500带材卷取机开题报告

燕山大学里仁学院本科毕业设计（论文）开题报告课题名称： 500带材卷取机结构设计学院（系）：燕山大学里仁学院机械工程系年级专业：08级机械制造及自动化专业学生姓名：李沅松指导教师：王敏婷完成日期： 2014.3.28一、综述本课题国内外研究动态，说明选题的依据和意义卷取机是将热轧或冷轧钢材卷取成卷筒状的轧钢车间辅助设备，在热带钢连轧机（热连轧机组）、冷带钢连轧机和线材轧机上布置在成品机座之后，在单机座可逆冷带轧机上则安装在轧机的前后。

热带钢卷取机最早是八辊成型导板导入，生产中事故较多，改成四个成型辊和导板，由于压力不均，钢卷质量不好，容易形成塔形。

现在，多数采用三辊式卷取机，用计算机进行控制，卷取机的引料辊由康佳结构改进摆动机构以便快速提升上辊，满足卷曲张力的要求。

冷带卷取机是地上卷取机，卷曲机构由形块改成扇形块，与扇形块机构对称，强度高，在冷轧机上广泛应用，近年来，冷轧机发展采用高速，大卷重，自动化，要求卷取机进行改革。

采用八棱锥扇形块卷筒。

对薄带钢采用牙条扇形块无缝隙卷筒，防止钢卷不圆，为了满足卷卷曲工艺要求，保证卷曲质量，卷取机能夹紧板头和缷巻，一定采用钢板头夹紧机构，卷筒胀缩机构，近年来擦用液压伺服系统自动调整卷取机位置，保证板边整齐。

近年来由于卷曲机构的改造，卷筒一般有两段胀缩和三段胀缩机构，胀缩量大，最近使用四棱锥可控制刚度的卷筒，这种卷取机在卷曲过程中，随着径向压力的增加有微量的自动缩径，从而，在不影响带钢张力的前提下大大减少了带钢对卷筒的径向压力，邦郑卷筒的刚度。

卷取机缷巻侧都有轰动支撑，以提高刚度的同事保证缷巻的要求。

目前，国内虽然各钢铁公司使用的卷取机在设备数量上不少，但大部分是由外商技术负责提供相关设计图纸，然后在国内制造厂进行转化设计后配套制造。

国内的研究能力不足，核心技术少，与国外先进水平差距还是比较大的。

二、研究的基本内容，拟解决的主要问题机械设计时特别强调和重视要从系统的观点出发，首先，合理确定系统的功能，增加可靠性，提高经济性，保证安全性。

1、卷取机整体结构的设计冷带卷取机的卷取装置冷带钢的卷取装置有两种型式：卷筒和助卷装置组成的卷取装置和卷筒上带有咬钢功能的钳口装置的卷取装置。

前者多用于高速的冷连轧机上，以提高轧机的生产率；后者多用于单机座冷轧机上。

冷带卷取机的传动装置 卷取机的传动装置的型式与卷筒所要求的调速有关。

卷取过程中带卷的直径不断的增大，为保证带钢始终在恒张力下进行轧制，卷取机的卷筒转数应相应减慢。

在整个卷取过程中，卷取机不断地调速。

卷取机调速的方法有机械、电动和液压调速三类。

2、卷筒主要参数的设计在确定卷取机的主要参数之前，应从轧钢工艺方面取得以下数据和依据：⑴卷取机所卷各种带钢的尺寸：带钢的厚度、宽度和长度。

⑵所卷带钢的材质。

⑶带钢的张力值。

对带钢卷取机的主要参数讨论如下。

⑴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。

按照弹塑性弯曲理论，对冷卷取机来说，卷筒直径与被卷带材的厚度及机械性能之间应满足下面关系D ≥sEh σmax mm 式中 s σ —— 卷取温度下带材的屈服极限，MPa ；E —— 带材的弹性模量，MPa ；max h —— 带材的最大厚度，mm ；另外，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。

⑵卷筒径向压力计算径向压力计算不仅是卷筒零件强度和胀缩缸推力计算的先决条件，而且与卷取质量直接相关。

计算卷筒径向压力时，通常把卷于卷筒上的整个带卷看作受压的厚壁弹性圆筒，从而推导出带卷作用在卷筒表面的径向压力公式。

我们这里引用英格利斯公式：P 0=21σ（1－202r 当r ）㏑22022r r r 当当--R 式中 P 0 —— 卷取外表面的径向压力，kg/cm 2；σ —— 卷取张应力，kg/cm ；R —— 带卷外半径，cm ；r 0 —— 卷筒外半径，cm ；r 当 —— 卷筒内当量半径（mm ），它是将四棱锥卷筒或扇形块的卷筒看作当量弹性厚壁圆筒时的内半径的，r 当=0.42 r 0。

⑶胀缩缸平衡力计算以开式倒置四棱锥为例：（1）锥面间的反力 带卷对每一扇形块的压力可用等效力表示PDBp d p Br P 22cos 2402==⎰θθπN 式中B ——带材宽度，mm 。

锥面反力N 为ααsin 2cos )1(222f f P N +-= N 式中 2f —— 卷筒零件摩擦面间的摩擦系数；α—— 棱锥角（2）胀缩缸平衡力Q 计算()ααtan 21tan 42222f f f P Q +--= N 3、卷筒传动设计⑴卷取机的速度控制 卷取机速度控制要同时考虑一下两个因素：为适应机组速度变化而调整卷取速度时，不应影响电机的驱动力矩；为适应卷径变化而调整卷筒转速时，不应引起张力的波动。

可以同时采用调压（恒力矩）和调激磁（恒功率）两种调速方法，分别适应上述两种情况，以充分的利用电机的容量。

⑵电机的额定转速与传动比 卷筒电机的额定转速er n 必须与卷取计算转速f n 相适应f n = cR v πm ax 30 r/min 式中 m ax v —— 最大卷取线速度，m/s ；C R —— 最大带卷半径，m 。

⑶激磁调整范围与最大卷径比 为实现在卷取过程中张力不发生波动，卷筒的电机的弱磁调速范围应满足下列要求er n n m ax = DR e 2 式中 m ax n —— 卷筒电机弱磁调整的最大转速；D —— 卷筒直径，m 。

⑷卷筒电机功率计算 卷取带材所需的传动功率应由带材的张力、塑性弯曲变形、卷取的速度和加速度及摩擦阻力等因素确定。

由于塑性弯曲和摩擦的影响远小于张力，故初选电机时，额定功率er N 可按下式近似计算er N ≥f N =η1000)(max 2Tv K Kw 式中 2K —— 塑性弯曲及摩擦影响系数，取1.1~1.2；T —— 卷取张力，N ；v —— 卷取速度，m/s ；η —— 传动效率，取0.85~0.9f N 称为计算功率，max )(Tv 表示在各种工艺制度下，张力和速度乘积的最大值。

4、强度校核5、冷带钢卷取的工艺特点⑴张力 冷带钢卷取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和尺寸精度，因此对张力的控制也有严格要求。

⑵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。

⑶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。

⑷纠偏控制 带钢精整线往往要求带钢在运行时严格对中，使卷取的带卷边缘整齐。

为此常采用自动纠偏控制装置。

三、研究步骤、方法及措施1、研究步骤：⑴调研确定研究方向；⑵方案设计，完成卷取机整体结构的设计；⑶技术设计，部件设计，达到卷取机主要参数要求；⑷技术设计，零件设计，并进行强度校核；⑸整理设计说明书。

2、研究方法及措施：在总结前人经验的基础上，重点展开对冷带卷取机的优化设计研究，并适当采用类比设计或经验设计。

四、研究工作进度第一、二周主要是查阅斜辊矫直机的相关资料，理解卷取机的工作第三、四周仔细阅读相关文献，准备开题报告，并初步完成开题报第五、六周主要是进行计算主要参数，卷筒设计与校第七、八周零部件的结构参数，完成主要部件结构设计第九、十周将卷筒、减速器、液压缸装配成整个卷取第十一、十二周绘制总装工程图及相关零件工程图，并翻译外文资料;第十三、十四周综合考虑各部分，发现问题，调整设计第十五、十六周撰写论文。

最后一段时间整理论文，准备答辩五、主要参考文献[1]邹家祥.《轧钢机械》（第二版）.北京：冶金工作出版社，1989[2]曹宪勇，张力卷取机在工程中的应用.冶金设备2007,178:45-48.[3]郑文广，徐泽宁，胡素影.基于PLC控制的包装钢带卷取机的研制.辽宁科技大学学报，2009,(32)2:142-147.[4]王东红，张淳，邸洪双.卡罗塞尔卷取机卷取错层问题分析和解决方案.东北大学学报，2010,(31)12:1374-1376.[5]蒋长虹，邱华东，新型带钢卷取机自动控制系统的设计.杨晓光.太原理工大学学报，2012,(43)6:759-761.[6]严修成.三辊卷取机卷曲不致密原因分析及解决措施.重工与起重技术.2008.4:6-8.[7]王崇湘，陶俊伟，沈培康.一套先进实用的全液压卷取机自动化控制系统.低压电器,2002,(5):31-34.[8]宁宇.提高卷取机张力控制精度的实用技术.有色设备.2000.2:11-13.[9]刘法奎，何立军.卷取机胀缩卷筒故障分析及改进措施.山东冶金.2008,30(6):75-76.[10]R.Sternitzke1，J.Wagner.德国赫施·霍恩林堡公司新卷取机的设计特点.中国冶金.2006,(16)4:27-29.[11] 司马晓峰，燕格海，张斌.卷取机的故障分析与技术改造.有色金属加工.2013,(42)2:42-43.[12]王磊. 1300重卷机卷机直流传动系统的故障分析及处理.有色设备.2008,3:23-25.[13] KU Xiangchen.Automatic Generation of Setup for CNC Spring CoilerBased on Case-based Reasoning.Journal of WuhanUniversity of Technology.2006,s3:1016-1018[14]ZHANG Jian，PENG Yan，LIU Hongmin，LIU Yunfei. Chinese Journal ofMechanical Engineering.Analysis of Wear Mechanism and InfluenceFactors of Drum Segment of Hot Rolling Coiler.2013,2:351-355[15]ZHANG Jian1，PENG Yan，LIUHong-min，LIU Yun-fei1.Establishment ofwear model and life prediction of drum of hot rolling coiler.Journal ofCentral South University of Technology.2011,6:1808-1812.六、指导教师意见指导教师签字：年月日七、系级教学单位审核意见：审查结果：□通过□完善后通过□未通过负责人签字：年月日说明：1.开题报告版面设置为：B5纸，上下页边距分别为2.5cm和2cm，左右页边距分别为2.4cm和2cm。