CN101357370B - 用于轧机机架的包括轧辊安装座和轧辊的装置和轧机机架 - Google Patents

Abstract

本发明涉及用于轧机机架的包括轧辊安装座和轧辊的装置和轧机机架。本发明提供一种用于轧制棒形或管形物件的轧机机架的包括轧辊安装座和轧辊的装置，还包括：一轧辊轴，轧辊连接于该轧辊轴；和至少一个沿轧辊轴的轴向方向在轧辊的一侧设置的用于轧辊轴的向心轴承，借助所述向心轴承，轧辊轴可旋转地支承于轧辊安装座中，其中，所述向心轴承具有至少两个轴承列，并且其中，这些轴承列中的至少两个具有不同滚道直径的内圈和/或外圈。

Description

用于轧机机架的包括轧辊安装座和轧辊的装置和轧机机架

技术领域

本发明涉及一种用于轧制棒形或管形物件的轧机机架的装置和一种具有这样装置的轧机机架。

背景技术

用于轧制棒形或管形物件的轧机机架总是包括多个、通常为三个轧辊，它们别设置在一个可旋转地支承于机架壳体中的轧辊轴上。其中，各轧辊相互设置为，使它们的旋转轴线以到一个共同的中心点相同的距离位于一个垂直于轧制方向的平面内，从而各相邻的轧辊相互间具有同样的角间距。这样，各轧辊共同构成一个所谓的轧辊孔型。

传统的用于棒形或管形物件之轧机机架存在的缺点是，在提高待承受的轧制力时要采用大直径的向心滚动轴承。利用大直径的向心轴承也会使轧辊本身的直径加大。这又带来了更多的技术缺陷：

一方面提高了轧辊成本，而另一方面也增大了为驱动轧辊所需要的转矩，这又需要较大型的和更昂贵的传动装置。再者，由于较大的轧辊并由此出现的同样较大的所谓“被挤压的长度”(亦即轧辊和轧件接触的轧辊圆周的长度)也提高了轧制力本身，因此，较大向心轴承的优点便又被部分地抵销。

在具有多个轧机机架的轧机设备中还带来下述缺点，即，由于轧辊的加大同样必须相应地增大各轧机机架的中心距。因此，在轧制棒或管时产生相当大的末端部分(所谓“被加粗的端部”)，该部分作为废料剩留下来，因为它不符合尺寸。

发明内容

针对该技术背景，本发明的目的在于，提供一种包括轧辊安装座和轧辊的用于轧制棒形或管形物件的轧机机架的装置，以及一种具有这样装置的轧机机架，其中避免了上述缺点，以及特别是降低轧辊成本并且减少废品产生。

为此，本发明提供一种用于轧制棒形或管形物件的轧机机架的包括轧辊安装座和轧辊的装置，还包括：一轧辊轴，轧辊连接于该轧辊轴；和至少一个沿轧辊轴的轴向方向在轧辊的一侧设置的用于轧辊轴的向心轴承，借助所述向心轴承，轧辊轴可旋转地支承于轧辊安装座中，其特征在于，所述向心轴承具有至少两个轴承列，其中一个轴承列的内滚道与另一轴承列的内滚道相比具有不同的直径，和/或一个轴承列的外滚道与另一轴承列的外滚道相比具有不同的直径；并且，在一剖面内该装置横截面全部布置在一个等腰三角形内，所述剖面包含轧辊轴纵轴线并且垂直于轧件纵轴线，该三角形的底边位于轧辊轴纵轴线上，并且该三角形在轧件纵轴线穿过所述剖面的点处构成一个面对该底边的角，此角为α＝360°/n，其中，n表示轧机机架的轧辊的数目。

本发明是基于下述基本构思，即，这样设计向心轴承，使其最好地利用为其提供的空间，或者在相同的支承力时要比相当的向心滚动轴承占据更小的空间。对此规定，向心轴承具有至少两个轴承列，其区别至少在于，各轴承列的内圈滚道直径和/或外圈滚道直径是不同的。

本发明考虑这种情况，即，特别是在由三个或更多个轧辊构成孔型的轧机机架中，以及其中因此各轧辊轴不平行而彼此成角度设置时，随着离开轧辊中心平面的间距逐渐增大，减小为向心轴承提供的径向结构空间。一种本发明装置的特别优选的实施形式因此规定，较接近轧辊的向心滚动轴承设计有大的直径，而沿轧辊轴的轴向方向接着的较远离轧辊的一个或多个向心滚动轴承设计有较小的直径。

作为向心轴承，应理解为一种包括至少两个滚动体列的部件，各滚动体列沿轧辊轴的轴向方向设置在轧辊的一侧。通常是将两个轴承列直接并列设置。

作为按照本发明的用于轧制棒形或管形物件的轧机机架的包括轧辊安装座和轧辊的装置，应特别理解为轧辊支座，其可拆式连接于轧机机架的基体。就此而言，用于轧制棒形或管形物件的轧机机架常构造为模块式的，轧机机架具有一主体，通常是一机架体，在其中按照待轧制的物件的类型装入轧辊支座。这种模块式结构使得轧机机架能够迅速地适应于不同类型的轧件，例如从具有小直径的轧件的轧辊到具有大直径的轧件的轧辊。但所说“轧机机架的装置”和“轧辊支座”的概念在此方面不应被理解为局限于本说明书的框架内，应该被理解为以此方式形成一个专门功能组的各元件，这些元件可以作为模块从轧机机架中取出。如果按照本发明的装置或轧辊支座构成一轧机机架的固定的、非模块式的元件，例如，如果向心轴承直接支承于轧机机架的基体中，因此轧辊安装座也是轧机机架基体的部分，则同样也达到本发明的优点。

各个构成向心轴承的轴承列之间的区别在于，至少对于两个轴承列，内圈滚道的直径和/或外圈滚道的直径是不同尺寸的。作为滚动体特别优选采用滚珠、滚针轴承的滚针、圆柱滚子或圆锥滚子轴承的圆锥滚子。特别优选各向心滚动轴承具有相同的滚动体，因为这在制造时能降低成本。但也可设想，其中一个轴承列的滚动体相对于在另一轴承列中所采用的滚动体有不同的型式和/或不同的尺寸。

在一种优选的实施形式中，第一个轴承列的外圈滚道的直径大于下一个离轧辊中心平面较远的轴承的外圈滚道的直径。该优选的实施形式特别优选在各个轴承列中采用相同的滚动体。由此可以达到：各个轴承列由于其不同的直径而可以承受不同大小的支承力，从而例如与一个向心滚动轴承(它虽然具有相同数目的轴承列，但其中全部具有在这里所描述的向心轴承的较小轴承列的直径)相比可以承受更高的支承力。而同时通过相同滚动体的使用可以保持不高的制造成本。

在一种优选的实施形式中，向心轴承由至少四个轴承列构成。这些沿轧辊轴的轴向方向并列设置的轴承列考虑这种情况，即，一方面，沿轧辊轴的轴向方向比沿待轧制的物件的轧制方向提供更多的结构空间，另一方面，随着离开轧辊中心平面的间距逐渐增大，减小为向心轴承提供的径向结构空间。通过沿轧辊轴的轴向方向设置多个轴承列，总共达到一相当的支承力，就好象只由一个单列的向心滚动轴承构成的向心轴承那样，该单列的向心滚动轴承为了传递相当的支承力则必须要有明显更大的直径。

在优选的实施形式中，向心轴承具有多于两个的轴承列。在一种优选的实施形式中，将轴承列的分度圆即滚动体中心所在的圆选择为，使某一轴承列的分度圆直径总是大于相邻的离轧辊较远的轴承列的分度圆直径。但除了这样的分级设计(即向心轴承的全部轴承列具有不同的直径)之外，也有可能构成多组的成组轴承列，在各组内，外圈滚道、分度圆和内圈滚道的直径彼此分别是相同的。这样的成组构成一方面简化了本发明的装置的设计，特别是在可达到的支承力预计方面。此外，这样的成组构成允许在一个组内使用相同的轴承列，以致由此降低制造成本。

在一种特别优选的实施形式中，向心轴承具有四个单个的轴承列，其中，两个相邻的轴承列的分度圆直径是相同的，并且其他的两个同样相互相邻的轴承列的分度圆直径是相同的。因此其构成了两个轴承列组，各轴承列组分别包括两个相同的轴承列。在该实施形式中特别优选的是，具有较大分度圆直径的轴承列组沿轧辊轴的轴向方向接近于轧辊设置。

通常，沿轧辊轴的轴向方向在轧辊的对置于第一向心轴承的那侧设置一第二向心轴承。虽然有可能按上述构造形式只设计一个向心轴承。但特别优选的是，也这样设计一第二向心轴承，并且特别是与第一向心轴承镜面对称地构成。通过对称的结构实现了利用轧辊安装座向装置对称传力。但依据邻接的构件的结构设计，也可能必需的是：设计虽具有向心滚动轴承的第二向心轴承，其中，至少对于滚动体中心所在的圆的两个直径，是不同尺寸的，但其中第一向心轴承的各向心滚动轴承的相当的直径大于或小于第二向心轴承的轴承列的相应直径。

在一种优选的实施形式中，该装置具有借以将轧辊轴向支承在轧辊安装座上的推力轴承。该推力轴承可以由一个单独的推力滚动轴承构成。但在一种优选的实施形式中，该推力轴承是由两个推力滚动轴承构成，其中第一推力滚动轴承沿轧辊轴的轴向方向设置在轧辊的一个侧面上，而第二推力滚动轴承设置在轧辊的另一侧面上。这种结构允许以简单设计的推力滚动轴承不仅沿轧辊轴的一个轴向方向而且沿相对的轴向方向承受轴承力。

在一种特别优选的实施形式中，在两个推力滚动轴承中，至少一个推力滚动轴承沿轧辊轴的轴向方向设置在一向心轴承与轧辊之间。推力滚动轴承在轧辊附近的设置允许采用大直径的推力滚动轴承，除此之外不必要为此加大由本发明的装置占据的结构空间。由本发明的装置占据的结构空间在轧辊的区域内本来是由其尺寸给定的。推力滚动轴承现在设置于轧辊的附近，由此成为可能的是：本发明的装置构造为随着离开轧辊的距离的逐渐增大而逐渐缩小。

在一种优选的实施形式中，支承一推力轴承的滚动体的滚道通过一构件的一个平面的、径向延伸的表面部分构成，并且支承至少一个向心轴承的至少一个轴承列的滚动体的滚道通过该同一构件的一个圆柱部分构成。这导致一种特别简单而节省空间的结构设计。

在一种特别的实施形式中，推力滚动轴承具有弹簧加载的轴承环，该轴承环设计在一滚道的一个侧面上，推力滚动轴承的滚动体在该滚道上滚动，并且该轴承环通过一个或多个弹簧向滚动体的方向被施加预力。通过施加预力，使得轴承环总是压向滚动体，即便没有轴承环支承力要由滚动轴承承受也是如此。这样产生的轴承环与滚动体的持久接触可防止使滚动体所受的支承不均匀。

用于轧制棒形或管形物件的轧机机架一般具有多个(大多情况为三个)轧辊。属于相应的轧辊的功能组，例如轧辊安装座和轴承件，但例如也包括圆锥齿轮(借其将第一轧辊的轧辊轴的旋转运动传给一个相邻轧辊的相邻的轧辊轴)，经常这样构造和设置，即，使每个轧辊连同其功能组如同一块“蛋糕块”，占据轧机机架的一定的区域。同时共同的中心点经常是由各轧辊构成的孔型的中轴线。

因此，在一种优选的实施形式中，本发明的装置设计为，使各构件或各构件的部分(它们设置在轧辊轴的纵轴线的一个第一侧面)这样构造，即，其在一个平面(纵轴线也位于该平面内)内具有的横截面全部布置在一个三角形内，三角形的一条边处在纵轴线上。其中，该平面优选为，对于该平面，轧制方向构成在这个平面上的法线。所述三角形的两条其他的边与一个构件或一个构件的一部分的至少一个横截面相切。特别优选本发明的装置设计为，使各构件或各构件的部分(它们设置在轧辊轴的纵轴线的该第一侧面)沿轧辊轴的轴向方向在轧辊的一个侧面构成一第一斜面，而在轧辊的第二侧面构成一第二斜面，其中，第一斜面位于一个平面(三角形的一条边也位于该平面内)内，而第二斜面位于另一平面(三角形的另一边位于该平面内)内。

在一种优选的实施形式中，各构件或各构件的部分(它们设置在轧辊轴的纵轴线的一个第一侧面)这样构造，即，它们在一个平面(纵轴线也位于该平面内)内具有的横截面全部布置在一个三角形内，三角形的一条边处在纵轴线上，其中，三角形的面对该边的角为120°(对于具有三个轧辊的轧机机架)或90°(对于具有四个轧辊的轧机机架)。

在一种优选的实施形式中，各构件或各构件的部分(它们设置在轧辊轴的纵轴线的一个第一侧面)这样构造，即，它们在一平面(纵轴线也位于该平面内)内具有的横截面全部设置在一个等腰三角形内，该三角形的一条边处在纵轴线上。

本发明的轧机机架具有至少一个本发明的装置。特别优选地，该轧机机架具有三个或四个本发明的装置作为轧辊支座。作为轧辊支座，在本发明的意义上应理解为固定设置在轧机机架中的部件组或者轧机机架的局部部分。在一种特别优选的实施形式中，轧辊支座设计为模块式的结构单元并且可拆式连接于轧机机架的基体。

附图说明

以下借助更详细示出仅一个实施例的附图更详细地说明本发明：

该唯一一个附图即图1示出了本发明的装置的轴向横剖视图，该装置设计为模块式构件的轧辊支座的形式。

具体实施方式

所示的轧辊是在可更换的轧辊支座中成星形围绕轧件纵轴线A设置的三个工作轧辊之一。轧辊1具有一轮毂2，它经由一种利用圆锥配合的压配合连接3连接于一轧辊轴4。在压配合连接3的区域内，轧辊轴4中设置有一个未详细示出的用于流体、优选油的排出口。流体通过基本上轴向延伸的孔供给排出口，该孔设置于轧辊轴4中。

在轧辊轴4的一个轴向孔中设置一拉紧装置10。该拉紧装置在两端具有外螺纹11、12。在外螺纹11上，在轧辊轴4的一凹槽14中安装有一螺母13，该螺母在凹槽14的底面贴紧轧辊轴4。由此，螺母13构成了一个沿轧辊轴4的轴向方向由拉紧装置10向轧辊轴4传递轴向力的支座。

利用另一外螺纹12，拉紧装置10嵌入盖15的一个凹槽中。盖15作用到套筒16上，套筒在轴向直接邻接着轧辊1的轮毂2。盖15可以至少部分地贴紧轧辊轴4的对置于螺母13的那端。它构成了一个沿轧辊轴4的另一方向由拉紧装置10向套筒元件传递轴向力的支座。通过用拉紧装置10的连接、拉紧装置10与轧辊轴4的连接和套筒16相对盖15的设置，而构成了一个套筒元件，该套筒元件至少在一个方向将轧辊1形锁合地固定在其轴向位置。

套筒16具有一种至少部分成截锥形地从套筒16的图中右边向左边延伸的内轮廓。由此，套到轧辊轴4上的套筒16与轧辊轴4构成一种利用圆锥配合的压配合连接。

并且，盖15的套筒16设计为向心轴承17的轴承内圈，借助它，轧辊轴4可旋转地支承于轧辊支座中。以下还要更详细地描述向心轴承17，其具有四个单个的轴承列。

在轮毂2的沿轴向方向对置于盖15的那侧设置有另一向心轴承18。其轴承内圈设计为套筒19。套筒19沿轴向直接邻接轮毂2。此外，其内轮廓至少部分地设计为截锥形的，从而它与轧辊轴4构成一种利用圆锥配合的压配合连接。

套筒19本身在其远离轧辊的那侧贴紧轧辊轴4的凸缘50，并且与套筒16(套筒又通拉紧装置10和螺母13轴向保持就位)一起，构成轴向固定的限制元件，所述限制元件使轮毂2并从而使轧辊1在轧辊轴4上形锁合地固定在其轴向位置。

第二向心轴承18沿轧辊轴4的轴向方向设置在轧辊1的对置于第一向心轴承17的侧面上，并且与第一向心轴承17镜面对称地构成。

向心轴承17具有四个单个的径向滚动体列20、21、22和23。轴承列20和21的内圈滚道、分度圆和外圈滚道的直径分别小于轴承列22和23的内圈滚道、分度圆和外圈滚道的直径。

两推力圆柱滚子轴承40和41构成轧辊1的推力轴承件。第一推力圆柱滚子轴承40在轧辊轴4的轴向方向设置在轧辊1的一个侧面上，而第二推力圆柱滚子轴承41设置在轧辊1的另一侧面上。推力轴承40和推力轴承41都分别沿轧辊轴4的轴向方向设置在向心轴承17或18与轧辊1之间。

构成向心轴承17的轴承内圈的套筒16以及构成向心轴承18的轴承内圈的套筒19在其相应的外圆周成阶梯式设计，以便构成向心滚动轴承20、21和22、23的以不同直径构造的内滚道，相应的滚动体33、32和31、30在其上滚动。同时，在滚筒16上或套筒19上分别设置一径向延伸的、平面的表面部分作为滚道，推力圆柱滚子轴承40或41的滚动体在该滚道上滚动。

推力滚动轴承40、41分别具有弹簧加载的轴承环42、43，该轴承环设计在一滚道的侧面上，推力滚动轴承40、41的滚动体在该滚道上滚动，并且轴承环通过弹簧44、45向滚动体的方向被施加预力。

轧辊支座设计为，使全部构件或各构件的部分(它们处在轧辊轴4与轧件纵轴线A之间)这样构造，即，它们在图1所示剖面内的横截面(该剖面包含轧辊轴纵轴线并且垂直于轧件纵轴线)全部布置在一个三角形内，三角形的底边位于轧辊轴纵轴线上，并且此三角形在轧件轴线穿过所述剖面的极点处构成一个面对该底边的角，该角为120°。

Claims (11)

1.用于轧制棒形或管形物件的轧机机架的包括轧辊安装座和轧辊的装置，还包括：一轧辊轴(4)，轧辊(1)连接于该轧辊轴；和至少一个沿轧辊轴(4)的轴向方向在轧辊(1)的一侧设置的用于轧辊轴(4)的向心轴承(17、18)，借助所述向心轴承，轧辊轴(4)可旋转地支承于轧辊安装座中，其特征在于，所述向心轴承(17、18)具有至少两个轴承列(21、22)，其中一个轴承列(21)的内滚道与另一轴承列(22)的内滚道相比具有不同的直径，和/或一个轴承列(21)的外滚道与另一轴承列(22)的外滚道相比具有不同的直径；并且，在一剖面内该装置横截面全部布置在一个等腰三角形内，所述剖面包含轧辊轴纵轴线并且垂直于轧件纵轴线，该三角形的底边位于轧辊轴纵轴线上，并且该三角形在轧件纵轴线(A)穿过所述剖面的点处构成一个面对该底边的角，此角为α＝360°/n，其中，n表示轧机机架的轧辊的数目。

2.按照权利要求1所述的装置，其特征在于，所述向心轴承(17、18)具有至少四个向心滚动轴承列(20、21、22、23)。

3.按照权利要求2所述的装置，其特征在于，至少从轧辊向外看的第三个轴承列的内滚道与从轧辊向外看的第一个和第二个轴承列的内滚道相比具有不同的直径，和/或至少该第三个轴承列的外滚道与所述第一个和第二个轴承列的外滚道相比具有不同的直径。

4.按照权利要求1至3之一项所述的装置，其特征在于，所述用于轧辊轴(4)的向心轴承包括第一向心轴承(17)和第二向心轴承(18)，该第二向心轴承沿轧辊轴(4)的轴向方向设置在轧辊(1)的对置于第一向心轴承(17)的那侧，并且与第一向心轴承(17)镜面对称地构成。

5.按照权利要求1至3之一项所述的装置，其特征在于，设置借以将轧辊(1)轴向支承于轧辊安装座中的推力轴承，其中，所述推力轴承由两个推力滚动轴承(40、41)构成，其中第一推力滚动轴承(40)沿轧辊轴(4)的轴向方向设置在轧辊(1)的一个侧面上，而第二推力滚动轴承(41)设置在轧辊(1)的另一侧面上。

6.按照权利要求5所述的装置，其特征在于，至少一个推力滚动轴承(40、41)沿轧辊轴(4)的轴向方向设置在一向心轴承(17、18)与轧辊(1)之间。

7.按照权利要求5所述的装置，其特征在于，通过一个构件的基本上径向延伸的、平面的表面区域构成用于一个推力滚动轴承(40、41)的滚道，该推力滚动轴承的滚动体在其上滚动，并且，该构件的另一表面区域构成用于至少一个向心滚动轴承(22、23)的滚道，该至少一个向心滚动轴承的滚动体(32、33)在其上滚动。

8.按照权利要求5所述的装置，其特征在于，设置弹簧加载的轴承环(42、43)，所述轴承环在一个侧面上构成一滚道，推力滚动轴承(40、41)的滚动体在该滚道上滚动，并且所述轴承环通过弹簧(44、45)向滚动体的方向被施加预力。

9.轧机机架，包括按照权利要求1至8之一项所述的装置。

10.具有按照权利要求1至8之一项所述的装置的轧机机架，其特征在于，该装置可拆式连接于轧机机架的基体。

11.按照权利要求9或10之一项所述的轧机机架，其特征在于，设有三个所述包括轧辊安装座和轧辊的装置，它们这样布置，使得在三个轧辊之间构成一个用以轧制管形或棒形物件的孔型。

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