CN102179427B - 一种大直径厚壁管二辊矫直滚光机凹辊辊型 - Google Patents

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Abstract

一种大直径厚壁管二辊矫直滚光机凹辊辊型，该辊型曲线从对称轴起到凹辊端顶依次为矫直圆弧段、滚光段、过渡圆弧段和辊端圆角，辊型曲线各段相切并平滑连接；矫直段各圆弧半径：
Figure 244167DEST_PATH_IMAGE001
；
Figure 186715DEST_PATH_IMAGE002
；
Figure 562333DEST_PATH_IMAGE003
；滚光段为与辊型中心轴线夹角α=5～9°的直线。过渡圆弧段半径：
Figure 920633DEST_PATH_IMAGE004
；辊端圆角半径：
Figure 303390DEST_PATH_IMAGE006
；辊型各段沿轴线长度：
Figure 530737DEST_PATH_IMAGE009
Figure 611826DEST_PATH_IMAGE010
Figure 24352DEST_PATH_IMAGE011
；凹辊辊腰直径：；该矫直滚光辊型矫直精度高，滚光效果明显，矫直过程稳定，加工制造简单，特别适用于Φ100mm~150mm厚壁管材矫直和滚光加工。

Description

一种大直径厚壁管二辊矫直滚光机凹辊辊型
技术领域
本发明涉及一种冶金机械部件，特别是二辊矫直滚光机凹辊。
背景技术
本领域的技术人员都知道，二辊管材矫直滚光机的上下两工作辊是沿轴线方向交叉布置，一个为凹辊一个为凸辊，同向旋转，形成力偶矩，而被矫直的管材在辊缝间螺旋前进，前进过程中在辊型曲线的反复压弯过程中进行连续矫直。二辊矫直机具有矫直精度高及矫头矫尾等特点，在发达国家高精度管材生产中已广泛应用。但是用于大直径（Φ100mm~150mm）厚壁管（内外径比0.7~0.8）二辊矫直滚光机，资料仅介绍了英国的布朗克斯（BRONX）公司的二辊矫直机专利技术（专利号为US4176537），公布了二辊矫直机的布置形式、传动方式和辊型曲线等技术，其辊型为两段圆滑的双曲线，未给出辊型曲线数学表达式。该辊型曲线与多斜辊矫直机辊型相近，且加工复杂，产品尺寸和材料变化后不便于调整。国内用于大直径厚壁管的二辊矫直机辊型曲线多采用双曲线或者两段圆弧（拟合圆弧）的方式，前者矫直能力差，不便于调整，后者没有较好的滚光效果，均不适于大直径厚壁管材的矫直和滚光中使用。
发明内容
本发明的目的在于提供一种可根据产品的尺寸和材料强度变化方便调整的辊型曲线、矫直能力强、精度高、滚光效果明显且加工简单的大直径厚壁管二辊矫直滚光机凹辊辊型。
本发明的具体方案如下：
本发明的凹辊是以辊型曲线对称轴线左右对称。辊型曲线从对称轴起到凹辊端顶依次为矫直圆弧段、滚光段、过渡圆弧段和辊端圆角，该辊型曲线各段相切且平滑连接。再以母线绕辊身轴线旋转即可得到大直径二辊矫直滚光机凹辊的辊型。具体使用时为了达到最优的矫直和滚光效果，需要合理的调节各参数。
1、矫直段是由OA、AB、BC三段圆弧组成的，它们所对应的圆弧半径分别为R1、R2和R3，它们与辊型各段圆弧曲率半径系数X及管材的弹性极限曲率半径ρ，有如下对应关系：
矫直段各圆弧半径：
Figure 562298DEST_PATH_IMAGE001
；
Figure 417122DEST_PATH_IMAGE002
；
Figure 993596DEST_PATH_IMAGE003
；
其中：X1～X3—辊型各段圆弧曲率半径系数，取值范围：X1取0.2～0.5；X2取0.65～0.75；X3取0.75～0.9。
与上述矫直段各圆弧对应的沿辊型轴线方向的长度分别为L1、L2、L3其与辊型各段轴向长度系数、管材平均半径及辊身轴线与管材夹角最小值有如下关系：
    
Figure 388806DEST_PATH_IMAGE004
；
Figure 124777DEST_PATH_IMAGE006
；
其中：Y1～Y3—辊型各段轴向长度系数，取值范围：Y1取1.5～2.5；Y2取3.5～4.5；Y3取6.5～8.5；π-圆周率；d max 为所矫直滚光管材最大直径；α min   —辊身轴线与管材夹角最小值，辊身轴线与管材夹角调节范围为10°～20°。
2、滚光段即CD段，其为斜线即可实现滚光，该滚光段的斜线与辊型轴线夹角α=5°～9°。
与上述滚光段圆弧对应的沿辊型轴线方向的长度为L4，其与辊型各段轴向长度系数、管材平均半径及辊身轴线与管材夹角最小值有如下关系：
Figure 329493DEST_PATH_IMAGE007
；其中：Y4——辊型各段轴向长度系数，取值范围： 7.5～10.5；π-圆周率；d max 为所矫直滚光管材最大直径；α min   —辊身轴线与管材夹角最小值，辊身轴线与管材夹角调节范围为10°～20°。
3、过渡圆弧段即DE段，其半径：
Figure 528393DEST_PATH_IMAGE008
；其中，X4—辊型各段圆弧曲率半径系数，取值范围4～7。d—管材平均半径，d=(d max +d min )/2，其中d max 为所矫直滚光管材最大直径，d min 为所矫直滚光管材最小直径。
与上述过渡段圆弧对应的沿辊型轴线方向的长度为L5，其与辊型各段轴向长度系数、管材平均半径及辊身轴线与管材夹角最小值有如下关系：
Figure 66002DEST_PATH_IMAGE010
；其中：Y5—辊型各段轴向长度系数，取值范围8～12；π-圆周率；d max 为所矫直滚光管材最大直径；α min   —辊身轴线与管材夹角最小值，辊身轴线与管材夹角调节范围为10°～20°。
4、辊端圆角半径：
Figure 820331DEST_PATH_IMAGE011
；其中，l—辊身长度。
5、凹辊辊腰直径：；其中：d max 为所矫直滚光管材最大直径。
本发明与现有技术相比具有如下优点：
1、适应一定范围内大直径厚壁管材的矫直和滚光要求，节省生产资源；
2、辊型曲线曲率比传统双曲线辊型更加合理，过渡更加平滑，增加滚光段提高了矫直质量和滚光效果，调角避免了双曲线辊型上下辊夹角相差过大现象。
3、辊端采用反向过渡圆弧，使辊端包角加大，矫直过程更加稳定，有效避免了甩尾现象。
附图说明
图1是本发明主视示意图。
在图1 所示的大直径厚壁管二辊矫直滚光机凹辊及凹辊辊型曲线的示意图中，凹辊是以辊型曲线对称轴线左右对称。辊型曲线从对称面起到凹辊端顶依次为矫直圆弧段OA、AB及BC圆弧，滚光段CD直线、过渡圆弧段DE圆弧和辊端圆角，与矫直段对应的圆弧半径分别为R1、R2和R3，与过渡段对应的圆弧半径为R4，辊端圆角半径为R5。上述辊型曲线各段相切且平滑连接。上述辊型曲线各段沿轴线方向长度分别为L1、L2、L3、L4和L5,辊身总长为L。
具体实施方式
实施例1
矫直滚光管材最大直径为150mm，管材内外径之比为0.8，材料为20Cr，管材和辊身轴线最小夹角为10°时的辊型曲线各参数值计算如下：
R1=0.25×19166.6=4791.65；
R2=0.7×19166.6=13416.655；
R3=0.8×19166.6=15333.32；
滚光段与辊身轴线夹角取7.2°；
R4=4×100=400；
R5=25；
L1=2.05×π×150×tg10°=170.252；
L2=4.1×π×150×tg10°=340.505；
L3=7.37×π×150×tg10°=612；
L4=9.2×π×150×tg10°=765；
L5=10.25×π×150×tg10°=851.262；
L=851.262+25×2=901.262；
D=4×150=600；
以辊型对称线为对称轴，各矫直段圆弧、滚光段和过渡圆弧段相切于辊型曲线母线，并平滑连接，以母线绕辊身轴线旋转即可得到大直径二辊矫直滚光机凹辊的辊型。
该矫直滚光辊型左右辊端采用反向过渡圆弧，形成较大包角，使矫直过程稳定，自左侧咬入首先经过左侧滚光段滚光形成一条螺旋滚光带，并经过左侧的预矫，在中心矫直段作用下形成等曲率反弯区，统一弯曲曲率，并经过右侧矫直圆弧的主要矫直作用变直，随后经过右侧滚光段滚光，使形成螺旋滚光带与前面预矫所形成滚光带衔接，达到滚光目的。经实验验证此矫直滚光辊型矫直精度高，滚光效果明显，矫直过程稳定，加工制造简单。

Claims (1)

1.一种大直径厚壁管二辊矫直滚光机凹辊辊型,其特征在于：其是以辊型曲线对称轴线为左右对称，该辊型曲线从对称轴起到凹辊端顶依次为矫直圆弧段、滚光段、过渡圆弧段和辊端圆角，辊型曲线各段相切并平滑连接；
矫直段各圆弧半径：
Figure 396509DEST_PATH_IMAGE001
；
Figure 826353DEST_PATH_IMAGE002
；
Figure 146607DEST_PATH_IMAGE003
；
滚光段为与辊型中心轴线夹角α=5°～9°的斜线；
过渡圆弧段半径：
Figure 421731DEST_PATH_IMAGE004
；
辊端圆角半径：
Figure 134789DEST_PATH_IMAGE006
；
辊型各段沿轴线长度：
Figure 939410DEST_PATH_IMAGE007
；
Figure 18224DEST_PATH_IMAGE008
；
；
Figure 163215DEST_PATH_IMAGE010
；
Figure 113853DEST_PATH_IMAGE011
；
凹辊辊腰直径：
；
其中：
X1～X4—辊型各段圆弧曲率半径系数，取值范围：X1取0.2～0.5；X2取0.65～0.75；X3取0.75～0.9；X4取4～7；
Y1～Y5—辊型各段轴向长度系数，取值范围：Y1取1.5～2.5；Y2取3.5～4.5；Y3取5.5～6.5；Y4取6.5～8.5；Y5取9～11；
l—辊身长度；
d—管材平均半径，d=(d max +d min )/2，其中d max 为所矫直滚光管材最大直径，d min 为所矫直滚光管材最小直径；
α min   —辊身轴线与管材夹角最小值，辊身轴线与管材夹角调节范围为10°～20°；
ρ—管材的弹性极限曲率半径。
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