CN1022546C - 三铰拉杆方柱型高刚度轧机 - Google Patents

Abstract

三铰拉杆方柱型高刚度轧机，其上、下两个轧辊的轴承座(2)，用带有右、左螺纹的拉杆(3)通过螺母(4)、双凹球面垫(5)与凸球面垫(6)连结，凸球面垫(6)与轴承座(2)镗孔之间为动配合间隙，轴承座(2)上的滑槽(7)和方柱(8)通过内、外侧球面垫(9)、(10)铰链连结，由此，形成以轧辊轴承座为主动件的三铰拉杆方柱单自由度杆系，因而该轧机具有良好且可靠的轴承座自位性能和轧辊轴向高刚度性能。该发明可以大大提高轧制成品的尺寸精度和负公差轧制率，延长轧机轴承的工作寿命，保护轧辊轴向调整机构具有显著的经济效益。

Description

本发明属于型钢和线材轧制生产用高刚度轧机。

文献“SY”型高刚度轧机及其在轧钢技术改造中的应用”（<钢铁>-1989年国际轧钢会议论文专辑P15-21，1990）和“SY型高刚度轧机的推广与技术发展”（<冶金设备>P16-19，1991.3）中介绍的SY型高刚度轧机是近年来开发和研制的高刚度轧机，在钢铁企业的部分型钢和线材厂中得到了推广和应用，受到了行业界的重视和好评。然而，在实际使用中普遍暴露出轧辊轴向窜动量大，轴承寿命低等严重问题。例如，唐钢一轧厂使用的250SY型高刚度轧机轧辊轴向窜动实测值为0.6mm，轴承寿命平均一个月左右，最短的为一周，轴向调整螺纹机构常遭到损坏;齐齐哈尔钢厂使用的350SY型高刚度轧机，其轧辊轴向窜动量竟达2mm，作为成品轧机的该轧机早已被拆掉，停止使用。上述问题成为轧钢行业急待解决的难题，已引起各方面的重视。

这种SY型高刚度轧机如图2所示，轧辊轴承采用四列短圆柱滚子轴承。轧机上、下两个轧辊（1）的轴承座（2）用带有右、左螺纹的拉杆（3）通过螺母（4）及球面垫（5）相联结，轴承座内孔与球面垫之间留有±2mm间隙。轴承座还设有滑槽（7）同方柱（8）联结。滑槽内设有球面垫对（9）和（10），用紧顶螺钉（11）消除侧隙，使轴承座在轧制时只许沿方柱轴向滑动。由于设计球面垫对球心不重合，不能 形成铰链付（参看图5的测试结果）。设计者认为这种结构使轴承座具有可自位性能，轧辊四列短圆柱滚子轴承载荷沿宽度方向均匀分布。

SY型高刚度轧机主要结构可简化成杆系，考虑到轧机工作机座对称性，只取1/4示于图3。在上下轧辊轴线所在平面上，将轧辊与轴承按轧辊弯曲变形可看做一个杆件。轴承座一边通过球面垫-螺母固定于拉杆，简化成滑块铰付;另一边通过滑槽-球面垫对固定于方柱上，形成滑付。由于拉杆与方柱用螺钉连结在一起，并固定于底座上，故视为地基。

拉杆与方柱轴线相对轧辊轴线虽不在同一平面上但相互平行。因此，只研究轧辊弯曲变形效用而言，将两个平行平面的杆系归结于一个平面的单铰双滑付杆系。通过理论分析发现该系统自由度为零，存在着原理错误，该轧机的轴承座可自位性失效而成为刚性支座（非铰链支座），致使轧辊轴承严重偏载，寿命降低。对250SY型高刚度轧机现场测试证明当轧辊受力时，轴承座不倾斜摆动而只有轴承座底部微量的弹性变形（见图5）。现场测试与现场使用结果表明该轧机对轧辊轴向窜动的控制能力差，轴承工作状况不良，常出现烧轴承等事故。

本发明的目的是为了解决SY型高刚度轧机存在的问题而设计的一种三铰拉杆方柱型高刚度轧机，从原理和结构上确保轧辊轴承座的自位性和轧辊轴向高刚度性能，提高轴承工作寿命、轧制成品的尺寸精度和负公差轧制率。

三铰拉杆方柱型高刚度轧机由轧辊、轴承、轴承座、轧辊径向 和轴向调节系统、底座、万向联轴节、传动系统和电机等零部件所组成。其要点在于：将上、下两轧辊的轴承座（2），用带右、左螺纹的拉杆（3）通过螺母（4）、双凹球面垫（5）与凸球面垫（6）联结，凸球面垫（6）与轴承座（2）内孔之间为动配合间隙，不再留有间隙。轴承座（2）上的滑槽（7）和方柱（8）用铰链联结，在铰接处方柱（8）的内侧是内侧球面垫（10），其外侧是外侧球面垫（9）且用紧顶螺钉（11）顶紧。内侧球面垫（10）和外侧球面垫（9）形成球面垫对，其球心重合在一起，形成为铰链付。

三铰拉杆方柱结构可简化为三铰单滑付杆系，其1/4模型示于图（4）。轴承座与拉杆的连结采用双凹球面垫的双铰杆，取消原凸球面垫与轴承座内孔间±2mm间隙，轴承座与方柱连结的球面垫对设计成同心形成铰-滑付。图4中的参数为

a-双凹球面垫下凹面球心与轧辊轴线间距mm

b-双凹球面垫球心间距mm

l-拉杆轴线与方柱轴线间距mm

h-滑槽相对方柱随轧辊弯曲而下滑距离mm

p-轧制力

其动作原理为当轧辊受轧制力而产生弯曲变形时，轴承座跟随轧辊轴线的倾斜而倾斜摆动，轧辊卸载时靠轧辊的弹性回复使轧辊轴线恢复为水平线、轴承座跟随恢复原位。轴承座具有良好的自位性能，保证使轴承座上的四列短圆柱滚子轴承沿宽度方向（即各列）保持均载，以提高轴承的工作寿命。除外，因轴承座随轧辊弯曲的自位性能，轧辊的轴向调整机构的螺纹机构得到保护而不受损坏。 本结构由于轧辊轴承座滑槽内铰链的安装间隙靠强化紧顶螺钉消除并得到控制而具有轧辊轴向高刚度性能。

附图及实施例：

图1为三铰拉杆方柱型高刚度轧机的结构示意图（TY型）

图2为SY型轧机主要结构示意图

图3为SY型轧机杆系（1/4）图

图4为三铰拉杆方柱型高刚度轧机杆系（1/4）图

图5为三铰拉杆方柱型高刚度轧机和SY型高刚度轧机轴承座自位性能的静态实测图

图6为本发明（TY型）与SY型高刚度轧机轴承各列载荷比分布图

在附图1中，（1）轧辊，（2）轴承座，（3）拉杆，（4）螺母，（5）双凹球面垫，（6）凸球面垫，（7）滑槽，（8）方柱，（9）外侧球面垫，（10）内侧球面垫，（11）紧顶螺钉

附图1为本发明的一个实施例：

该实施例是在现有的250SY型高刚度轧机上进行的，SY型高刚度轧机的轧辊、轴承、轴承座、轧辊辊缝调节用减速器、轧辊轴向调节系统、万向联轴节及底座等继续留用，只是改动了轧辊辊缝调节系统及轴向轴承座与方柱连结的局部个别零部件。亦即，改动了螺母（4）、凸球面垫（6）、外加双凹球面垫（5）;在轴承座滑槽（7）与方柱（8）连结系统中将各自无联系的方柱前后两个球面垫改造成一付铰链，使轴承座（2）相对方柱（8）既滑动又转动，从而形成高刚度轧机三铰拉杆方柱机构，原理上实现了轴承座的可自位性。

发明人对本发明的250三铰拉杆方柱型高刚度轧机进行了静、 动态工业性实验。轴承座动、静态实测参数为α＝3.07×10^-3度/吨，但250SY型高刚度轧机自位性能实测参数α＝0，两种轧机的对比静态可自位性能示于图5。实测曲线鲜明地证明了SY型高刚度轧机轴承座是刚性支座，只有轴承座下部位的微量弹性变形，四列短圆柱滚子轴承严重偏载，载荷峰值超过原均载荷的三倍以上，工作寿命急剧下降，SY型高刚度轧机用户反映也证实了这一点。另外，三铰拉杆方柱型高刚度轧机的动态轧辊轴向窜动实测值为δ＝0.01mm，而SY型高刚度轧机轧辊轴向窜动量却为δ＝0.4mm，由此可见，三铰拉杆方柱型高刚度轧机不仅具有可靠的轴承座自位性能，而且还具有显著的轧辊轴向高刚度性能。本发明轧机（TY型）同SY型的四列轴承各列的负荷比分布示意图6（计算值）。

利用本发明所公开的技术方案，只改动SY型高刚度轧机的轧辊辊缝调节系统及轴向轴承座与方柱联结的局部个别零部件，就将SY型高刚度轧机改造成为三铰拉杆方柱型高刚度轧机。SY型高刚度轧机的轧辊、轴承、轴承座、轧辊辊缝调节用减速器、轧辊轴向调节系统、万向联轴节及底座等继续留用，因此将本发明的技术用于改造现有的SY型高刚度轧机，可大量节省设备改造费用，具有十分显著的经济效益。

Claims (3)

1、三铰拉杆方柱型高刚度轧机由轧辊、轴承、轴承座、轧辊径向轴向调节系统、底座、万向联轴节、电机和传动系统等零部件所组成，其特征是：将上、下两个轧辊的轴承座(2)，用带有右、左螺纹的拉杆(3)通过螺母(4)、双凹球面垫(5)与凸球面垫(6)连结，凸球面垫(6)与轴承座(2)镗孔之间为动配合间隙，轴承座(2)上的滑槽(7)和方柱(8)，通过内外侧球面垫(9)、(10)组成铰链连结，由此形成以轧辊轴承座为主动件的三铰拉杆方柱单自由度杆系，当轧辊受力时轴承座跟随轧辊产生弯曲变形倾斜相应角度，轧辊卸载时轴承座随轧辊的弹性回复而摆回原位。

2、根据权利要求1所述的高刚度轧机，其特征在于：铰接处方柱（8）的内侧是内侧球面垫（10），外侧是外侧球面垫（9），通过紧定螺钉（11）将其顶紧。

3、根据权利要求1、2所述的高刚度轧机，其特征在于，内侧球面垫（10）和外侧球面垫（9）的球面中心重合在一起。

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