CN104772351A - 二十辊轧机的宽度自适应的双速柔性导卫装置 - Google Patents

Abstract

本发明提供的导卫装置的丝杠在操作侧与左旋的大小螺距的螺母相配，丝杠在该侧通过滚动轴承安装在操作侧轴承座内，丝杠在传动侧与右旋的大小螺距的螺母相配，丝杠在该侧通过联轴器与马达相连，联轴器通过滚动轴承安装在传动侧轴承座内，大小螺距的螺母分别嵌入轴套的两个轴向端面内，轴套上方装有导辊，轴套的两侧面装有导向键，导轨架与两侧轴承座相连。利用旋向相反螺距相同的螺纹副实现导辊稳定的同步打开与闭合，离带材边部较远处采用大螺距螺纹副，离带材边部较近处采用小螺距螺纹副，导辊处安装免维护的自润滑轴承，对于驱动马达设置合适的溢流压力。生产节奏高，低速大柔性接触，绿色环保和应用范围大，且结构简单、便于操作和检修。

Description

二十辊轧机的宽度自适应的双速柔性导卫装置

技术领域

本发明涉及二十辊轧机生产设备，特别涉及二十辊轧机的宽度自适应的双速柔性导卫装置。

背景技术

二十辊轧机的产品具有精度高、厚度薄、板形好和表面质量高等特点，并且二十辊轧机的生产节奏和生产效率非常高，因此使用厂家对用于穿带的导卫装置提出了更高的要求。

导卫装置的作用是使带材宽度方向的几何中心位于机组中心线上，并且对带材的前进提供良好的导向以使坯料顺利的完成穿带，为大张力轧制和高质量卷取创造条件。目前不论立式导卫装置还是卧式导卫装置，其工作原理均是利用齿条和同步齿轮的啮合实现操作侧导辊和传动侧导辊的同步打开与闭合，且动力装置和执行机构间多为机械式硬连接。传统的导卫装置在使用过程中存在着以下问题：

一、刚性接触。导辊与带材边缘的刚性接触极易引起钢带的卷边，并影响产品的板形；

二、效率低。导辊单一的打开和闭合速度使得穿带的效率非常低，极大的降低了机组的产能；

三、污染严重。导辊轴承内的润滑油或润滑脂会随导卫装置的反复使用而污染坯料，产品的表面质量无法保证并增加了后续的脱脂环节的任务；

四、规格有限。导卫装置的有效工作宽度无法调整，无法适应多样化的产品规格。

发明内容

本发明的目的是解决现有的用于二十辊轧机的导卫装置的导辊与带材边缘的刚性接触易引起钢带的卷边、穿带效率低、污染严重、适用的产品规格有限。

为此，本发明提供了二十辊轧机的宽度自适应的双速柔性导卫装置，包括导轨架，导轨架的一端连接有操作侧轴承座，另外一端连接有传动侧轴承座，操作侧轴承座和传动侧轴承座之间通过丝杠连接，丝杠的一端通过滚动轴承安装在操作侧轴承座内，另外一端通过安装在传动侧轴承座内的联轴器与位于传动侧轴承座外端面的马达连接；

 丝杠由操作侧向传动侧依次为左旋大螺距段、左光轴段、左旋小螺距段、中心段、右旋小螺距段、右光轴段、右旋大螺距段；

 丝杠在靠近操作侧轴承座一端套设有第一轴套，第一轴套的外表面固定设置有第一导辊座，且第一导辊座上的导辊的中心轴线与丝杠的中心轴线垂直，第一轴套的左端内侧面与丝杠之间设有套设在丝杠上的可与左旋大螺距段旋合的左旋大螺距螺母，右端内侧面与丝杠之间设有套设在丝杠上的可与左旋小螺距段旋合的左旋小螺距螺母，且第一轴套、第一导辊座、左旋大螺距螺母、左旋小螺距螺母可以沿着丝杠的轴向运动，丝杠在靠近传动侧轴承座一端套设有第二轴套，第二轴套的外表面固定设置有第二导辊座，且第二导辊座上的导辊的中心轴线与丝杠的中心轴线垂直，第二轴套的右端内侧面与丝杠之间设有套设在丝杠上的可与右旋大螺距段旋合的右旋大螺距螺母，左端内侧面与丝杠之间设有套设在丝杠上的可与右旋小螺距段旋合的右旋小螺距螺母，且第二轴套、第二导辊座、右旋大螺距螺母、右旋小螺距螺母可以沿着丝杠的轴向运动。

 所述第一轴套、第二轴套分别与导轨架之间设有导向键。

 所述导辊可沿自身轴线转动，且导辊的心部采用小阻尼的铜基镶嵌式固体自润滑轴承。

 所述第一导辊座、第二导辊座上均设置有至少1个导辊。

 所述左旋大螺距螺母、右旋大螺距螺母的旋合长度均小于左旋小螺距螺母、右旋小螺距螺母的旋合长度。

 所述左旋大螺距螺母、右旋大螺距螺母的公称直径和螺距均相同，左旋小螺距螺母、右旋小螺距螺母的公称直径和螺距均相同。

 所述左旋大螺距段、右旋大螺距段的公称直径和螺距均相同，左旋小螺距段、右旋小螺距段的公称直径和螺距均相同。

 所述马达采用低速大扭矩马达。

本发明的有益效果：本发明提供的这种二十辊轧机的宽度自适应的双速柔性导卫装置，导卫装置利用丝杠和两侧的旋向相反的螺母所构成的等螺距螺纹副来驱动操作侧导辊座和传动侧导辊座以实现其同步的打开与闭合，丝杠两侧设置大小螺距的铜螺母会使导辊座产生与坯料宽度相适应的两个轴向速度，导辊心部采用小阻尼的铜基镶嵌式固体自润滑轴承，利用低速大扭矩的马达驱动并设置合理的溢流压力。具有柔性接触、生产效率高、表面质量好和宽度自适应等特点。

以下将结合附图对本发明做进一步详细说明。

附图说明

图1是本发明在最宽极限位置的结构原理图；

图2是本发明在夹紧状态的结构原理图；

图3是本发明沿轧制方向的断面示意图；

图4是本发明的三维装配示意图；

图5是左旋大螺距螺母或者右旋大螺距螺母的结构示意图；

图6是左旋小螺距螺母或者右旋小螺距螺母的结构示意图。

附图标记说明：1、操作侧轴承座；2、左旋大螺距螺母；3、第一轴套；4、导辊；5、左旋小螺距螺母；6、丝杠；7、右旋小螺距螺母；8、右旋大螺距螺母；9、联轴器；10、传动侧轴承座；11、马达；12、导轨架；13、导向键；14、第二轴套；15、第一导辊座； 16、第二导辊座；M、操作侧；N、传动侧；A、左旋大螺距段；B、左光轴段；C、左旋小螺距段；G、中心段；D、右旋小螺距段；E、右光轴段；F、右旋大螺距段。

具体实施方式

实施例1：

 如图1所示，本发明提供了二十辊轧机的宽度自适应的双速柔性导卫装置，包括导轨架12，导轨架12的一端连接有操作侧轴承座1，另外一端连接有传动侧轴承座10，操作侧轴承座1和传动侧轴承座10之间通过丝杠6连接，丝杠6的一端通过滚动轴承安装在操作侧轴承座1内，另外一端通过安装在传动侧轴承座10内的联轴器9与位于传动侧轴承座10外端面的马达11连接；

 丝杠6由操作侧向传动侧依次为左旋大螺距段A、左光轴段B、左旋小螺距段C、中心段G、右旋小螺距段D、右光轴段E、右旋大螺距段F；

 丝杠6在靠近操作侧轴承座1一端套设有第一轴套3，第一轴套3的外表面固定设置有第一导辊座15，且第一导辊座15上的导辊4的中心轴线与丝杠6的中心轴线垂直，第一轴套3的左端内侧面与丝杠6之间设有套设在丝杠6上的可与左旋大螺距段A旋合的左旋大螺距螺母2，右端内侧面与丝杠6之间设有套设在丝杠6上的可与左旋小螺距段C旋合的左旋小螺距螺母5，且第一轴套3、第一导辊座15、左旋大螺距螺母2、左旋小螺距螺母5可以沿着丝杠6的轴向运动，丝杠6在靠近传动侧轴承座10一端套设有第二轴套14，第二轴套14的外表面固定设置有第二导辊座16，且第二导辊座16上的导辊4的中心轴线与丝杠6的中心轴线垂直，第二轴套14的右端内侧面与丝杠6之间设有套设在丝杠6上的可与右旋大螺距段F旋合的右旋大螺距螺母8，左端内侧面与丝杠6之间设有套设在丝杠6上的可与右旋小螺距段D旋合的右旋小螺距螺母7，且第二轴套14、第二导辊座16、右旋大螺距螺母8、右旋小螺距螺母7可以沿着丝杠6的轴向运动。

具体的，本发明提供的应用于二十辊轧机的宽度自适应的双速柔性导卫装置，丝杠由合金锻钢加工而成并且按加工特征可分为左旋大螺距段A(可与左旋大螺距螺母2的内螺纹相配)、左光轴段B、左旋小螺距段C（可与左旋小螺距螺母5的内螺纹相配）、中心段G、右旋小螺距段D（可与右旋小螺距螺母7的内螺纹相配）、右光轴段E和右旋大螺距段F（可与右旋大螺距螺母8的内螺纹相配）。左旋大螺距螺母2、右旋大螺距螺母8的结构形式如图5所示，左旋小螺距螺母5、右旋小螺距螺母7的结构形式如图6所示。

左旋大螺距螺母2和左旋小螺距螺母5嵌入操作侧M的第一轴套3内并通过螺钉把合，右旋小螺距螺母7和右旋大螺距螺母8嵌入传动侧N的第二轴套14内并通过螺钉把合，第一轴套3和第二轴套14的内孔直径大于丝杠6的左光轴段B和右光轴段E的外径，不与其接触；为了防止安装和最大极限位置时伤害螺纹，且左旋大螺距螺母2和左旋小螺距螺母5不允许同时啮合、右旋小螺距螺母7和右旋大螺距螺母8不允许同时啮合，因此丝杠6的左旋大螺距段A和右旋大螺距段F的大径分别小于左旋小螺距螺母5和右旋小螺距螺母7的小径，相互间不发生接触，左旋大螺距螺母2、右旋大螺距螺母8的小径均大于左光轴段B、右光轴段E的直径，相互间不发生接触，左旋小螺距螺母5、右旋小螺距螺母7的小径大于中心段G、左光轴段B、右光轴段E的直径，相互间不发生接触。

第一轴套3和第一导辊座15的焊接架体通过沿轧制方向的止口以定位并由大螺栓把合在一起，第二轴套14和第二导辊座16的焊接架体通过沿轧制方向的止口以定位并由大螺栓把合在一起，导轨架12通过U形的三向止口与操作侧轴承座1和传动侧轴承座10相连并实现其水平向和竖直向的准确定位，如图4所示。

丝杠6的一端通过小滚动轴承安装在操作侧轴承座1内，丝杠6的另一端通过联轴器9与马达11的输出轴在水平向连接为一体，联轴器9通过大滚动轴承安装在传动侧轴承座10内，马达11与传动侧轴承座10通过圆形止口定位后用螺钉把合在一起。操作侧轴承座1和传动侧轴承座10通过螺钉把合在机前装置或机后装置的架体上并配打定位销。

本发明的工作原理为：

初始状态时，导辊4在最宽极限位置处，丝杠6与左旋大螺距螺母2和右旋大螺距螺母8分别构成左旋大螺距螺纹副和右旋大螺距螺纹副，丝杠6与左旋小螺距螺母5和右旋小螺距螺母7并不接触，如图1所示。

如图2所示，带材前进到该导卫装置时，马达11启动并通过联轴器9带动丝杠6发生低速平稳的转动，丝杠6通过左旋大螺距螺纹副的作用和右旋大螺距螺纹副的作用对左旋大螺距螺母2和右旋大螺距螺母8提供大小相同方向相反的轴向力，并进而带动第一轴套3和第一导辊座15、第二轴套14和第二导辊座16所构成的整体沿水平向做快速的相向运动，第一导辊座15、第二导辊座16快速的同步闭合。

导辊4与带材边部的距离为10mm~20mm时，如图2所示，丝杠6与左旋大螺距螺母 2和右旋大螺距螺母8脱开，同时丝杠6与左旋小螺距螺母5和右旋小螺距螺母7开始旋合并分别构成左旋小螺距螺纹副和右旋小螺距螺纹副。随着马达11的继续旋转，丝杠6 通过小螺距螺纹副的作用对左旋小螺距螺母5和右旋小螺距螺母7提供大小相同方向相反的轴向力，并进而带动第一轴套3和第一导辊座15、第二轴套14和第二导辊座16所构成的整体沿水平向做缓慢的相向运动，导辊4缓慢的同步闭合，与此同时，第一导辊座15、第二导辊座16慢慢的将带材推向机组的中心线。

当带材位于机组中心线上时，马达11溢流并停止旋转，第一导辊座15、第二导辊座16由于小螺距螺纹副的自锁效应其横向位置不再变化。带材继续前进并最终完成穿带，导卫完成。穿带完成后，马达11拖动丝杠6反转，同理，丝杠6通过小螺距螺纹副的作用推动第一导辊座15、第二导辊座16沿水平向缓慢的打开。待丝杠6与左旋小螺距螺母5和右旋小螺距螺母7脱开时，丝杠6与左旋大螺距螺母2和右旋大螺距螺母8开始旋合分别构成左旋大螺距螺纹副和右旋大螺距螺纹副。随着马达11的继续旋转，第一导辊座15、第二导辊座16沿水平向快速打开并迅速回到初始状态，等待下一次的穿带和导卫，如图1所示。

第一导辊座15、第二导辊座16无需每次均打开到最宽极限位置，当坯料的规格相近时，可将第一导辊座15、第二导辊座16打开到适当窄的位置，这样就会减少下一次穿带所需的导卫时间，提高生产节奏，具有宽度自适应的特性，应用范围广。

导轨架12与操作侧轴承座1和传动侧轴承座10之间采用U形的三向止口定位，结构简单，检修方便。

本发明利用旋向相反螺距相同的螺纹副实现导辊稳定的同步打开与闭合，离带材边部较远处采用大螺距螺纹副，离带材边部较近处采用小螺距螺纹副，导辊处安装免维护的自润滑轴承，对于驱动马达设置合适的溢流压力。本发明生产节奏高，低速大柔性接触，绿色环保和应用范围大，且结构简单、便于操作和检修。

实施例2：

在实施例1的基础上，特别的，如图3所示，所述第一轴套3、第二轴套14分别与导轨架12之间设有导向键13。第一轴套3、第二轴套14与其两侧的导向键13通过沉头螺钉把合，导向键13与导轨架12的凹槽相配合并沿导轨架12的凹槽做垂直于轧制方向的水平运动，如图2所示。这样左旋大螺距螺母2、第一轴套3、第一导辊座15、左旋小螺距螺母5和导向键13在操作侧M构成一个整体并可沿导轨架12的凹槽做水平向运动，同理，第二轴套14、第二导辊座16、右旋小螺距螺母7、右旋大螺距螺母8和导向键13在传动侧N构成一个整体并可沿导轨架12的凹槽做水平向运动。导辊4同步打开与闭合的运动稳定性由导向键13的导向作用来保证。

实施例3：

在实施例1的基础上，需要说明的是，所述导辊4可沿自身轴线转动，且导辊4的心部采用小阻尼的铜基镶嵌式固体自润滑轴承，免维护，无污染。导辊4和带材边部的压力偏大时会使马达11溢流而不至于造成带材的卷边，实现柔性接触。低速的同步闭合和带材与导辊4间的大柔性接触使得坯料准确定位在机组中心线上且其边部不会发生塑性变形。导辊4无需每次均打开到最宽极限位置，根据计算机二级所反馈的最近一批的规格数据，当坯料的规格相近时，可将导辊4打开到适当窄的位置，这样就会减少下一次穿带所需的导卫时间，提高生产节奏，具有宽度自适应的特性，应用范围广。

实施例4：

在实施例3的基础上，所述第一导辊座15、第二导辊座16上均设置有至少1个导辊4。根据坯料厚度和原始板形的不同，可以适当的增加或减少单侧导辊4的数量，如图1和图2所示的是单侧设置2个导辊4的导卫装置。

实施例5：

在实施例1的基础上，所述左旋大螺距螺母2、右旋大螺距螺母8的旋合长度均小于左旋小螺距螺母5、右旋小螺距螺母7的旋合长度。所述左旋大螺距螺母2、右旋大螺距螺母8的公称直径和螺距均相同，左旋小螺距螺母5、右旋小螺距螺母7的公称直径和螺距均相同。所述左旋大螺距段A、右旋大螺距段F的公称直径和螺距均相同，左旋小螺距段C、右旋小螺距段D的公称直径和螺距均相同。左旋大螺距螺母2、右旋大螺距螺母8和与之相配的丝杠6的螺纹的螺距一般为6mm~10mm，公称直径约为M30~M36；左旋小螺距螺母5、右旋小螺距螺母7和与之相配的丝杠6的螺纹的螺距一般为3mm~8mm，公称直径约为M46~M52；大螺距螺纹副和小螺距螺纹副不会同时旋合；大螺距螺母的旋合长度小于小螺距螺母的旋合长度；大螺距少旋合圈数的螺纹副主要用于运动控制，传动效率高、速度快且产能高，小螺距多旋合圈数的螺纹副主要用于力控制，运动平稳、易于控制且可以提供更大的轴向力。

实施例6：

在实施例1的基础上，所述马达11采用低速大扭矩马达。具体的，动力装置采用低速大扭矩的内五星马达，无需减速装置，结构紧凑，达到压力上限时溢流，实现柔性接触。

 另外，本发明中所涉及的螺纹的牙型均为梯形螺纹。

二十辊轧机的宽度自适应的双速柔性导卫装置利用丝杠6在操作侧M与左旋大螺距螺母2、右旋小螺距螺母7相配，丝杠6在该侧通过滚动轴承安装在操作侧轴承座1内，丝杠6在传动侧N与右旋大螺距螺母8、右旋小螺距螺母7相配，丝杠6在该侧通过联轴器9与马达11相连，马达11与传动侧轴承座10的外端面相连，联轴器9通过滚动轴承安装在传动侧轴承座10内，左旋大螺距螺母2、左旋小螺距螺母5和右旋大螺距螺母8、右旋小螺距螺母7分别嵌入第一轴套3和第二轴套14的两个轴向端面内，第一轴套3和第二轴套14上方装有第一导辊座15和第二导辊座16，第一轴套3和第二轴套14的两侧面装有导向键13，导向键13可在导轨架12内滑动，导轨架12与操作侧轴承座1、传动侧轴承座10相连，操作侧轴承座1、传动侧轴承座10安装在机前装置或机后装置的架体上。本发明利用旋向相反螺距相同的螺纹副实现导辊稳定的同步打开与闭合，离带材边部较远处采用大螺距螺纹副，离带材边部较近处采用小螺距螺纹副，导辊处安装免维护的自润滑轴承，对于驱动马达设置合适的溢流压力。本发明生产节奏高，低速大柔性接触，绿色环保和应用范围大，且结构简单、便于操作和检修。

以上例举仅仅是对本发明的举例说明，并不构成对本发明的保护范围的限制，凡是与本发明相同或相似的设计均属于本发明的保护范围之内。本实施例没有详细叙述的部件和结构属本行业的公知部件和常用结构或常用手段，这里不一一叙述。

Claims (8)

1.二十辊轧机的宽度自适应的双速柔性导卫装置，包括导轨架（12），导轨架（12）的一端连接有操作侧轴承座（1），另外一端连接有传动侧轴承座（10），其特征在于：操作侧轴承座（1）和传动侧轴承座（10）之间通过丝杠（6）连接，丝杠（6）的一端通过滚动轴承安装在操作侧轴承座（1）内，另外一端通过安装在传动侧轴承座（10）内的联轴器（9）与位于传动侧轴承座（10）外端面的马达（11）连接；

 丝杠（6）由操作侧（M）向传动侧（N）依次为左旋大螺距段（A）、左光轴段（B）、左旋小螺距段（C）、中心段（G）、右旋小螺距段（D）、右光轴段（E）、右旋大螺距段（F）；

 丝杠（6）在靠近操作侧轴承座（1）一端套设有第一轴套（3），第一轴套（3）的外表面固定设置有第一导辊座（15），且第一导辊座（15）上的导辊（4）的中心轴线与丝杠（6）的中心轴线垂直，第一轴套（3）的左端内侧面与丝杠（6）之间设有套设在丝杠（6）上的可与左旋大螺距段（A）旋合的左旋大螺距螺母（2），右端内侧面与丝杠（6）之间设有套设在丝杠（6）上的可与左旋小螺距段（C）旋合的左旋小螺距螺母（5），且第一轴套（3）、第一导辊座（15）、左旋大螺距螺母（2）、左旋小螺距螺母（5）可以沿着丝杠（6）的轴向运动，丝杠（6）在靠近传动侧轴承座（10）一端套设有第二轴套（14），第二轴套（14）的外表面固定设置有第二导辊座（16），且第二导辊座（16）上的导辊（4）的中心轴线与丝杠（6）的中心轴线垂直，第二轴套（14）的右端内侧面与丝杠（6）之间设有套设在丝杠（6）上的可与右旋大螺距段（F）旋合的右旋大螺距螺母（8），左端内侧面与丝杠（6）之间设有套设在丝杠（6）上的可与右旋小螺距段（D）旋合的右旋小螺距螺母（7），且第二轴套（14）、第二导辊座（16）、右旋大螺距螺母（8）、右旋小螺距螺母（7）可以沿着丝杠（6）的轴向运动。

2.如权利要求1所述的二十辊轧机的宽度自适应的双速柔性导卫装置，其特征在于：所述第一轴套（3）、第二轴套（14）分别与导轨架（12）之间设有导向键（13）。

3.如权利要求1所述的二十辊轧机的宽度自适应的双速柔性导卫装置，其特征在于：所述导辊（4）可沿自身轴线转动，且导辊（4）的心部采用小阻尼的铜基镶嵌式固体自润滑轴承。

4.如权利要求3所述的二十辊轧机的宽度自适应的双速柔性导卫装置，其特征在于：所述第一导辊座（15）、第二导辊座（16）上均设置有至少1个导辊。

5.如权利要求1所述的二十辊轧机的宽度自适应的双速柔性导卫装置，其特征在于：所述左旋大螺距螺母（2）、右旋大螺距螺母（8）的旋合长度均小于左旋小螺距螺母（5）、右旋小螺距螺母（7）的旋合长度。

6.如权利要求1所述的二十辊轧机的宽度自适应的双速柔性导卫装置，其特征在于：所述左旋大螺距螺母（2）、右旋大螺距螺母（8）的公称直径和螺距均相同，左旋小螺距螺母（5）、右旋小螺距螺母（7）的公称直径和螺距均相同。

7.如权利要求1所述的二十辊轧机的宽度自适应的双速柔性导卫装置，其特征在于：所述左旋大螺距段（A）、右旋大螺距段（F）的公称直径和螺距均相同，左旋小螺距段（C）、右旋小螺距段（D）的公称直径和螺距均相同。

8. 如权利要求1所述的二十辊轧机的宽度自适应的双速柔性导卫装置，其特征在于：所述马达（11）采用低速大扭矩马达。