軋鋼機(jī)械卷取.ppt

1,軋鋼機(jī)械,第九章：卷取機(jī)（教材第十二章）計劃學(xué)時：4學(xué)時,2,1熱帶鋼卷取機(jī),卷取機(jī)功用：卷取超長軋件（一般指線材、帶材），以便儲存、運(yùn)輸。,它是熱帶鋼軋機(jī)的配套設(shè)備，又可再分為地上式與地下式兩種。以地下式的為最常用。一、設(shè)備布置與卷取工藝1、地下式卷取機(jī)的配置這種類型的卷取機(jī)位于工作輥道的下面，所以稱之為地下式的卷取機(jī)。特點(diǎn)：工作條件惡劣，處于連續(xù)交替作業(yè)，生產(chǎn)節(jié)奏快。結(jié)構(gòu)：由夾送輥、前后導(dǎo)尺、導(dǎo)板、助卷輥、卷筒組成。具體見F12-1。,3,4,2、卷取工藝控制速度以控制卷取張力。帶鋼卷取。,5,以下簡述卷取工藝過程：1、控制張力必須控制速度：當(dāng)帶鋼頭部離開軋機(jī)以后，輥道的速度必須大于軋制速度，目的是防止堆鋼。而進(jìn)入夾送輥以后，夾送輥的速度必須大于軋制速度，以建立張力。2、助卷輥的作用：軋件頭部經(jīng)導(dǎo)板進(jìn)入卷筒與助卷輥之間，卷上2-3圈以后，助卷輥方可松開（厚板除外）。3、卷筒與軋機(jī)同步加速，卷取。4、卷取終了，必須使夾送輥速度小于卷筒速度，以維持張力。而且卷取速度應(yīng)低，以保持穩(wěn)定。一般現(xiàn)代化的卷取機(jī)最大卷取速度v=30m/s，卷重：45t，帶鋼厚度達(dá)：25mm；全部采用計算機(jī)控制，大卷重、高速化以提高生產(chǎn)能力。,6,帶鋼熱連軋機(jī)地下式卷取機(jī),7,一、1700三輥式卷取機(jī)的結(jié)構(gòu)（地下式）,性能及結(jié)構(gòu)特點(diǎn)見表12-1（p407）卷取速度：8-22m/s，卷重：30t；它由張力輥、卷筒以及助卷輥組成。,1、結(jié)構(gòu)與組成：張力輥：由上下輥組成（D1/D2=2：1，以利咬入。同時上輥偏向前方，以利軋件下彎），用氣缸調(diào)整上輥的開閉；輥縫用千斤頂調(diào)整。張力輥前有風(fēng)動導(dǎo)尺，其作用是使帶鋼邊緣齊整。張力輥后有導(dǎo)板，使帶鋼能順利進(jìn)入卷筒。在有多臺卷取機(jī),8,的情況下，上輥抬起，使帶鋼通過它進(jìn)入下一臺卷取機(jī)。2、卷筒：在高壓下能實(shí)現(xiàn)脹縮，要有足夠的強(qiáng)度與剛度。要有輔助支承，以增加剛度。一般采用斜楔式的斜面柱塞式，當(dāng)液壓缸（或復(fù)位彈簧）使得錐形心軸左移時，斜面效應(yīng)使得卷筒張開，反之使卷筒收縮。卷筒的驅(qū)動有電機(jī)直接驅(qū)動及通過減速傳動兩種方式。直接驅(qū)動必須妥善解決脹縮缸設(shè)置問題。,9,3、助卷輥：一般設(shè)有三個助卷輥沿圓周方向120度均布，起到壓緊帶鋼頭幾圈的作用。武鋼1700熱軋卷取機(jī)助卷輥采用氣動式的壓緊方案，如圖所示。助卷輥的最大的問題在于由于帶鋼頭部層疊引起的沖擊問題。過大的沖擊往往引起助卷輥的損壞。在實(shí)際生產(chǎn)中采用液壓控制的辦法以減少沖擊。,10,2冷帶鋼卷取機(jī),開卷機(jī),卷取機(jī),11,一、冷帶卷取機(jī)的類型及工藝特點(diǎn),1、分類一般為卷筒式，主要由脹縮卷筒及傳動裝置組成，卷筒同時配有皮帶助卷器或鉗口。為改善軋制條件，改善板形，卷取整齊，卷取時必須有一定的張力。按張力的大小，可分為：軋制及平整線上的大張力卷取機(jī)及精整線（退火、酸洗、涂層作業(yè)線）上的卷取機(jī)。其卷筒大多是棱錐式、弓形塊式。也有用實(shí)心卷筒的。2、工藝特點(diǎn)張力：0以可逆式軋機(jī)為最高，比張力最大達(dá)0.50.8。而精整線為0.050.10最低（比張力定義為張力與相對應(yīng)材料的屈服極限之比）。幾何形狀：無論張開或縮起，必須為一整圓不能有缺口。,12,穩(wěn)定性：對于大張力薄帶卷取，有產(chǎn)生塌卷的可能，這是不能允許的。糾偏控制：一般采用光電元件伺服閥，進(jìn)行在線糾偏。如圖所示。,13,二、冷帶卷取機(jī)的結(jié)構(gòu),一般以卷筒的結(jié)構(gòu)進(jìn)行分類。1、實(shí)心卷筒卷取機(jī)：其結(jié)構(gòu)最簡單，剛度大，可受大張力；但無法脹縮故無法卸卷。2、四棱錐卷取機(jī)：用于20輥1180軋機(jī)。它由四個扇形塊、四棱錐（=7045）及脹縮液壓缸組成。液壓油由左端的旋轉(zhuǎn)接頭進(jìn)入液壓缸使脹縮液壓缸右移，同時使棱錐軸右移；錐軸上的四個斜面將扇形板沿徑向頂開。而棱錐軸左移則實(shí)現(xiàn)卷筒收縮。在卷筒表面安有鉗口，以固定帶鋼頭部。,14,該卷筒剛度大，強(qiáng)度高，并可承受大的張力。缺點(diǎn)：卷筒漲開以后不是一個整圓。,15,2、八棱錐卷取機(jī)：,為改善帶鋼卷取的質(zhì)量，使卷筒脹開以后為一整圓，發(fā)展了八棱錐卷取機(jī)。其扇形塊錐角：=12045，鑲條錐角：=1604351；增加鑲條的目的在于填充扇形塊間的間隙，使得卷筒無論張開或收縮均為一整圓。,16,其特點(diǎn)如下：在卷筒壓力較大時，由于其錐角較大，故可產(chǎn)生自動縮徑，從而使壓力減小。脹縮楔塊的楔角小于其摩擦角，故在卷取時，脹縮缸不受卷取力影響。除以上類型以外，還有弓形塊式的（張開不是一個整圓），在冷軋?jiān)隙沃幸矎V為應(yīng)用。,17,3卷取機(jī)的設(shè)計計算,首先根據(jù)工藝要求確定其結(jié)構(gòu)形式，結(jié)構(gòu)參數(shù)，最后進(jìn)行強(qiáng)度校核。一、卷筒主要參數(shù)確定1、卷筒直徑及筒身長冷帶卷取內(nèi)層帶材不產(chǎn)生塑性變形。熱帶卷取開始幾圈產(chǎn)生一定的塑性變形，以得到密實(shí)、整齊的帶卷。由彈塑性理論可以推出：卷筒外徑：D冷Ehmin/s(mm)(12-1)D熱0.2Eh平均/s(mm)(12-2)其中：h平均=(hmax+hmin)/2；s卷取溫度下軋件的屈服極限，其大小見p419。,18,2、卷筒徑向壓力計算,卷筒外徑D不宜過大，也不宜過小，應(yīng)綜合考慮卷取工藝及材料強(qiáng)度。也可用經(jīng)驗(yàn)公式，如：D=（150200）hmax筒身長一般大于等于軋輥輥身長。卷筒脹縮量D=1540mm，熱帶取上限。,卷筒徑向壓力直接影響卷筒強(qiáng)度以及脹縮缸的推力；并影響卷取質(zhì)量。它受許多因素的影響：如與張力，帶卷外徑，卷筒剛度，層間滑動及摩擦等因素有關(guān)。由于該問題在理論上極具深度，故而難度很大。以下僅介紹這方面的部份研究成果。,19,英格利斯（C.E.Englis）公式：其本假設(shè)：將帶卷及卷筒均視作厚壁彈性圓筒，在張力作用下，每層帶卷均受一均布的徑向壓力Pi的作用，而卷筒壓力是所有各層帶卷對卷筒所產(chǎn)生的徑向壓力增量之和。假設(shè)帶材與卷筒彈性模量相同，各向同性，在張力恒定、各層無滑動的條件下，卷筒徑向壓力分析為彈性力學(xué)的平面軸對稱問題。在卷取第i+1層帶鋼時，由拉密解答及r2處的變形協(xié)調(diào)條件，可解出卷筒徑向壓力增量Pi為：,(12-3),20,而pi=0h/r；0單位張力MPah帶材厚度r第i層帶材半徑，mmr1卷筒當(dāng)量內(nèi)半徑r2卷筒當(dāng)量外半徑對弓形塊卷筒：r1=弓形塊最薄處內(nèi)徑；實(shí)心卷筒：r1=0；,21,.,對四棱錐卷筒：,A棱錐橫斷面的二分之一邊長的平均值（mm）。令h=dr，以積分代替和式，得出卷筒表面壓力P的公式：,Rc帶卷外徑，mm；而帶卷表面的切應(yīng)力（12-5）：,（12-4）,22,.,以上公式表明，卷筒壓力及其切向壓力是帶卷及卷筒的尺寸（r1、r2、Rc）以及張力的函數(shù)。卷筒壓力P隨當(dāng)量內(nèi)半徑r1的增加而減少，隨帶卷外徑Rc增大而增大；切向壓力t隨當(dāng)量半徑r1的增加而減少，隨Rc增大而增大（負(fù)值）。,23,自動縮徑卷筒徑向壓力的計算,由以上分析可以看出，r1=0的實(shí)心卷筒，帶卷D越大，則卷筒表面的壓力P越大；這樣使得卸卷困難，并使得卷筒及棱錐容易發(fā)生破壞。為此，新設(shè)計的卷筒采用自動縮徑，或稱之為“可控剛度卷筒”；即采用棱錐角等于7度30分到8度的卷筒，使其大于磨擦角而不致自鎖。其原理如下：當(dāng)帶卷外徑Dc增加時，卷筒壓力隨之增大，而作用在棱錐上的水平力Q也增大。當(dāng)QQ時，棱錐軸向右移，使卷筒壓力P減小，而Q也隨之下降。隨著帶卷外徑的增加，卷筒壓力P與Q又增加，當(dāng)其到達(dá)其臨界值P0時，又產(chǎn)生縮徑而使其減小。這種當(dāng)徑向壓力不斷增加縮徑壓力減小壓力增加這一過程稱之為縮徑。,24,縮徑使卷筒徑向壓力減小，一般縮徑量為0.183mm。但過大的縮徑量會使內(nèi)層帶卷切向應(yīng)力加大，甚至引起塌卷。所以必須正確確定P0的值，保證適量的縮徑。,25,自動縮徑時壓力計算的叢書和公式：,而系數(shù)k：k=c0.15+1/(1.5+(Rc/r2)2)c卷筒剛度系數(shù)；對四棱錐卷筒c與關(guān)系見圖12-20。當(dāng)錐角=14度16度時，推薦c=1.451.6，以此作為平衡力的計算依據(jù)。這是自動縮徑狀態(tài)下的卷筒壓力計算公式，教材還給出了自鎖狀態(tài)下的徑向壓力計算公式。以上公式可用于卷筒的強(qiáng)度校核。,26,脹縮缸平衡力的計算,根據(jù)以上推出的卷筒徑向壓力計算公式，即可對脹縮缸的平衡力進(jìn)行計算。錐面間的反力：,如圖，帶卷對每一扇形塊的等效壓力：,B帶卷寬；D卷筒外徑。,27,假設(shè)卷筒收縮時，扇形塊受力如圖示，由力的平衡條件，可解出法向力N：,2、脹縮缸平衡力計算由圖可以得出：,28,由于在卷取過程中，tgf2，即卷筒不自鎖，這就必須有Q0方可平衡。由上式簡化之，得：,對于不自動縮徑的卷筒tgf2，此時，Q用于卸卷，其方向與圖示相反：,f2一般取0.080.12.一般自鎖角由f確定，當(dāng)6度時自鎖；而=7.58度時，可實(shí)現(xiàn)自動縮徑。而棱錐錐角越大，軸向平衡力越大。,29,二、卷筒傳動設(shè)計,1、卷取機(jī)的速度控制為適應(yīng)機(jī)組出口速度而調(diào)速時，由于此時帶鋼的張力與帶卷的半徑不變，所以驅(qū)動電機(jī)的驅(qū)動力矩不變應(yīng)調(diào)電壓。（N=Fv，功率N隨速度而增大）即恒力矩。當(dāng)卷徑變化而需調(diào)速時，張力應(yīng)保持不變，此時驅(qū)動力矩是變的應(yīng)調(diào)勵磁。（N不變、即恒功率）2、電機(jī)的額定轉(zhuǎn)速與速比卷取計算轉(zhuǎn)速：nj=30vmax/Rcmax(r.p.m),30,對電機(jī)直接驅(qū)動的卷取機(jī)：nernj，否則，減速機(jī)的速比為：i=ner/nj3、勵磁調(diào)速范圍與最大卷徑比為保持卷取過程中恒張力卷取，必須保持恒功率，這就意味著，其勵磁調(diào)速范圍應(yīng)滿足以下要求：由于有：vmax=2Rcner/60i=Dnmax/60i；所以：nmax/ner=2Rc/D，D卷筒外徑。,31,4、卷取時電機(jī)功率計算,卷取功率一般由卷取張力，塑性彎曲變形，卷取速度，摩擦阻力確定：,（12-13）,k2塑性彎曲及摩擦影響系數(shù)，取k2=1.11.2。T張力，N；v卷取速度，m/s；傳動效率，0.850.9。（Tv）max表示在各種工藝條件下，Tv乘積的最大值。Nj為計算功率。如有兩臺以上卷取機(jī)同時交替工作，則：,（12-14）,32,tw、t0為卷取時間及間歇時間；一般有：tw=t0，所以有：Ner=0.7N