张力辊设计计算

1张力辊直径计算

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。

D：张力辊辊径。

h：钢板厚度。

E：带钢的弹性模量。

σs:带钢的屈服强度。

说明：1).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。

2).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。

3).根据产品规格不同，热镀锌及酸洗冷轧生产线常用的张力辊辊径范围是500～1200mm。

4).在实际生产中，最大带钢厚度为1.2mm的镀锌线，张力辊辊径通常选取为550～650mm；拉矫机张力辊径650～700mm；

最大带钢厚度为1.5mm的镀锌线，张力辊辊径通常选取为600～700mm；拉矫机张力辊径800mm；

最大带钢厚度为2.0mm的镀锌线，张力辊辊径通常选取为800～1000mm；拉矫机张力辊径1000～1200mm；

5).根据我公司的现有设计，张力辊辊径选取系列为：560mm；650mm；800mm；900mm；1000mm；1200mm。

6).辊身长度依据带钢的宽度选取，通常是带宽加200～300mm，常用的宽度系列是1000mm；1300mm；1500mm。

2张力辊允许产生的张力

说明带钢经过张力辊后，张力值可以得到放大，放大的量取决于张力辊的结构、辊面材质、传动功率等，

μ：带钢与张力辊之间的摩擦系数；采用钢辊时取0.1～0.15；采用衬胶辊时取0.18～0.25；带钢表面有油时，摩擦系数降低。

α：带钢在张力辊上的包角。图一张力辊1#辊包角为180+61度=241度=4.2弧度。计算时取0.9的利用系数。

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。

见图一

如果进入张力辊1#辊之前的带钢张力为F1，1#、2#辊之间的张力为F2，2#辊出口的张力为F3，如果两辊包角相同则：F2=F1*λ

F3=F2*λ

如果每个辊子的包角不同，则分别使用不同的λ1和λ2进行计算。

说明：在设计中通常知道F1和F3，计算需要的辊子数量及包角，以此为依据设计张力辊的结构。

3张力辊的传动功率计算

张力辊的传动功率需要考虑三个方面：张力放大需要的功率、辊子摩擦损耗功率和弯曲变形损耗功率。张力放大需要的功率：

W1=(F2-F1)*v/η

v：带钢速度

η:传动效率，通常取0.85-0.9。

辊子摩擦损耗功率：

图一1#辊子承受带钢的拉力应该是F1与F2的合力，其根据结构设计不同，其最大力为F1+F2。

辊子的摩擦力矩：M1=f*(d/2)*(F1+F2)

辊子摩擦损耗功率：W2=M1*ω/η

M1:辊子的摩擦力矩

f：张力辊轴承摩擦系数

d:张力辊轴承平均直径

ω:张力辊的角速度

弯曲变形损耗功率：

带钢上下表面达到屈服应力时带钢的弯矩：M2=σs*b*h*h/6

张力损失T=2*M2/D

弯曲变形损耗功率：W3=T*v/η

张力辊传动功率:

W=W1+W2+W3

4入口张力辊和出口张力辊带钢的初始张力

图二所示为带压辊的入口张力辊，要保证在入口停车换卷时F3张力值不变，必须有其他产生1#辊入口张力的办法，安装压辊；

根据F3值和放大系数可以计算出Fa。

P＝F0/μ

P：压辊压力

μ：带钢与张力辊之间的摩擦系数

如果一个压辊满足不了要求可以在2#辊上也设置压辊，或者增加张力辊的数量如改为3辊张力辊或4辊张力辊等。

带压辊辊子传动功率：

W1=((Fb-Fa)+Fa)*v/η=F2*v/η

即Fb的全部力都是有1#辊子传动产生的。W2和W3的计算与上述相同。