x 1.8筒-265一=129.79 r/min速比，为筒750 129.79=5.782、确定减速机的速比根据所选减速机为JZQ250 一级减速机，在从电机传动卷筒做卷取运动过程中，其 余传动部件（除减速机）的速比都为1,故减速机的传动比为i=5.784.2减速机齿轮的计算1、确定该对齿轮的中心距根据所选减速机JZQ250得知，其中心距为a=250 mm2、选定模数外、齿数身、Z2和螺旋角/悬小+显3.4(4.1)式中：。一高速级齿轮中心距,mm；mn一模数，mm；zz2 一齿数；P 螺旋角。二.+Z2=z+l-z一般Z=1730,尸二8八45 o 初选芍=25,10,贝IJz2=i-z,（4.2）=5.78x 25=145由式（4.1）得2a-c o sB,Z1+Z2_ 2 x 250 x c o s 10 25+145=2.9 mm由标准取mn=3 mm由式（4.1）得2a c o sBZi+Z2-mn_ 2 x 250 x c o s 103=164.13取4+u=164i=Z2/Z1，z2=i-z满足要求。3、计算齿轮分度圆直径zx+z2=4（!+，）,7.Z+Z?1 1+/164-1+5.78=24.19取z,=24曷+z2=164/.z2=164-Z=164-24二 140齿数比z2/zx=140/24=5.83与”5.78的要求比较，误差为0.9%,可用。于是由式（4.1）可得-=cos，%Gi+Z2）2a=c-3x（24+140）2x 250=10。1547小齿轮3x 24c o sl001547=73.171 mm大齿轮d2;上包c o s，3x 140 c o sl(ri5/7=426.829 mm4、齿轮宽度按强度计算要求，取齿宽系数为外=1.2,则齿轮工作宽度h=(pd-d(4.4)=1.2x 73.171=87.81 mm圆整为大齿轮宽度b2=90 mm取小齿轮宽度=95 mm5、齿根弯曲疲劳强度计算(yF=K F,Ypa Ysa Yp aF 4.10-16(4.5)式中：YFa 斜齿轮的齿形系数；YSa 一斜齿轮的应力校正系数;七一螺旋角影响系数。T=95.5x l()52(4.6)n.式中：T 一齿轮轴的扭矩,N,mm；由式(4.6)得40T.=95.5x l05 x 750=5.093x lO5 N mm27(4.7)4将式(4.6)代入式(4.7)得 2x 5.093x l05F.=-73.171=1.392x lO4 N由参考文献4表10-5可以查出Yra=2.65(4.8)由参考文献4表10-5可以查出YSa=1.58(4.9)由参考文献4图10-28可以查出Yp=0.93(4.10)%=%i+%2(411)由参考文献4图10-26可以查出sai=0.76 sa2=0.92由此可以得sa=0.76+0.92=1.68齿轮传动许用应力0:KfnDfe 4.10-12(4.12)S式中：s 一疲劳强度安全系数；K.一考虑应力循环次数影响的系数(可由参考文献4图10-18查得)；。庄一齿轮疲劳极限(可由参考文献4图10-20查得)。由式(4.12)得0.85x 500=303.57 MPa载荷系数的计算K=KaKv-KFa-KFp 4.10-2(4.13)由参考文献4表10-2可以查出七=1.25由参考文献4图10-8可以查出0=1.1由参考文献4表10-3可以查出心=1.2由参考文献4图10-13可以查出=1.34因此，得=1.25x 1.1x 1.2x 1.34=2.211将式(4.7)、(4.8)、(4.9)、(4.10)、(4.11)、(4.12)、(4.13)代入式(4.5)得_ 2.211x 1.392x 1()4 x 2.65x l.58x 0.93*-95x 3x 1.68=250.30 MPa 匕/=303.57 MPa齿根弯曲强度满足要求。6、接触疲劳强度校核外 马夸4 的/4.10-20(4.14)b-d sa u式中：M 齿数比;Z 一弹性影响系数,MPa Rz一区域系数。载荷系数的计算K=KAKvKHaKHf)(4.15)由参考文献4表10-3可以查出KHa=1.2(4.16)由参考文献4表10-4可以查出K=1.4011(4.17)因此，得=1.25x 1.1x 1.2x 1.4011=2.312由参考文献4图10-30可以查出Zh=L5(4.18)n由参考文献4表10-6可以查出2尸=189.8(4.19)齿数比u=(4.20)Z|140=5.83由参考文献4图10-21可以查出匕”=522.5 MPa(4.21)将式(4.7)、(4.11)、(4.15)、(4.18)、(4.19)、(4.20)、(4.21)代入式(4.14)得b.312x l.392x l04 5.83+7V 95x 73.171x 1.68 X 5.83x l.5x l89.8=505 MPa S=1.5经校核截面HI安全。c截面IV右侧 抗弯截面系数W=0Ad3=0.1x 903=72900 mm3抗扭截面系数%=0.2d=0.2x 903二 145800 mm3截面III右侧的弯矩M为M=1235254 N mm截面III上的扭矩”为Mt=2657000 N mm截面上的弯曲应力M（J=-W _1235254 72900=16.94 MPa截面上的扭转切应力rT=-%2657000 145800=18.22 MPa轴的材料为45钢，调质处理。由参考文献4表15-1查得分=640 MPa,S=275MPa,7T=155 MPa。截面上由于轴肩而形成的理论应力集中系数g及应按参考文献4附表3-2查取aa=2.09,aT=1.79又由参考文献附图3-1可得轴的材料的敏性系数为q0-0.82,qr=0.85故有效应力集中系数为3=1+%&T）=1+0.82x(2.09-1)=1.8938元=1+分.(%-1)=1+0.85x(1.79-1)=1.6715由参考文献4附图3-2查得尺寸系数j=0.60由参考文献4附图3-3查得扭转尺寸系数j=0.78轴按磨削加工，由参考文献4附图3-4得表面系数为4=3=0.92轴未经表面强化处理，即4=1,则综合系数值为U|=-1-1.8938 1=-1-0.60 0.92=3.241_ 1.6715 10.78 K92=2.23又由参考文献4.3得碳钢的特性系数-b二1-2，取-匕=0.050.1,取匕=0.05于是，计算安全系数加值，得S275 3.25x 16.94+0.1x 0=5.00S3+忆-T,n155c/r 7.69 八 c u 7.692.62 x-+0.05 x-2=15.102c=5.00 x 15.10V5.002+15.102=4.75S=1.5经校核截面W安全。5.2 卷筒轴轴承的计算1、轴承类型及参数选圆锥滚子轴承GBT2971994,由参考文献表4.6-3查得该轴承的C=150.8KN,对于滚子轴承=10/3。2、求轴承受到的径向载荷由5.1.3轴的计算可知Fnhi=6389 N,Fnvi=465 N=a/63892+4652=6405.90 N根据参考文献4表13-5可知轴承的当量动载荷为F/Fr=0其中 二800012000 h轴承满足要求。5.3 凸轮机构的设计1、凸轮机构的应用凸轮机构的最大优点就是：只要适当地设计出凸轮的轮廓曲线，就可以使滑轴得到 各种预期的运动规律，而且机构简单紧凑。凸轮的规律运动可以达到卷筒夹紧和松开的 要求。2、凸轮的运动规律的设计图5.3凸轮运动简图图5.3凸轮运动简图中，以凸轮的回转中心。为圆心,做的圆。为凸轮的基圆。图示凸轮轮廓由A3,朋两段组成，当凸轮逆时针旋转时，滑轴的逐渐上移此时开始 逐渐夹紧带钢卷；当凸轮转到B位置时继续逆时针旋转，滑轴由最大的位移处开始逐渐减小，此时开始松开带钢卷，方便卸卷。图5.3中基圆直径4=40 mm,外圆半径刈=50 mm,滑轴的位移为/7=10 mm,有此可见该凸轮可以满足卷取机在开始工作时的夹紧卷 和卷取后的松卷要求。故采用上述凸轮机构满足设计要求。6润滑方法及润滑油的选择6.1 润滑油的选择在摩擦表面间加入润滑剂不仅可以降低摩擦，减轻磨损，保护零件不遭锈蚀，而且 在采用循环润滑时还能起到散热降温的作用。由于液体的不可压缩性，润滑油膜还具有 缓冲、吸振的能力。使用膏状的润滑脂，既可防止内部的润滑剂外泄，又可阻止外部杂 质侵入，避免加剧零件的磨损，起到密封的作用。润滑剂可分为气体、液体、半固体和固体四种基本类型。在液体润滑剂中应用最广 泛的是润滑油，包括矿物油、动植物油、合成油和各种乳剂。半固体润滑主要是指各种 润滑脂。它是润滑油和稠化剂的稳定混合物。固体润滑剂是任何可以形成固体膜以减少 摩擦阻力的物质，如石墨、二硫化铝、聚四氟乙烯等。任何气体都可作为气体润滑剂，其中用的最多的是空气，它是主要用在气体轴承中。根据卷取机的工作状况，选液体润滑，润滑油选矿物油，因为矿物油来源充足，成 本价廉，使用范围广，而且稳定性好，应用最多。6.2 润滑方法润滑油或润滑脂的供应方法在设计中是很重要的，尤其是油润滑时的供应方法与零 件在工作时所处润滑状态有着密切的关系。1、油润滑向摩擦表面施加润滑油的方法可分间歇式和连续式两种。手工用油壶或油枪向注油 杯内注油，只能做到间歇润滑。采用压配式注油杯及旋套式注油杯，常用于小型、低速 或间歇运动的轴承。2、脂润滑脂润滑只能间歇供应润滑脂。悬盖式油脂杯是应用得最广的脂润滑装置。杯中装满 润滑脂后，旋动上盖即可将润滑脂挤入轴承中。有的也使用油枪向轴承补充润滑脂。综上所述，小型冷带钢卷取机属于小型、低速的设备，故采用油润滑，润滑油选择 矿物油，方法为压配式注油杯间歇式。7设备可靠性与经济评价7.1机械设备的有效度对于可修复设备，由于发生故障之后，可以修理恢复到正常工作状态。因此，从开 始工作到发生故障阶段即可靠度，从发生故障后进行维修恢复到正常工作阶段即维修 度。把两者结合起来，就是机械设备的有效度（有效利用率）MTBF A=-x lOO%8.91MTBF+MTTR 式中：/一平均故障间隔期，h；(7.1)M7TR平均维修时间，h o设备工作时间lOOOOh,可能发生8次故障，每次处理故障时间平均为10h,检修时 间为280h oM3幽2 8二 1250 h,TH=280+10 x 8 8二45 h1250 x lOO%1250+45=97%7.2投资回收期表7.1有关资料表（万元）时间 1（年）23456789 10投资 2000年收益1000 600 900 1100 1400 1400 1400 1400 2200累计-2000净收益-3000-2400-1500-400 1000 2400 3800 5200 7400.累计净现金流量开I上年累计净现金流量的绝对值.始出现正值年份数 当年净现金流量9.64(7.2)n,400P,=6-1+-1400二 5.3 年匕一行业投资回收期，重型机械匕=17年P,4结论1、当总变形少于7.32%时，由一系列小通道冷轧的带钢镀层的界面粘合强度稍微增 加，然后随着变形的增加而逐渐减小。2、退火对界面的粘合强度，界面的组成，和通过一系列小的通道及单通道变形小 于33.2%的冷轧带钢的镀层界面层的厚度都不产生影响。3、通过350退火经过2.5h单通道冷轧的变形超过33.2%可以提高带钢镀层的界面 粘合强度达到较好的范围。4、如果界面层的厚度小于4-5卬1,在冷轧期间只有界面层的横向裂缝和带钢镀层不 分离；然而，如果界面层的厚度超过5-6M1,在冷轧期间界面层破碎，并且带钢镀层裂 开。