CN101380641B - 用于对管状或杆状轧件进行斜轧的设备 - Google Patents

Abstract

本发明涉及用于对管状或杆状轧件进行斜轧的设备，包括两个或多个被驱动的且围绕轧件纵轴线环绕的轧辊，其轧辊轴线相对轧件纵轴线成斜角地倾斜延伸，为了造成轧件进给，轧辊轴线在这样的平面内倾斜延伸，该平面沿着或逆着轧件纵轴线观察以一径向距离平行地在轧件纵轴线旁延伸，围绕各自轧辊轴线的驱动齿轮通过锥齿轮齿与围绕轧件纵轴线的太阳齿轮啮合，驱动齿轮的中心线在轧件纵轴线也处于其中的一平面内延伸，与太阳齿轮啮合的驱动齿轮在轮毂区内制有内齿，支承各自轧辊的轴的外齿与此内齿嵌合，轴相对于驱动齿轮中心线轴线错开地支承，使其在这样的平面内倾斜延伸，该平面沿着或逆着轧件纵轴线观察以一径向距离平行地在轧件纵轴线旁延伸。

Description

用于对管状或杆状轧件进行斜轧的设备

技术领域

本发明涉及一种用于对管状或杆状轧件进行斜轧的设备。

背景技术

斜轧设备主要是在生产无缝管时使用，例如，用于圆形坯料穿孔并从而制造壁较厚的空心管坯，或用于拉伸这种空心管坯以减小其壁厚，或用于管坯扩径。此外还已知，这种设备也应用于杆状亦即实心轧件的拉伸和减小横截面。

在传统的这类设备中，轧件在沿相同转向旋转的轧辊之间转动并与此同时成形。为达到轧件沿纵向连续进给，轧辊轴线相对于轧件纵轴线按一个偏角布置，所以由轧辊的圆周速度产生一个沿轧件纵向的分量，并使轧件螺旋形运动地通过轧辊之间沿纵向运动。这种设备有两个或多个驱动辊，在这里若只存在两个轧辊，则需要轧辊之间的侧向导引，为的是将轧件保持在轧辊轴线的区域内而不沿径向跃出。

在这种设备中采用桶形轧辊，它们的轧辊轴线平行于轧件纵轴线延伸。此外还已知使用圆锥形轧辊，此时轧辊轴线倾斜于轧件纵轴线延伸。由此在轧辊轴线与轧件纵轴线之间造成的倾斜角不应当与前面提及的偏角混淆，因为仅有该倾斜角而不偏转轧辊轴线是不会造成轧件轴向进给的。

在上述设备中，使轧件绕其纵轴线旋转，由此产生了一些问题。首先，只能轧制长度有限的轧件，由此使它的旋转运动不会过分不平稳，以及避免对轧件和对设备造成损伤。第二，轧件和可能存在的内模需要复杂的导引装置。第三，轧件流量并因而设备的生产能力受严格的限制。轧件流量取决于进给速度，而进给速度由轧件的圆周速度和偏角的大小得出。因为偏角不允许超出一定的量，要不然轧件表面变得不均匀，尤其成波浪形，所以轧件流量只能通过提高圆周速度增大。但是由此也加大了轧件的转速，这导致轧件的运行不平稳，带来的后果则是损伤轧件、发生机器的技术故障和增加磨损。此外，在轧制时由于较高的轧辊转速轧件必然更强烈地加速，这导致轧辊滑转并因而出现抓痕问题。第四，绕其纵轴线旋转的轧件妨碍在以短的间距设在下游的纵轧机机座内连续精轧。

由于这些缺点，通过使轧辊不仅可以绕其轧辊轴线而且也可以绕轧件纵轴线旋转，而转换了斜轧的运动学原理。由此达到轧件不再需要绕其纵轴线旋转。轧辊在其行星式运动时在轧件上围绕轧件滚动。

US-PS1368413披露了这种设备，在那里，轧辊以其轧辊轴支承在借助齿环和小齿轮驱动旋转的外壳内。驱动轧辊的轴在其背对轧辊的端部有一些齿轮，它们按行星齿轮系的方式在太阳齿轮上滚转。太阳齿轮也被驱动。通过相应地协调轧辊与旋转外壳的转速，可以使轧辊在轧件上滚转，不使轧件旋转。这种已知结构方式的轧辊设计为桶形，以及它们的轧辊轴线在一些平行于轧件纵轴线的平面内延伸。不过轧辊轴线在这些平面内部相对于轧件纵轴线偏转一个角度，由此产生轧件的进给运动。行星齿轮的轴也按此相对于轧件纵轴线的角度延伸，但处于一个也包含轧件纵轴线的平面内。因比，在行星齿轮与轧辊之间的轧辊驱动轴在它们的端部设计有万向联轴节。为了使这些万向联轴节的屈曲角不过大，轧辊驱动轴比较长，这同样导致旋转外壳细长的结构。尤其是，在旋转外壳转动时，长的轧辊驱动轴遭受离心力和陀螺力矩，这限制了外壳转速。

DE-OS1602153在图1中示出了一种基本上有上述相同特征的设备。通过此公开文件的图2可知另一种结构类型。按这种结构，轧辊设计为圆锥形，以及轧辊轴线相对于轧件纵轴线成一个斜角倾斜。轧辊浮动地在头部支承，它们的端侧装在一个借助齿环驱动绕轧件纵轴线旋转的转子外壳内。轧辊本身由多个沿径向离开轧件纵轴线前后排列的齿轮或齿轮传动链驱动，其中的第一个齿轮与太阳齿轮啮合，并通过其中装有太阳齿轮的转子外壳的旋转运动在太阳齿轮上滚动。与US-PS1368413一样，在这种已知的结构类型中，太阳齿轮也由单独的驱动装置驱动旋转。可以将太阳齿轮的转速与转子外壳的转速协调为，使轧辊在轧件上滚动，与此同时不使轧件旋转。仅仅采用前面提及的轧辊轴线相对于轧件纵轴线的倾斜不能实现轧件进给。轧件的进给通过偏转头部造成，这些头部设置为可绕锥齿轮轴在转子外壳内偏转。以此方式形的偏角在此公开文件的图2中不能看出。这种已知的结构类型总共有三个轧辊，它不仅设计用于管状而且用于杆状轧件。

上述结构类型其轧辊驱动装置非常复杂。轧辊驱动装置沿径向离开轧件纵轴线向外梯次配置的齿轮，导致环形转子外壳有巨大的外径，它取决于轧件截面尺寸大约有3至5米。包含轧辊、轧辊轴、它们的轴承和驱动齿轮的头部处于此大的转子外壳上，所以在大的外径的同时形成不同寻常的巨大的旋转质量。由于产生离心力，所以极大限制了带有所述头部的转子外壳的转速，并因而限制轧件的进给速度。其结果是使单位时间的轧件流量并因而生产率降低。通过头部和转子外壳大的尺寸以及由于头部偏转轴离各自轧辊轴线比较大的距离，使轧辊位置的准确调整和保持稳定难以实施，尤其是还必须考虑到受载时轧辊不同的弹性。由于沿径向向外梯次配置的齿轮也使轧辊的锥齿轮驱动装置处于比较远的外部，所以要求轧辊轴线相对于轧件纵轴线很陡的斜度，为的是使设备和转子外壳及头部的轴向长度不再加大。轧辊轴线相对于轧件纵轴线倾斜本身是有利的，但是若斜度过陡，则形成轧辊有特别明显的，也就是说轧辊直径剧烈减小的平坦的圆锥状，这尤其在轧辊顶端的区域内。轧辊的轧光区和倒棱区便处在那里，直径在该处的剧烈减小造成特别不利的效果，因为这会在那里引起轧件轧制不希望的转动。在已知的结构类型中，由于轧辊轴线在那里必要的陡的斜度并由此引起的轧辊平坦的圆锥形，所以存在所述的危险。

在DE-OS3113461中，虽然通过在轧件纵轴线圆周上错开行星齿轮，将轧辊驱动装置向外成梯次配置的齿轮的径向距离减小了一些，但是由此只可能小量地减轻上述缺点。这些缺点基本上仍存在于这种结构类型中。

由DE19510715C2已知一种用于对管状或杆状轧件进行斜轧的设备，包括两个或多个被驱动的且围绕轧件纵轴线环绕的轧辊，它们的轧辊轴线相对于轧件纵轴线成一个斜角地倾斜延伸，其中，为了造成轧件进给，轧辊轴线在这样的平面内倾斜延伸，该平面沿着或逆着轧件纵轴线观察以一个径向距离平行地在轧件纵轴线旁延伸。轧辊直接由一个围绕轧件纵轴线的太阳齿轮分别通过一个与该太阳齿轮啮合和围绕各自轧辊轴线的制有轴线错开的锥齿轮齿的驱动齿轮驱动。与太阳齿轮啮合的驱动齿轮在轮毂区内可以制有内齿，支承各自轧辊的轴的外齿与此内齿嵌合，该轴支承在可旋转的偏心衬套内，以及可以相对于驱动齿轮和相对于轧件纵轴线横向调整。这种结构的缺点是，必需要有轴线错开的锥齿轮。这只能由少量高度专业化的制造厂进行计算和加工，需要专用工具和相应地昂贵的生产成本。

发明内容

本发明的目的是，提供一种所述类型的设备，其不存在已知结构类型的那些缺点，并且特别是在生产率较高的同时具有较小的尺寸。

针对此目的的解决方案乃是以最后述及的那种已知结构类型为出发点。这里，在按本发明的设备中，取代所述制有轴线错开的锥齿轮齿的驱动齿轮，采用了这样一种驱动齿轮，它的中心线在轧件纵轴线也处于其中的一个平面内延伸，使得驱动齿轮本身的中心线不在这样的平面内倾斜延伸，该平面沿着或逆着轧件纵轴线观察以一个径向距离平行地在轧件纵轴线旁延伸。所述的轴线错开采取下述措施达到：支承着相应轧辊的轴相对于驱动齿轮的中心线轴线错开地支承，使得轴在这样的平面内倾斜延伸，该平面沿着或逆着轧件纵轴线观察以一个径向距离平行地在轧件纵轴线旁延伸。为了驱动轧辊，与太阳齿轮啮合的驱动齿轮在轮毂区内制有内齿，支承各自轧辊的轴的外齿与此内齿嵌合。

具体而言，本发明提供一种用于对管状或杆状轧件进行斜轧的设备，包括多个被驱动的且围绕轧件纵轴线环绕的轧辊，其轧辊轴线相对于轧件纵轴线成一个斜角地倾斜延伸，其中，为了造成轧件进给，各轧辊轴线在这样的平面内倾斜延伸，该平面沿着或逆着轧件纵轴线观察以一个径向距离平行地在轧件纵轴线旁延伸，以及，围绕各自轧辊轴线的驱动齿轮通过锥齿轮齿与围绕轧件纵轴线的太阳齿轮啮合，并且，与太阳齿轮啮合的所述驱动齿轮在轮毂区内制有内齿，支承各自轧辊的轴的外齿与此内齿嵌合，其特征为，所述支承各自轧辊的轴相对于驱动齿轮的中心线轴线错开地支承，使其在这样的平面内倾斜延伸，该平面沿着或逆着轧件纵轴线观察以一个径向距离平行地在轧件纵轴线旁延伸；并且所述驱动齿轮的中心线在轧件纵轴线也处于其中的一个平面内延伸。

通过这种按本发明的设计，取消了所有的万向轴和万向联轴节以及在太阳齿轮与轧辊轴线之间除各自的驱动齿轮外迄今仍中间连接的那些齿轮。轧辊轴线离轧件纵轴线的径向距离，通过驱动齿轮和太阳齿轮的轴线错开的锥齿轮齿得以补偿或调和。这有利地导致一种非常紧凑的设备。通过本发明所达到的许多零件的省略，减小了围绕着轧件纵轴线环绕的质量，使剩下的零件离轧件纵轴线的间距缩小，并由此显著减小产生的离心力，从而在轧件截面相同的情况下不仅使设备明显减小，而且还可以用高得多的转速绕轧件纵轴线旋转并因此有较高的轧件流量，也就是说显著提高了生产率。按本发明的设计，轧辊轴线与轧件纵轴线之间的倾斜角也可以保持为比较小，其结果是，不仅使驱动齿轮还因而整个设备较为小型，而且还导致轧辊不是那么显著的圆锥形，这意味着导致一种更接近圆柱形的轧辊。按这种轧辊形状，轧辊尤其在轧光区和倒棱区内的轧辊直径不那么剧烈地减小，从而避免轧件转动，要不然尤其是在轧制薄壁管时容易在所述区域内出现这种转动。

按本发明一种有利的实施形式，带有轧辊的轴不能调整地支承在它们的轴承中。按此设计，轧辊或轧辊轴线离轧件纵轴线的径向距离不可能调整，所以保持轧件的进给保持不变。尤其是，按此简单的实施形式得到一种特别紧凑并有大的刚度能抗产生的轧制力的设备。

与此相对，也可以例如将支承各自轧辊的轴装在可旋转的偏心衬套内，使它们可以相对于驱动齿轮和相对于轧件纵轴线横向调整。按设备的这种设计，可以调整轧辊轴线离轧件纵轴线的径向距离，并因而也改变了轧件的进给。

按本发明的一种恰当的实施形式，轧辊可沿其轧辊轴线方向调整。这尤其可以通过带有辊的轴可以沿轴向移动地、优选可无级调整地支承达到。以此方式可以改变所有轧辊共同限定的最小直径，并因而改变轧件的成品直径。轴和轧辊沿轧辊轴线纵向的可调性也可以与上面提及的轧辊轴线横向调整组合，从而在如此设计的设备中，不仅可以改变轧件的外径，而且可以改变轧件的进给。另一方面，轧辊沿其轧辊轴线方向的调整也可以按上面已提及的方式借助附件实施。修配后的轧辊可以通过使用另一些附件重新安置在期望的位置，在这里可以实现口径调整的高精度和可再现性。

按本发明的一种特别有利的实施形式，总共设置四个被驱动的轧辊。使用四个而不是往往涉及三个轧辊的优点是，轧件截面非常紧地被轧辊围绕。这尤其在轧制薄壁管时，使轧件在轧辊之间较小的扩径，并因而导致避免附加的弯曲应力和材料扭曲。此外，在有四个轧辊时使得最大可能围绕轧件的轧辊直径，比在三个轧辊时的小。较小的轧辊直径又带来轧制力矩较小的重要优点，所以轧辊驱动装置和转子的所有零件可以再一次地设计得小而轻，这也可以使设备在整体上更加紧凑。采用直径特别小的轧辊时，在轧光区和倒棱区的范围内轧辊直径减小，由此使轧件扭曲的问题被加重，而在按本发明的设备中，由于允许特别平坦的在这里起平衡补偿作用的倾斜角，所以采用直径特别小的轧辊不会有什么问题。

附图说明

在附图中借助实施例说明本发明。其中：

图1至3轧辊轴线设置的前视和侧视图以及俯视图；以及

图4按本发明的设备，可沿轴向和径向进行轴调整。

具体实施方式

图1用前视图表示轧件1的横截面。图中表示的轧件1是实心杆。但轧件1也可以由管或管坯组成，一个内模，例如芯棒，可以处于管内。轧件1由多个围绕轧件1的轧辊2进行加工成形，在图1至3中只分别表示了一个轧辊2。各轧辊2行星式地围绕轧件纵轴线3沿轨道运行，轧件纵轴线3垂直于图1的纸面延伸。在这里，轧辊2绕其轧辊轴线4旋转并在轧件1外表面上滚动。轧辊2在图示的例子中基本上设计为圆锥形，但有两个具有不同斜度外表面彼此对接的截锥体的形状。所述的形状在图2的侧视图中可以特别清楚地看出，在那里还表示，轧辊轴线4以一个斜角相对于轧件纵轴线3倾斜地延伸。若轧辊轴线4与轧件纵轴线3处于一个平面内，仅仅这种已知的倾斜角还不能导致轧件1轴向进给。而在沿着或逆着轧件纵轴线3看的前视图中可以看出，轧辊轴线4在其中倾斜延伸的那个平面，具有径向距离“E”，除此之外还平行地在轧件纵轴线3旁延伸。若观察轧辊2与轧件1之间的接触点5，则可以肯定，轧辊圆周速度6产生一个沿轧件1进给方向的分量7。在图3的俯视图中也可以看出所述导致进给的分量7。

图4表示了设备的局部纵剖视图，其中轧辊2及其轧辊轴线4按本发明的方式设置。可以看到两个轧辊2，而在这里例如总共四个轧辊中的其他两个处于前面或后部的轧辊2没有表示，以便能更清楚地说明这另外两个轧辊2的位置。

轧辊2是由电动机驱动的。所述驱动通过支承它们的轴8进行，轴8的外齿41与驱动齿轮9的内齿40嵌合。驱动齿轮9共同与一个太阳齿轮10啮合，太阳齿轮10围绕着轧件1。在这里利用一种锥齿轮啮合(锥齿轮齿11)。太阳齿轮10有纵向延伸的驱动衬套12，它使太阳齿轮10与齿轮13旋转固定连接，齿轮13通过没有表示的电动机小齿轮49可单独调整地驱动。支承轧辊2的轴8可旋转地支承在转子14内，因为转子可旋转地支承在外壳15内，所以转子本身又围绕着轧件纵轴线3环绕。转子14被另一个小齿轮16驱动，它与转子14的齿环17啮合并同样单独由一台未表示的电动机驱动。

图4所示的结构类型可以通过调整轴8沿轴向调整轧辊2。轧辊2分别借助一个拉紧锚杆18沿轴向与其轴8牢固地夹紧，拉紧锚杆18装在轴8的中央纵向孔内。径向轴承20允许轴8有限但足够地轴向移动。轴承衬套21通过一个止推轴承22和所述径向轴承23可旋转地支承在转子14中，转子本身通过轴承24支承在外壳15内。转子14有一个衬套25，它不仅围绕轴8而且围绕在轴周围的轴承衬套21。衬套25与转子14连接以及随转子一起围绕着轧件纵轴线3环绕。此外衬套25位置不变。轴8和通过它使轧辊2以及拉紧锚杆18同样实施绕轧件纵轴线3的旋转运动，但上述零件可以相对于其余零件，特别是相对于衬套25沿着和逆着轧辊轴线4的方向移动。在这里，通过接合衬套27形成在轴承衬套21与带有轧辊2的轴8之间的旋转固定连接，接合衬套27一方面啮合在轴承衬套21的齿28中，以及另一方面与轴8的齿29啮合。齿28和29允许沿纵向相对移动。

若在安装设备时应当沿轴向调整轧辊2，则将转子14旋转到调整位置。工作缸30通过衬套31将盘32克服压力弹簧37的作用沿轴向推移。

齿29仅有与接合衬套27上啮合的齿相同的长度。若接合衬套27被工作缸30朝轧辊2的方向运动，由于长度较短使齿29很快就脱离啮合。因此，可以借助太阳齿轮10和驱动齿轮9使轴8并通过轴使轧辊2相对于旋转固定的轴承衬套21旋转，并由于螺纹36可以沿轴向调整。轴承衬套21在这里由旋转固定地安置和设计的工作缸30通过其衬套31、齿45、盘32、与该盘用螺钉连接的接合衬套27和齿28保持旋转固定。

轴8以及轧辊2与该轴一起，可横向于轧件纵轴线3进行调整。驱动齿轮9可旋转地支承在转子14与固定轴承38和浮动轴承39的连接部分44内，并因而保持与太阳齿轮10正确啮合。驱动齿轮9在轮毂区内制有内齿40，外齿41与之嵌合。但只是在用42表示的圆周有限部分是这种情况，因为轴8外齿41的直径明显小于内齿40。由此得出轴8这种调整方法。轴8支承在一个可在转子14内转动和固定的偏心衬套43内，以及在图6中衬套25也设计为这种偏心衬套。转动径向轴承23和20处于其中的偏心衬套25和43，则导致轴8和轧辊2横向调整。这两个偏心衬套25、43的转动，在卸下螺钉46后借助将它们接合的连接部分44同步地进行。

在上面说明并用附图表示的实施例中，轧件的运行方向选择为，使轧辊构成一种收敛式的设置。但是也可以改变轧件的运行方向，从而轧辊设置应称为发散式的，当设备例如用作管子的扩径轧机时便是后一种设置。

Claims (5)

1.用于对管状或杆状轧件进行斜轧的设备，包括多个被驱动的且围绕轧件纵轴线(3)环绕的轧辊(2)，其轧辊轴线(4)相对于轧件纵轴线(3)成一个斜角地倾斜延伸，其中，为了造成轧件进给，各轧辊轴线(4)在这样的平面内倾斜延伸，该平面沿着或逆着轧件纵轴线(3)观察以一个径向距离(E)平行地在轧件纵轴线(3)旁延伸，以及，围绕各自轧辊轴线(4)的驱动齿轮(9)通过锥齿轮齿(11)与围绕轧件纵轴线(3)的太阳齿轮(10)啮合，并且，与太阳齿轮(10)啮合的所述驱动齿轮(9)在轮毂区内制有内齿(40)，支承各自轧辊(2)的轴(8)的外齿(41)与此内齿(40)嵌合，其特征为，所述支承各自轧辊的轴相对于驱动齿轮(9)的中心线轴线错开地支承，使其在这样的平面内倾斜延伸，该平面沿着或逆着轧件纵轴线(3)观察以一个径向距离(E)平行地在轧件纵轴线(3)旁延伸；并且所述驱动齿轮(9)的中心线在轧件纵轴线(3)也处于其中的一个平面内延伸。

2.按照权利要求1所述的设备，其特征为，所述支承各自轧辊(2)的轴(8)支承在可旋转的偏心衬套(25、43)内，并且能够相对于驱动齿轮(9)和相对于轧件纵轴线(3)横向调整。

3.按照权利要求1或2所述的设备，其特征为，轧辊(2)能够沿其轧辊轴线(4)方向调整。

4.按照权利要求1或2所述的设备，其特征为，总共设置有四个被驱动的轧辊(2)。

5.按照权利要求3所述的设备，其特征为，总共设置有四个被驱动的轧辊(2)。

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