卷取机卷筒的设计分析

[摘 要]这些年来，随着我国经济的不断发展我国的钢铁产量也以飞快的速度增长着，在全世界范围内，我国钢铁产量的增长速度排名第一。本文通过对某冷轧机厂酸洗线卷取机的设计过程进行了分析和介绍，对卷筒的结构进行具体且详细的介绍，并且将当前我们常用的两种结构进行了对比分析，从而选择出了最佳的结构，去适应生产工艺的要求。

[关键词]卷取机；卷筒；设计

中图分类号：TP302 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2014）29-0058-02

1.引言

在当代社会，经济的快速发展导致钢铁行业的发展正在加快脚步。我国也不例外。我国钢铁产量的增长速度在世界范围内都是排在前列的。本文通过对某冷轧机厂酸洗线卷取机的设计过程进行了分析，对卷筒的结构进行了一些具体的介绍，并且对两种常用的结构进行了分析，从而选择出最佳的结构去适应生产工艺的要求。

作为分析的第一步，我们要做的是对酸洗线的工作原理进行相关的介绍。我们第一步是要将热轧卷料，也就是原料，通过开卷机的运作来进行开卷。然后再到酸洗槽当中进行氧化，通过氧化来去除铁皮，接着再通过水洗和钝化，以及烘干这些过程之后，进入到张力装置中去，最后通过卷取设备的运作，把带钢卷取成料盘。在酸洗线和冷轧机组中，卷取机是一个重要的部分，它负责了将带钢卷成卷料的工作，从而方便运输和后续工作中的加工步骤，这是卷取机的主要工作。冷轧工艺对原料在质量上的要求是相当高的，特别不允许带卷出现塔形或者松卷的情况。由于在这方面存在高要求，所以在酸洗的时候一定要下狠功夫，将铁皮去除得彻底，同时也要考虑到卷筒的张力问题，在设计的时候要注意张力的控制。

2.卷取机的结构以及工作原理

卷筒、涨缩油缸、回转接头和传动系统这几个部分构成了卷取机的主体结构，也是卷取机的重要组成部分。我们又知道组成传动系统的部分分别是电机、制动器、联轴器以及减速机。在大部分正常的情况下，技术人员都是通过控制液压装置对卷筒尾部的涨缩油缸的影响来控制该系统，但是由于现在对于机械的工作的高要求，这就需要利用到联轴器和减速机来带动卷动进行工作从而可以实现卷筒的旋转运动。由于通过了卷筒的旋转，这个过程使得带钢卷成了卷料，接着就需要利用卷筒的涨缩来将卷料卸下，这一系列的步骤就实现了卷取机的工作，也就是卷取和卸卷的工作。

3.卷取机的卷筒结构

卷筒作为整个卷取机中最为重要的组成部分，往往是具有多种不同结构的。这些结构大致可以分成以下几种：实心卷筒式、弓形块径向液压钳口闭式、扩张锥式以及四棱锥式等等。不过现代钢铁工业对于工艺的要求是很高的，所以目前大多数的工厂中的冷压机组中最为广泛使用的卷筒有两种，分笔是扩张锥式和四棱锥式。作为本文的重点，我们将在接下来的部分介绍这几种常见的形式。

3.1 实心卷筒式

这种结构形式的卷筒在结构上是比较简单的，没有其他结构形式的卷筒复杂，而且在强度和刚度上比较高，不会出现钳口。凡事都有两面，所以实心卷筒式不仅仅有优点，也有着一些不可避免的缺点存在，这是无可避免的。

这些都是实心卷筒式的优点，但是实心卷筒式也存在一些缺点。这种结构形式的卷筒在卸卷的时候不是很方便，不如其他结构形式的卷筒来得轻松，而且由于轧制的张力比较大，容易出现塑性变形的现象。由于实心卷筒存在着一些难以解决的缺点导致这些年来可控涨缩卷筒逐渐取代了实心卷筒，如今一般会采用转盘式的双卷筒的结构形式。

3.2 链板式

链板式的卷筒在结构上就不像实心卷筒那么简单了，它的结构相对来说比较复杂，而且链板式的卷筒刚性很差，在制造过程中十分的困难，一般我们只会在张力不超过20KN～50KN的卷取机上选用链板式的卷筒。

3.3 弓形块径向液压钳口闭式

在弓形块径向液压钳口闭式卷筒中，存在比较多的缺点，它的结构不对称，而且平衡性不够好，对于径向柱塞密封设计以及加工要求比较高，容易出现漏油现象，对带钢的表面质量有很大的影响。虽然在弓形块径向液压钳口闭式卷筒中存在很多的缺点，但是它的结构比较紧凑，在实际使用的过程中，使用情况还是比较不错的。

3.4 扇形块八棱锥闭式

扇形块八棱锥闭式的卷筒全部都是封闭的，其中它的电机是通过齿形联轴节直接拖动进行工作的。而且通过液压缸驱动杠杆、带动凸轮拨叉、驱动连杆机构以及收缩用的三组弹簧来实现卷筒的涨缩，并没有选择旋转液压缸和输油接头的方式来实现卷筒的涨缩。

3.5 四棱锥式

四棱锥式的卷筒中，真正工作的部分只有几个部件，分别是棱锥轴和扇形板。他们起着决定性的作用。在运作过程当中，由于涨缩油缸进行拉动促使棱锥轴进行着前后的运动，并且配合着棱锥轴和扇形板的斜面，这样能够实现涨和缩的效果。四棱锥式的卷筒有很多优点，由于棱锥轴是一个整体的铸件，在刚性上是比较大的，因此能够承受住很大的张力和重力，这是其他结构形式的卷筒所无法实现的能力。其次就是四棱锥式的卷筒的结构比较简单，而且比较方便，在与面防尘进行配合的时候效果是比较理想的。虽然有这么多的优点，但是四棱锥式卷筒也难免存在着一些缺点。虽然棱锥轴是个整体，带来了一些优势，但是这也使得这种结构形式的卷筒在成本上是相当高的，在进行加工的时候有很大的难度。此外在对棱锥轴与扇形板之间的配合面进行斜度调整时也不能让斜度调的过大，一旦斜度不合适就会造成涨缩油缸的行程增加。

3.6 扩张锥式

锥套、拉杆、空心轴以及扇形板组成了扩张椎卷筒的主要部分。这种形式的生产机器是通过做一些特殊的动作来工作的。尽管看上去是一套很复杂的动作，但是由于其具有很低的成本，并且在运行时不需要很大的花费，并且有一套简单的加工步骤，所以还是比较常见的。不过他也有他的缺点，因为不能承受非常大的张力和重力，所以扩张锥式卷筒的油缸行程比较短，涨缩的范围比较大。

4.卷取机的运作特质

卷取机在进行工作的时候，首先会在低速的状态下在卷筒上卷取3到5圈，之后再逐渐加速。随着带卷卷的越来越大，线速度也就跟着变得越来越高，这种工作形式是不能长期持续下去的，需要进行逐渐减速，从而保持匀速和张力的恒定值，一旦带卷的直径达到所规定的数值之后，我们就需要减下速度停车进行卸卷。

4.1 计算卷取张力

在对卷取张力进行计算的时候，我们需要考虑到多方面的因素。张力数值是由工作状态和产品规格计算出来的，每个计算出的张力都是不同的。

4.2 确定卷筒直径

卷筒直径一般情况下都是通过卷筒上弹塑的弯曲程度，卷筒的强度等一系列的问题来进行决定的。塌卷现象一般来说都是和卷筒的直径有关的，换句话说卷筒的直径直接决定了是否会有塌卷现象的产生和发生。

4.3 确定减速比

减速比对于整个设计来说都是十分重要的存在，减速比的原则是使得整个机器的调速的范围在传动电机的恒定功率允许的范围之中或者被横动功率的一个范围值所覆盖。如果减速比比较大，那么电机的速度就会变得越来越大，一直会到达最大值，相反而言，如果减速比比较小，那么电机的速度就不会变得那么大，这样就有可能造成转矩不够的情况，从而影响整个电机的运行使得整个电机无法开启或者在启动之后无法进行正常的运行。因此，最好的减速比是由电机的最大转速和实际的工作情况来共同决定的。

5.总结

通过一定的相关专业知识的介绍，让我们对目前钢铁工业的相关生产机器有了很深的了解。从组成结构到工作原理，都进行了详细的阐述。我们在对酸洗线卷取机进行卷筒的时候，一开始可以选择扩张锥式的卷筒，后来由于要适应实际的生产需要，我们需要将卷筒改为四棱锥式的卷筒，这样才能使得卷取机顺利完成工作。

在对卷取机卷筒的设计进行了这些详细的了解和学习之后，在进行实际操作过程中，我们就可以更加的熟练，技术也会更加的专业，这样就可以使得工作顺利完成。

参考文献

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