金属带材卷取理论研究与卷取轴结构的设计

摘要

卷取机是金属带材精整机组中的关键设备，用来将带材卷取成卷,便于存放和运输。生产实践证明,卷取机的工作状态直接影响连轧机生产力的发挥,而卷取轴又是卷取机的核心部件。
　　从工艺上讲，卷取轴设计要求，在开始卷取时，卷取轴撑开；在卷取过程中，卷取轴要能自动缩径，以释放带材对卷取轴的径向压力；而在卷取结束时，卷取轴要能缩径，以方便卸料。
　　达到上述要求，就要求液压缸缸径选择合理。而缸径的选择依据就是卷取轴径向压力的计算公式。卷取轴径向压力计算不仅是卷取轴零件强度和涨缩缸推力计算的先决条件,而且与卷取质量直接相关。因此,准确地计算卷取轴的径向压力对于卷取带材是非常重要的。然而卷取轴径向压力与卷取张力和带卷直径、卷取轴的径向刚度、带卷层间表面状态、层间滑动摩擦及带宽等众多因素有关。由于结构的复杂性和边界条件的非线性,这些问题在理论分析和实验研究方面都具有较大的难度。本课题研究的目的，主要是更深入的了解卷取理论及卷取轴的结构。解决了以下几个问题：
　　（1）依据现有的卷取钢材的卷取轴设计理论，运用弹性力学、理论力学及数学相关知识，推导出新的卷取铝材的卷取轴卷径变化与卷取轴径向压力之间关系的计算公式。
　　（2）设计卷取轴的结构，并用UG建立卷取轴的三维模型。
　　（3）根据上述理论及工作原理，得出仿真模型，然后运用仿真软件ADAMS模拟卷取轴胀径的逆过程，确定出涨缩缸的推力。
　　（4）根据已得卷取轴径向压力的计算公式及仿真结果，用CAE软件ANSYS对卷取轴扇形板与楔形块的接触强度进行分析及滑柱的数量进行优化。

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第1章 绪论

1.1 选题背景

1.2 卷取机的发展与研究现状

1.3 卷取理论研究现状

1.4 论文的主要工作及意义

第2章 卷取轴径向压力的研究

2.1 根据迭代法确定径向压力

2.2 根据支承筒的思想进行径向压力计算

2.3 使用微积分方法进行径向压力计算

2.4 本章小结

第3章 卷取轴结构设计及三维建模

3.1 卷取机卷取工艺

3.2 卷取轴的结构形式分析及确定

3.3 卷取轴结构参数的确定

3.4 蝶形弹簧的设计计算

3.5 卷取轴的工作原理及三维建模

3.6 本章小结

第4章 卷取轴涨缩缸推力的研究

4.1 卷取轴涨缩机构受力分析

4.2 运用仿真方法确定涨缩缸推力

4.3 本章小结

第5章 卷取轴的有限元分析

5.1 有限元理论简介

5.2 扇形板与楔形块接触的有限元分析

5.3 滑柱数量的优化

5.4 本章小结

结 论

参考文献

攻读硕士学位期间发表的论文和取得的科研成果

致谢