CN1052926C - 具有往复运动的轧机机架的冷轧管轧机 - Google Patents

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具有往复运动的轧机机架的冷轧管轧机，轧机机架通过连杆与曲轴的曲柄销连接，它的惯性质量可通过反向质量至少部分平衡，反向质量以离心配重的形式，相对于曲轴的旋转轴线与连杆的铰接点错开180°偏心地装在曲轴上，由曲轴和反向质量构成的传动机构，在一个垂直通过辊轧轴线的平面两侧分成两个镜象的部分传动机构，它们通过传动线路的轴互相连接起来，此传动线路在轧制平面之下由马达、离合器和锥齿轮传动箱共同组成，部分传动机构的旋转轴线互相平行并水平设置，两个部分传动机构的曲轴的旋转方向彼此相反。

Description

具有往复运动的轧机机架的冷轧管轧机
本发明涉及一种具有可往复运动的轧机机架的冷轧管轧机，轧机机架通过两根连杆与两根曲柄销连接，它的惯性力可通过反向质量至少部分平衡，反向质量以离心配重的形式，相对于曲轴旋转轴线与连杆铰接点错开180°偏心地装在曲轴上。
传统的冷轧管轧机的轧机机架的往复运动，可用不同结构形式的曲轴传动来产生。轧机机架和轧辊巨大的运动惯性质量产生很大的惯性力，必须采取对抗性措施以减小振动。在最简单的结构中，对抗性措施限于在曲轴传动装置的曲轴上装配重，但是它只能起一种较差的质量平衡作用，并且不适用于防止振动。
大多数冷轧管轧机配备有转矩和质量平衡系统，通过此系统同样可以完全平衡一阶惯性力，如同一个非常良好的转矩平衡装置那样。在一种已知的冷轧管轧机中，用一个铰接在曲轴传动装置上的转矩平衡系统来实现上述目标，此系统将轧机机架向死点位置减速时释放的动能，储存在错开90°装在曲轴传动位置中可上下垂直运动的平衡质量中，并接着当轧机机架加速时重新利用此动能。这种垂直式转矩平衡系统，在计入正反行程的轧辊转矩的情况下，引起驱动马达和曲轴之间因动能一时回授使总的驱动减荷。这意味着，在曲轴转速为常数时，驱动转矩也基本为常数，因为动能在部分传动机构之间来回流动，不会加重马达的负荷(Mannesmann Demag冶金技术，“Maschinen und Anlagen zurHerstellung von Rohren nach dem Kaltpilgeruerfahren”，18和19页)。
虽然这种结构形式满足质量和转矩平衡的要求，但这种已知的方案有缺点，它要求有深厚的基础，这占投资费用的一大部分。另一个缺点是，在曲轴曲拐上作为中间的曲轴轴承，必须使用可分式因而是昂贵的轴承。
已经建议，对于小尺寸管使用行星式曲轴传动，通过这种传动装置同样可以有完全的质量平衡和完全的转矩平衡。这种轧机还可以使用整体式轴承，并规定较小的基础深度，不过这种结构形式不可用于大尺寸管子的冷轧管轧机。
最后，由DE4124691C1还已知简化的冷轧管轧机的曲轴传动，使曲轴传动装置由三根彼此平行并等距排列的轴组成，其中，中间的设计作为曲轴的轴，通过其曲柄销与可与轧机机架连接的连杆相连。一个主要质量偏心地装在曲轴上；在另两根轴上装有附加质量，它们应共同平衡轧机机架的惯性质量。采用这种结构的驱动装置，可以在使用整体式轴承的情况下完全平衡一阶的惯性力，但是这里也要求有较厚的基础，因为，包括驱动销、平衡重量、轴承齿轮和外壳在内的整个传动机构，可设在固定的轧制中心线之下，以便能自由输出轧制管。尤其对于大尺寸管的冷轧管轧机，再加上这些零件的最小高度，得出传动机构的总高度，传动机构仍然要求深坑作基础。此外，已知的建议中，也没有提出针对曲轴角速度不均匀性的对抗措施。
从DE4124691C1中所述类型的冷轧管轧机出发，本发明的目的是要制成一种此类的曲轴传动装置，它在质量与转矩最佳平衡的情况下，结构简单，并在使用整体式轴承的情况下有较小的基础深度便足够了，并因而费用合理。
按本发明为达到此目的建议，由曲轴传动和反向质量构成的传动机构，在一个垂直通过辊轧轴线的平面两侧分成两个镜象的部分传动机构，它们通过传动线路的轴互相连接起来，传动线路在轧制平面之下，由马达、离合器和锥齿轮传动箱共同组成，部分传动机构的旋转轴线互相平行并水平设置，两个部分传动机构的曲轴的旋转方向彼此相反。
对于曲轴传动装置则建议，它由设在轧制中心线左右的两个部分传动机构组成，部分传动机构的轴的旋转轴线处于水平位置，除驱动轴外，它们最好在一个公共的平面内。将传动机构分成两个传动机构部分，可以自由通过即使是大尺寸的轧制管，驱动装置可设在轧制平面之下，也可设在轧制平面之上。因此，只需要较浅的基础。
所建议的曲轴传动装置可以使用不错开的曲柄作为轧机机架的传动装置，这一点在迄今为止的传动装置中，例如MEER型的传动装置中是不可能的，因为在冷轧管轧制过程中产生管子必须在曲轴上方移出。
在本发明的设计中规定，冷轧管轧机的驱动装置具有一台设在轧制平面之下并带有与辊轧轴线平行的驱动轴的马达，马达通过离合器的中间连接与一个分配传动箱相连，传动箱两侧垂直于辊轧轴线并沿水平延伸困的驱动半轴，将驱动转矩传入部分传动机构中。以此方式，使制出的管必须只能从较低处的驱动装置的上面移出，而在管的两侧各设有一半曲轴传动装置。
在本发明进一步的设计中规定，为了平衡剩余的惯性力，在与每一个部分传动机构的曲轴旋转轴线平行的轴上，装设附加的离心配重它们通过齿轮与装在曲轴上的齿轮互相啮合地连接，使曲轴的离心配重与附加的离心配重反向旋转。
在部分传动机构曲轴上的离心配重，平衡曲轴传动装置及连杆旋转质量的离心力。在每根曲轴上附加的离心配重部分以及在以曲轴转速反向旋转的中间轴上与此部分相同的离心配重，可以完全平衡轧机机架和连杆的一阶振动惯性力部分。
在本发明另一个建议中，为平衡二阶振动惯性力规定，在垂直平面两侧的两根驱动轴上，偏心地装设垂直旋转的飞轮质量。它们被驱动具有两倍的曲轴转速和彼此相反的旋转方向。
按本发明另一个建议，每个部分传动机构附加的离心配重，也可以各分配在两根平行轴上，这些平行轴在每个部分传动机构的分开的曲轴传动装置的两侧，通过齿轮同步工作。
归纳起来按本发明的曲轴传动装置是通过以下补偿质量作用的效果来达到本发明的目的的：
在曲轴上的离心配重首先平衡曲轴传动装置和连杆的旋转质量离心力。
在每根曲轴上附加的离心配重部分以及在以曲轴转速反向旋转的中间轴上与此部分相同的离心配重，可以完全平衡轧机机架和连杆的一阶振动惯性部分。在中间轴上的离心配重也可以各分到两根轴上。
部分传动机构这种特殊的结构，防止了由于离心配重产生惯性力矩；因为离心配重被补偿了在曲轴传动装置部分上剩余的惯性力矩。
曲轴的反向运动促使补偿连杆的惯性矩。
偏心地装在将传动线路与部分传动机构连接起来的轴上的飞轮质量，补偿了二阶的振动惯性力。附加地还可以在驱动轴上设一个飞轮质量，用以稳定曲轴的转速，并因而稳定曲轴传动装置的工作。
按本发明的曲轴传动装置的特点是完全平衡了一阶和二阶的惯性力，完全平衡了所有的一阶惯性力矩，以及完全平衡了连杆的惯性矩。这种结构有较小的基础深度便已足够，而且不需要昂贵的分开式的轴承。可以考虑不同的传动运动学方案，其中的三种表示在附图中，并在下文中说明。其中：
图1按本发明曲轴传动装置的最简单的形式；
图2按本发明完全平衡的曲轴传动装置；以及
图3按本发明的曲轴传动装置，其中将附加的离心配重分开放置。
图1中用数字1表示往复运动的轧机机架，其中装有冷轧辊对2。在轧机机架1两侧的轴3上各铰接地装着一根连杆4，连杆4的另一头通过轴承5支承在每根曲轴7的曲柄销6上，曲轴7则通过轴承8和9支承在图上没有表示的机壳上。
如图1下半部所示，在一个垂直通过辊轧轴线10延伸的想象的平面两侧，设有两个在成镜象的传动机构，它们既包托曲轴7，也包括其他传动部分。在每个传动机构的曲轴7上，也包括其他传动部分。在每个传动机构的曲轴7上，与曲柄销6错开180°偏心地设有离心配重11，两个传动机构的两个离心配重11的总重量，应设计为全部一阶旋转和振动惯性力均被平衡。
由辊轧轴线两侧传动机构的布局可以看出，轧制管的自由出12在两根连杆之间穿过，并经过传动线路上方。如图1下半部所示，传动线路由马达12、离合器13和锥齿轮传动箱14组成，锥齿轮传动箱14将传动转矩分配给两个彼此对齐的半轴15a和15b，半轴15a和15b沿水平方向垂直于传动线路。每根半轴15a、15b上装有一个飞轮16，以平稳曲轴转速。半轴15a和15b均通过轴承17支承，并各装有一个齿轮18，在此实施例中，它与一个装在曲轴7上传动比4∶1的齿轮19啮合，并因而使曲轴旋转。飞轮16和离心配重11沿箭头方向同步旋转，并能以此方式取得平衡。
在图2中所示的曲轴传动装置，通过附加的离心配重20，可进一步改善平衡，它与两根曲轴7上的离心配重11一起，平衡曲轴和连杆的旋转质量离心力以及轧机机架和连杆的一阶振动惯性力部分。另加的离心配重20装在轴21上，轴21与曲轴7的旋转轴线平行，并在同一个水平平面内，同时，每根轴21上装有一个齿轮22，齿轮22一方面与曲轴7上的齿轮19啮合，另一方面与传动半轴15a和15b上的齿轮18啮合，并通过适当的传动比传递传动转矩。在此实施例中，在传动半轴15a和15b上的飞轮16安装成偏心的，使之补9偿在相对于曲轴转速为两倍转速时的二阶振动惯性力。同类构件在图2中用相同符号表示。
图3表示了一种机构，它可以在两个曲轴7具有相同旋转方向的情况下，完全平衡一阶惯性力和惯性力矩，当然没有平衡连杆的惯性矩。在图中所表示的按本发明曲轴传动的结构，附加的离心配重20a和20b沿着与曲轴转相反的方向转动，此时，传动力矩通过齿轮18、22a、19和22b传递。

Claims (6)

1.具有往复运动的轧机机架的冷轧管轧机，轧机机架通过连杆与曲轴的曲柄销连接，它的惯性质量可通过反向质量至少部分平衡，反向质量以离心配重的形式，相对于曲轴的旋转轴线与连杆的铰接点错开180°偏心地装在曲轴上，其特征为：由曲轴(7)和反向质量构成的传动机构，在一个垂直通过辊轧轴线(10)的平面两侧分成两个镜象的部分传动机构，它们通过传动线路的轴(15a、15b)互相连接起来，此传动线路在轧制平面之下由马达(12)、离合器(13)和锥齿轮传动箱(14)共同组成，部分传动机构的旋转轴线互相平行并水平设置，两个部分传动机构的曲轴(7)的旋转方向彼此相反。
2.按照权利要求1所述之冷轧管轧机，其特征为：冷轧管轧机的驱动装置具有一台设在轧制平面之下并带有与辊轧轴线平行的驱动轴的马达(12)，马达(12)通过离合器(13)的中间连接与一个分配传动箱(锥齿轮传动箱14)相连，传动箱两侧垂直于辊轧轴线并沿水平伸展的驱动半轴(15a、15b)，将驱动转矩传入部分传动机构中。
3.按照权利要求1所述之冷轧管轧机，其特征为：为了平衡剩余的惯性力，在与每一个部分传动机构的曲轴(7)旋转轴线平行的轴(21)上装设附加的离心配重(20)，它们通过齿轮(22)与装在曲轴(7)上的齿轮(19)互相啮合地连接，使曲轴(7)的离心配重(11)与附加的离心配重(20)反向旋转。
4.按照权利要求1所述之冷轧管轧机，其特征为：为了平衡二阶振动惯性力，在垂直平面两侧连接驱动线路与部分传动机构的轴(15a、15b)上，偏心地装有垂直旋转的飞轮质量(16)。
5.按照权利要求3所述之冷轧管轧机，其特征为：每个部分传动机构附加的离心配重(20)各分配在两根平行轴(21a、21b)上，它们设在每个部分传动机构的曲轴(7)两侧，通过齿轮(19、22a、22b)同步工作。
6.按照权利要求1所述之冷轧管轧机，其特征为：这两个部分传动机构的曲轴(7)具有彼此相反的旋转方向。
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