第３４卷第６期有色金属加工 ＮＯＮＦＥＲＲＯＵＳ ＭＥＴＡＬＳ ＰＲＯＣＥＳＳＩＮＧＶｏｌ．３４ Ｎｏ．６Ｄｅｃｅｍｂｅｒ ２（Ｘ巧２００５年１２月皮带助卷器的受力计算符可惠（中色科技股份有限公司．河南洛阳４７１０３９）摘要：本文结合一台１８５０ ｍｍ铝带材冷轧机组皮带助卷器的设计，阐述了助卷皮带的张力计算方法及助卷器的结构设计。关锤词：铝带材冷轧机组；助卷器；皮带张力中图分类号：ＴＧ３３３．２文献标识码：Ｂ文章编号：１６７工．６７９５（２００５）０６－００４４－０２带材塑性区产生的弯曲力矩：概述近年来，为了提高生产效率，缩短辅助操作时间， 铝带材冷轧机组及精整机组的卷取机一般均不采用钳口咬头卷取，而是借助皮带助卷器将带材卷绕在套筒上。因此，皮带助卷器已成为铝带箔生产线的重要设备之一。助卷器的工作负荷取决于带材厚度、卷筒直径和卷第一圈时带材产生的弯矩。第一圈卷得紧，以后的卷取就会顺利，否则带材在助卷器中会产生打滑现象。带材产生的弯矩是由皮带的张力决定的，因此皮带助卷张力的选取尤为重要。式中ｈ—ｈＺ一ｈ， ｚ Ｍ，＝ａ． ｂ ４带材厚度／ｍｍａ下面以我们为广东某厂１８５０ ｍｍ铝带冷轧机组开发设计的一台皮带易更换、辊子易拆卸的助卷器为例，进行受力计算及结构分析。有关工艺参数如下：图１卷筒上带材的应力状态 带材所产生的总弯曲力矩： Ｍ＝Ｍ，＋Ｍｚ 带材合金品种： １０００，３０００，８０００系带材最大（卷取）厚度： ３．０ ｍｍ 带材宽度：８００一１ ６５０ ｍｍ卷取机卷筒直径： ６１０ ｍｍ最大卷重：１３ １带材弹性区厚度： 式中Ｅ—带材弹性模量／ Ｎ－ｍｍ－＇；ｈ，＝Ｚａｐ／Ｅ ｐ—带材中性层的曲率半径／ ｍｍｏ实际设计时，以Ｈ１ ４ － Ｈ１８状态的３０００系合金带２皮带的受力计算２．１带材弯曲力矩带材在助卷皮带的作用下包绕于卷筒时必然产 生弹塑性变形，如图１所示。带材弹性区产生的弯曲力矩： Ｍ，一材作为典型产品进行计算，取。＝ ２４５ Ｎ／ｍｍ｝ ， Ｅ ＝ ６８ｋＮ／ｍｍ？，ｂ二１ ６５０ ｍｍ， ｈ＝３ ｍｍ，卷取机卷筒半径Ｒ＝３０５ ｍｍ， ｐ ＝ Ｒ ＋ ｈ／２ ＝ ３０６．５ ｍｍ。将这些数据代人以上公式可得：ｈ；二２．２１ ｍｍ， Ｍ， ＝ ３２９ ｋＮ ＂ ｍｍ，机二４１５ｋＮ－＝，Ｍ二７４４ ｋＮ－ｍｍ．ａ， ｂｈ，＇６２．２皮带张力的计算及皮带的选取带材进人助卷器开始卷绕第一圈时带材头部总 会翘起一段（设其长度为Ｌ），在第二圈时才能把带材头压下去，如图２所示。因为卷筒半径Ｒ远远大于带材的厚度ｈ，所以在 计算弯矩时可略去ｈ。由图２受力分析可得出皮带对式中ａ，—带材屈服极限／Ｎ－ｍｍｈ，－带材弹性区厚度／ 。；ｂ—带材宽度／ｍ ．ｍ第６期有色金属加工带头（Ｋ点）产生的弯矩为：Ｆ ｙ ２ Ｔｃｏｓ月Ｍ，二 式中，Ｒ为皮带张力Ｔ与张紧油缸推力的夹角，根据实而ａ二９０，一０，一０２１６，二ｃｃ．．‘Ｂ＿二，。ｎ一，二Ｋ际结构选取Ｒｍ，．为４５０，代人上式后可得Ｆ二１０２ ｋＮｏ根据这一计算值和系统的的工作油压即可合理选择张紧油缸。则二；二二・ｉｎ（ｔ一青＋ｃｏｓ沙万万万皮带铝带３结构设计 根据以上计算结果对皮带助卷器进行结构设计，＼ 并根据机组的平面布置确定助卷器为水平移动式。在助卷过程中，由于受铝带头部冲击及边部毛刺刮擦，皮带极易受损，因此皮带的更换非常频繁。为了易于更换皮带，方便维修维护，设计时在操作侧的立板上开一定宽度的皮带安装缝ｓ，和ｓ｝ ，固定辊子作成芯轴，如图３所示。助卷包角辐固定辊２ 图２带头进入助卷器时受力情况 助卷器的正常工作条件是皮带张力产生的弯曲 力矩必须大于带材的弯曲力矩（Ｍ，｝： Ｍ）。由前面的公式可以导出皮带张力Ｔ必须满足以下关系：Ｔ＞Ｍ Ｌｓｍｋｔ＂ －＿Ｌ ＿＋ｃｏｓ －二二二二二二二二Ｒ一ｒ ｃ了Ｒ｝＋Ｌ｝式中，Ｌ为带材头部翘起的长度，根据带材的厚薄取２０ － ５０ ｍｍ， ｈ ＜ ２ ｍｍ时取偏低值，ｈ＞２ｍｍ时取偏高值，在本助卷器设计时Ｌ取４０ ｍｍ． 将已知数据代人上式得助卷器皮带张力Ｔ二７２ｋＮ。实际设计时选用了许用张力【Ｔ］ ＞１．５Ｔ的皮带。２．３张紧油缸的选取 张紧油缸的选取取决于皮带张力Ｔ和系统的工作油压。因为各固定辊、张力辊及包角辊的轴承均采用滚动轴承，摩擦损失很小，故可认为皮带张力处处相等。仄图３所示的助卷器结构简图可以得出油缸推力为：图３安装缝结构简图 结束语：根据以上介绍的计算方法设计的皮带助 卷器已在多条铝带材冷轧生产线上使用，效果良好。［１１黄华清．轧钥机械［Ｍ］．北京：冶金工业出版社，１９８０．［２」王海文轧钢机械设计（Ｍ了．北京：机械工业出版社，１９８３．［３〕王祝堂，田荣璋．铝合金及其加工手册（第二版）［Ｍ］．长沙中南工业大学出版社．２０００ 参考文献 Ｔｅｎｓｉｏｎ Ｃａｌｃｕｌａｔｉｏｎ ｏｆ Ｂｅｌｔ ＷｒａｐｐｅｒＦＵ Ｋｅ－ｈｕｉ（Ｃｈｉｎａ Ｎｏｎｆｅｒｒｏｕｓ Ｍｅｔａｌｓ Ａｃｃｅｓｓｉｎｇ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ Ｃｏ．， Ｌｔｄ，，Ｌｕｏｙａｎｇ，Ｈｅｎ－ ４７１０３９，ＣｈｉｎａＡｂｓｔｒａｃｔ： Ｔａｋｉｎｇ ｔｈｅ ｂｅｌｔ ｗｒａｐｐｅｒ ｏｆ １８５０ ｍｍ ａｌｕｍｉｎｕｍ ｓｔｒｉｐ ｃｏｌｄ ｏｌｒｌｉｎｇ ｍｉｌｌ ａｓ ｅｘａｍｐｌｅ， ｔｈｅ ｐａｐｅｒ ｅｘｐｏｕｎｄｓ ｔｈｅ ｔｅｎｓｉｏｎ ｃａｌｃｕｌａｔｉｏｎｍｅｔｈｏｄ ｏｆ ｗｒａｐｐｅｒ ｂｅｌｔａｎ ｄ ｔｈｅ ｓｔｒｕｃｔｕｒａｌ ｄｅｓｉｇｎ ｏｆ ｂｅｌｔ ｗｒａｐｐｅｒ．Ｋｅｙｗｏｒｄｓ： ａｌｕｍｉｎｕｍ ｓｔｒｉｐ ｃｏｌｄ ｒｏｌｌｉｎｇ ｍｉｌｌ； ｂｅｌｔ ｗｒａｐｐｅｒ； ｔｅｎｓｉｏｎ ｏｆ ｂｅｌｔ
