CN102671957B - 用于高速轧机的齿轮变速装置 - Google Patents

Abstract

一种用于高速轧机的齿轮变速装置，包括一级齿轮传动模块和二级齿轮传动模块；一级齿轮传动模块包括输入轴和过渡轴，输入轴上设有主动齿轮组，过渡轴上设有与主动齿轮组啮合的过渡齿轮组，主动齿轮组和过渡齿轮组中的其中之一与其转轴转动配合，其中之一与其转轴同步转动，与齿轮转动配合的输入轴或过渡轴上设有用于接合转轴与齿轮组的离合器I；二级齿轮传动模块包括输出轴和传动轴，输出轴上设有输出齿轮组，传动轴上设有与输出齿轮组啮合的传动齿轮组，输出齿轮组和传动齿轮的其中之一与其转轴转动配合，其中之一与其转轴同步转动，与齿轮转动配合的输出轴或传动轴上设有用于接合转轴与齿轮组的离合器II；传动齿轮组与所述过渡齿轮组啮合。

Description

用于高速轧机的齿轮变速装置

技术领域

本发明属于轧钢技术领域，具体的涉及一种长材轧制领域用的齿轮变速装置。

背景技术

在长材的轧制生产中，尤其是线材，其轧制生产速度范围很宽，随着轧件规格的变化，速度从几米每秒到上百米每秒，轧机仅通过控制电机变速难以满足其宽的轧制速度范围要求。

为此，通常需要在轧机和电机之间布置一齿轮变速箱，来适应较宽的轧制速度变化范围的要求，且线材的轧制生产中，要求各连轧机之间的转速有一定的速比关系，如秒流量相等的关系。另外，也要求各连轧机之间的距离较近，特别是精轧机组或减定径机组，往往采用集中传动方式，即，单个齿轮箱采用一输入四输出或更多的输出的方式，各输出之间通过齿轮传动形成一定的速比关系，而现有的这种类型的齿轮变速箱传动装置，为了获得多个输出轴之间的速比关系和实现大范围的变速，使得其结构复杂，制造和使用成本高，且由于全部速比变换通过离合器实现，离合器数量较多，造成变速可靠性低，可维护性差，生产中易出事故，使得生产效率较低；另外，在高速轧制时，由于现有变速器结构复杂，齿轮传动环节多，使得故障率也较高，难以实现稳定的轧制生产和进一步提高轧制速度。

鉴于此，本发明旨在提出一种用于高速轧机的齿轮变速装置，该用于高速轧机的齿轮变速装置不仅结构简单、可靠性好，且能够满足连续轧机间的紧凑布置和灵活调节速比实现高速轧制的要求。

发明内容

本发明要解决的技术问题是提出一种用于高速轧机的齿轮变速装置，该用于高速轧机的齿轮变速装置不仅结构简单、可靠性好，且能够满足连续轧机间的紧凑布置和灵活调节速比实现高速轧制的的要求。

要实现上述技术目的，本发明用于高速轧机的齿轮变速装置，包括一级齿轮传动模块和二级齿轮传动模块；

所述一级齿轮传动模块包括输入轴和过渡轴，所述输入轴上设有主动齿轮组，所述过渡轴上设有与所述主动齿轮组啮合的过渡齿轮组，所述主动齿轮组和过渡齿轮组中的其中之一与其转轴转动配合，其中之一与其转轴同步转动，所述与齿轮转动配合的输入轴或过渡轴上设有用于接合转轴与齿轮组的离合器I；

所述二级齿轮传动模块包括输出轴和传动轴，所述输出轴上设有输出齿轮组，所述传动轴上设有与所述输出齿轮组啮合的传动齿轮组，所述输出齿轮组和传动齿轮的其中之一与其转轴转动配合，其中之一与其转轴同步转动，所述与齿轮转动配合的输出轴或传动轴上设有用于接合转轴与齿轮组的离合器II；

所述传动齿轮组与过渡齿轮组啮合。

进一步，所述主动齿轮组包括与所述输入轴转动配合的两个主动齿轮，所述过渡齿轮组包括与所述主动齿轮组一一对应并相互啮合的两个过渡齿轮，所述离合器I设置在输入轴上并位于两主动齿轮之间；

进一步，所述离合器I上设有齿圈，所述两主动齿轮面向离合器I的一侧均设有用于与所述齿圈啮合的外齿；

进一步，所述输出齿轮组包括与所述输出轴转动配合的两个输出齿轮，所述传动齿轮组包括与所述输出齿轮组一一对应并相互啮合的两个传动齿轮，所述离合器II设置在输出轴上并位于两输出齿轮之间；

进一步，所述离合器II上设有齿圈，所述两输出齿轮面向离合器II的一侧均设有用于与所述齿圈啮合的外齿；

进一步，所述过渡齿轮组和传动齿轮组中分别有一个齿轮相互啮合；

进一步，所述输出轴和传动轴分别向两对轧机辊组输出动力；

进一步，还包括输出轴II，所述输出轴II上设有与其同步转动的从动齿轮，所述从动齿轮与所述传动齿轮组啮合，所述输出轴和输出轴II分别向两对轧机辊组输出动力；

进一步，所述一级齿轮传动模块和二级齿轮传动模块呈上下两层布置，所述一级齿轮传动模块位于上层，二级齿轮传动模块位于下层；

进一步，所述输入轴位于上层，所述过渡轴和二级齿轮传动模块位于下层。

本发明的有益效果为：

1、本发明用于高速轧机的齿轮变速装置的一级齿轮传动模块通过离合器I主动齿轮组或过渡齿轮组选择性的与其转轴接合，可组合出多条传动路线，从而得到不同的传动比；二级齿轮传动模块通过离合器II控制输出齿轮组或传动齿轮组选择性的与其转轴接合，也可组合出多条传动路线，并得到不同的传动比；采用两级齿轮传动模块能够得到更多的传动比和传动路线；因此，本发明用于高速轧机的齿轮变速装置不仅结构简单，离合器的数量少，传动的可靠性高，维护容易，制造和使用成本低，而且能够满足连续轧机间的紧凑布置和灵活调节速比实现高速轧制的的要求。

2、通过传动轴或增加输出轴II输出动力，与输出轴一起构成一输入两输出的齿轮变速系统。

3、通过将一级齿轮传动模块和二级齿轮传动模块设置为上下两层布置，结构更加紧凑，满足了轧机之间布置紧凑的要求。

4、将两台或两台以上本发明用于高速轧机的齿轮变速装置组合使用，可实现多输入多输出齿轮变速传动系统，不仅保证了轧机之间布置紧凑的要求，而且通过调节离合器I和离合器II的位置以及变频控制调节多个输入电机的转速，可实现无级的速比组合关系，使得轧机间的速比关系具有更大的柔性和使用灵活性；另外，本发明用于高速轧机的齿轮变速装置改变了旧有的不灵活的齿轮变速装置的组合传动方式，即将一台电机驱动四台轧机变为两台电机配合两个变速箱驱动四台轧机，使得轧机间速比和孔型设计具有了更大的灵活性，满足了高速线材多规格、小批量、高生产率轧制生产的发展趋势。

附图说明

图1为本发明用于高速轧机的齿轮变速装置第一实施例的上层结构示意图；

图2为本实施例的下层结构示意图；

图3为本发明用于高速轧机的齿轮变速装置第二实施例的上层结构示意图；

图4为本实施例的下层结构示意图；

图5为本发明用于高速轧机的齿轮变速装置第三实施例的上层结构示意图；

图6为本实施例的下层结构示意图；

图7为采用第二实施例和第三实施例的用于高速轧机的齿轮变速装置组合得到的多输入多输出齿轮变速传动系统的上层结构示意图；

图8为多输入多输出齿轮变速传动系统的下层结构示意图。

附图标记说明：

1-输入轴；2-过渡轴；3-离合器I；4-主动齿轮；5-主动齿轮；6-过渡齿轮；7-过渡齿轮；8-齿圈；9-输出轴；10-传动轴；11-离合器II；12-输出齿轮；13-输出齿轮；14-传动齿轮；15-传动齿轮；16-齿圈；17-输出轴II；18-从动齿轮。

具体实施方式

下面结合附图对本发明的具体实施方式作详细说明。

第一实施例

如图1所示，为本发明用于高速轧机的齿轮变速装置第一实施例的上层结构示意图；图2为本实施例的下层结构示意图。

本实施例用于高速轧机的齿轮变速装置，包括一级齿轮传动模块和二级齿轮传动模块。一级齿轮传动模块包括输入轴1和过渡轴2，输入轴1上设有主动齿轮组，过渡轴2上设有与主动齿轮组啮合的过渡齿轮组，主动齿轮组和过渡齿轮组中的其中之一与其转轴转动配合，其中之一与其转轴同步转动，与齿轮转动配合的输入轴1或过渡轴2上设有用于接合转轴与齿轮组的离合器I 3。

如图所示，本实施例的主动齿轮组包括与输入轴1转动配合的两个主动齿轮，分别为主动齿轮4和主动齿轮5，主动齿轮4和主动齿轮5均通过轴承套装在输入轴1上，实现与输入轴1转动配合。过渡齿轮组包括与主动齿轮组一一对应并相互啮合的两个过渡齿轮，分别为过渡齿轮6和过渡齿轮7，过渡齿轮6和过渡齿轮7均固定设置在过渡轴2上与过渡轴2同步转动，主动齿轮4和过渡齿轮6啮合，主动齿轮5与过渡齿轮7啮合。

离合器I 3设置在输入轴1上并位于主动齿轮4和主动齿轮5之间，离合器I 3上设有齿圈8，主动齿轮4和主动齿轮5面向离合器I 3的一侧均设有用于与齿圈啮合的外齿。

离合器I 3有三个位置状态：分别与主动齿轮4或主动齿轮5啮合，使得主动齿轮4或主动齿轮5与输入轴1接合并转动；离合器I 3位于主动齿轮4和主动齿轮5之间时，不与主动齿轮4和主动齿轮5啮合，此时输入轴1空转。

二级齿轮传动模块包括输出轴9和传动轴10，输出轴9上设有输出齿轮组，传动轴10上设有与输出齿轮组啮合的传动齿轮组，输出齿轮组和传动齿轮的其中之一与其转轴转动配合，其中之一与其转轴同步转动，与齿轮转动配合的输出轴或传动轴上设有用于接合转轴与齿轮组的离合器II 11。

输出齿轮组包括与输出轴9转动配合的两个输出齿轮，分别为输出齿轮12和输出齿轮13，输出齿轮12和输出齿轮13均通过轴承套装在输出轴9上，实现与输出轴9之间的转动配合。传动齿轮组包括与输出齿轮组一一对应并相互啮合的两个传动齿轮，分别为传动齿轮14和传动齿轮15，传动齿轮14和传动齿轮15均固定设置在传动轴10上，实现与传动轴10同步转动，传动齿轮14与输出齿轮12啮合，传动齿轮15与输出齿轮13啮合。

离合器II 11设置在输出轴9上并位于输出齿轮12和输出齿轮13之间；离合器II 11上设有齿圈16，输出齿轮12和输出齿轮13面向离合器II 11的一侧均设有用于与齿圈16啮合的外齿。

离合器II 11有三个位置状态：分别与输出齿轮12或输出齿轮13啮合，使得输出齿轮12或输出齿轮13与输出轴9接合并驱动输出轴9转动，当离合器II 11位于输出齿轮12和输出齿轮13之间时，不与输出齿轮12和输出齿轮13啮合，此时输出齿轮12和输出齿轮13空转。

本实施例的传动齿轮组与过渡齿轮组啮合，且过渡齿轮组和传动齿轮组中分别只有一个齿轮相互啮合，具体的为传动齿轮15和过渡齿轮7啮合，使得二级齿轮传动模块在一级齿轮传动模块带动下转动。

本实施例的输出轴9和传动轴10分别向两对轧机辊组输出动力，即为一轴输入两轴输出，且输出轴9和传动轴10的转动方向相反。

本实施例用于高速轧机的齿轮变速装置呈上下两层结构，即一级齿轮传动模块和二级齿轮传动模块呈上下两层布置，一级齿轮传动模块位于上层，二级齿轮传动模块位于下层，采用该结构的齿轮变速装置结构更加紧凑，能够满足轧机之间布置紧凑的要求。

本实施例用于高速轧机的齿轮变速装置的一级齿轮传动模块通过离合器I 3主动齿轮组或过渡齿轮组选择性的与其转轴接合，可组合出多条传动路线，从而得到不同的传动比；二级齿轮传动模块通过离合器II 11控制输出齿轮组或传动齿轮组选择性的与其转轴接合，也可组合出多条传动路线，并得到不同的传动比，本实施例用于高速轧机的齿轮变速装置的两级齿轮传动模块组合具有四种传动路线，即可得到四种不同的传动比。通过输出轴9和传动轴10一起向轧机辊组输出动力，构成一输入两输出的齿轮变速系统。通过将一级齿轮传动模块和二级齿轮传动模块设置为上下两层布置，结构更加紧凑，满足了轧机之间布置紧凑的要求。且本实施例用于高速轧机的齿轮变速装置还具有结构简单、离合器的数量少、传动的可靠性高、维护容易、制造和使用成本低的优点。

第二实施例

如图3所示，本发明用于高速轧机的齿轮变速装置第二实施例的上层结构示意图；图4为本实施例的下层结构示意图。

本实施例用于高速轧机的齿轮变速装置将输入轴1置于上层，过渡轴2与二级齿轮传动模块一起位于下层，使得齿轮变速装置的重心更低，工作更稳定。本

本实施例的其他结构与第一实施例相同，不再一一累述。

第三实施例

如图5所示，为本发明用于高速轧机的齿轮变速装置第三实施例的上层结构示意图；图6为本实施例的下层结构示意图。

本实施例用于高速轧机的齿轮变速装置还包括输出轴II 17，输出轴II 17上设有与其同步转动的从动齿轮18，从动齿轮18与传动齿轮组啮合，具体的为从动齿轮18和传动齿轮15啮合，输出轴9和输出轴II 17分别向两对轧机辊组输出动力。本实施例的传动轴10不再向轧机辊组输出动力，由于输出轴9上的输出齿轮组和输出轴II 17上的从动齿轮18均与传动齿轮组啮合，因此，输出轴9和输出轴II 17的转向相同。

本实施例的其他结构与第一实施例相同，不再一一累述。

上述实施例中虽然均是主动齿轮组和输入轴1转动配合、输出齿轮组与输出轴9转动配合的技术方案，但是需要指出的是：也可以采用过渡齿轮组与过渡轴2转动配合、主动齿轮组和输入轴1同步转动的技术方案；或采用传动齿轮组与传动轴10转动配合、输出齿轮组与输出轴9同步转动的技术方案。采用这些技术方案的齿轮变速装置与上述实施方式相当，不再一一累述。

下面介绍采用多台本发明用于高速轧机的齿轮变速装置组合得到的多输入多输出齿轮变速传动系统的实施方式。

如图7所示，为采用上述第二实施例和第三实施例的齿轮变速装置组合得到的多输入多输出齿轮变速传动系统的上层结构示意图；图8为多输入多输出齿轮变速传动系统的下层结构示意图。

多输入多输出齿轮变速传动系统包括至少两台上述用于高速轧机的齿轮变速装置，如图7所示，该多输入多输出齿轮变速传动系统包括两个齿轮变速装置，其中一个齿轮变速装置的结构与上述第二实施例相同，为一轴输入两轴输出，且两输出轴的转动方向相反；另一个齿轮变速装置的结构与上述第三实施例相同，为一轴输入两轴输出，且两输出轴的转动方向相同。由于用于高速轧机的齿轮变速装置的结构紧凑，能够满足轧机之间布置紧凑的要求。

由于齿轮变速装置具有两根输出轴，可驱动连续的两台轧机，使连续的两台轧机之间通过齿轮变速装置传动形成多组速比关系，且相邻的两台轧机由一个电机驱动，在保证了两台轧机之间的布置距离较近的情况下，电机可以容易的布置得下。

同理，两个这样的齿轮变速装置可驱动连续的四台轧机，且四台轧机之间的距离由于不受电机布置尺寸的限制，可以布置更紧凑。两两轧机之间的速比关系，可通过调节离合器位置来调节齿轮变速装置的转速比和通过变频调节电机的转速，实现无级的速比组合关系，使得其中两架轧机和另外两架轧机间的速比调节关系具有大的柔性和使用灵活性。

当然，多输入多输出齿轮变速传动系统可采用任意两台或两台以上的齿轮变速装置组合得到。

最后说明的是，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制，尽管参照较佳实施例对本发明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本发明技术方案的宗旨和范围，其均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。

Claims (10)

1.一种用于高速轧机的齿轮变速装置，其特征在于：包括一级齿轮传动模块和二级齿轮传动模块；

所述一级齿轮传动模块包括输入轴和过渡轴，所述输入轴上设有主动齿轮组，所述过渡轴上设有与所述主动齿轮组啮合的过渡齿轮组，所述主动齿轮组和过渡齿轮组中的其中之一与其转轴转动配合，其中之一与其转轴同步转动，所述与齿轮转动配合的输入轴或过渡轴上设有用于接合转轴与齿轮组的离合器I；

所述二级齿轮传动模块包括输出轴和传动轴，所述输出轴上设有输出齿轮组，所述传动轴上设有与所述输出齿轮组啮合的传动齿轮组，所述输出齿轮组和传动齿轮的其中之一与其转轴转动配合，其中之一与其转轴同步转动，所述与齿轮转动配合的输出轴或传动轴上设有用于接合转轴与齿轮组的离合器II；

所述传动齿轮组与所述过渡齿轮组啮合。

2.根据权利要求1所述用于高速轧机的齿轮变速装置，其特征在于：所述主动齿轮组包括与所述输入轴转动配合的两个主动齿轮，所述过渡齿轮组包括与所述主动齿轮组一一对应并相互啮合的两个过渡齿轮，所述离合器I设置在输入轴上并位于两主动齿轮之间。

3.根据权利要求2所述用于高速轧机的齿轮变速装置，其特征在于：所述离合器I上设有齿圈，所述两主动齿轮面向离合器I的一侧均设有用于与所述齿圈啮合的外齿。

4.根据权利要求2所述用于高速轧机的齿轮变速装置，其特征在于：所述输出齿轮组包括与所述输出轴转动配合的两个输出齿轮，所述传动齿轮组包括与所述输出齿轮组一一对应并相互啮合的两个传动齿轮，所述离合器II设置在输出轴上并位于两输出齿轮之间。

5.根据权利要求4所述用于高速轧机的齿轮变速装置，其特征在于：所述离合器II上设有齿圈，所述两输出齿轮面向离合器II的一侧均设有用于与所述齿圈啮合的外齿。

6.根据权利要求4所述用于高速轧机的齿轮变速装置，其特征在于：所述过渡齿轮组和传动齿轮组中分别有一个齿轮相互啮合。

7.根据权利要求1-6任一项所述用于高速轧机的齿轮变速装置，其特征在于：所述输出轴和传动轴分别向两对轧机辊组输出动力。

8.根据权利要求1-6任一项所述用于高速轧机的齿轮变速装置，其特征在于：还包括输出轴II，所述输出轴II上设有与其同步转动的从动齿轮，所述从动齿轮与所述传动齿轮组啮合，所述输出轴和输出轴II分别向两对轧机辊组输出动力。

9.根据权利要求1-6任一项所述用于高速轧机的齿轮变速装置，其特征在于：所述一级齿轮传动模块和二级齿轮传动模块呈上下两层布置，所述一级齿轮传动模块位于上层，二级齿轮传动模块位于下层。

10.根据权利要求1-6任一项所述用于高速轧机的齿轮变速装置，其特征在于：所述输入轴位于上层，所述过渡轴和二级齿轮传动模块位于下层。