（１．Ｃｈｉｎａ Ｎａｔｉｏｎａｌ Ｈｅａｖｙ Ｍａｃｈｉｎｅｒｙ Ｒｅｓｅａｒｃｈ Ｉｎｓｔｉｔｕｔｅ Ｃｏ．，Ｌｔｄ，Ｓｈａｎｎｘｉ Ｘｉ’ａｎ
２．Ｘｉ’ａｎ Ｊｉａｏｔｏｎｇ Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ，Ｓｈａｎｎｘｉ Ｘｉ’ａｎ
７１００３２，Ｃｈｉｎａ；
７１００４９，Ｃｈｉｎａ）
Ａｂｓｔｒａｃｔ：／ｔ
ＢＦ，
（６）
（７）
Ｆ：∥
万方数据
Ｎｏ．７
Ｊｕｌｙ．２０１３
机械设计与制造
弯曲变形损耗功率：
１
７３
式中：Ｅ一张力辊人１３带钢张力，ｋＮ；卜张力辊之间的带钢张
力，ｋＮ；Ｃ一张力辊出口带钢张力，ｋＮ；一钢与张力辊之
间的摩擦系数（采用钢辊时肛取（０．１０加．１５），采用包胶辊时 肛取（０．１５加．２５）；ｐ—带钢在张力辊上的理论包角（实际计算 时一般取０．８５的利用系数），弧度。
。一（吒肌２／６）（２ｖ／Ｄ）一 一 ３一
田
（３６０×１０６×１６００×５２／（６×ｌＯＯＯ）９）× （（２×４×１０３）／１２００）
则张力辊需要的总传动功率
＝１０６．６７ｋＷ
件Ｐｌ＋Ｐ１＋Ｐ１＝１５１．９６＋３２．２＋１０６．６７＝２９０．８３ｋＷ。
在实际生产中允许部分厚规格产品适当产生塑性变形，而 不是完全产生塑性变形，因此在实际功率损耗中按照上述弯曲变 形损耗功率计算会造成电机功率的浪费。为此，在实际电机选型 时可按最厚、最宽规格带钢在完全产生塑性变形时功率损耗的 ６０％来计算，这样既兼顾了机组整个产品大纲内的带钢能够正常
取２５０ｋＷ。
１０６．６７＝２４８．１６ｋＷ，
综合联立式（６）、（７）和（８）可得： 张力辊装置的总张力放大倍数为：
Ａ＝ｅ２ｗ０＝２．７１８２８（２ｘ０．１５ｘＯ．８５ｘ３．１４ｘ２３４．２７１１８０）：２．８３５
８结束语
介绍冷连轧机组中卧式张力辊装置的用途、结构组成和主要 技术参数，给出了张力辊直径的计算方法，推导出了带钢在张力辊 上的理论包角与两辊水平和竖直方向的中心偏距的关系式，计算出 了张力放大倍数，确定了减速箱的减速比，并综合考虑辊子摩擦损 耗功率和弯曲变形损耗功率，对电机传动功率进行了分析计算，为 同类设备中的张力辊装置的设计开发具有很强的应用参考价值。
２张力辊装置的结构及主要技术参数
ｌ＃张力辊主要由张力辊本体、减速器、联轴器、制动器、直流 电动机和液压配管等组成，如图１、图２所示。图１和图２中，张 力辊本体为一对卧式ｓ辊，分别由直流电机通过减速器带动，旋 向相反，ｓ辊上设有压辊装置，由油缸驱动，在穿带过程中压下， 对带材起夹持作用。减速器为闭式硬齿面齿轮传动，采用稀油循 环润滑。联轴器选用标准的鼓形齿联轴器。制动器采用ＭＷ系列 制动器，用以实现张力辊在低速或无负荷下减速停车。直流电动 机通过底座固定在基础上，经联轴器和减速器带动张力辊转动， 实现对带材施加张力。液压配管（图中未示出）与动力站管线对
步放大，并保持活套内张力。３＃张力辊位于水平活套出口，其作 用为穿带送带，并保持活套内张力。甜张力辊紧邻轧机入口为轧 机提供轧制后张力。将着重介绍该五机架全连续冷轧机组中设置 的四套卧式张力辊装置的结构组成和主要技术参数，并以其中一 套张力辊（３＃张力辊人口辊）为例，对张力辊的直径、中心偏距、 张力放大倍数和传动功率等进行了设计和理论计算，为同类设备 中张力辊装置的设计计算提供了借鉴和参考。
ｏｆ
ｔｈｅ
ｅｌｅｃｔｒｉｃ ｍａｃｈｉｎｅ
ｕｎｉｔｓ ｉｎ
ｒ咖ｒｅ，ｌｃｅｓｆｏｒ
ｔｈｅ ｄｅｓｉｇｎ ａｎｄ ｃａｌｃｕｌａｔｉｏｎ ｏｆｔｈｅ ｈｏｒｉｚｏｎｔａｌ ｔｙｐｅ ｂｒｉｄｌｅ ｒｏｌｌ
Ｃｏｌｄ
ｏｔｈｅｒ珊阳咖ｎｆ
ｄｒｉｖｅ ｏｕｔｐｕｔ ｉｓ ｐｒｏｃｅｅｄ ｃｌｅａｒｌｙ．ｈ
ｅｑｕｉｐｍｅｎｔｓ．
１．张力辊本体２．联轴器３．减速器４．制动器５．直流电动机 图ｌ张力辊装置
Ｆｉｇ．１ Ｔｅｎｓｉｏｎ Ｂｒｉｄｌｅ Ｒｏｌｌ Ｕｎｉｔ
考虑水平方向的中心偏距和竖直方向的中心偏距。卧式张力辊的原 理图，如图３所示。
１．Ｓ辊２．压辊 图２张力辊本体 Ｆｉ昏２
Ｍａｉｎ Ｂｏｄｙ ｏｆ Ｔｅｎｓｉｏｎ Ｂｒｉｄｌｅ Ｒｏｌｌ Ｕｎｉｔ ｒｉ９３
ｔｒ
取Ｄ＝－１２００ｍｍ。 此外，张力辊辊身长度依据带钢的宽度进行设计，通常设计 成带宽加（２００—３００）ｒａｍ，本机组中张力辊辊身宽度设计为 １８５０ｍｌｎ，且为包胶凸度辊。
４张力辊的中心偏距确定
张力辊装置中的Ｓ辊的布置应使带钢在张力辊上的包角尽可 能大些，这就需要将两个辊子布置的尽量紧凑些，同时，需要考虑便 于穿带及压辊装置的设置。综上，一对Ｓ辊在空间上布置，需要综合
第７期 ２０１３年７月
机械设计与制造
Ｍａｃｈｉｎｅｒｙ Ｄｅｓｉｇｎ＆Ｍａｎｕｆａｃｔｕｒｅ ７１
冷连轧机组中卧式张力辊装置的设计计算
计江１一，商亚丹１，刘云飞 ，赵晓辉１，谢磊１，钱广阔１
（１．中国重型机械研究院股份公司，陕西西安 ７１００３２；２．西安交通大学，陕西西安７１００４９）
摘要：介绍了冷连轧机组中卧式张力辊装置的用途、结构组成和主要技术参数，结合国内某冷轧厂１７８０ｍｍ五机架全 连续冷轧机组中设置的四套卧式张力辊装置，给出了张力辊直径的计算方法，推导出了带钢在张力辊上的理论包角与两 辊水平和竖直方向的中心偏距的关系式，计算出了张力放大倍数，确定了减速箱的减速比，并综合考虑辊子摩擦损耗功 率和弯曲变形损耗功率，对电机传动功率进行了分析和理论计算，为同类设备中的张力辊装置的设计开发具有很强的应 用参考价值。 关键词：冷连轧机组；张力辊；设计；计算 中图分类号：ＴＨｌ６；ＴＧ３３２ 文献标识码：Ａ 文章编号：１００１—３９９７（２０１３）０７—００７１—０３
ｉｎｔｒｏｄｕｃｅｄ ｔｈｅ眦ｅ．ｃｏｍｐｏｓｉｔｉｏｎ ａｎｄ
ｔｙｐｅ
ｍａｉｎ
ｔｅｃｈｎｉｃａｌ
ｄｅｔａｉｌｓ
ｏｆ
ｈｏｒｉｚｏｎｔａｌ
ｔｙｐｅ
ｓｔｒａｉｎ ｒｏｌｌ ｄｅｖｉｃｅ
பைடு நூலகம்ｓｏｍｅ
ｉｎ’１１ｃＭ．
Ｉｎｃｏｒｐｏｒａｔｉｏｎ ｏｆ ｔｈｅ ｈｏｒｉｚｏｎｔａｌ ｃａｌｃｕｌａｔｉｏｎ ｍｅｔｈｏｄ
ｗｒａｐ伽北ａｔ
ｍａｇｎｉｆｉｃａｔｉｏｎ
ｔｈｅ
ｃｅｎｔｅｒ够ｅｔ
ｄｉｓｔａｎｃｅ ｉｎ ｔｗａｉｎ ｒｏｌｌ ｌｅｖｅｌ ａｎｄ ｅｌｅｖａｔｉｏｎ ｄｉｒｅｃｔｉｏｎ ｉｓ ｄｅｄｕｃｅｄ，ａｎｄ ｔｈｅ ｔｅｎｓｉｏｎ
ｆｉｇｕｒｅｄ
ｏｕｔ
ｃｌｅａｒｌｙ。ａｎｄ ｔｈｅ ｇｅａｒｂｏｘ’ｓ ｒｅｄｕｃｔｉｏｎ
图中：Ｌ—两辊水平方向的中心偏距（ｍｍ）；蝴辊竖直方向的
中心偏距（ｍｍ）；Ｒ—辊子半径（舢）；㈣钢在张力辊上的
（２） （３） ｑ） 理论包角（弧度）。 由图３中的平面几何关系可得以下关系式：
Ｓｃｈｅｍａｔｉｃ Ｄｉａｇｒａｍ ｏｆ Ｈｏｒｉｚｏｎｔａｌ Ｔｙｐｅ Ｔｅｎｓｉｏｎ Ｂｒｉｄｌｅ
Ｒｏｌｌ
Ｄｅｓｉｇｎ ａｎｄ Ｃａｌｃｕｌａｔｉｏｎ ｏｆ ｔｈｅ Ｈｏｒｉｚｏｎｔａｌ Ｔｙｐｅ Ｔｅｎｓｉｏｎ Ｂｒｉｄｌｅ Ｒｏｌｌ Ｕｎｉｔｓ ｉｎ ＴＣＭ
ｊＩ Ｊｉａｎ９１”，ＳＨＡＮＧ Ｙａ－ｄａｎｌ，ＬＩＵ Ｙｕｎ—ｆｅｉｌ，ＺＨＡＯ Ｘｉａｏ—ｈｕｉｌ，ＸＩＥ
Ｌｅｉｌ，ＱＩＡＮ
Ｇｕａｎｇ－ｋｕ０１
Ｗｏｒｄｓ：Ｔａｎｄｅｍ
Ｍｍ；Ｔｅｎｓｉｏｎ
Ｂｒｉｄｌｅ ＲｏＨ；Ｄｅｓｉｇｎ；Ｃａｌｃｕｌａｔｉｏｎ
１引言
张力辊装置是用在连续带材生产线上实现张力调节的一种 设备，采用张力辊装置来实现张力调节是一项新技术。机组各段 张力值的建立，是依靠在机组中不同位置设置的张力辊来实现 的。带钢包绕在张力辊上，在其包绕接触处（包角处）产生摩擦力， 正是这个摩擦力，使出口张力与人口张力按某种规律变化，借此 改变张力值，对整条机组实现张力控制，因此，张力辊装置是机组 连续运行的重要设备组成单元。如何正确地获得准确的张力值及 张力变化规律，更好地控制张力，使整个机组的张力得到合理的
５张力辊的张力放大倍数计算
（５）
３张力辊直径的设计计算
张力辊直径的设计原则：带钢缠绕在张力辊上应不产生塑 性弯曲变形，即按带材绕过张力辊的弯矩小于或等于带材的弹性
根据欧拉公式可知，带钢经过张力辊后，张力值可以得到放 大，放大的量取决于张力辊的结构、辊面材质（摩擦系数）和传动 功率等。张力辊的张力放大能力用张力放大倍数表示，是张力辊 的重要技术指标，是张力辊传动带钢且保证带钢不打滑可能产生 的张力放大能力，这是可能产生的放大倍数，但是张力辊实际放 大能力还取决于传动功率，因此，即便电机的传动能力超过此范 围也没有实际意义。张力辊的受力简图，如图４所示。 据欧拉公式有：
极限弯矩来设计辊径。即：Ｄ≥羔生
吒
式中：醐力辊直径，ｍｍ；脚钢弹性模量，ＭＰａ；郴钢厚
度，ｍｍ；口ｒ—带钢屈服强度，ＭＰａ。 由上式可以看出：当带钢厚度相同，屈服强度越高需要的辊
（１）
径越小。当然，为了便于穿带，减少设备占地面积和投资成本，张
力辊直径不能设计过大，满足生产要求即可。换句话说：带钢经过 张力辊不产生塑性变形的要求是相对的，为了不使辊径过大，实
匹配，对提高产品质量，降低机组的能耗有着重要的意义，可见，
张力辊的设计对机组的正常连续运行显得尤为重要。国内某钢厂 １７８０ｍｍ五机架全连续冷轧机组共设有四套卧式张力辊装置（两 辊式），分别命名为１＃张力辊、２＃张力辊、３｝｝张力辊和貅张力 辊。其中，ｌ＃张力辊位于焊机后，其作用为穿带送带，在开卷机和 活套间建立张力，对开卷张力进行放大。２＃张力辊紧邻ｌ＃张力 辊之后，其作用为穿带送带，向活套送带，对１＃张力辊张力进一
Ｕｎｉｔ
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（１～４）撑Ｔｅｎｓｉｏｎ