CN105583234B - 一种pqf连轧机接轴及其换辊方法 - Google Patents

一种pqf连轧机接轴及其换辊方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种PQF连轧机接轴以及换辊方法。本发明的PQF连轧机接轴包括辊端组件、齿端组件，它还包括轴组件，轴组件的左端通过齿轮副与辊端组件相连接，其右端通过紧固件与齿端组件相连；辊端组件包括辊端内齿圈、大连接盘、涨紧环装置、大芯轴；轴组件包括左顶块、剖分压盖、大外齿轴套、花键套、花键轴、隔套、定位卡环装置、弹簧组件、轴端组件、右顶块。本发明PQF连轧机的一种接轴，它可以实现大位移伸缩，并可实现快速复位，保证了生产的高效率。同时，它可以满足现场生产高精度、高质量无缝钢管的要求。

Description

一种PQF连轧机接轴及其换辊方法
技术领域
本发明涉及PQF连轧机的一种新型接轴，可广泛用于三辊结构连轧管机生产现场的轧辊与齿轮箱之间的连接。
背景技术
两辊纵轧连轧管机自问世以来，发展迅速，以其优质高产、低消耗获得人们的青睐，并已成为无缝钢管生产的主流。但随着人们对两辊轧管工艺认识的加深和对生产实践的了解，发现两辊连轧管机存在一个重大的问题，即在轧制过程中因金属不均匀变形会产生质量缺陷，且随着孔型尺寸、径壁比以及轧制材料的合金比的提高上述问题变得越来越严重，部分高端产品成长率只有50％，为此，国内外专家学者一直都在寻找解决这一难题的途径。
随着我国基础设施建设推进及能源管道设施建设的结构件和机械零件等广泛应用，对无缝钢管产品市场的需求量越来越大。经过中外专家的努力，于21世纪初研发出三辊式连轧管机组解决了以上难题。三辊结构连轧管机(即PREMIUM QUALITYFINISHING简称PQF轧机)与两辊连轧工艺相比，钢管壁厚均匀、精度高，工具消耗低，可以生产高合金、大径比品种，可以减少切头尾损失，收得率高，其中传动接轴的状况直接影响到无缝钢管的生产。目前PQF轧机接轴的缺点为：1、轧辊换辊时，通过双向螺杆实现接轴上轴组件的移动和复位，效率低下；2、当需要换辊移位时，芯轴会从弹簧中移出，当其复位时，芯轴重新进入弹簧内圈时非常困难，速度极慢，同时也会产生晃动；因此，也使其无法实现大位移伸缩；3、花键副连接产生的齿侧间隙和齿顶间隙不能很好地消除，影响了无缝钢管的质量。
发明内容
本发明所要解决的问题是提供PQF连轧机的一种新型接轴，它可以实现大位移伸缩，并可实现快速复位，保证了生产的高效率。同时，它可以满足现场生产高精度、高质量无缝钢管的要求。本发明还提供了运用此种接轴换辊时的方法。
本发明一种PQF连轧机接轴，它包括辊端组件、齿端组件，它还包括轴组件，轴组件的左端通过齿轮副与辊端组件相连接，其右端通过紧固件与齿端组件相连；辊端组件包括辊端内齿圈、大连接盘、涨紧环装置、大芯轴；辊端内齿圈套在轧辊E上；大连接盘通过涨紧环装置固定在辊端内齿圈内部，且通过连接螺栓紧固在轧辊E的右端面上，大连接盘上设置有大芯轴；轴组件包括左顶块、剖分压盖、大外齿轴套、花键套、花键轴、隔套、定位卡环装置、弹簧组件、轴端组件、右顶块；大外齿轴套左端的外齿与辊端内齿圈的内齿相啮合，其右端通过花键与花键套连接；剖分压盖套在大外齿轴套上，并通过紧固件压紧在花键套的左端面上；花键轴左端通过花键与花键套连接，右端与隔套、轴端组件相连；弹簧组件包括定位芯轴和弹簧，其设置在大外齿轴套、花键套和花键轴三者的内孔里；隔套装在花键轴右端的台阶上，其左边的法兰端上设置有连接螺栓、螺母；定位卡环装置套在花键轴的凹槽上，且紧固在隔套的右端面上；左顶块设置在定位芯轴左端的台阶孔内，右顶块设置在花键轴右端的孔内。
本发明运用上述PQF连轧机接轴的换辊方法，换辊时，托架F拨动花键套的环形槽壁，使花键套带动外齿轴套往齿轮箱侧移动，外齿轴套压紧弹簧，外齿轴套与辊端内齿圈的内齿脱开，当花键套右侧法兰端面与隔套接触后，通过连接螺栓、螺母将花键套固定在隔套上，轧辊机架可以整体移除更换轧辊E(此时，弹簧被缩到最短位置)；当轧辊E更换完毕后，松开连接螺栓、螺母，弹簧通过自身弹力推动外齿轴套，外齿轴套带动花键套一起往轧辊侧移动，当左顶块与大芯轴接触后外齿轴套停止移动，进入正常工作状态(此时，弹簧恢复到初始位置)。
本发明通过新型的轴组件结构，使得轴组件在复位时平衡、顺畅，不会产生任何晃动，能够迅速回到工作时的状态，即实现了快速复位，从而使得整个轴组件的大位移伸缩得以实现，保证了生产的高效率。同时，由于本发明可以保证齿轮摆角的稳定性，并可以消除花键副和花键副的齿顶间隙和齿侧间隙，加之弹簧稳定不会使轴体产生冲击从而保证接轴运转平稳，因此本发明接轴可以满足现场生产高精度、高质量无缝钢管的要求。
本发明PQF连轧机接轴伸缩自如，既方便快捷，又可以有效缩短更换轧辊停机时间，降低劳动强度，满足了连续轧机工作特点的要求。同时，本发明为无缝钢管生产厂提高了产品质量，保证了生产顺利进行，创造了效益。
附图说明
图1是本发明PQF连轧机接轴工作状态时的结构示意图；
图1-1是本发明PQF连轧机接轴工作状态时在B-B线上方的放大示意图；
图1-2是本发明PQF连轧机接轴工作状态时在B-B线至A-A线之间的放大示意图；
图1-3是本发明PQF连轧机接轴工作状态时在A-A线下方的放大示意图；
图2是沿图1-3中X-X线的剖视图；
图3是本发明PQF连轧机接轴换辊压缩状态时的结构示意图；
图4是PQF连轧机的接轴布置示意图。
具体实施方式
从附图可知，本发明一种PQF连轧接轴，它包括辊端组件10、齿端组件40、轴组件20；轴组件的左端通过齿轮副与辊端组件10相连接，其右端通过紧固件与齿端组件40相连。具体结构如下：
(一)辊端组件10包括辊端内齿圈、大连接盘103、涨紧环装置104、大芯轴105；辊端内齿圈套在轧辊E上，大连接盘103通过涨紧环装置104固定在辊端内齿圈内部，且通过连接螺栓107紧固在轧辊E的右端面上，大连接盘103上设置有大芯轴105；
(二)轴组件20包括左顶块201、剖分压盖203、大外齿轴套204、花键套205、花键轴208、隔套211、定位卡环装置212、弹簧组件、轴端组件、右顶块218；大外齿轴套204左端的外齿与辊端内齿圈的内齿相啮合，其右端通过花键与花键套205连接；剖分压盖203套在大外齿轴套204上，并通过紧固件224压紧在花键套205的左端面上；花键轴208左端通过花键与花键套205连接，右端与隔套211、轴端组件相连；弹簧组件包括定位芯轴206和弹簧239，其设置在大外齿轴套204、花键套205和花键轴208三者的内孔里；隔套211装在花键轴208的台阶上，其左边的法兰端上设置有连接螺栓230、螺母229；定位卡环装置212套在花键轴208凹槽上，且紧固在隔套211的右端面上；左顶块201设置在定位芯轴206左端的台阶孔内，右顶块218设置在花键轴208右端的孔内；
(三)齿端组件40包括轴套402、盖板401，轴套402套在齿轮箱的轴出轴G上，盖板401通过螺栓406紧固在输出轴G的端面上。
其中，定位芯轴206的左中右段分别处于大外齿轴套204、花键套205和花键轴208三者的内孔里，其左端通过紧固件222与大外齿轴套204的左端连接，弹簧239套在定位芯轴206上，其右端通过套在定位芯轴206上的隔套240和螺母241锁紧。由于弹簧239的左端与外齿轴套204的内孔相接触，其右端与花键轴208的内孔相接触，这样在连轧机正常工作时，弹簧239不会产生晃动，保证了接轴的稳定性，从而保证了无缝钢管的高质量。
作为本发明的一种改进方式，定位芯轴206的左段为大直径段，花键轴208的内孔为台阶孔，弹簧239处于定位芯轴206的台阶面和花键轴208内孔的台阶面之间。这样，在外齿轴套204左右移动时，两端的台阶面可以保证弹簧239的稳定性，不会出现晃动，实现了快速复位，也因此可以实现大位移伸缩，保证了生产的高效率。
其中，轴端组件包括左压盖214、右压盖215、滑块216、小外齿轴套217、内齿圈220、小连接盘221、小芯轴242、密封组件233；小外齿轴套217通过内花键与花键轴208的右端花键连接，且通过外齿与内齿圈220啮合；滑块216套在小外齿轴套217上，其外圆装在右压盖215内，左压盖214、密封组件233、右压盖215通过螺栓232彼此连接并固定在内齿圈220的左端面上；小连接盘221通过卡环235固定在内齿圈220内，小连接盘221上设置有小芯轴242；内齿圈220通过紧固件与齿端组件40连接；小芯轴242与右顶块218相接触。轴端组件可以起到消除花键轴208与花键套205通过花键副连接时产生的齿侧间隙和齿顶间隙，保证了工作和相对运动时的稳定性。
做为本发明的一种改进方式，滑块216与外齿轴套217之间的接触面为球面。采取球面接触方式的优点为：既可以保证齿轮啮合时转角的稳定性，也可以进一步消除齿轮副配合时齿侧间隙和齿顶间隙，还可以消除花键轴208的轴向窜动，从而保证连轧机工作时接轴的稳定性，保证了无缝钢管的高质量。
做为本发明的一种改进方式，轴组件还包括导向套207、支撑环209、压盖210、密封228、压板219；导向套207套在花键轴208的左端上，并通过螺钉226固定，其外圆与花键套205内孔接触滑动；支撑环209设置在花键套205右边法兰端与花键轴208的径向之间，与两者均相接触；压盖210装在花键轴208上，且压紧在支撑环209的端面上，且通过螺钉227固定在花键套205内，密封228设置在压盖210内，且套在花键轴208上；压板219通过螺钉234固定在花键轴208上，并压紧外齿轴套217。其中，通过导向套207、支撑环209有利于花键套205相对于花键套205的滑动，方便换辊；也可以进一步消除花键副配合时齿侧间隙和齿顶间隙，保证连轧机工作时接轴的稳定性，保证了无缝钢管的高质量。
做为本发明的一种改进方式，辊端内齿圈包括内齿圈本体101、衬板102；衬板102通过螺钉106固定在内齿圈本体101的内孔里，且与轧辊E相接触。辊端内齿圈既可以采用整体式结构也可以采用分体式结构。当采用分体式结构时，易损件衬板A2磨损后可以单独拆卸更换，避免整体更换内齿圈。
做为本发明的一种改进方式，PQF连轧接轴还包括第一防护罩108、第二防护罩202、第三防护罩213；第二防护罩202套在辊端内齿圈外，并通过螺钉225与剖分压盖203连接，密封圈223设置在第二防护罩202内；第一防护罩108套在辊端内齿圈和第二防护罩202外；第三防护罩213套在压盖215外，并通过螺钉231固定在隔套211的右端面上。上述的防护装置可以避免灰尘、水等异物进入接轴中，同时防止齿轮副内润滑油甩出，从而延长接轴的使用寿命。
做为本发明的一种改进方式，PQF连轧接轴还包括联接套30，联接套30的左端法兰端通过连接螺栓238、弹垫237、螺母236与内齿圈220相连，其右端法兰通过连接螺栓405、弹垫404、螺母403与齿端组件40相连。这样，当花键轴208较短时，可以通过联接套30实现与齿端组件40的连接；当花键轴208较长时，可以不需要联接套30，直接与齿端组件40相连。
当现场根据轧制品种不同需要更换轧辊时，托架F拨动花键套205的环形槽壁，使花键套205带动外齿轴套204往齿轮箱侧移动，外齿轴套204压紧弹簧239，外齿轴套204与辊端内齿圈的内齿脱开，当花键套205右侧法兰端面与隔套211接触后，通过连接螺栓230、螺母229将花键套205固定在隔套211上，轧辊机架可以整体移除更换轧辊E(此时，弹簧239被缩到最短位置)；当轧辊E更换完毕后，松开连接螺栓230、螺母229，弹簧239通过自身弹力推动外齿轴套204，外齿轴套204带动花键套205一起往轧辊侧移动，当左顶块201与大芯轴105接触后外齿轴套204停止移动，进入正常工作状态(此时，弹簧239恢复到初始位置)。
本发明通过外齿轴套204、弹簧组件和花键轴208等组成新型的轴组件结构，即弹簧239稳定地处于定位芯轴206的台阶面和花键轴208内孔的台阶面之间，使得花键套205带动外齿轴套204向左或向右移动时，弹簧239稳定地套在定位芯轴206上，因此在复位时不会产生任何晃动，能够迅速回到工作时的状态，即实现了快速复位。由于弹簧239的可靠移动，使得整个轴组件的大位移伸缩得以实现，保证了生产的高效率。同时，由于本发明可以保证齿轮摆角的稳定性，并可以消除花键副齿顶间隙和齿侧间隙，加之弹簧稳定不会使轴体产生冲击从而使接轴运转平稳，因此本发明接轴可以满足现场生产高精度、高质量无缝钢管的要求。
因此本发明PQF连轧机接轴伸缩自如，既方便快捷，又可以有效缩短更换轧辊停机时间，降低劳动强度，满足了连续轧机工作特点的要求。同时，本发明为无缝钢管生产厂提高了产品质量，保证了生产顺利进行，创造了效益。
本发明并不局限于用在无缝钢管生产线主传动用的传动轴上，也可广泛用于其它需要实现快速脱开、大位移伸缩、快速复位的主传动接轴上。

Claims (9)

1.一种PQF连轧机接轴，它包括辊端组件(10)、齿端组件(40)，其特征是：它还包括轴组件(20)，轴组件的左端通过齿轮副与辊端组件(10)相连接，其右端通过紧固件与齿端组件(40)相连；辊端组件(10)包括辊端内齿圈、大连接盘(103)、涨紧环装置(104)、大芯轴(105)；辊端内齿圈套在轧辊E上，大连接盘(103)通过涨紧环装置(104)固定在辊端内齿圈内部，且通过连接螺栓(107)紧固在轧辊E的右端面上，大连接盘(103)上设置有大芯轴(105)；轴组件(20)包括左顶块(201)、剖分压盖(203)、大外齿轴套(204)、花键套(205)、花键轴(208)、隔套(211)、定位卡环装置(212)、弹簧组件、轴端组件、右顶块(218)；大外齿轴套(204)左端的外齿与辊端内齿圈的内齿相啮合，其右端通过花键与花键套(205)连接；剖分压盖(203)套在大外齿轴套(204)上，并通过紧固件(224)压紧在花键套(205)的左端面上；花键轴(208)左端通过花键与花键套(205)连接，右端与隔套(211)、轴端组件相连；弹簧组件包括定位芯轴(206)和弹簧(239)，其设置在大外齿轴套(204)、花键套(205)和花键轴(208)三者的内孔里；隔套(211)装在花键轴(208)右端的台阶上，其左边的法兰端上设置有连接螺栓(230)、螺母(229)；定位卡环装置(212)套在花键轴(208)的凹槽上，且紧固在隔套(211)的右端面上；左顶块(201)设置在定位芯轴(206)左端的台阶孔内，右顶块(218)设置在花键轴(208)右端的孔内；轴端组件包括左压盖(214)、右压盖(215)、滑块(216)、小外齿轴套(217)、内齿圈(220)、小连接盘(221)、小芯轴(242)、密封组件(233)；小外齿轴套(217)通过内花键与花键轴(208)的右端花键连接，且通过外齿与内齿圈(220)啮合；滑块(216)套在小外齿轴套(217)上，其外圆装在右压盖(215)内，左压盖(214)、密封组件(233)、右压盖(215)通过螺栓(232)彼此连接并固定在内齿圈(220)的左端面上；小连接盘(221)通过卡环(235)固定在内齿圈(220)内，小连接盘(221)上设置有小芯轴(242)；内齿圈(220)通过紧固件与齿端组件(40)连接；小芯轴(242)与右顶块(218)相接触；滑块(216)与小外齿轴套(217)之间的接触面为球面。
2.根据权利要求1所述的PQF连轧机接轴，其特征是：定位芯轴(206)的左中右段分别处于大外齿轴套(204)、花键套(205)和花键轴(208)三者的内孔里，其左端通过紧固件(222)与大外齿轴套(204)的左端连接，弹簧(239)套在定位芯轴(206)上，其右端通过套在定位芯轴(206)上的隔套(240)和螺母(241)锁紧。
3.根据权利要求2所述的PQF连轧机接轴，其特征是：定位芯轴(206)的左段为大直径段，花键轴(208)的内孔为台阶孔，弹簧(239)处于定位芯轴(206)的台阶面和花键轴(208)内孔的台阶面之间。
4.根据权利要求1至3中任一权利要求所述的PQF连轧机接轴，其特征是：轴组件还包括导向套(207)、支撑环(209)、压盖(210)、密封(228)、压板(219)；导向套(207)套在花键轴(208)的左端上，并通过螺钉(226)固定，其外圆与花键套(205)内孔接触滑动；支撑环(209)设置在花键套(205)右边法兰端与花键轴(208)的径向之间，与两者均相接触；压盖(210)装在花键轴(208)上，且压紧在支撑环(209)的端面上，且通过螺钉(227)固定在花键套(205)内，密封(228)设置在压盖(210)内，且套在花键轴(208)上；压板(219)通过螺钉(234)固定在花键轴(208)上，并压紧小外齿轴套(217)。
5.根据权利要求1所述的PQF连轧机接轴，其特征是：辊端内齿圈包括内齿圈本体(101)、衬板(102)；衬板(102)通过螺钉(106)固定在内齿圈本体(101)的内孔里，且与轧辊E相接触。
6.根据权利要求1所述的PQF连轧机接轴，其特征是：PQF连轧接轴还包括第一防护罩(108)、第二防护罩(202)、第三防护罩(213)；第二防护罩(202)套在辊端内齿圈外，并通过螺钉(225)与剖分压盖(203)连接，密封圈(223)设置在第二防护罩(202)内；第一防护罩(108)套在辊端内齿圈和第二防护罩(202)外；第三防护罩(213)套在右压盖(215)外，并通过螺钉(231)固定在隔套(211)的右端面上。
7.根据权利要求1所述的PQF连轧机接轴，其特征是：PQF连轧接轴还包括联接套(30)，联接套(30)的左端法兰端通过连接螺栓(238)、弹垫(237)、螺母(236)与内齿圈(220)相连，其右端法兰通过连接螺栓(405)、弹垫(404)、螺母(403)与齿端组件(40)相连。
8.根据权利要求1、2、3、5、6或7所述的PQF连轧机接轴的换辊方法，其特征是：换辊时，托架F拨动花键套(205)的环形槽壁，使花键套(205)带动大外齿轴套(204)往齿轮箱侧移动，大外齿轴套(204)压紧弹簧(239)，大外齿轴套(204)与辊端内齿圈的内齿脱开，当花键套(205)右侧法兰端面与隔套(211)接触后，通过连接螺栓(230)、螺母(229)将花键套(205)固定在隔套(211)上，轧辊机架可以整体移除更换轧辊E；当轧辊E更换完毕后，松开连接螺栓(230)、螺母(229)，弹簧(239)通过自身弹力推动大外齿轴套(204)，大外齿轴套(204)带动花键套(205)一起往轧辊侧移动，当左顶块(201)与大芯轴(105)接触后大外齿轴套(204)停止移动，进入正常工作状态。
9.根据权利要求4所述的PQF连轧机接轴的换辊方法，其特征是：换辊时，托架F拨动花键套(205)的环形槽壁，使花键套(205)带动大外齿轴套(204)往齿轮箱侧移动，大外齿轴套(204)压紧弹簧(239)，大外齿轴套(204)与辊端内齿圈的内齿脱开，当花键套(205)右侧法兰端面与隔套(211)接触后，通过连接螺栓(230)、螺母(229)将花键套(205)固定在隔套(211)上，轧辊机架可以整体移除更换轧辊E；当轧辊E更换完毕后，松开连接螺栓(230)、螺母(229)，弹簧(239)通过自身弹力推动大外齿轴套(204)，大外齿轴套(204)带动花键套(205)一起往轧辊侧移动，当左顶块(201)与大芯轴(105)接触后大外齿轴套(204)停止移动，进入正常工作状态。
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