连续处理机组入口张力辊的传动设计

　　1　前言

　　连续处理机组入口张力辊位于焊机与入口活套或清洗段之间，对入口段和入口活套或清洗段进行张力分段控制，连续退火机组、连续镀锌机组、连续酸洗机组、不锈钢连续酸洗退火机组多采用此种形式[1，2]，见图1。该张力辊一般有3种运行工作模式：正常运行模式、甩尾模式、因焊缝断带需重新回退焊接的回退模式。下面就某不锈钢连续酸洗退火机组入口张力辊在3种模式下的传动设计计算进行介绍。

　　2　初始条件

　　某不锈钢连续酸洗退火机组1#张力辊位于入口活套与焊机之间，带钢从入口段上线或下线经焊机焊接运行到入口活套，入口活套有足够套量，可保证因入口段减速焊接时工艺段的顺利运行。1#张力辊设计时需要的初始条件见表1。

　　3　设计计算

　　3.1　张力辊径

　　张力辊辊径D的选择以带钢经过张力辊时不产生塑性变形为原则，计算公式如下：

　　式中，E为带钢弹性模量，取206GPa;hmax为带钢最大厚度，取4.0mm;σs为带钢屈服强度，取600MPa。

　　由式(1)计算得，D≥Φ1373.33mm，最终确定D=Φ1200mm。张力辊径的大小取决于其材质和带钢厚度，应根据综合性能进行选择。

　　3.2　张力放大系数

　　张力放大系数eμα取决于在张力辊上的包角α和摩擦系数μ。一般在张力辊上的包角应大于180°，由于具有一定的刚性，不能完全贴附在辊面上，实际包角α小于理论包角αs，一般取α=(0.8～0.9)αs。本设计中，辊包角αs=231°，取α=200°。张力辊辊面采用聚氨酯材料，具有良好的耐磨性，与碳钢的摩擦系数取μ=0.2，计算可得出eμα=2.01，实际计算时取eμα=2。

　　3.3　张力辊辊数

　　根据机组需要，采用辊式张力辊，1#、2#辊为传动辊，带压辊。

　　3.4　减速机减速比

　　此张力辊工作状态为恒力矩工作，采用交流变频传动，选用4极电机，电机同步转速n=1500r/min，辊子转速n1=V/πD=220/(π×1.2)=58.386r/min。

　　则减速机减速比i=n1=1500/58.386=25.69，选取标准减速机，速比为25，则电机工作时最高转速为n2=i×n1=25×58.386=1459.65r/min。

　　3.5　张力辊的传动计算

　　考虑带钢反弯曲损失和拉直弯曲损失，则有：平面变形弹性模量E0：

　　式中，E0为带钢平面变形弹性模量;E为带钢线弹性模量，E=206GPa;ν为泊松比，ν=0.3。

　　由式(2)计算得，E0=226374MPa。