CN102107212A - 微尺度静定性六辊轧机 - Google Patents

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本发明公开一种微尺度静定性六辊轧机，所述六辊轧机采用平行定位装置将上、下支承辊辊系(2，7)、上、下中间辊辊系(3，6)和上、下工作辊辊系(4，5)的六个轧辊轴线位于同一个垂直面上，即六个轧辊间的偏移距为零。在上、下支承辊辊系(2，7)中设置微尺度静定性机构；在上、下中间辊辊系(3，6)的中间辊操作侧端盖(35)和中间辊轴向移动机构之间设置微尺度静定性偏心轴机构。本发明实现了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，使各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，实现六辊轧机在重载高速工况下安全、稳定运行。

Description

微尺度静定性六辊轧机
技术领域
本发明涉及重型冶金机械技术领域，特别是涉及一种微尺度静定性六辊轧机。
背景技术
轧制薄带的现代六辊轧机辊系是微尺度不静定机构，其包括两个方面，1)为方便轧辊更换装拆和补偿轴承座热膨胀所需的不得已间隙成为轧制工况中辊系静不定(不稳定)的根源，加上六个轧辊轴线间的“平行定位”偏移距设置不能实现设置效用，轧辊间必然发生初始交叉和动态微尺度交叉现象，产生超大轴向力和轧制支反力偏差。辊间微尺度交叉角β的变化范围是0°～0.05°，远小于交叉轧机(PC)的工作交叉角β＝0.5°～1.5°的范围；2)轧辊弯曲变形引起的辊系超静定性，使轧机滚动轴承偏载严重而过早损坏。
发明内容
为了解决现有轧制薄带六辊轧机辊系存在的微尺度不静定弊端，本发明提供一种微尺度静定性六辊轧机。该发明从而消除超大轴向力的产生并控制和实现轧制支反力偏差极小，确保轴承座跟随轧辊弯曲变形引起的辊颈倾斜而调和摆动，使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。
本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：所述六辊轧机中设置平行定位装置将上、下支承辊辊系的四个轴承座压靠在机架立柱的侧滑板上，将上、下中间辊辊系和上、下工作辊辊系的八个轴承座压靠在中间辊弯辊装置块上，使六个轧辊轴线位于同一个垂直面上，即六个轧辊间的偏移距为零。在所述上、下支承辊辊系中设置微尺度静定性机构。在所述在上、下中间辊辊系的中间辊操作侧端盖和中间辊轴向移动机构之间设置微尺度静定性偏心轴机构。
所述保持工作辊、中间辊、支承辊轴线平行(在同一个垂直面内)的平行定位机构采用液压缸驱动装置，液压缸借助顶杆将轧机各个辊系的轴承座推到机架窗口的一侧，实现所有的轧辊轴线都在同一个垂直面上。所有的液压缸均放置在各个轴承座内，液压缸底部顶靠一根顶杆，顶杆装配在轴承座盲孔内并延伸到轴承座另一侧，但未贯通轴承座且不与轴承座镗孔干涉。工作时，安装在支承辊轴承座内的液压缸的柱塞伸出，将安装在柱塞头部的支承辊可动滑板压紧至机架立柱的侧滑板，随着压力的增大，液压缸通过支承辊液压缸顶杆将支承辊辊系推动并牢牢压靠在机架的另一侧立柱的侧滑板上；安装在中间辊轴承座内的液压缸和安装在下工作辊轴承座内的液压缸也是同样的工作原理；不同的是上、下工作辊轴承座之间靠一个工作辊压紧压板连接，工作辊液压缸通过工作辊液压缸顶杆顶在工作辊压紧压板上，实现了一个液压缸同时推动上、下工作辊辊系，弥补了若单独放置上、下工作辊辊系的液压缸而造成的空间上的不足。液压缸推力被限定，其有推动辊系的驱动力和轧制时防止辊系串动但又不影响轧辊压下调节辊缝这两种推力控制。
上、下支承辊辊系微尺度静定性设计的目的就是设计了适应支承辊弯曲挠度的微尺度静定结构。围绕此目的，设计的机构包括上支承辊的压下装置与平衡装置、下支承辊的支撑机构和上下支承辊的轴向固定机构。上支承辊轴承座和压下装置之间采用的是双支点的支撑轧制力方式，是由安装在上支承辊轴承座顶部凹槽内的两个柱面凸垫和双支点座柱面凹座组成铰链副；上支承辊轴承座与平衡装置之间是由放置在上支承辊轴承座顶部侧翼凹槽内的平衡机构柱面凸垫和平衡机构柱面凹座组成铰链副；下支承辊轴承座和支撑机构之间的铰链副与上支承辊轴承座和压下装置之间的的铰链副相同；上支承辊和下支承辊的轴向固定机构是由支承辊轴向挡板及固定于两侧的两个相同的带有大弧面的支承辊轴向滑板组成。上述柱面凸垫、双支点座柱面凹座、平衡机构柱面凸垫和平衡机构柱面凹座的弧心均在通过支承辊轧辊轴线的水平面与过径向滚动轴承中心的垂直面的交线上。
上、下中间辊操作侧端盖和相应的中间辊轴向移动机构之间的偏心轴机构完全一样，其中，上中间辊的偏心轴机构为例，其由偏心轴和套在偏心轴上的滑套I和滑套II及轴向锁块组成2杆3低副杆系。偏心轴的大圆柱直径部分和滑套I安装在上中间辊操作侧端盖的通孔内并可以自由转动；偏心轴的小圆柱直径部分和滑套II安装在轴向锁块的通孔内亦可以自由转动；轴向锁块被锁定在中间辊轴移轴向挡板和中间辊轴向移动缸座形成的竖直槽内并可以自由滑动。轧制时，上中间辊辊系受负荷作用产生微小挠曲，带动上中间辊操作侧端盖及偏心轴产生微小摆动，偏心轴大圆柱直径的轴线要绕小圆柱直径的轴线进行微量转动才能满足上中间辊操作侧端盖自由摆动的静定条件。偏心轴的两端分别固定了限位挡板I和限位挡板II，保证偏心轴大圆柱直径部分的轴线远离中间辊操作侧端盖。
本发明的有益效果是：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静定性稳定辊系，在外干扰力矩下防止有侧隙的轴承座运动副两轧辊动态微尺度交叉行为，从而消除超大轴向力的产生并控制和实现轧制支反力偏差极小，确保轴承座跟随轧辊弯曲变形引起的辊颈倾斜而调和摆动，使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，实现六辊轧机在重载高速工况下安全、稳定运行。为板形板厚控制装置提供微尺度静定性轧机平台，以保证轧制产品的精度和质量。
附图说明
图1是微尺度静定性六辊轧机(主视图)；
图2是微尺度静定性六辊轧机(左视图)；
图3是上支承辊辊系平行定位装置(轴测图)；
图4是上支承辊辊系平行定位装置(主视图)；
图5是平行定位装置放大图I；
图6是平行定位装置放大图II；
图7是上中间辊辊系平行定位装置；
图8是上中间辊辊系平行定位装置剖面图；
图9是工作辊辊系平行定位装置(主视图)；
图10是上支承辊辊系(主视图)；
图11是上支承辊辊系(左视图)；
图12是上支承辊辊系平衡装置；
图13是上支承辊辊系轴向固定装置；
图14是上中间辊辊系操作侧偏心轴机构；
图15是偏心轴机构放大图。
在上述附图中，1.机架，2.上支承辊辊系，3.上中间辊辊系，4.上工作辊辊系，5.下工作辊辊系，6.下中间辊辊系，7.下支承辊辊系，8.偏心轴机构，9.支承辊液压缸顶杆，10.支承辊液压缸I，11.支承辊液压缸II，12.支承辊可动滑板，13.侧滑板，14.上支承辊轴承座，15.上中间辊轴承座，16.中间辊液压缸顶杆，17.中间辊液压缸I，18.中间辊液压缸II，19.中间辊可动滑板，20.中间辊弯辊装置块，21.上工作辊轴承座，22.下工作辊轴承座，23.工作辊压紧压板，24.工作辊液压缸顶杆，25.工作辊液压缸，26.工作辊可动滑板，27.柱面凸垫，28.双支点座柱面凹座，29.AGC液压缸，30.平衡装置，31.平衡装置柱面凸垫，32.平衡装置柱面凹座，33.支承辊轴向滑板，34.支承辊轴向挡板，35.上中间辊操作侧端盖，36.限位挡板I，37.偏心轴，38.滑套I，39.垫圈，40.轴向锁块，41.滑套II，42.限位挡板II，43.中间辊轴移轴向挡板，44.中间辊轴向移动缸座
具体实施方式
图1是本发明公开的一个650mm微尺度静定性六辊轧机。所述六辊轧机包括驱动电机、减速机、齿轮机座及机架1，所述六辊轧机的平行定位装置将上、下支承辊辊系(2，7)的四个轴承座压靠在机架立柱的侧滑板13上，将上、下中间辊辊系(3，6)和上、下工作辊辊系(4，5)的八个轴承座压靠在中间辊弯辊装置块20上，使六个轧辊轴线位于同一个垂直面上，即六个轧辊间的偏移距为零，即e＝0。
所述上、下支承辊辊系(2，7)的平行定位装置的结构相同，其中，在上支承辊轴承座14侧面的上部和下部分别设置支承辊液压缸I 10和支承辊液压缸II11，所述支承辊液压缸I 10一端顶在与机架1侧滑板13接触的支承辊可动滑板12上，另一端顶在安装在上支承辊轴承座14盲孔中的支承辊液压缸顶杆9上，所述支承辊液压缸II 11一端顶在与机架1侧滑板13接触的支承辊可动滑板12上，另一端顶在上支承辊轴承座14上。所述支承辊液压缸顶杆9装配在上支承辊轴承座14的盲孔内并延伸到轴承座另一侧，所述盲孔未贯通轴承座且不与轴承座镗孔干涉。
所述上、下中间辊辊系(3，6)平行定位装置的结构相同，其中，在上中间辊轴承座15上下表面的中心位置分别设置中间辊液压缸I 17和中间辊液压缸II18，所述中间辊液压缸I 17安装在上中间辊轴承座15的上表面，其一端顶在与中间辊弯辊装置块20接触的中间辊可动滑板19上，另一端顶在中间辊液压缸顶杆16上；中间辊液压缸II 18安装在上中间辊轴承座15的下表面，其结构和安装形式与中间辊液压缸I 17相同。所述中间辊液压缸顶杆16卧在上中间辊轴承座15上表面加工的一端封闭的凹槽内，并用螺钉作径向约束。
所述上、下工作辊辊系(4，5)操作侧和传动侧的平行定位装置结构相同，其中，在上工作辊轴承座21和下工作辊轴承座22之间设置工作辊液压缸25，所述工作辊液压缸25一端顶在与中间辊弯辊装置块20接触的工作辊可动滑板26上，另一端通过工作辊液压缸顶杆24顶在工作辊压紧压板23上。
所述上、下支承辊辊系(2，7)的微尺度静定性机构为对称设置其结构相同，其中，压下装置中的AGC液压缸29和上支承辊轴承座14之间采用双支点座支撑轧制力方式，所述上支承辊轴承座14顶部凹槽内的两个相同柱面凸垫27与双支点座柱面凹座28配合组成铰链副；平衡装置30与上支承辊轴承座14之间是由放置在上支承辊轴承座14顶部侧翼凹槽内的平衡机构柱面凸垫31与平衡机构柱面凹座32配合组成铰链副；上、下支承辊辊系(2，7)的轴向固定机构中的支承辊轴向挡板34的两侧设置两个具有相同大弧面截面的支承辊轴向滑板33。所述柱面凸垫27、双支点座柱面凹座28、平衡机构柱面凸垫31和平衡机构柱面凹座32的弧心均在通过支承辊轧辊轴线的水平面与过径向滚动轴承中心的垂直面的交线上。
所述上、下中间辊辊系(3，6)的微尺度静定性偏心轴机构为对称设置其结构相同，其中，上中间辊轴承座15的端部安装带有两个侧翼的上中间辊操作侧端盖35，偏心轴37的大圆柱直径部分和滑套I 38安装在上中间辊操作侧端盖35的通孔内，偏心轴37的小圆柱直径部分和滑套II41放置在轴向锁块40的通孔内，轴向锁块40被锁定在中间辊轴移轴向挡板43和中间辊轴向移动缸座44形成的垂直槽内，偏心轴37的两端由限位挡板I 36和限位挡板II 42加以固定。
此轧机采用液压缸驱动装置保持辊系间的平行定位。通过制定严格测量校核的装配规程保证所有辊系的轴线平行，辅以支承辊辊系、中间辊辊系、工作辊辊系的衬板厚度精确调整确保上、下工作辊，上、下中间辊和上、下支承辊的轴线在轧制过程中平行定位，确保轧机辊系机构的微尺度静定性，防止发生轧辊间动态交叉现象，消除偏移距定位机理的不确定性。
由于在压下装置与上支承辊轴承座之间采用的是双支点柱面垫铰链副，双支点支撑的形式能够有效降低轴承的载荷峰值。上支承辊辊系与平衡装置之间的机构设计是平衡装置柱面凸垫-凹座铰链副；下支承辊辊系与支撑机构之间的铰链副和上支承辊辊系与压下装置之间的铰链副一样；上、下支承辊辊系(2，7)的轴向固定机构是由支承辊轴向挡板及固定于两侧的两个相同的带有大弧面截面的支承辊轴向滑板组成。本发明目的在于实现上、下支承辊辊系(2，7)平面自位(辊颈倾斜和轴承座摆动同步)，确保宽系列径向滚动轴承每列均载。
上、下中间辊辊系(3，6)微尺度静定性偏心轴机构能够使中间辊辊系满足机构学微尺度静定条件，确保轴承座内的滚动轴承每列均载。

Claims (9)

1.一种微尺度静定性六辊轧机，包括驱动电机、减速机、齿轮机座及机架(1)，其特征是：所述六辊轧机的平行定位装置将上、下支承辊辊系(2，7)的四个轴承座压靠在机架立柱的侧滑板(13)上，将上、下中间辊辊系(3，6)和上、下工作辊辊系(4，5)的八个轴承座压靠在中间辊弯辊装置块(20)上，使六个轧辊轴线位于同一个垂直面上，即六个轧辊间的偏移距为零；所述上、下支承辊辊系(2，7)中设置微尺度静定性机构；所述在上、下中间辊辊系(3，6)的中间辊操作侧端盖(35)和中间辊轴向移动机构之间设置微尺度静定性偏心轴机构。
2.根据权利要求1所述的微尺度静定性六辊轧机，其特征是：所述上、下支承辊辊系(2，7)的平行定位装置的结构相同，其中，在上支承辊轴承座(14)侧面的上部和下部分别设置支承辊液压缸I(10)和支承辊液压缸II(11)，所述支承辊液压缸I(10)一端顶在与机架(1)侧滑板(13)接触的支承辊可动滑板(12)上，另一端顶在安装在上支承辊轴承座(14)盲孔中的支承辊液压缸顶杆(9)上，所述支承辊液压缸II(11)一端顶在与机架(1)侧滑板(13)接触的支承辊可动滑板(12)上，另一端顶在上支承辊轴承座(14)上。
3.根据权利要求2所述的微尺度静定性六辊轧机，其特征是：所述支承辊液压缸顶杆(9)装配在上支承辊轴承座(14)的盲孔内，所述盲孔延伸到轴承座另一侧，该盲孔未贯通轴承座且不与轴承座镗孔干涉。
4.根据权利要求1所述的微尺度静定性六辊轧机，其特征是：所述上、下中间辊辊系(3，6)平行定位装置的结构相同，其中，在上中间辊轴承座(15)上下表面的中心位置分别设置中间辊液压缸I(17)和中间辊液压缸II(18)，所述中间辊液压缸I(17)安装在上中间辊轴承座(15)的上表面，其一端顶在与中间辊弯辊装置块(20)接触的中间辊可动滑板(19)上，另一端顶在中间辊液压缸顶杆(16)上；中间辊液压缸II(18)安装在上中间辊轴承座(15)的下表面，其结构和安装形式与中间辊液压缸I(17)相同。
5.根据权利要求1或4所述的微尺度静定性六辊轧机，其特征是：所述中间辊液压缸顶杆(16)卧在上中间辊轴承座(15)的上表面加工的一端封闭的凹槽内，并用螺钉作径向约束。
6.根据权利要求1所述的微尺度静定性六辊轧机，其特征是：所述上、下工作辊辊系(4，5)操作侧和传动侧的平行定位装置结构相同，其中，在上工作辊轴承座(21)和下工作辊轴承座(22)之间设置工作辊液压缸(25)，所述工作辊液压缸(25)一端顶在与中间辊弯辊装置块(20)接触的工作辊可动滑板(26)上，另一端通过工作辊液压缸顶杆(24)顶在工作辊压紧压板(23)上。
7.根据权利要求1或2所述的微尺度静定性六辊轧机，其特征是：所述上、下支承辊辊系(2，7)的微尺度静定性机构为对称设置其结构相同，其中，压下装置中的AGC液压缸(29)和上支承辊轴承座(14)之间采用双支点座支撑轧制力方式，所述上支承辊轴承座(14)顶部凹槽内的两个相同柱面凸垫(27)与双支点座柱面凹座(28)配合组成铰链副；平衡装置(30)与上支承辊轴承座(14)之间是由放置在上支承辊轴承座(14)顶部侧翼凹槽内的平衡机构柱面凸垫(31)与平衡机构柱面凹座(32)配合组成铰链副；上、下支承辊辊系(2，7)的轴向固定机构中的支承辊轴向挡板(34)的两侧设置两个具有相同大弧面截面的支承辊轴向滑板(33)。
8.根据权利要求7所述的微尺度静定性六辊轧机，其特征是：所述柱面凸垫(27)、双支点座柱面凹座(28)、平衡机构柱面凸垫(31)和平衡机构柱面凹座(32)的弧心均在通过支承辊轧辊轴线的水平面与过径向滚动轴承中心的垂直面的交线上。
9.根据权利要求1或4所述的微尺度静定性六辊轧机，其特征是：所述上、下中间辊辊系(3，6)的微尺度静定性偏心轴机构为对称设置其结构相同，其中，上中间辊轴承座(15)的端部安装带有两个侧翼的上中间辊操作侧端盖(35)，偏心轴(37)的大圆柱直径部分和滑套I(38)安装在上中间辊操作侧端盖(35)的通孔内，偏心轴(37)的小圆柱直径部分和滑套II(41)放置在轴向锁块(40)的通孔内，轴向锁块(40)被锁定在中间辊轴移轴向挡板(43)和中间辊轴向移动缸座(44)形成的垂直槽内，偏心轴(37)的两端由限位挡板I(36)和限位挡板II(42)加以固定。
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