CN105334123B - 一种轧辊热冲击试验机 - Google Patents

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Abstract

本发明公开一种轧辊热冲击试验机，用于轧辊热冲击试验，包括基座、设置在基座上部的陪试轮旋转装置、与陪试轮旋转装置相连接的试验力加卸载装置、与陪试轮旋转装置相连的陪试轮修磨装置、与陪试轮旋转装置相连的冷却水喷淋装置、设置在基座外部的测量控制系统，所述的测量控制系统分别连接陪试轮旋转装置、试验力加卸载装置、陪试轮修磨装置和冷却水喷淋装置。本发明的一种轧辊热冲击试验机，通过摩擦模拟，能够精确地进行轧辊热冲击试验。

Description

一种轧辊热冲击试验机
技术领域
本发明涉及一种热冲击试验机，用于轧辊热冲击试验。
背景技术
当轧辊在轧制过程中出现卡钢、打滑、缠辊、粘辊等操作事故时，轧材与轧辊间的摩擦热和轧材的变形热在极短时间内骤然增加，使局部辊面温度迅速上升，有时可达700~900℃，甚至1000℃以上。此处金属发生膨胀，形成很大压应力，引起局部弹性压缩变形。当压应力超过轧辊材料在此温度下的弹性极限时，即产生塑性压缩变形；这种塑性变形使这一区域的金属在随后的冷却过程中不能完全恢复到原来形状，故在冷却时又形成拉应力。这种拉应力热冲击温度越高，受热时的塑性压缩变形越大，冷却时的拉应力也就越大；当拉应力超过轧辊材料的抗拉强度时，即发生热冲击裂纹；此外，热冲击还引起金属相变。经过淬火、回火处理的冷轧辊在热冲击区内发生重淬火现象，原来的回火马氏体组织变成淬火马氏体组织。热冲击区周围则发生高温回火，导致原有的回火马氏体分解和碳化物凝聚，因而形成相变应力，在热冲击区附近引发裂纹。热冲击裂纹还常在磨削时发生。当磨削过重或速度过快时，也会发生热冲击现象，形成磨削裂纹。研究轧辊的抗热冲击性，可以避免轧辊使用不当造成损害。
在试验中再现因热冲击而开裂的过程时，需要轧辊材质经历快速加热和快速冷却，为了这个目的，很多诸如高频加热、火焰加热、直接电加热、熔铸金属等方法，但是不能精确的模仿试验过程，影响试验结果的准确性。
发明内容
本发明要解决的技术问题是提供一种轧辊热冲击试验机，能够精确地进行轧辊热冲击试验。
为解决上述技术问题，本发明所采取的技术方案是：
一种轧辊热冲击试验机，包括基座、设置在基座上部的陪试轮旋转装置、与陪试轮旋转装置相连接的试验力加卸载装置、与陪试轮旋转装置相连的陪试轮修磨装置、与陪试轮旋转装置相连的冷却水喷淋装置、设置在基座外部的测量控制系统，所述的测量控制系统分别连接陪试轮旋转装置、试验力加卸载装置、陪试轮修磨装置和冷却水喷淋装置。
本发明的进一步改进在于：陪试轮旋转装置包括与测量控制系统相连的变频调速电机、设置在变频调速电机转轴上的联轴器、设置在联轴器上并且与测量控制系统相连的扭矩传感器、与联轴器相连的陪试轮轴、中心与陪试轮轴相连的圆形的陪试轮。
本发明的进一步改进在于：所述陪试轮轴外部设置陪试轮轴承座，陪试轮轴承座不随陪试轮轴转动；陪试轮轴承座外部设置支撑陪试轮轴承座的立板。
本发明的进一步改进在于：立板包括矩形的竖直板和设置在竖直板下端与的水平板，所述竖直板中部设置与陪试轮轴承座相连的卡孔。
本发明的进一步改进在于：所述试验力加卸载装置包括设置在基座侧面的电动推杆、设置在电动推杆上部的弹性杆套、连接弹性杆套的加载杠杆、连接加载杠杆的杠杆水平调节头、连接在杠杆水平调节头下端的试样夹头、试样夹头通过试样卡套连接的式样；试样夹头上设置与测量控制系统相连的试验力传感器；加载杠杆处于水平状态，加载杠杆一端连接弹性杆套，另一端设置在陪试轮上方并与杠杆水平调节头相连。
本发明的进一步改进在于：所述冷却水喷淋装置包括设置在陪试轮下方并与基座相连的冷却水箱、与冷却水箱相连的水泵、通过水管与水泵相连的调节阀、与调节阀相连的喷头，喷头的出水方向对准陪试轮上部。
本发明的进一步改进在于：所述陪试轮外部设置圆形的水罩，水罩下端回水嘴；水罩与陪试轮不接触，所述喷头设置在水罩内部。
本发明的进一步改进在于：所述陪试轮修磨装置包括设置在基座上的工作台、与工作台相连的电动砂轮，工作台与测量控制系统相连，电动砂轮边缘与陪试轮边缘接触。
本发明的进一步改进在于：测量控制系统包括计算机、与计算机相连的PLC控制，计算机连接扭矩传感器、试验力传感器；PLC控制连接变频调速电机、电动推杆、水泵。
由于采用上述技术方案，本发明所产生的有益效果在于：
本发明的一种轧辊热冲击试验机，通过摩擦模拟，能够精确地进行轧辊热冲击试验。
本发明的陪试轮旋转装置能够根据需要模拟摩擦冲击试验时摩擦冲击的速度，变频调速电机通过陪试轮轴带动陪试轮转动，陪试轮转动摩擦试样进行试验；扭矩传感器能将检测的转动速度信息传递到测量控制装置上，测量控制装置能够根据测量的转动速度信息调节变频调速电机转速。
本发明的试验力加卸载装置能够调节热冲击试验时的压力，电动推杆能够提供向下的动力，从而调节试样的竖直位置，调节试样与陪试轮之间的压力；试验力传感器测量试样与陪试轮之间的压力，将信号传递到测量控制装置上，测量控制装置能够调节电动推杆进行压力调节。
本发明的冷却水喷淋装置通过喷水对陪试轮和试样进行降温，调节阀能够控制喷出水的速度，水罩能够防止水喷在陪试轮上飞溅，回水嘴能够将冷却的水流回冷却水箱内，保证水能循环利用。
本发明的陪试轮修磨装置能够对陪试轮进行修磨，保证陪试轮有一定的表面粗糙度，确保试验的准确性。
本发明的测量控制系统能监测各个组件的运行情况，控制各部分准确、有效的进行。
附图说明
图1是本发明结构示意图；
图2是本发明结构侧视示意图；
图3是本发明试验力加卸载装置结构示意图；
图4是本发明冷却水喷淋装置结构示意图；
其中：1、基座，2、陪试轮旋转装置，2-1、变频调速电机，2-2、联轴器，2-3、扭矩传感器，2-4、陪试轮轴，2-5、陪试轮轴承座，2-6、立板，2-7、陪试轮，3、试验力加卸载装置，3-1、电动推杆，3-2、弹性杆套，3-3、加载杠杆，3-4、杠杆水平调节头，3-5、试样夹头，3-6、试样卡套，3-7、试样，3-8、试验力传感器，4、冷却水喷淋装置，4-1、冷却水箱，4-2、水泵，4-3、水管，4-4、调节阀，4-5、喷头，4-6、回水嘴，4-7、水罩，5、陪试轮修磨装置，5-1、电动砂轮，5-2、工作台，6、测量控制系统，6-1、计算机，6-2、PLC控制。
具体实施方式
下面结合附图对本发明做进一步详细说明：
一种轧辊热冲击试验机，包括基座1、陪试轮旋转装置2、试验力加卸载装置3、冷却水喷淋装置4、陪试轮修磨装置5和测量控制系统6，基座1包括基座面和设置在基座面四角的支撑脚。
陪试轮旋转装置2设置在基座1上，包括变频调速电机2-1、联轴器2-2、扭矩传感器2-3、陪试轮轴2-4、陪试轮轴承座2-5、立板2-6、陪试轮2-7。变频调速电机2-1放置在基座1后部，变频调速电机2-1的转轴上安装联轴器2-2，联轴器2-2中部设置扭矩传感器2-3，扭矩传感器2-3用于测量联轴器2-2的旋转速度。联轴器2-2连接陪试轮轴2-4，陪试轮轴2-4相连的圆形的陪试轮2-7中心，带动陪试轮2-7转动。
陪试轮轴承座2-5中心贯穿设置陪试轮轴2-4，陪试轮轴2-4能在陪试轮轴承座2-5内转动，陪试轮轴承座2-5外部设置立板2-6，立板2-6用于支撑陪试轮轴承座2-5，立板2-6包括矩形的竖直板和设置在竖直板下端与的水平板，竖直板中部设置卡孔，陪试轮轴承座2-5固定在卡孔内；水平板固定在基座1上面。
试验力加卸载装置3包括电动推杆3-1、弹性杆套3-2、加载杠杆3-3、杠杆水平调节头3-4、试样夹头3-5、试样卡套3-6、式样3-7和试验力传感器3-8。电动推杆3-1固定在基座1的侧面，电动推杆3-1上端连接弹性杆套3-2，弹性杆套3-2内部设置弹簧，加载杠杆3-3为水平杆，弹性杆套3-2一端连接电动推杆3-1，另一端设置在陪试轮2-7上方并与杠杆水平调节头3-4相连，杠杆水平调节头3-4下端连接试样夹头3-5，试样夹头3-5上设置试样卡套3-6，试样卡套3-6用于套装试样夹头3-5，试样夹头3-5内夹持试样3-7，试样3-7的材质与所模拟的轧辊材质相同。
冷却水喷淋装置4包括冷却水箱4-1、水泵4-2、水管4-3、调节阀4-4和喷头4-5，冷却水箱4-1在基座1下部、冷却水箱4-1上部对准陪试轮2-7，冷却水箱4-1连接水泵4-2，水泵4-2通过水管4-3连接调节阀4-4，调节阀4-4连接喷头4-5，喷头4-5对照陪试轮2-7。
陪试轮2-7外部设置圆形的水罩4-7，水罩4-7能够拆卸，水罩4-7下端设置回水嘴4-6，回水嘴4-6对准冷却水箱4-1上方，能够将冷却完成后的水流回冷却水箱4-1内。喷头4-5的出口设置在水罩4-7内部。
陪试轮修磨装置5包括设置在基座1上的工作台5-2、与工作台5-2相连的电动砂轮5-1，工作台5-2与测量控制系统6相连，电动砂轮5-1边缘与陪试轮2-7边缘相接触，不需要修磨时可以断开接触。通过旋转工作台5-2的手柄，对陪试轮2-7进行在线修磨，保证每次试验时的表面粗糙度。提高试验的准确性。
测量控制系统6包括计算机6-1、与计算机6-1相连的PLC控制6-2，计算机6-1连接扭矩传感器2-3、试验力传感器3-8，测量试验时转动速度和摩擦的压力；PLC控制6-2连接变频调速电机2-1、电动推杆3-1、水泵4-2和调节阀4-4，能够控制变频调速电机2-1转速，控制电动推杆3-1的推动位置，以及开关水泵4-2、控制调节阀4-4的大小。
本发明的一种轧辊热冲击试验机，通过摩擦模拟，能够精确地进行轧辊热冲击试验。

Claims (4)

1.一种轧辊热冲击试验机，其特征在于：包括基座（1）、设置在基座（1）上部的陪试轮旋转装置（2）、与陪试轮旋转装置（2）相连接的试验力加卸载装置（3）、与陪试轮旋转装置（2）相连的陪试轮修磨装置（5）、与陪试轮旋转装置（2）相连的冷却水喷淋装置（4）、设置在基座（1）外部的测量控制系统（6），所述的测量控制系统（6）分别连接陪试轮旋转装置（2）、试验力加卸载装置（3）、陪试轮修磨装置（5）和冷却水喷淋装置（4）；
陪试轮旋转装置（2）包括与测量控制系统（6）相连的变频调速电机（2-1）、设置在变频调速电机（2-1）转轴上的联轴器（2-2）、设置在联轴器（2-2）上并且与测量控制系统（6）相连的扭矩传感器（2-3）、与联轴器（2-2）相连的陪试轮轴（2-4）、中心与陪试轮轴（2-4）相连的圆形的陪试轮（2-7）；所述试验力加卸载装置（3）包括设置在基座（1）侧面的电动推杆（3-1）、设置在电动推杆（3-1）上部的弹性杆套（3-2）、连接弹性杆套（3-2）的加载杠杆（3-3）、连接加载杠杆（3-3）的杠杆水平调节头（3-4）、连接在杠杆水平调节头（3-4）下端的试样夹头（3-5）、试样夹头（3-5）通过试样卡套（3-6）连接的试 样（3-7）；试样夹头（3-5）上设置与测量控制系统（6）相连的试验力传感器（3-8）；加载杠杆（3-3）处于水平状态，加载杠杆（3-3）一端连接弹性杆套（3-2），另一端设置在陪试轮（2-7）上方并与杠杆水平调节头（3-4）相连；所述冷却水喷淋装置（4）包括设置在陪试轮（2-7）下方并与基座（1）相连的冷却水箱（4-1）、与冷却水箱（4-1）相连的水泵（4-2）、通过水管（4-3）与水泵（4-2）相连的调节阀（4-4）、与调节阀（4-4）相连的喷头（4-5），喷头（4-5）的出水方向对准陪试轮（2-7）上部；所述陪试轮（2-7）外部设置圆形的水罩（4-7），水罩（4-7）下端设置回水嘴（4-6）；水罩（4-7）与陪试轮（2-7）不接触，所述喷头（4-5）设置在水罩（4-7）内部；所述陪试轮修磨装置（5）包括设置在基座（1）上的工作台（5-2）、与工作台（5-2）相连的电动砂轮（5-1），工作台（5-2）与测量控制系统（6）相连，电动砂轮（5-1）边缘与陪试轮（2-7）边缘接触。
2.根据权利要求1所述的一种轧辊热冲击试验机，其特征在于：所述陪试轮轴（2-4）外部设置陪试轮轴承座（2-5），陪试轮轴承座（2-5）不随陪试轮轴（2-4）转动；陪试轮轴承座（2-5）外部设置支撑陪试轮轴承座（2-5）的立板（2-6）。
3.根据权利要求2所述的一种轧辊热冲击试验机，其特征在于：立板（2-6）包括矩形的竖直板和设置在竖直板下端的水平板，所述竖直板中部设置与陪试轮轴承座（2-5）相连的卡孔。
4.根据权利要求1所述的一种轧辊热冲击试验机，其特征在于：测量控制系统（6）包括计算机（6-1）、与计算机（6-1）相连的PLC控制（6-2），计算机（6-1）连接扭矩传感器（2-3）、试验力传感器（3-8）；PLC控制（6-2）连接变频调速电机（2-1）、电动推杆（3-1）、水泵（4-2）和调节阀（4-4）。
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