550可逆式冷轧机卷曲改造方案论证

550可逆式冷轧机卷曲改造方案论证

张静王军宁杨瑞

宝钛集团有限公司陕西宝鸡721014

摘要：针对可逆式冷轧机在生产过程中，卷筒出现故障，进行原因分析，提出改造方案，并对方案进行论证。

关键词：轧机；卷筒；改造；论证

1改造原因：

原550可逆式冷轧机的卷曲机结构为带独立钳口的斜楔式涨缩卷筒。在生产过程中发现，由于卷取机的强度不足，导致卷取机外形由原圆筒型变成现腰鼓型，从而钳口的胀缩功能失灵。现针对卷取机强度不足的问题进行改造设计，恢复轧机的带材生产。

1.1问题分析

目前状况：卷曲时，卷筒同时承受带材的径向压力、带卷重量和卷曲张力，卷筒需要足够的强度和刚度，但是现在的斜楔式胀缩卷筒由于承受这些力后，卷筒严重变形，由原来的圆筒型变成了现在的腰鼓型（图1），钳口加紧失灵，胀缩功能不能有效发挥，卸卷成为困难，对板形也有很大影响。

图1

1.2初定解决方案

为了增加卷曲机强度和刚度，使得卷取机不能变形，最好使用实心卷筒卷取机，采用偏心轴钳口加紧带材头部。实心卷筒机强度和刚度最大，卷曲时产生的卷曲和塌陷变形很小，可保持均匀的张力。

2改造方案

2.1实心卷筒设计

实心卷筒的传动轴与实心卷筒采用键连接，传动轴尺寸按照原传动轴尺寸制作。为了不改变系统控制参数，因此卷筒的外径和长度尺寸与原卷筒一致，保持原设备的轧制能力。

实心卷筒轴按照原尺寸设计，对轴强度需进行校核。卷筒轴既承受弯矩又承受扭矩，应按弯扭合成强度条件进行核算。

张力范围600~6000公斤；

卷筒最大扭矩2400公斤米；

卷筒最大外径500毫米；

带卷最大重量500公斤（计算时按1000公斤计算）

2.2实心卷筒校核

2.2.1校核轴的强度

图2

2.2.1.1做出轴的计算简图（图2）

Fy=F卷筒+F带卷≈19.68KN，FZ=F张力=58.8KN

2.2.1.2在xy平面内，经计算x=240+751/2mm时，弯矩最大My=2.74KN•m

2.2.1.3在xz平面内，经计算x=240+751/2mm时，弯矩最大Mz=-8.19KN•m

2.2.1.4扭矩T=23.52KN•m

2.2.1.5根据弯矩图可判断出危险截面在均布力的中点处，合成弯矩M=(My2+Mz2)1/2=8.64MPa

弯扭矩为：Mca=[M2+（aT）2]1/2≈16.55MPagm，σca=62.69MPa≤[σ-1]=70MPa

2.2.3轴的刚度校核计算

2.2.3.1轴的弯曲刚度校核，[y]≤0.225~0.376mm；[θ]≤0.0016rad

Y=(-5ql4)/(385EI)=0.0293mm≤[y]；θ=(-ql3))/(24EI)=0.000125rad≤[θ]

2.2.3.2轴的扭转刚度校核，可取[ψ]=0.25~0.5（°）/m

ψ=5.73×104×T/GIp=0.164(°)/m≤[ψ]

轴的校核结束，证明轴的强度是足够的。

结语

可逆式冷轧机原斜楔式胀缩卷取机在实际应用中，由于强度和刚度不足，出现卷筒变形、涨缩系统失灵等问题，导致带材生产不能正常进行。针对这一问题，提出将卷筒改为实心卷筒，这样就可以恢复可逆式冷轧机的带卷式生产，增加设备的生产能力。

参考文献

[1]黄庆学主编.轧钢机械设计[S].北京：冶金工业出版社，2007.

[2]濮良贵,纪名刚主编.机械设计[S].北京：高等教育出版社.