CN101428295B - 微尺度静定性四辊轧机 - Google Patents

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Abstract

本发明公开一种微尺度静定性四辊轧机，包括机架(1)、上支撑辊辊系(2)上工作辊辊系(3)、下工作辊辊系(6)、下支撑辊辊系(7)和压下机构，其特征是：所述四辊轧机还包括工作辊与支承辊轴线平行定位机构、上、下工作辊轴承座的双球面垫机构(5)以及降低工作辊轴向力偏载的固定软垫键(9)。本发明可实现轧机辊系在轧制间歇时空载荷和轧制时高载荷的交替运行状态下都能保持机构学等效静定条件，防止在外干扰力矩下有侧隙的轴承座运动副的两轧辊动态微尺度交叉行为，从而控制轴向力处于极小值，同时抵御来自万向接轴附加力矩的干扰，确保轴承座跟随轧辊弯曲变形引起的辊颈空间倾斜而自位摆动，使宽系列短圆柱滚动轴承每列滚子的径向载荷均匀分布而延长其使用寿命，实现四辊轧机在重载高速工况下安全、稳定运行，为板形板厚装置提供稳定发挥功能的平台以保证制品轧制精度的质量。

Description

微尺度静定性四辊轧机
技术领域
本发明涉及重型、冶金机械结构及技术领域，尤其是提升现代四辊轧机的稳定和安全性。
背景技术
轧制薄、中厚板及箔带的现代四辊轧机辊系机构，普遍存在微尺度不静定弊端，产生超大轧辊轴向力和轧制支反力的不等偏差，危害轴承工作寿命，降低板带质量，甚至引起板带起跳和跑偏事故，轧机运转不稳定，危及安全性。随轧制负荷及速度的增加，此弊端更严重。
四辊轧机微尺度不静定辊系包括两个方面，1)轧辊弯曲变形引起的辊系超静定性，使轧机滚动轴承别劲而过早损坏；2)为更换轧辊装拆方便所需的不得已间隙成为辊系静不定性的根源，四个轧辊轴线间的“平行定位”偏移距设置不能实现设计效用，必然发生轧辊间动、静态微尺度交叉现象。辊间微尺度交叉角的变化β≤0.04°，远小于交叉轧机(PC)的工作交叉角β＝1～1.5°。
发明内容
为了克服现有轧制薄、中厚板及箔带四辊轧机普遍存在微尺度不静定弊端，本发明提供一种微尺度静定性四辊轧机。它具有上、下工作辊及其对应支承辊间保持平行定位静定性机构，以防止在轧机运行间发生轧辊动态交叉现象，将止推滚动轴承的轴向力负荷保持在轴承许用载荷值以下，径向宽系列滚动轴承均载，确保轧机辊系安全运行。
本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：这种微尺度静定性四辊轧机，包括机架1、上支撑辊辊系2、上工作辊辊系3、下工作辊辊系6、下支撑辊辊系7和压下机构，其特征在于：所述四辊轧机还包括工作辊与支承辊轴线平行定位机构、上和下工作辊轴承座的双球面垫机构以及降低工作辊轴向力偏载的固定软垫键。
所述工作辊和支承辊轴线平行定位机构，由操纵端的牵拉扇板锁紧机构4和传动端的插口挡板机构8组成，使工作辊与支承辊沿水平方向机构静定不受不得已间隙的干扰，在轧制工况下保持平行运转。
操纵端的牵拉扇板锁紧机构4，由牵引扇板10、转轴11、偏心轴12、锁紧摆臂13和支座14组成。牵引扇板10以偏心轴12与锁紧摆臂13铰链连接，锁紧摆臂13与支座14通过转轴11实现铰链连接，支座14则固定于操纵端支承辊轴承座16的侧跨腿上，通过锁紧摆臂13的摆动将操纵端工作辊轴承座19牵拉至紧贴于操纵端支承辊轴承座16的侧跨腿内壁上，并由锁紧摆臂13实现锁紧。偏心轴12的偏心值用于微调牵引扇板10对工作辊轴承座19的压紧，使工作辊轴承座19相对于支承辊轴承座16侧跨腿内壁的贴紧度也随之调整。
传动端的插口挡板机构8，由螺纹顶轴22、T型键23、插口挡板24、加强螺钉25和微调螺钉26组成。T型键23用螺栓固定于传动端支承辊轴承座29的侧跨腿上，T型键23依靠其T型的凸起将插口挡板24固定在支承辊轴承座29上，由插口挡板24将传动端工作辊轴承座28贴紧支承辊轴承座29的侧跨腿内壁。同时，T型键23与插口挡板24上的空槽之间存在2mm间隙，可通过螺纹顶轴22使插口挡板24相对于T型键23进行移动，从而调整插口挡板24适度夹紧传动端工作辊轴承座28，以保证工作辊18伴随热膨胀而产生的轴向伸长不受阻碍，微调螺钉26顶紧在支承辊轴承座29上，通过微调螺钉26的调整以保证插口挡板24与工作辊轴承座28之间留有0.05mm间隙。加强螺钉25用于加强插口挡板24受力的刚性。下工作辊和下支承辊轴线平行定位机构与上工作辊和上支承辊轴线平行定位机构完全相同。所说的两辊轴线平行定位机构，只是保持两个轧辊(工作辊与支承辊)轴线定位机构。两个轧辊的平行度还须靠工作辊两端轴承座与支承辊两端轴承座跨腿接触面之间衬板27和衬板27的厚度(4.5mm)的微量调整加以实现。
双球面垫机构可实现上、下工作辊轴承座的平面自位。双球面垫机构的上凸球面垫30、中间凹球面垫31和下凸球面垫32相连接组成1杆2低副铰链杆系机构。所述双球面垫置于下工作辊辊系6的两端轴承座的4个平衡缸柱塞33的上端表面，并嵌入于上工作辊辊系3的两端轴承座内。以实现工作辊轴承座随工作辊负荷弯曲使辊颈倾斜而摆动，防止工作辊辊系机构超静定，确保宽系列径向滚动轴承34每列均载。
上、下工作辊操纵端轴向固定键采用软垫键结构。所说的软垫键由钢制挡键21和电木软垫20组成，操纵端支承辊轴承座16装有轴向挡板15，在轴向挡板15与操纵端工作辊轴承座19之间设置软垫键，在软垫键的钢制挡键21朝向操纵端的一侧加电木软垫20。以低刚度特性降低左右轴向力支撑点的可能出现的推力轴承35的偏载率。
本发明的有益效果是：该发明可实现轧机辊系在轧制间歇时空载荷和轧制时高载荷的交替运行状态下都能保持机构学微尺度等效静定条件，防止在外干扰力矩下有侧隙的轴承座运动副的两轧辊动态微尺度交叉行为，从而控制轴向力处于极小值。同时抵御来自万向接轴附加力矩的干扰，确保轴承座跟随轧辊弯曲变形引起的辊颈空间倾斜而自位摆动，使宽系列短圆柱滚动轴承每列滚子的径向载荷均匀分布而延长其使用寿命。实现四辊轧机在重载高速工况下安全、稳定运行，为板形板厚装置提供稳定发挥功能的平台以保证制品轧制精度的质量。
附图说明
图1是微尺度静定性四辊轧机主视图；
图2是微尺度静定性四辊轧机右视图；
图3是微尺度静定性四辊轧机A-A视图；
图4是微尺度静定性四辊轧机工作辊辊系结构示意图；
图5是操纵端的牵拉扇板锁紧机构结构示意图；
图6是传动端的插口挡板机构结构示意图；
图7是双球面垫机构结构示意图；
图8是软垫键结构示意图。
在上述附图中，1.机架，2.上支撑辊辊系，3.上工作辊辊系，4.操纵端的牵拉扇板锁紧机构，5.双球面垫机构，6.下工作辊辊系，7.下支撑辊辊系，8.传动端的插口挡板机构，9.软垫键，10.牵拉扇板，11.转轴，12.偏心轴，13.锁紧摆臂，14.支座，15.轴向挡板，16.操纵端支承辊轴承座，17.操纵端衬板，18.工作辊，19.操纵端工作辊轴承座，20.电木软垫，21.钢制挡键，22.螺纹顶轴，23.T型键，24.插口挡板，25.螺钉，26.微调螺钉，27.传动端板，28.传动端工作辊轴承座，29.传动端支承辊轴承座，30.上凸球面垫，31.凹球面垫，32.下凸球面垫，33.平衡缸柱塞，34.宽系列径向滚动轴承，35.推力轴承。
具体所述方式
图1是本发明公开的一个实施例。上、下工作辊操纵端轴承座的轴向推力轴承选用时考虑最大轧制转速为300rpm条件，用双列推力圆锥滚子轴承更换承载力不高的原有4点接触推力球轴承。其操纵端轴承座的操纵端牵拉扇板锁紧机构4和传动端轴承座的传动端插口挡板机构8将上、下工作辊沿轧制方向紧贴于对应支承辊侧跨腿内壁面，以4.5mm的衬板厚度微量调整确保上、下工作辊和支承辊轴线在轧制运行中平行定位。上、下支承辊轴线平行，通过制定严格测量校核的装配规程加以实现，以保证上、下4个轧辊全部平行定位。4个轧辊的平行定位，尤其是工作辊对应支承辊的平行定位，确保辊系机构运动静定性，防止发生轧辊间的静态、动态交叉现象，抵御来自万向接轴附加力矩的干扰，不衍生因轧辊交叉引起的超大轴向力，将换辊装配所需的不得已间隙只作为轴承座热膨胀补偿空间，消除偏移距定位机理的不确定性。上、下工作辊操纵及传动端轴承座的平衡缸柱塞之间设置的双球面垫成为机构静定铰链副，确保在支承辊受轧制力弯曲挠度时，工作辊轴承座随相应的工作辊轴颈倾斜而摆动，确保轴承座内的4列短圆柱滚子轴承每列均载。上、下工作辊操纵端轴承座的轴向固定软垫键，以低刚度特性降低由于左右轴向力支撑点结构原因而可能出现的推力圆锥滚子轴承的偏载率。

Claims (2)

1.一种微尺度静定性四辊轧机，包括机架(1)、上支撑辊辊系(2)、上工作辊辊系(3)、下工作辊辊系(6)、下支撑辊辊系(7)和压下机构，其特征是：上、下工作辊和对应的上、下支承辊轴线平行定位机构，由传动端的插口挡板机构(8)和操纵端的牵拉扇板锁紧机构(4)组成，其中，所述传动端的插口挡板机构(8)的T型键(23)用其T型凸起将插口挡板(24)的一端固定在支承辊轴承座(29)上，其另一端压紧传动端工作辊轴承座(28)，插口挡板(24)的端部装有螺纹顶轴(22)，插口挡板(24)的中部设置加强螺钉(25)和微调螺钉(26)；所述牵拉扇板锁紧机构(4)的支座(14)固定于操纵端支承辊轴承座(16)的侧跨腿上，锁紧摆臂(13)与支座(14)通过转轴(11)铰链连接，牵引扇板(10)的一端通过偏心轴(12)与锁紧摆臂(13)铰链连接，牵引扇板(10)的另一端压紧操纵端工作辊轴承座(19)；双球面垫机构(5)的上凸球面垫(30)、中间凹球面垫(31)和下凸球面垫(32)相连接组成1杆2低副铰链杆系机构，将所述双球面垫机构(5)置于下工作辊辊系(6)的两端轴承座的4个平衡缸柱塞(33)的上端表面，并嵌入于上工作辊辊系(3)的两端轴承座内；操纵端支承辊轴承座(16)装有轴向挡板(15)，在轴向挡板(15)与操纵端工作辊轴承座(19)之间设置软垫键(9)，
2.根据权利要求1所述的四辊轧机，其特征是：所述软垫键(9)的钢制挡键(21)朝向操纵端的一侧加电木软垫(20)。 
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