CN104624729A - 厚板矫直机弯辊装置 - Google Patents

Abstract

一种厚板矫直机弯辊装置，箱盒上两基座之间具有水平的工作辊，每根工作辊的两端分别与基座中的工作辊轴承座内部轴承相连，两基座上设箱盒，箱盒内具有与每根工作辊上下对应的分段支承辊，每段支承辊的两端分别与箱盒中的支承辊轴承座内部轴承相连，还包括有驱动上述每段支承辊上下运动的斜楔机构，驱动所述斜楔机构的动力机构，能够实现每段支承辊复位的支承辊平衡机构以及能够实现工作辊复位的工作辊平衡机构，从而实现每段支承辊与工作辊完成弯辊和倾辊的调整。本发明与现有技术相比具有整体刚度强、重量小，降低生产成本，安装和制造方便等优点。

Description

厚板矫直机弯辊装置

技术领域  本发明涉及一种矫直机的工作机构，尤其涉及一种板材矫直机的弯辊装置。

背景技术  机械设备制造、大型船舶及海上平台制造等领域对高强度厚板的需求越来越大，而且要求的板形精度也越来越高，而高强度厚板在生产，储存和运输中有难免会产生各种各样的板形缺陷。通过高强度厚板矫直机的矫直，可以减小或消除上述产生的缺陷。辊式矫直机具有连续生产，效率高的优点，但在使用辊式矫直机矫直高强度厚板的时候容易使矫直工作辊产生挠度和压扁现象，导致矫直效果差，不能消除横向板形缺陷，因此需要在矫直前根据工况对矫直工作辊进行反向预弯，即弯辊，以及一定程度的倾辊调整。目前在宽板矫直机中多采用的弯辊技术为：将矫直机上辊系箱盒和压下块分为左右两部分，中部有铰接点，液压缸通过偏心轴和该铰接点对上辊系进行弯辊。但是该技术的结构复杂，上箱盒分成两部分导致强度和刚度的降低，压下块体积庞大导致机架过高，从而刚度下降，上支承辊必须为偶数段，而对于一些工作辊辊身较短的矫直机受空间尺寸限制存在上支承辊可能为奇数段的情况，并且液压系统造价高。

发明内容  本发明的目的在于提供一种整体刚度强、重量小，降低生产成本，安装和制造方便的厚板矫直机弯辊装置。

本发明主要是能够实现分段支承辊支承的厚板矫直机工作辊的弯辊和倾辊调整，具体技术方案如下：

本发明主要包括有基座、箱盒、支承辊、支承辊轴承座、工作辊以及工作辊轴承座，所述两基座之间具有水平的工作辊，每根工作辊的两端分别与基座中的工作辊轴承座内部轴承相连，所述两基座上设与其连为一体的箱盒，箱盒内具有与每根工作辊上下对应的分段支承辊，每段支承辊的两端分别与箱盒中的支承辊轴承座内部轴承相连；本发明还包括有驱动上述每段支承辊上下运动的斜楔机构，驱动所述斜楔机构的动力机构，能够实现每段支承辊复位的支承辊平衡机构以及能够实现工作辊复位的工作辊平衡机构，从而实现每段支承辊与工作辊完成弯辊和倾辊的调整。

所述斜楔机构包括上斜楔以及下斜楔，上斜楔与下斜楔上下设置，上斜楔的上端面为平面，该平面与所述箱盒内部型腔的顶面活动连接，所述下斜楔的下端面为平面，该平面与其对应下部的支承辊轴承座上端面固定连接，所述下斜楔的上端面具有至少1段均向一侧延伸的同角度斜面，所述上斜楔的下端面具有与下斜楔上的斜面数量、角度均同的斜面，上斜楔的斜面与下斜楔的斜面对应相接，所述上斜楔上具有条形的预留孔。

所述动力机构包括伺服电机、联轴器、丝杠升降机以及推杆，其中伺服电机安装在电机固定架上，电机固定架通过螺栓固定在箱盒的外壁上，所述伺服电机的输出端与联轴器的输入端相连，联轴器的输出端与丝杠升降机的输入端相连，所述丝杠升降机安装在升降机底座上，该升降机底座通过螺栓固定在箱盒的外壁上，所述丝杠升降机的丝杠呈水平设置，其上的丝杠螺母通过螺栓与其前端的推杆后端相连，丝杠的端部伸入推杆内部的中心孔内，所述推杆前端穿过箱盒上的通孔与上斜楔通过螺纹连接在一起。

所述支承辊平衡机构包括调节螺栓、弹簧、弹簧座以及垫片，由所述箱盒的上端面设开口向上的槽孔，所述调节螺栓的螺杆端部由槽孔伸入并且依次穿过箱盖及上斜楔上的预留孔、下斜楔与支承辊轴承座通过螺纹连接在一起，所述槽孔内具有套在螺杆上的弹簧座以及垫片，弹簧座外套接弹簧，该弹簧将弹簧座的上端顶在调节螺栓的头部下端，将垫片的下端的顶在所述槽孔的孔底。

所述工作辊平衡机构包括平衡拉杆、螺母、弹簧、弹簧座以及垫片，所述平衡拉杆上、下端部均加工有螺纹，其下端穿过基座内部通孔通过螺纹与工作辊轴承座固定在一起，平衡拉杆的上端部连接两个螺母，所述平衡拉杆上套接弹簧座以及垫片，所述弹簧座外套接弹簧，该弹簧将弹簧座的上端顶在螺母的下端，将垫片顶在基座的上端面。

本发明与现有技术相比具有如下优点：

弯辊力由伺服电机带动丝杠升降机来推动斜楔机构，降低了弯辊装置的造价，斜楔装置采用分段式，降低了斜楔装置的空间高度，本发明制造和安装简单，可降低与箱盒配合的体积庞大的压下块的高度，从而降低整个矫直机立柱的长度，增大矫直机的整体刚度，并且整体重量减轻，降低了整机的造价，另外，本发明整体弯辊功率较小，大大降低了生产成本。

附图说明  图1为本发明的立体示意简图。

图2为本发明的主视局部剖面图。

图3为本发明的右视剖面图。

图4为图3的Ⅰ部放大视图。

图5为图3的Ⅱ部放大视图。

图6为图2的Ⅲ部放大视图。

具体实施方式  下面就结合附图对本发明作详细说明

如图1、图2、图3以及图4所示，两基座22之间具有水平的工作辊6，每根工作辊的两端分别与基座中的工作辊轴承座12内部轴承11相连，所述两基座上设箱盒1，箱盒内具有与每根工作辊上下对应的分段支承辊9，每段支承辊的两端分别与箱盒中的支承辊轴承座7内部轴承8相连，上述每段支承辊的上下运动由分别设置在其两端的支承辊轴承座顶部的斜楔机构23驱动，所述斜楔机构包括上斜楔14以及下斜楔15，上斜楔与下斜楔上下设置，上斜楔的上端面为平面，该平面与所述箱盒内部型腔的顶面活动连接，所述下斜楔的下端面为平面，该平面与其对应下部的支承辊轴承座上端面通过螺钉连接在一起，所述下斜楔的上端面具有3段均向一侧延伸的同角度(0°～5°)斜面，所述上斜楔的下端面具有3段分别与下斜楔上的斜面同角度的斜面，上斜楔的3段斜面与下斜楔的3段斜面对应相接，从而实现上斜楔水平运动驱动下斜楔上下运动，所述上斜楔上具有条形的预留孔24。所述上斜楔的水平运动由安装在箱盒上的动力机构25驱动，所述动力机构包括伺服电机、联轴器、丝杠升降机以及推杆，其中伺服电机2安装在电机固定架3上，电机固定架通过螺栓固定在箱盒的外壁上，所述伺服电机的输出端与联轴器4的输入端相连，联轴器的输出端与丝杠升降机21的输入端相连，所述丝杠升降机安装在升降机底座5上，该升降机底座通过螺栓固定在箱盒的外壁上，所述丝杠升降机的丝杠18呈水平设置，其上的丝杠螺母20通过螺栓19与其前端的推杆后端17相连，丝杠的端部伸入推杆内部的中心孔内，所述推杆前端穿过箱盒上的通孔26与上斜楔通过螺纹连接在一起，从而驱动上斜楔做水平运动及每段支承辊上下运动。所述每段支承辊的复位通过两组支承辊平衡机构16实现。

如图3和图5所示，每组支承辊平衡机构16包括调节螺栓27、弹簧29、弹簧座28以及垫片30，由所述箱盒1的上端面设开口向上的槽孔31，所述调节螺栓的螺杆端部由槽孔伸入并且依次穿过箱盖及上斜楔14上的预留孔24、下斜楔15与支承辊轴承座7通过螺纹连接在一起，所述槽孔内具有套在螺杆上的弹簧座以及垫片，弹簧座外套接弹簧，该弹簧将弹簧座的上端顶在调节螺栓的头部下端，将垫片的下端的顶在所述槽孔的孔底。

如图2和图6所示，所述工作辊的复位通过分别设置在每个工作辊两端的工作辊平衡机构13实现，所述每端的工作辊平衡机构包括平衡拉杆36、螺母32、弹簧34、弹簧座33以及垫片35，所述平衡拉杆上、下端部均加工有螺纹，其下端穿过基座22内部通孔37通过螺纹与工作辊轴承座12固定在一起，平衡拉杆的上端部连接两个螺母，所述平衡拉杆上套接弹簧座以及垫片，所述弹簧座外套接弹簧，该弹簧将弹簧座的上端顶在螺母的下端，将垫片顶在基座的上端面，以通过改变螺母的位置来调节工作辊平衡力。

工作时，丝杠升降机21在伺服电机2的带动下旋转丝杠，丝杠通过螺纹副带动丝杠螺母20做水平移动，丝杠螺母20再通过推杆17推动上斜楔14做水平移动，由于斜面的存在，下斜楔15做上下移动，当上斜楔14向箱盒里面运动时，下斜楔15向下运动，推动支承辊轴承座7向下运动，从而支承辊9也向下运动；当上斜楔14向外运动时，在支承辊平衡机构16的作用下，支承辊轴承座7和下斜楔15向上运动，同时该段支承辊9向上运动至复位。当支承辊9向下运动时，该段支承辊支承的工作辊6受到向下的挤压力，向下运动，当支承辊9向上运动时，工作辊6在工作辊平衡机构13的作用下向上运动，与支承辊9靠紧复位。上述推杆17前端螺纹旋向与丝杠升降机21中丝杠18的旋向相反，可避免在推进上斜楔14时推杆17与上斜楔14之间的螺纹出现松动，另外，上斜楔14上的预留孔24大小根据上斜楔的移动距离确定，保证在移动过程中调节螺栓27不会造成上斜楔的卡死。

上述斜楔机构调整量的大小与伺服电机转角的关系为：

$\mathrm{\σ}=\frac{e}{2\mathrm{\πi}}\mathrm{\ω}\tan \mathrm{\α}$

其中：σ——下斜楔竖直方向的位移量(mm)

ω——伺服电机所转动的角度

e——丝杠升降机的丝杠螺距(mm)

i——丝杠升降机的减速比

α——斜楔角度

上述上斜楔14和下斜楔15的斜楔角度均小于5°，可以保证在剧烈的震动条件下的自锁，两斜楔采用分段形式，既可以在较小斜楔角度条件下使弯辊装置满足一定的调整量，又可以降低两斜楔的整体高度，从而减小矫直机上辊系箱盒1型腔的深度，增加箱盒的强度。

上述矫直机弯辊装置能够应用到分段支承的厚板及特厚板矫直机中，装配在每排支承辊的轴承座上，因此每排支承辊既可以做水平的上下移动，也可以两端上下移动的距离不同，使支承辊存在倾斜，不同轴承座上的斜楔机构通过相互配合，可以实现工作辊不同程度的正弯，反弯和倾辊调整。

调整过程为离线状态下调整，丝杠升降机21的推力主要用来克服支承辊平衡机构16与工作辊平衡机构13的弹簧力和两斜楔之间的摩擦力，丝杠升降机的提升力应满足：

$F>\frac{\mathrm{\μ}\cos \mathrm{\α}+\sin \mathrm{\α}}{\cos \mathrm{\α}-\mathrm{\μ}\sin \mathrm{\α}}(T_b+T_w)$

其中：F——丝杠升降机的提升力(N)；

T_b——支承辊平衡的弹簧力(N)；

T_w——工作辊平衡的弹簧力(N)；

μ——斜楔间摩擦系数；

丝杠升降机21的丝杠行程应满足：

L>hcotα

其中：L——丝杠升降机的丝杠行程(mm)；

h——斜楔机构最大调整量(mm)；伺服电机2转速应满足：

$n>\frac{60\mathrm{iv}}{e\tan \mathrm{\α}}$

n——伺服电机转速(r/min)；

v——斜楔机构的纵向调整速度(mm/s)；伺服电机2的扭矩应满足：

$N>\frac{e(\mathrm{\μ}\cos \mathrm{\α}+\sin \mathrm{\α})}{2\mathrm{\πi\η}(\cos \mathrm{\α}-\mathrm{\μ}\sin \mathrm{\α})}(T_b+T_w)$

N——伺服电机输出扭矩(N·m)；

η——丝杠升降机的传动效率；

伺服电机2的功率应满足：

$P>\frac{v\cot \mathrm{\α}(\mathrm{\μ}\cos \mathrm{\α}+\sin \mathrm{\α})}{\mathrm{\η}(\cos \mathrm{\α}-\mathrm{\μ}\sin \mathrm{\α})}(T_b+T_w)$

P——伺服电机功率(kw)。

Claims (5)

1.一种厚板矫直机弯辊装置，包括基座、箱盒、支承辊、支承辊轴承座、工作辊以及工作辊轴承座，所述两基座之间具有水平的工作辊，每根工作辊的两端分别与基座中的工作辊轴承座内部轴承相连，所述两基座上设与其连为一体的箱盒，箱盒内具有与每根工作辊上下对应的分段支承辊，每段支承辊的两端分别与箱盒中的支承辊轴承座内部轴承相连，其特征是：还包括有驱动上述每段支承辊上下运动的斜楔机构，驱动所述斜楔机构的动力机构，能够实现每段支承辊复位的支承辊平衡机构以及能够实现工作辊复位的工作辊平衡机构，从而实现每段支承辊与工作辊完成弯辊和倾辊的调整。

2.根据权利要求1所述的厚板矫直机弯辊装置，其特征是：所述斜楔机构包括上斜楔以及下斜楔，上斜楔与下斜楔上下设置，上斜楔的上端面为平面，该平面与所述箱盒内部型腔的顶面活动连接，所述下斜楔的下端面为平面，该平面与其对应下部的支承辊轴承座上端面固定连接，所述下斜楔的上端面具有至少1段均向一侧延伸的同角度斜面，所述上斜楔的下端面具有与下斜楔上的斜面数量、角度均同的斜面，上斜楔的斜面与下斜楔的斜面对应相接，所述上斜楔上具有条形的预留孔。

3.根据权利要求2所述的厚板矫直机弯辊装置，其特征是：所述动力机构包括伺服电机、联轴器、丝杠升降机以及推杆，其中伺服电机安装在电机固定架上，电机固定架通过螺栓固定在箱盒的外壁上，所述伺服电机的输出端与联轴器的输入端相连，联轴器的输出端与丝杠升降机的输入端相连，所述丝杠升降机安装在升降机底座上，该升降机底座通过螺栓固定在箱盒的外壁上，所述丝杠升降机的丝杠呈水平设置，其上的丝杠螺母通过螺栓与其前端的推杆后端相连，丝杠的端部伸入推杆内部的中心孔内，所述推杆前端穿过箱盒上的通孔与上斜楔通过螺纹连接在一起。

4.根据权利要求3所述的厚板矫直机弯辊装置，其特征是：调节螺栓、弹簧、弹簧座以及垫片，由所述箱盒的上端面设开口向上的槽孔，所述调节螺栓的螺杆端部由槽孔伸入并且依次穿过箱盖及上斜楔上的预留孔、下斜楔与支承辊轴承座通过螺纹连接在一起，所述槽孔内具有套在螺杆上的弹簧座以及垫片，弹簧座外套接弹簧，该弹簧将弹簧座的上端顶在调节螺栓的头部下端，将垫片的下端的顶在所述槽孔的孔底。

5.根据权利要求4所述的厚板矫直机弯辊装置，其特征是：平衡拉杆、螺母、弹簧、弹簧座以及垫片，所述平衡拉杆上、下端部均加工有螺纹，其下端穿过基座内部通孔通过螺纹与工作辊轴承座固定在一起，平衡拉杆的上端部连接两个螺母，所述平衡拉杆上套接弹簧座以及垫片，所述弹簧座外套接弹簧，该弹簧将弹簧座的上端顶在螺母的下端，将垫片顶在基座的上端面。