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一 立題依據(jù) 冷軋高強度鐵板帶產(chǎn)品在現(xiàn)今的產(chǎn)業(yè)中用途廣泛，其產(chǎn)品涵蓋汽車、家電、建筑、包裝、變壓器制造等行業(yè)。退火線是冷軋高強度鋼板帶產(chǎn)品的后道工序，它對提高產(chǎn)品的性能起著至關(guān)重要的作用。由于它具有生產(chǎn)效率高，生產(chǎn)成本低，產(chǎn)品質(zhì)量高，產(chǎn)品多樣化等優(yōu)勢，因此從1982年10月新日鐵在君津長建了第一條退火線后，在世界上得到了廣泛的推廣和應(yīng)用。該退火線用于從事冷軋鋼卷的再結(jié)晶退火，對帶鋼的冷卻為可控的，通過平整機控制不同的表面粗糙度及延伸率，可以涂油以保護帶鋼的表面。由兩頭圓盤剪切成所要求的寬度，最終進行檢查并卷取所需要的大小鋼卷。帶鋼傳送開始通過轉(zhuǎn)向輥傳送，轉(zhuǎn)向輥夾送狀態(tài)工作時（即穿帶時）以25m/min的速度傳送帶鋼，壓輥在氣缸驅(qū)動下壓下，作為轉(zhuǎn)向夾送輥使用。在正常生產(chǎn)時作為導(dǎo)向輥使用(起導(dǎo)向作用)，上壓輥打開。轉(zhuǎn)向輥組在整個帶鋼傳送過程中起到必不可少的作用。 二 文獻綜述 2.1 國內(nèi)外研究現(xiàn)狀 2.1.1 1850 連續(xù)退火機組，本鋼浦項冷軋薄板有限責(zé)任公司 （1）其中連續(xù)退火機組引進的是日本 JFE 連續(xù)退火技術(shù)，主要生產(chǎn)高質(zhì)量汽車板和家電板。引進的連續(xù)退火機組在原有技術(shù)的基礎(chǔ)上，又采用了一些先進技術(shù)，使設(shè)備更加緊湊，維護更方便，能源消耗降低。成為國內(nèi)繼寶鋼 1800 連續(xù)退火機組后的第二大連續(xù)退火機組。 （2）連續(xù)退火線機組的主要工藝流程為:入口步進梁拆捆機 →鋼卷運輸→雙開卷→ 平頭機→雙飛剪→窄搭接焊機→電解清洗段 →入口活套→連續(xù)退火爐→出口活套→平整機→出口檢查活套→圓盤剪→質(zhì)量檢查臺→靜電涂油機→飛剪→雙卷取機→稱重→打捆入庫。 （3）該機組入口裝備及采用的新技術(shù) 入口設(shè)備包括入口步進梁、拆捆機、入口鋼卷運輸車、開卷機、直頭機、飛剪和入口廢料處理系統(tǒng)。 自動拆捆機減少了人工成本 。為保證帶鋼精確跟蹤 開卷機配備有鋼卷測量裝置 。與生產(chǎn)薄 規(guī)格產(chǎn)品相適應(yīng) 配備了自動卸套筒裝置。廢料處理采用全自動廢料處理系統(tǒng)。 （4）該機組運行情況 1850連續(xù)退火機組于 2006 年12 月底通過FA T考核 各項指標均達到或超過合同要求。完成了 DP780、DP590、BH340 以及 CQ-H SS 和DDQ-H SS等高強鋼種的生產(chǎn) 考核期間 汽車外板 O 5 在國內(nèi)汽車廠就已認證通過。為華晨汽車生產(chǎn)的汽車內(nèi)、外板均獲得認可。 2007 年至今，已相繼為華晨汽車、奇瑞汽車 、南京汽車、北京 汽車、長安汽車等十余家汽車生產(chǎn)廠批量生產(chǎn)汽車內(nèi)板和外板。目前，連續(xù)退火機組已達到設(shè)計產(chǎn)量。 本鋼1850連續(xù)退火機組工藝技術(shù)和設(shè)備具有當(dāng)代世界先進水平，已能批量生產(chǎn)汽車板。隨著生產(chǎn)經(jīng)驗的不斷積累、汽車板生產(chǎn)一貫制技術(shù)的進一步掌握和完善以及機組設(shè)備裝備水平的不斷提高，本鋼汽車板的產(chǎn)量和質(zhì)量將會有更大的提高。 2.1.2 一條先進的連續(xù)退火機組 國內(nèi)某鋼鐵公司最新建成的現(xiàn)代化連續(xù)退火機組，它集清洗、退火、精整工藝于一體，是一條多功能、高效率的連續(xù)退火機組。 由于其合理的設(shè)備配置和先進的工藝技術(shù)，使得該機組具有較寬的產(chǎn)品處理范圍，從普通商品板到各種深沖板以及全硬帶鋼等，滿足當(dāng)今汽車制造業(yè)和家電行業(yè)對退火板在品種、性能、表面質(zhì)量等諸多方面的要求。 （1）連續(xù)退火技術(shù)的基本原理 連續(xù)退火技術(shù)的基本原理是帶鋼以設(shè)定的工藝速度穩(wěn)定地連續(xù)通過機組的各個工藝段，對帶鋼進行焊接、清洗、再結(jié)晶退火、平整、切邊、檢查、卷取。 （2）機組主要設(shè)備 鋼卷運輸系統(tǒng)、帶2臺開卷機的入口段設(shè)備、 焊機、帶鋼清洗段設(shè)備、入口活套塔、連續(xù)退火爐、出口活套塔、平整機、檢查活套、切邊剪、帶鋼表面檢查站、靜電涂油機、帶2臺卷取機的出口段設(shè)備、鋼卷稱重和打捆設(shè)備等。 （3）機組主要工藝流程 入口鋼卷的上卷由軋后庫吊車將原料鋼卷吊運到入口步進梁的固定鞍座上。共有 3個固定鞍座可以接收來料鋼卷。 鋼卷通過步進梁步進式運送到步進梁的最后一個鞍座上。此處安裝有由液壓馬達驅(qū)動的地輥，可將帶鋼頭部轉(zhuǎn)到鋼卷下方。由自動拆帶機將捆帶拆 除。然后由過渡小車將鋼卷分別送到開卷機前的入口鋼卷小車上。由鋼卷小車再將鋼卷分別運送到開卷機卷筒上。在運送過程中，小車自動對鋼卷進行高度和寬度對中，以實現(xiàn)自動上卷。 入口段設(shè)備鋼卷上卷至開卷機卷筒后，卷筒漲徑，活動支撐擺起支撐住卷筒頭部。開卷刀擺動并伸至鋼卷的外圈處，磁力皮帶端部壓輥壓住鋼卷，鋼卷小車下降并退出。開卷機反轉(zhuǎn)，將帶鋼頭部轉(zhuǎn)至開卷刀上方。然后正轉(zhuǎn)開卷機，將帶頭送到夾送矯直機進行矯直。矯直后的帶鋼被送至液壓雙切剪，由雙切剪切除帶鋼頭尾的超厚和不合格部分。切下的帶頭帶尾通過導(dǎo)板臺導(dǎo)入布置在機組傳動側(cè)的廢料箱中。為縮短入口段設(shè)備的待機時間，機組配置有2套開卷機進行交替開卷。為防止入口段帶鋼的跑偏，在開卷機設(shè)置有自動對中系統(tǒng)。 具有液壓伸縮和液壓擺動功能的開卷刀和磁力穿帶裝置用于引導(dǎo)帶頭穿至夾送矯直機后，開卷刀和穿帶裝置回到等待位置。夾送矯直機的上夾送輥壓下，將帶鋼送過矯直機并對帶鋼頭部進行矯直。在機組運行時，開卷機的自動對中裝置用于保證帶鋼中心 在機組中心線上。開卷機由液壓缸控制移動。矯直機僅用于矯直帶鋼頭尾。上矯直輥和 上 夾送輥在機組運行時自動打開。入口運輸皮帶用于支撐帶鋼并使帶鋼從矯直機上方通過，進入雙切剪前夾送輥，再進入雙切剪。轉(zhuǎn)向夾送輥用于將入口2個通道的帶鋼導(dǎo)送至焊機.為縮短入口段設(shè)備待機時間，焊機具有預(yù)載功能。在焊機出口處設(shè)有月牙剪，能對不同寬度的帶鋼焊接的焊縫邊部進 行切除，以便帶鋼順利通過機組。由沖孔裝置在焊縫旁沖出一個洞，作為對焊縫進行探 測和跟蹤標識。 (4)出口段帶鋼首先進入檢查活套塔，該活套也為立式布置，儲套量可以滿足出口停機換卷時，仍能保證平整段以較低速度連續(xù)運行，以減少平整機的啟動在帶鋼表面產(chǎn)生輥印。檢查活套在正常生產(chǎn)時處于空套位。從活套出來的帶鋼在雙刀頭圓盤剪處進行切邊處理。切邊剪為圓盤剪，其刀頭可快速更換。廢邊收集和處理采用廢邊壓實機及輸出系統(tǒng)。圓盤剪前設(shè)置了月牙剪，用于改 變帶鋼規(guī)格時刀頭的進入調(diào)整；圓盤剪出口設(shè)置了去毛刺機，以去除帶鋼邊部的毛刺。 切邊后帶鋼進入表面檢查站，檢查站分立式和水平兩部分。然后帶鋼經(jīng)過靜電涂油 機進入出口分切剪。產(chǎn)品需涂油時靜電涂油機工作。出口分切剪用于將帶鋼分卷、取樣和切廢。切下的廢料和樣品分別進入廢料箱和取樣箱，以便收集整理。最后帶鋼進入卷 取機卷取。 卷取機采用皮帶助卷器助卷，可進行上卷取或下卷取。皮帶助卷器于帶鋼在卷取機 上卷了 2 3 圈后自動退出工作位置。當(dāng)卷取機上卷取的鋼卷重量或長度達到要求值時， 出口分切剪分卷。出口鋼卷小車卸卷。 卷取機有 2 臺，并可交替工作進行上下卷取。通過使用橡膠套筒，使卷取機卷取 鋼卷的內(nèi)徑具有508 mm 和 610 mm 兩種規(guī)格。同時橡膠套筒可以保護鋼卷內(nèi)圈。 由鋼卷小車卸下的鋼卷送到出口步進梁，在鋼卷稱重位稱重，在打捆位打捆。然后 由車間吊車將鋼卷送入成品庫或過跨進入自動包裝區(qū)包裝后待運。 2.2工藝特點 轉(zhuǎn)向輥使用維護事項 1) 轉(zhuǎn)向輥貯存應(yīng)保持通風(fēng)、干燥，且不受腐蝕氣體侵蝕。 2) 轉(zhuǎn)向輥有效防銹期為半年。若貯存超過半年應(yīng)進行防銹抽檢，并在此后每 3 月抽檢一次。 3) 采用油脂潤滑的轉(zhuǎn)向輥裝配時已注有足量潤滑脂，可直接裝機使用。且無油杯的轉(zhuǎn)向輥 在使用期不需注脂維護，有油杯的轉(zhuǎn)向輥在使用期內(nèi)根據(jù)使用情況定期加注同類牌號潤滑脂。 4) 裝機時注意保護輥身表面，使其不被劃傷或碰傷，避免強烈敲擊。 5) 穿帶時注意檢查，確保板帶不會擦傷輥面。工作中應(yīng)隨時注意觀察軸承的旋轉(zhuǎn)靈活性，如有卡滯或溫升異常請及時排除，必要時進行更換；以免損傷輥面。 6) 在不同工況條件下，輥子有不同的使用壽命。為保證正常生產(chǎn)，建議輥子應(yīng)有一定量的備件。 2.3 發(fā)展趨勢 隨著現(xiàn)代科學(xué)的發(fā)展，軋鋼工藝技術(shù)的進步，要適合現(xiàn)代連軋連續(xù)高效生產(chǎn)的要求和工作環(huán)境的需要。夾送輥發(fā)展呈現(xiàn)了幾個比較明顯的趨勢： 1. 速度向更高速發(fā)展，隨著板帶鋼生產(chǎn)工藝部斷完善，軋機的軋制速度，卷取機的卷曲速度都向更高速發(fā)展，因此夾送輥與其他設(shè)備的速度匹配是保證高速生產(chǎn)不堆鋼的重要保證。 2. 夾送輥向高韌性高耐熱耐磨發(fā)展，例如現(xiàn)在使用CrWNiMnSi堆焊合金其耐磨性、抗高溫氧化、沖擊韌性、耐冷熱疲勞性、回火穩(wěn)定性和抗裂性的方面的綜合性能使夾送輥磨損減少36.3%延長了使用壽命。 3. 伴隨著沖擊振動理論和實踐的發(fā)展，人們對工作環(huán)境要求的提高，減少噪聲，提高抗沖擊性能是卷取機發(fā)展極為重要的一個任務(wù)。 三 鍍鋅線轉(zhuǎn)向裝置轉(zhuǎn)向輥組設(shè)計的設(shè)計內(nèi)容 3.1 主要設(shè)計參數(shù) 傳送帶鋼速度：25m/min； 帶鋼厚：h=2~4mm； 帶鋼寬度：b=800~1350mm； 斜下方送入角度：與水平線成30度角; 帶鋼彈性模量: E=200GPa; 屈服極限: σs=240MPa; 夾送力: 4kN; 3.2 參數(shù)分析 本轉(zhuǎn)向裝置主要用于冷軋普碳帶鋼退火線，夾送狀態(tài)工作時（即穿帶時）以25m/min的速度傳送帶鋼，壓輥在氣缸驅(qū)動下壓下，作為夾送輥使用。在正常生產(chǎn)時作為傳動輥使用(起導(dǎo)向作用)，上壓輥打開。帶鋼厚h=2~4mm，帶鋼寬度b=800~1350mm。帶鋼從斜下方送入（與水平線成30度角），經(jīng)過轉(zhuǎn)向夾送輥后水平送出。帶鋼彈性模量E=200GPa，屈服極限σs=240MPa，夾送帶鋼的夾送力為4kN。工作機構(gòu)如圖所示。 轉(zhuǎn)向裝置工作機構(gòu)簡圖 3.3 設(shè)計目的 對斜送平出式轉(zhuǎn)向裝置上下夾送輥的結(jié)構(gòu)參數(shù)進行分析，利用彈塑性彎曲變形理論建立帶鋼進入夾送輥后彎曲變形的力學(xué)模型，并進行求解，設(shè)計傳動輥的零部件結(jié)構(gòu)。 四 設(shè)計方案 轉(zhuǎn)向夾送輥可分為平送斜出和斜送平出兩種類型。從基本工作原理出發(fā)建立了斜送平出式轉(zhuǎn)向夾送輥的力學(xué)模型, 利用彈塑性彎曲變形理論對下上夾送輥直徑大小確定原則進行了分析與研究。另外，從咬入條件著手對上下夾送輥直徑比值大小給出定量計算公式，同時根據(jù)該公式的特點還進一步得出了上下夾送比值的具體大小選取。 具體步驟如下： 1) 根據(jù)工作要求，確定驅(qū)動形式（是上輥驅(qū)動還是下輥驅(qū)動）； 2) 先根據(jù)塑性滲透率k=0.5~0.7的要求，確定傳動輥半徑R2的最大值； 3) 對正常咬入狀態(tài)下的受力進行分析，壓緊力產(chǎn)生的彎矩應(yīng)大于帶鋼發(fā)生要求塑性滲透率時所需的彎矩； 4) 根據(jù)減小壓緊力的要求，確定傳動輥半徑R2； 5) 根據(jù)壓輥的許用撓度[ωc]≤0.2mm，計算壓輥的最小直徑，留出裕量后初選壓輥直徑； 6) 從減小設(shè)備尺寸、使其結(jié)構(gòu)緊湊的角度出發(fā)，初選壓輥與傳動輥半徑比k2； 7) 如圖所示，根據(jù)夾送輥咬入帶鋼的條件，確定咬入角α?的極限值。 帶鋼的開始咬入狀態(tài) 8) 根據(jù)幾何關(guān)系，確定壓輥與傳動輥半徑比k2、偏移角α和咬入角α?的關(guān)系。找出對應(yīng)于已知k2的多組偏移角α和咬入角α?，再按照減小壓緊力和便于帶鋼咬入的要求綜合確定偏移角α、咬入角α?，偏移距e隨之確定。 9)按夾送力為4kN的要求計算所需的壓輥壓緊力，并與按規(guī)定塑性滲透率時所需的彎矩計算的壓輥壓緊力進行比較，取二者中的大者作為壓輥壓緊力的設(shè)計值。 五 設(shè)計內(nèi)容 1) 驅(qū)動形式的選擇，壓輥和傳動輥主要尺寸(包括傳動輥半徑R2，壓輥半徑R1，偏移角α，偏移距e)的設(shè)計計算； 2)傳動輥的結(jié)構(gòu)設(shè)計； 3)傳動輥的強度、剛度校核； 4) 傳動輥滾動軸承的計算及校核，軸承的潤滑與密封； 5)滾筒內(nèi)焊接工藝的討論； 6) 工程圖設(shè)計與繪制，圖幅總量折合6張A1。 計算機繪制的圖紙包括：輥子裝配圖、輥頸、撐板、輥身零件圖和機架、壓輥總裝圖。 手工繪制的圖紙包括：一張手工繪制的A2圖及所有對應(yīng)的零件草圖。 7) 畢業(yè)設(shè)計開題報告，不少于3000字； 8) 設(shè)計計算說明書一份，不少于1.5萬字；包括手工計算草稿； 9) 完成不少于1.5萬字符的外文翻譯。 六 設(shè)計進度 設(shè)計(論文) 主要項目 時間 完 成 內(nèi) 容 備注 開 題 3 月23日 至 4月19日 課題背景、工作內(nèi)容描述、研究方法與技術(shù)路線 3周 綜 述 3月30日 至 4月12日 對他人的工作進行總結(jié)，對本轉(zhuǎn)向裝置進行受力分析，提出設(shè)計計算步驟 2周 譯 文 4月 13日 至 4月19日 翻譯1.5萬字符以上的英文文獻 1周 設(shè)計圖紙 或調(diào)研 4月 20日 至5月24 日 計算分析；系統(tǒng)設(shè)計；結(jié)構(gòu)設(shè)計； 5周 設(shè)計說明書 或論文 5月25日 至 6月16日 撰寫論文；整理、修改、打印論文； 3周 答 辯 6月 20 日 論文答辯 1周 七 參考文獻 ①周國盈編著.帶鋼卷取設(shè)備(第一章).北京：冶金工業(yè)出版社，1982. ②周國盈編著.帶鋼精整設(shè)備(第五章).北京：機械工業(yè)出版社，1982. ③唐增寶，常建娥.機械設(shè)計課程設(shè)計（第3版）[M].華中科技大學(xué)出版社.2006 ④成大先. 機械設(shè)計手冊[M]. 北京：化學(xué)工業(yè)出版社.2004 ⑤劉鴻文. 材料力學(xué)I（第四版）[M]. 北京：高等教育出版社.2004 ⑥王國凡主編.鋼結(jié)構(gòu)焊接制造[M].北京:化學(xué)工業(yè)出版社,2005.