张力辊3号辊的设计说明书

张力辊设计说明书（3号辊设计）目录一、张力辊的设计计算----------------------------------------------------------------------- 1 -1.1、设计参数 ------------------------------------------------------------------------------ 1 -1.2、张力辊设计要求： ------------------------------------------------------------- 1 -1.3、张力辊几何参数设计计算 ------------------------------------------------- 1 -1.4、张力辊的结构设计 ------------------------------------------------------------- 4 -二、联轴器的选择 ----------------------------------------------------------------------------- 6 -2.1、联轴器的分类---------------------------------------------------------------------- 6 -2.2、联轴器的选择---------------------------------------------------------------------- 6 -2.3、与联轴器相连的辊子轴径的过盈量的确定-------------------- 7 -三、轴承的选择 --------------------------------------------------------------------------------- 9 -3.1、张力辊受力分析------------------------------------------------------------------ 9 -3.2、张力辊轴承的确定 ---------------------------------------------------------- - 11 - 参考文献------------------------------------------------------------------------------------------- - 14 -一、张力辊的设计计算1.1、设计参数带钢厚度：入口 0.45～2.3mm 出口 0.45～2.3mm ；带钢宽度：入口 900～1860mm 出口 900～1860mm ；单位钢卷重量（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 ； 原料强度：屈服极限 最大 1200Mpa ， 最小 345Mpa ；弹性模量 206Gpa ；带钢单位张力（2/N mm ）：带钢入口单位张力为832/N mm ；出口单位张力为24.062/N mm ；带钢运行速度：601m/min ；1.2、张力辊设计要求：张力辊零件结构设计；轴承选型；联轴器选型(减速机输出轴与张力辊辊颈轴之间)。

1.3、张力辊几何参数设计计算1.3.1、张力辊直径的选择张力辊直径的选择应以带钢的最外(或最里)表面没有达到屈服极限为条件, 这样带钢只产生弹性变形,可以防止带钢产生塑性变形(弯曲或伸长)。

显然张力辊辊径越小, 产生变形就越大, 要保证其变形在弹性范围之内, 张力辊的辊径不能太小, 必须有一定的限制。

计算原则: 带钢缠绕在张力辊上不产生塑性弯曲变形，即按厚带材绕过张力辊的弯矩小于或等于带材的弹性极限弯矩计算辊径。

计算公式如下：D = max *s h Eσ其中： D ： 张力辊的辊径 ，单位 mm ；h ： 钢板的厚度 ，单位 mm ；E : 带钢的弹性模量 ，单位 MPa ；s σ：带钢的屈服强度 ，单位 MPa 。

已知带钢的最大厚度为2.3mm ，带钢的弹性模量为206GPa ，带钢的屈服强度取为364MPa ，代入上式得张力辊辊径为：D=1302mm由上述计算可以发现，带钢规格相同，屈服强度越高需要的辊径越小。

这正是带退火炉的热镀锌线入口张力辊径小，出口张力辊径大的原因。

带钢经过张力辊不产生塑性变形的要求是相对的，为了不使辊径过大，实际生产中允许部分厚规格产品产生塑性变形。

根据实际生产经验，最终确定张力辊辊径D=1300mm 。

张力辊辊身的长度依据带钢的宽度选取，通常是带钢的带宽加200~300mm ，带钢的宽度为900~1860mm ，则取张力辊辊身L=2100mm 。

1.3.2、张力放大系数λ的确定张力辊的工作原理是带钢包绕在张力辊上，在其包绕接触处(即包角处)产生摩擦力，以此使出口张力与入口张力按某种规律变化，借此改变张力值，对机组实现张力控制。

张力放大系数λ就反映了张力变化规律。

在辊面材质和被处理材质一定的前提下，即摩擦系数一定的前提下，包角的大小决定了张力辊的张力放大系数λ的大小。

所以，在设计辊子的布置型式时，要考虑辊子的数量及总包角。

张力辊在工作时，张力辊为主动，即驱动的张力辊带动带钢运动，入口张力T 入大于出口张力T 出。

张力放大系数计算公式： T =e =T μαλ入出其中： T 入：张力辊的入口张力，单位 kn ；T 出：张力辊的出口张力，单位 kn ；μ：包角处带钢与张力辊之间的摩擦系数；α：带钢在张力辊上的包角。

λ：张力辊传动带钢，保证带钢不打滑可能产生的张力放大倍数。

这是可能产生的放大倍数，张力辊实际放大能力取决于传动功率，但是传动能力超过此范围也没有意义。

选取0.6⨯1860的带钢计算，可求得入口和出口张力分别为：T =83kn ⨯⨯≈入（0.61860）93⨯⨯≈T =24.0627kn 出（0.61860）已知张力辊出口张力为93kn ，入口张力为27kn ，采用钢辊接触，摩擦系数取0.074,。

代入公式得： T =e =T μαλ入出=9327=3.44 由此可知，所需的张力辊总包角α： ln 3.44ln 3.44==0.074αμ≈16.69 弧度 将弧度转化为角度后，可知所需的张力辊总包角α=956。

张力辊的型式一般有二辊式、三辊式、四辊式等。

结合本机组所需的张力辊总包角，以及本机组设计中带材入口与出口的位置，确定张力辊的型式为四辊式。

辊子布置如图1.1所示：图1.1 辊子布置图图中，1234240αααα===≈。

1.4、张力辊的结构设计张力辊辊身为2100mm，直径为1300mm，考虑到张力辊直径较大，为减轻重量同时节省材料，采用如图1.2所示的空心辊结构。

图1.2 张力辊结构图（1）A必须为锻件。

常用钢管的加工方法有锻造、焊接和扩径钢等。

其中：①锻造：锻造是一种利用锻压机械对金属坯料施加压力，使其产生塑性变形以获得具有一定机械性能、一定形状和尺寸锻件的加工方法，锻压（锻造与冲压）的两大组成部分之一。

相关机械中负载高、工作条件严峻的重要零件，除形状较简单的可用轧制的板材、型材或焊接件外，多采用锻件。

锻件的整体锻造成型质量好、机械性能最佳，但成本较高，一般适用于特殊辊坯制造，如需要表面硬化淬火处理，或采用卷板很难成型的情况下。

②焊接：焊接钢管是由卷成管形的钢板以对缝或螺旋缝焊接而成。

是最经济、应用最广泛的成型方法。

但对于小直径（<500mm）、板厚（>50m）的套筒有一定局限性，缺点是：由于存在一条贯穿筒身的纵向焊缝，该焊缝与钢管的其他部分淬火后硬度不同，在轧制钢板时会产生磨损，影响质量，因此对于焊接质量要求较高。

③扩径钢：目前国内技术要求还达不到。

张力辊需要直径为1300mm的钢管强度要求较高，为满足张力辊的尺寸及强度要求，选用锻造的方式加工钢管。

（2）对B 、C 进行正火处理，以细化金属组织晶粒，消除在锻、轧后的组织缺陷，改善钢的机械性能（强度、韧性和塑性）。

（3）采用低氢焊条，在预热温度大于100C 时，焊接B 与E ，C 与D 。

较其它类型的酸性焊条，低氢焊条有很多优点，如有良好的机械性能(特别是焊缝金属的塑性、韧性及抗时效性能)和抗裂性能。

焊接后，对B 和E 、C 和D 进行退火处理，以消除内应力，并进行磁粉探伤。

（4）对辊面进行表面喷丸处理，然后进行毛化镀铬，硬度层t 为0.1±0.03mm ，表面粗糙度a R 为4.0 4.5m μ。

①表面喷丸处理：喷丸处理也称喷丸强化，是减少零件疲劳强度，提高寿命的有效方法之一，喷丸处理就是将高速弹丸流喷射到弹簧表面，使弹簧表层发生塑性变形，而形成一定厚度的强化层，强化层内形成较高的残余应力，由于弹簧表面压应力的存在，当弹簧承受载荷时可以抵消一部分抗应力，从而提高弹簧的疲劳强度。

②毛化镀铬：在各类机组中，诸如张力辊、活套辊、转向辊、纠偏辊等，原本普遍采用包胶辊、无纺布辊或普通光面镀铬辊。

包胶辊、无纺布辊虽然摩擦系数大，辊面有一定弹性，但表面耐磨性差，使用寿命短，已不能满足现在高速连续生产线的需要，在大多数场合，正逐渐被毛化镀铬辊所取代。

普通光辊镀铬虽然耐磨性没有问题，但摩擦系数小，易造成带钢表面擦伤、划伤，也不能满足生产需要。

毛化镀铬辊首先对钢基表面进行研磨、抛光，基本达到或接近镜面水平，然后按照使用要求不同进行毛化处理，而后电镀硬铬，最终获得是在光滑表面下，存在一定数量、深度，是人为处理有一定范围要求的微坑，最终形成特殊的表面毛化镀铬状态。

表面经过毛化处理后，不但大大增加了辊面的摩擦系数，辊面与带钢贴合更紧密（毛化尖点增加接触压强），更重要的是带钢在运行过程中，由于微坑存储气体的作用，使得带钢与辊面之间形成一层保护气膜（其原理类似于油膜轴承），避免了辊面对钢带的擦伤、划伤，因此，带钢表面质量要求较高，越应采用毛化镀铬辊。

二、联轴器的选择2.1、联轴器的分类连轴器是连接两轴或连接轴与回转件的一个部件，在传递运动和动力过程中和轴一同回转不脱开。

联轴器除具有连接功能外，也可使之具有安全防护等功能。

按照联轴器的性能可分为刚性联轴器和挠性联轴器。

刚性联轴器对所联两轴间的相对位移缺乏补偿能力，但有结构简单，制造容易，不需维护，成本低等特点而仍有其应用范围；挠性联轴器中又分为无弹性元件的挠性联轴器和带弹性元件的挠性联轴器，。

前一类只具有补偿两轴间相对位移的能力，后一类因装有弹性元件，不仅可以补偿两轴间的相对位移，而且具有缓冲减振的能力。

2.2、联轴器的选择联轴器的选择主要考虑所需传递轴转速的高低、载荷的大小、被联接两部件的安装精度等、回转的平稳性、价格等，参考各类联轴器的特性，选择一种合用的联轴器类型。