張力輥3號(hào)輥的設(shè)計(jì)說(shuō)明書

1、.張力輥設(shè)計(jì)說(shuō)明書（3 號(hào)輥設(shè)計(jì)）精選范本.目錄一、張力輥的設(shè)計(jì)計(jì)算 -1 -1.1、設(shè)計(jì)參數(shù) -1 -1.2、張力輥設(shè)計(jì)要求： -1 -1.3、張力輥幾何參數(shù)設(shè)計(jì)計(jì)算 -1 -1.4、張力輥的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) -4 -二、聯(lián)軸器的選擇 -6 -2.1、聯(lián)軸器的分類2.2、聯(lián)軸器的選擇- 6 - 6 -2.3、與聯(lián)軸器相連的輥?zhàn)虞S徑的過(guò)盈量的確定- 7 -三、軸承的選擇 -9 -3.1、張力輥受力分析 -9-3.2、張力輥軸承的確定 -11-參考文獻(xiàn) - -14 -精選范本.一、張力輥的設(shè)計(jì)計(jì)算1.1、設(shè)計(jì)參數(shù)帶鋼厚度：入口 0.45 2.3mm出口 0.45 2.3mm ；帶鋼寬度：入口 900 1

2、860mm出口 900 1860mm；單位鋼卷重量（ 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 ；原料強(qiáng)度：屈服極限最大 1200Mpa ， 最小 345Mpa；彈性模量 206Gpa ；帶鋼單位張力（ N /22mm）：帶鋼入口單位張力為 83 N / mm；2出口單位張力為 24.06 N / mm；帶鋼運(yùn)行速度： 601m/min；1.2 、張力輥設(shè)計(jì)要求：張力輥零件結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)；軸承選型；聯(lián)軸器選型 ( 減速機(jī)輸出軸與張力輥輥頸軸之間) 。1.3 、張力輥幾何參數(shù)設(shè)計(jì)計(jì)算1.3.1、張力輥直徑的選擇張力輥直徑的選擇應(yīng)

3、以帶鋼的最外 ( 或最里 ) 表面沒(méi)有達(dá)到屈服極限為條件 , 這樣帶鋼只產(chǎn)生彈性變形 , 可以防止帶鋼產(chǎn)生塑性變形 ( 彎曲或伸長(zhǎng) ) 。顯然張力輥輥徑越小 , 產(chǎn)生變形就越大 , 要保證其變形在彈性范圍之內(nèi) , 張力輥的輥徑不能太小 , 必須有一定的限制。計(jì)算原則 :帶鋼纏繞在張力輥上不產(chǎn)生塑性彎曲變形，即按厚帶材繞過(guò)張力輥的彎矩小于或等于帶材的彈性極限彎矩計(jì)算輥徑。計(jì)算公式如下：精選范本.D =hmax * Es其中： D ： 張力輥的輥徑，單位 mm；h ： 鋼板的厚度 ，單位 mm；E :帶鋼的彈性模量，單位 MPa；s ：帶鋼的屈服強(qiáng)度，單位 MPa。已知帶鋼的最大厚度為2.3mm，

4、帶鋼的彈性模量為206GPa，帶鋼的屈服強(qiáng)度取為 364MPa，代入上式得張力輥輥徑為：D=1302mm由上述計(jì)算可以發(fā)現(xiàn)， 帶鋼規(guī)格相同， 屈服強(qiáng)度越高需要的輥徑越小。 這正是帶退火爐的熱鍍鋅線入口張力輥徑小， 出口張力輥徑大的原因。 帶鋼經(jīng)過(guò)張力輥不產(chǎn)生塑性變形的要求是相對(duì)的， 為了不使輥徑過(guò)大， 實(shí)際生產(chǎn)中允許部分厚規(guī)格產(chǎn)品產(chǎn)生塑性變形。根據(jù)實(shí)際生產(chǎn)經(jīng)驗(yàn)，最終確定張力輥輥徑D=1300mm。張力輥輥身的長(zhǎng)度依據(jù)帶鋼的寬度選取，通常是帶鋼的帶寬加 200300mm，帶鋼的寬度為 9001860mm，則取張力輥輥身 L=2100mm。1.3.2 、張力放大系數(shù)的確定張力輥的工作原理是帶鋼包繞

5、在張力輥上， 在其包繞接觸處 ( 即包角處 ) 產(chǎn)生摩擦力，以此使出口張力與入口張力按某種規(guī)律變化， 借此改變張力值， 對(duì)機(jī)組實(shí)現(xiàn)張力控制。張力放大系數(shù) 就反映了張力變化規(guī)律。在輥面材質(zhì)和被處理材質(zhì)一定的前提下，即摩擦系數(shù)一定的前提下， 包角的大小決定了張力輥的張力放大系數(shù) 的大小。所以，在設(shè)計(jì)輥?zhàn)拥牟贾眯褪綍r(shí)，要考慮輥?zhàn)拥臄?shù)量及總包角。張力輥在工作時(shí)， 張力輥為主動(dòng)， 即驅(qū)動(dòng)的張力輥帶動(dòng)帶鋼運(yùn)動(dòng)，入口張力T入 大于出口張力 T出 。張力放大系數(shù)計(jì)算公式：=e=T入T出其中：T入 ：張力輥的入口張力，單位kn ；精選范本.T出 ：張力輥的出口張力，單位kn ； ：包角處帶鋼與張力輥之間的摩擦系

6、數(shù)；：帶鋼在張力輥上的包角。：張力輥傳動(dòng)帶鋼，保證帶鋼不打滑可能產(chǎn)生的張力放大倍數(shù)。這是可能產(chǎn)生的放大倍數(shù)， 張力輥實(shí)際放大能力取決于傳動(dòng)功率，但是傳動(dòng)能力超過(guò)此范圍也沒(méi)有意義。選取 0.61860 的帶鋼計(jì)算，可求得入口和出口張力分別為：T入 =83（0.61860）93kn出（0.6）27knT =24.061860已知張力輥出口張力為93kn，入口張力為 27kn，采用鋼輥接觸，摩擦系數(shù)取 0.074, 。代入公式得：T入93=3.44=e =T出27由此可知，所需的張力輥總包角 ：=ln 3.44ln 3.44弧度=16.690.074將弧度轉(zhuǎn)化為角度后，可知所需的張力輥總包角=956

7、 。張力輥的型式一般有二輥式、三輥式、四輥式等。結(jié)合本機(jī)組所需的張力輥總包角，以及本機(jī)組設(shè)計(jì)中帶材入口與出口的位置，確定張力輥的型式為四輥式。輥?zhàn)硬贾萌鐖D 1.1 所示：圖 1.1輥?zhàn)硬贾脠D精選范本.圖中，1234240。1.4 、張力輥的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)張力輥輥身為 2100mm，直徑為 1300mm，考慮到張力輥直徑較大，為減輕重量同時(shí)節(jié)省材料，采用如圖 1.2 所示的空心輥結(jié)構(gòu)。圖 1.2 張力輥結(jié)構(gòu)圖（ 1） A 必須為鍛件。常用鋼管的加工方法有鍛造、焊接和擴(kuò)徑鋼等。其中：鍛造：鍛造是一種利用鍛壓機(jī)械對(duì)金屬坯料施加壓力，使其產(chǎn)生塑性變形以獲得具有一定機(jī)械性能、一定形狀和尺寸鍛件的加工方法，鍛壓

8、（鍛造與沖壓）的兩大組成部分之一。相關(guān)機(jī)械中負(fù)載高、工作條件嚴(yán)峻的重要零件，除形狀較簡(jiǎn)單的可用軋制的板材、型材或焊接件外，多采用鍛件。鍛件的整體鍛造成型質(zhì)量好、機(jī)械性能最佳，但成本較高，一般適用于特殊輥坯制造，如需要表面硬化淬火處理，或采用卷板很難成型的情況下。焊接：焊接鋼管是由卷成管形的鋼板以對(duì)縫或螺旋縫焊接而成。是最經(jīng)濟(jì)、應(yīng)用最廣泛的成型方法。但對(duì)于小直徑（ <500mm）、板厚（ >50m）的套筒有一定局限性，缺點(diǎn)是：由于存在一條貫穿筒身的縱向焊縫，該焊縫與鋼管的其他部分淬火后硬度不同，在軋制鋼板時(shí)會(huì)產(chǎn)生磨損，影響質(zhì)量，因此對(duì)于焊接質(zhì)量要求較高。擴(kuò)徑鋼：目前國(guó)內(nèi)技術(shù)要求還達(dá)不

9、到。張力輥需要直徑為 1300mm的鋼管強(qiáng)度要求較高，為滿足張力輥的尺寸及強(qiáng)度要求，選用鍛造的方式加工鋼管。精選范本.（ 2）對(duì) B、C進(jìn)行正火處理， 以細(xì)化金屬組織晶粒， 消除在鍛、軋后的組織缺陷，改善鋼的機(jī)械性能（強(qiáng)度、韌性和塑性）。（ 3）采用低氫焊條，在預(yù)熱溫度大于 100 C 時(shí)，焊接 B 與 E， C與 D。較其它類型的酸性焊條，低氫焊條有很多優(yōu)點(diǎn)，如有良好的機(jī)械性能( 特別是焊縫金屬的塑性、韌性及抗時(shí)效性能 ) 和抗裂性能。焊接后，對(duì) B 和 E、C 和 D 進(jìn)行退火處理，以消除內(nèi)應(yīng)力，并進(jìn)行磁粉探傷。（ 4）對(duì)輥面進(jìn)行表面噴丸處理，然后進(jìn)行毛化鍍鉻，硬度層t 為 0.10.03

10、mm，表面粗糙度Ra 為 4.0 4.5 m。表面噴丸處理：噴丸處理也稱噴丸強(qiáng)化，是減少零件疲勞強(qiáng)度，提高壽命的有效方法之一，噴丸處理就是將高速?gòu)椡枇鲊娚涞綇椈杀砻?，使彈簧表層發(fā)生塑性變形，而形成一定厚度的強(qiáng)化層，強(qiáng)化層內(nèi)形成較高的殘余應(yīng)力，由于彈簧表面壓應(yīng)力的存在，當(dāng)彈簧承受載荷時(shí)可以抵消一部分抗應(yīng)力，從而提高彈簧的疲勞強(qiáng)度。毛化鍍鉻：在各類機(jī)組中，諸如張力輥、活套輥、轉(zhuǎn)向輥、糾偏輥等，原本普遍采用包膠輥、無(wú)紡布輥或普通光面鍍鉻輥。包膠輥、無(wú)紡布輥雖然摩擦系數(shù)大，輥面有一定彈性，但表面耐磨性差，使用壽命短，已不能滿足現(xiàn)在高速連續(xù)生產(chǎn)線的需要，在大多數(shù)場(chǎng)合，正逐漸被毛化鍍鉻輥所取代。普通光輥鍍

11、鉻雖然耐磨性沒(méi)有問(wèn)題，但摩擦系數(shù)小，易造成帶鋼表面擦傷、劃傷，也不能滿足生產(chǎn)需要。毛化鍍鉻輥首先對(duì)鋼基表面進(jìn)行研磨、拋光，基本達(dá)到或接近鏡面水平，然后按照使用要求不同進(jìn)行毛化處理，而后電鍍硬鉻，最終獲得是在光滑表面下，存在一定數(shù)量、深度，是人為處理有一定范圍要求的微坑，最終形成特殊的表面毛化鍍鉻狀態(tài)。表面經(jīng)過(guò)毛化處理后，不但大大增加了輥面的摩擦系數(shù)，輥面與帶鋼貼合更緊密（毛化尖點(diǎn)增加接觸壓強(qiáng)），更重要的是帶鋼在運(yùn)行過(guò)程中，由于微坑存儲(chǔ)氣體的作用，使得帶鋼與輥面之間形成一層保護(hù)氣膜（其原理類似于油膜軸承），避免了輥面對(duì)鋼帶的擦傷、劃傷，因此，帶鋼表面質(zhì)量要求較高，越應(yīng)采用毛化鍍鉻輥。精選范本.二

12、、聯(lián)軸器的選擇2.1 、聯(lián)軸器的分類連軸器是連接兩軸或連接軸與回轉(zhuǎn)件的一個(gè)部件，在傳遞運(yùn)動(dòng)和動(dòng)力過(guò)程中和軸一同回轉(zhuǎn)不脫開。聯(lián)軸器除具有連接功能外， 也可使之具有安全防護(hù)等功能。按照聯(lián)軸器的性能可分為剛性聯(lián)軸器和撓性聯(lián)軸器。剛性聯(lián)軸器對(duì)所聯(lián)兩軸間的相對(duì)位移缺乏補(bǔ)償能力，但有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，制造容易，不需維護(hù)，成本低等特點(diǎn)而仍有其應(yīng)用范圍； 撓性聯(lián)軸器中又分為無(wú)彈性元件的撓性聯(lián)軸器和帶彈性元件的撓性聯(lián)軸器，。前一類只具有補(bǔ)償兩軸間相對(duì)位移的能力，后一類因裝有彈性元件，不僅可以補(bǔ)償兩軸間的相對(duì)位移，而且具有緩沖減振的能力。2.2 、聯(lián)軸器的選擇聯(lián)軸器的選擇主要考慮所需傳遞軸轉(zhuǎn)速的高低、 載荷的大小、被聯(lián)接

13、兩部件的安裝精度等、回轉(zhuǎn)的平穩(wěn)性、價(jià)格等，參考各類聯(lián)軸器的特性，選擇一種合用的聯(lián)軸器類型。具體選擇時(shí)可考慮以下幾點(diǎn)1. 所聯(lián)接兩個(gè)軸的軸徑；2. 傳遞的轉(zhuǎn)矩大小和性質(zhì)以及對(duì)緩沖減振功能的要求；3. 聯(lián)軸器的工作轉(zhuǎn)速高低和引起的離心力大小， 對(duì)于高速傳動(dòng)軸， 應(yīng)選用平衡精度高的聯(lián)軸器；4. 兩軸相對(duì)位移的大小和方向， 當(dāng)安裝調(diào)整后，難以保持兩軸嚴(yán)格精確對(duì)中，或工作過(guò)程中兩軸將產(chǎn)生較大的附加相對(duì)位移時(shí)，應(yīng)選用撓性聯(lián)軸器；5. 聯(lián)軸器的可靠性和工作環(huán)境， 通常由金屬元件制成的不需潤(rùn)滑的聯(lián)軸器比較可靠；需要潤(rùn)滑的聯(lián)軸器，其性能易受潤(rùn)滑完善程度的影響， 且可能污染環(huán)境。含有橡膠等非金屬元件的聯(lián)軸器對(duì)溫度

14、、 腐蝕性介質(zhì)及強(qiáng)光等比較敏感，而且容易老化。6. 軸器的制造、安裝、維護(hù)和成本。在滿足便用性能的前提下，應(yīng)選用裝拆方便、維護(hù)簡(jiǎn)單、成本低的聯(lián)軸器。例如剛性聯(lián)軸器不但結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，而且裝拆方便， 可用于低速、剛性大的傳動(dòng)軸。 一般的非金屬?gòu)椥栽?lián)軸器( 例如彈性套柱銷聯(lián)軸器、 彈性柱銷聯(lián)軸器、梅花形彈性聯(lián)軸器等 ) ，由于具有良好的綜合能力，廣泛適用于一般的中、小功率傳動(dòng)。精選范本.轉(zhuǎn)矩的計(jì)算：由 T9550Pv得到的轉(zhuǎn)矩如表2.1 所示：表 2.1 各段轉(zhuǎn)矩轉(zhuǎn)矩 /N.m轉(zhuǎn)矩 /N.m3 號(hào)電機(jī)1856.773 號(hào)張力輥17684.39考慮到本設(shè)計(jì)中各傳動(dòng)軸對(duì)中性能比較差，傳動(dòng)轉(zhuǎn)矩較大，而且可

15、能存在沖擊載荷，聯(lián)軸器選用彈性柱銷式聯(lián)軸器。所選的 3 號(hào)張力輥的聯(lián)軸器型號(hào)如下：LZ11YB180302180302YB2.3 、與聯(lián)軸器相連的輥?zhàn)虞S徑的過(guò)盈量的確定2.3.1 鍵的選擇鍵的剖面尺寸 b*h 按軸的直徑 d 由標(biāo)準(zhǔn)中選定。鍵的長(zhǎng)度L 一般按輪轂寬度定，要求鍵長(zhǎng)比輪轂略短5-10mm，且符合長(zhǎng)度系列值。由此選定 C 型鍵 b*h=45*25,L=320 。對(duì)于導(dǎo)向平鍵、滑鍵組成的動(dòng)連接，計(jì)算依據(jù)是磨損，應(yīng)限制壓強(qiáng)，即：p4T pdhl由于具有沖擊，則 p=30MPa，計(jì)算得 T鍵 =10800 N m 。2.3.2 最小過(guò)盈量的計(jì)算鍵能傳遞的扭矩達(dá)不到輥?zhàn)有枰呐ぞ?，通過(guò)過(guò)盈配

16、合來(lái)傳遞更大的扭矩。T輥 =T過(guò)盈 +T鍵計(jì)算得 T過(guò)盈 =6884.39 N m由以下公式：dTs mindlPmin2精選范本.PminminEd2d21 ()D其中=0.12 ， E=21000 ，d=180 ，D=260 。計(jì)算得 Pmin3.735kg / mm2 ，min0.1229mm， 故取min0.123mm 。2.3.3 最大過(guò)盈量的計(jì)算最大過(guò)盈量的滿足要求：（ 1） 最大過(guò)盈面應(yīng)力t max ，安全系數(shù)滿足sa2.5 ；t max（ 2） 由最大過(guò)盈量確定的過(guò)盈溫度t 要滿足小于 200 度。所以，根據(jù)以下公式：（其中，安全系數(shù)取1.66 ，s 50 ， 00.1）sa1

17、.5s3.5sa1.66t max2PD11maxd1mint max2minD11d1得 :max0.1495故，取max0.15 mm。代入公式：tmax0 1051.12d1得出 t=147 度，滿足要求。2.3.4 公差帶代號(hào)的確定由公式：i0.453 D0.001D精選范本.得：i2.7故選擇等級(jí) 6。又 min 0.123mm ，故選擇公差帶 s。綜上，過(guò)盈配合的公差帶代號(hào)確定為s6。三、軸承的選擇3.1 、張力輥受力分析由于帶材在每根張力輥上的包角相等，都為 240 ，所以每根張力輥的張力放大系數(shù) e：ee0.074 (240180)1.36根據(jù)歐拉公式：TT入=9368kn1e

18、1.36同理求得，帶鋼各段的受力如表3.1 所示：表 3.1張力輥各段受力受力T入T1T2T3T出大小 /kn93685036.727對(duì)于 3 號(hào)張力輥，可看成帶鋼張力 T2' 、T3 ，張力輥所受重力G產(chǎn)生的合力為F合 ，對(duì)張力輥產(chǎn)生的扭矩為M3 ，可以得出合力 F合 與張力輥軸承座產(chǎn)生的支持力相平衡，扭矩 M3 與電動(dòng)機(jī)扭矩相平衡，根據(jù)圖3.1 求合力 F合 。精選范本.T3T3 y60T2'T3xG圖 3.1 3 號(hào)張力輥的受力分析計(jì)算張力的重力時(shí)將張力輥輥視為一個(gè)環(huán)形筒，如圖3.2 所示：圖 3.2張力輥簡(jiǎn)圖張力輥體積 V2100 ( 1300)2( 1230)2 )0

19、.292 m322鋼的密度：鋼8.7*10 3 kg / m3則張力輥的重力為：G鋼Vg得：G24.9 kn三個(gè)力 T2、T3 和 G在 X、Y 軸產(chǎn)生的合力 F3x 和 F3y 計(jì)算如下：精選范本.F合xT3sin60 +T257.43 knF合yGT3cos 606.52 kn根據(jù)合力 FF2F2 得：合合x合yF合57.798 kn3.2 、張力輥軸承的確定3.2.1 選擇滾動(dòng)軸承的類型與多種因素有關(guān)，通常根據(jù)下列幾種主要因素： 允許空間。載荷大小和方向。例如既有徑向又有軸向的聯(lián)合載荷一般選用角接觸球軸承或圓錐滾子軸承，如徑向載荷大，軸向載荷小，可選用深溝球軸承和內(nèi)外都有擋邊的圓柱滾子軸

20、承，如同時(shí)還存在軸或殼體變形大以及安裝對(duì)中性差的情況， 可選用調(diào)心球軸承、 調(diào)心滾子軸承； 如軸向載荷大，徑向載荷小，可選用推力角接觸球軸承、推力圓錐滾子軸承，若同時(shí)要求調(diào)心性能，可選推力調(diào)心滾子軸承。 軸承工作速度。 旋轉(zhuǎn)精度。一般機(jī)械均可用0 級(jí)公差軸承。 軸承的剛性。一般滾子軸承的剛性大于球軸承，提高軸承的剛性，可通過(guò)“預(yù)緊”，但必須適當(dāng)。軸向游動(dòng)。軸承配置通常是一端固定， 一端游動(dòng)，以適應(yīng)軸的熱脹冷縮，保證軸承游動(dòng)方式，一是可選用內(nèi)圈或外圈無(wú)擋邊的軸承，另一種是在內(nèi)圈與軸或者外圈與軸承孔之間采用間隙配合。 摩擦力矩。需要低摩擦力矩的機(jī)械（如儀器） ，應(yīng)盡量采用球軸承，還應(yīng)避免采用接觸式

21、密封軸承。 安裝于拆裝。 裝卸頻繁時(shí)， 可選用分離型軸承， 或選用內(nèi)圈為圓錐空的、帶緊定套或退卸套的調(diào)心滾子軸承、調(diào)心球軸承。3.2.2 選擇軸承的方法：選擇軸承一般根據(jù)機(jī)械的類型、 工作條件、可靠度要求及軸承的工作轉(zhuǎn)速n，預(yù)定一個(gè)適當(dāng)?shù)氖褂脡勖麹h （用工作小時(shí)表示），再進(jìn)行額定動(dòng)載荷和額定靜載荷的計(jì)算。精選范本.（1） 基本額定動(dòng)載荷計(jì)算對(duì)于轉(zhuǎn)速較高的軸承（ n<10r/min ），可按基本額定動(dòng)載荷計(jì)算值選擇軸承，然后校核其額定靜載荷是否滿足要求。當(dāng)可靠度為90%、軸承材料為常見(jiàn)材料并在常規(guī)條件運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)，取500h 作為額定壽命的基準(zhǔn)，同時(shí)考慮溫度、振動(dòng)、沖擊等變化，則軸承基本額定動(dòng)

22、載荷可按下式進(jìn)行簡(jiǎn)化計(jì)算：Cf hf mf d P Cr ( 或Ca )f nf T式中 C: 基本額定動(dòng)載荷計(jì)算值，N；P ：當(dāng)量動(dòng)載荷， N；f h ：壽命因素；f n ：速度因素；f m ：力矩載荷因素，力矩較小時(shí)f h =1.5 ，力矩載荷較大時(shí) f h =2；f d ：沖擊載荷因素；f T ：溫度因素；Cr ：軸承尺寸及性能表中所列徑向基本額定動(dòng)載荷，N；Ca ：軸承尺寸及性能表中所列軸徑向基本額定動(dòng)載荷，N。軸承的基本額定動(dòng)載荷是在假定的運(yùn)轉(zhuǎn)條件下確定的。其中載荷條件是： 向心軸承僅受純徑向載荷； 推力軸承僅受純軸向載荷。 實(shí)際上，軸承在大多數(shù)應(yīng)用場(chǎng)合，常常同時(shí)承受徑向載荷和軸向載荷。因此，在進(jìn)行軸承計(jì)算時(shí)， 必須把實(shí)際載荷轉(zhuǎn)換為與確定額定動(dòng)載荷相一致的當(dāng)量動(dòng)載荷。當(dāng)量動(dòng)載荷的一般計(jì)算公式為：P=XFrYFa式中 P ：當(dāng)量動(dòng)載荷， N；Fr ：徑向載荷， N；Fr ：軸向載荷， N；X ：徑向動(dòng)載荷系數(shù)：精選范本.Y ：軸向動(dòng)載荷系數(shù)?？紤]到載荷較大，