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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+751/2 mm时，弯矩最大My =2.74 KN•m
2.2.1.3 在xz平面内，经计算x=240+751/2 mm时，弯矩最大Mz =-8.19 KN•m
2.2.1.4 扭矩 T =23.52 KN•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≈16.55 MPagm，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.
论文作者:张静,王军宁,杨瑞
论文发表刊物:《基层建设》2018年第14期
论文发表时间:2018/7/25
标签：卷筒论文; 实心论文; 刚度论文; 卷曲论文; 强度论文; 弯矩论文; 冷轧机论文; 《基层建设》2018年第14期论文;