CN105750341B - 一种三辊定心装置 - Google Patents

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Abstract

本发明属于无缝钢管生产用定心设备技术领域，尤其涉及一种三辊定心装置。本发明包括机架，机架上设置有上转轴、下转轴和中间转轴；上转轴的正面套设有上摆臂，背面套设有上齿轮；下转轴的正面套设有下摆臂，背面套设有下齿轮；中间转轴的正面套设有传动架，背面套设有中间齿轮；上齿轮和下齿轮均与中间齿轮啮合，上述三个齿轮的齿数与模数相同；还包括中间摆臂，上述三个摆臂外端均设置有相应的定心辊；传动架的一端与中间摆臂的前端铰接连接，传动架的另一端铰接设置有大开液压缸，大开液压缸的活塞杆与中间摆臂的中部铰接；机架上还设置有缩放液压缸，缩放液压缸的活塞杆与中间摆臂的前端铰接连接。

Description

一种三辊定心装置
技术领域
本发明属于无缝钢管生产用定心设备技术领域，尤其涉及一种三辊定心装置。
背景技术
在无缝钢管生产过程中，穿孔是不可缺少的工艺过程，其中需要用到对钢管和顶杆进行定心的三辊定心装置。在有些轧机中，也需要用到三辊定心装置，完成对钢管和芯棒的定心操作。
常规的三辊定心装置为四连杆机构，由于四连杆机构的限制，定心精度很难做到足够精确，尤其是钢管直径改变时，定心误差会更大；另外，连杆连接处的轴承损耗较大，影响三辊定心装置的使用寿命和作业率。
发明内容
本发明为解决公知技术中存在的技术问题而提供一种设计巧妙合理、定心精准度高、使用寿命长的三辊定心装置。
本发明为解决公知技术中存在的技术问题所采取的技术方案是：一种三辊定心装置包括机架，机架上水平设置有上转轴、下转轴和中间转轴；上转轴的正面固定套设有上摆臂，背面固定套设有上齿轮；下转轴的正面固定套设有下摆臂，背面固定套设有下齿轮；中间转轴的正面固定套设有“Z”字形传动架，背面固定套设有中间齿轮；上齿轮和下齿轮均与中间齿轮相啮合，上述三个齿轮的齿数与模数均相同；所述上摆臂的外端固定设置有第一定心辊，所述下摆臂的外端固定设置有第二定心辊；还包括中间摆臂，中间摆臂的外端固定设置有第三定心辊；所述中间摆臂位于“Z”字形传动架的上方，“Z”字形传动架的一端与中间摆臂的前端铰接连接，“Z”字形传动架的另一端铰接设置有大开液压缸，大开液压缸的活塞杆与中间摆臂的中部铰接连接；机架上还铰接设置有驱动中间摆臂动作的缩放液压缸，缩放液压缸位于中间摆臂的上方，缩放液压缸的活塞杆与中间摆臂的前端铰接连接。
本发明的优点和积极效果是：巧妙地通过齿数与模数相同的三个齿轮传动实现三个定心辊同时打开或收缩，保证不同直径的圆柱形工件均可以在同一中心被定位，定心精准度高；工作过程中各零部件的磨损都较小，延长了三辊定心装置的使用寿命和作业率。
优选地：还包括用于限定缩放液压缸活塞杆行程的蜗轮升降机，蜗轮升降机的蜗杆与“Z”字形传动架对接。
优选地：“Z”字形传动架与中间摆臂铰接连接的一端下表面设置有凸块，凸块的表面为圆弧形；蜗轮升降机的蜗杆前端设置有上推块，上推块的表面为圆弧形，上推块与凸块对接。
附图说明
图1是本发明处于钢管定心位时的主视图；
图2是图1的结构参数标注示意图；
图3是图1平行于纸面的内剖视图；
图4是本发明处于顶杆定心位时的主视图；
图5是本发明处于大开位时的主视图；
图6是图1中A-A截面剖视图。
图中：1、缩放液压缸；2、大开液压缸；3、中间转轴；4、“Z”字形传动架；5、凸块；6、上推块；7、蜗轮升降机；8、机架；9、下转轴；10、下摆臂；11、第二定心辊；12、钢管；13、第一定心辊；14、第三定心辊；15、上摆臂；16、上转轴；17、中间摆臂；18、上齿轮；19、中间齿轮；20、下齿轮；21、顶杆。
具体实施方式
为能进一步了解本发明的发明内容、特点及功效，兹例举以下实施例详细说明如下：
请参见图1和图3，本发明包括机架8，机架8上水平设置有上转轴16、下转轴9和中间转轴3；上转轴16的正面固定套设有上摆臂15，背面固定套设有上齿轮18；下转轴9的正面固定套设有下摆臂10，背面固定套设有下齿轮20；中间转轴的正面固定套设有“Z”字形传动架4，背面固定套设有中间齿轮19；上齿轮18和下齿轮20均与中间齿轮19相啮合，上述三个齿轮的齿数与模数均相同。
所述上摆臂15的外端固定设置有第一定心辊13，所述下摆臂10的外端固定设置有第二定心辊11；还包括中间摆臂17，中间摆臂17的外端固定设置有第三定心辊14。
所述中间摆臂17位于“Z”字形传动架4的上方，“Z”字形传动架4的一端与中间摆臂17的前端铰接连接，“Z”字形传动架4的另一端铰接设置有大开液压缸2，大开液压缸2的活塞杆与中间摆臂17的中部铰接连接。
机架8上还铰接设置有驱动中间摆臂17动作的缩放液压缸1，缩放液压缸1位于中间摆臂17的上方，缩放液压缸1的活塞杆与中间摆臂17的前端铰接连接。
本实施例中，还包括用于限定缩放液压缸1活塞杆行程的蜗轮升降机7，蜗轮升降机7的蜗杆与“Z”字形传动架4对接。“Z”字形传动架4与中间摆臂17铰接连接的一端下表面设置有凸块5，凸块5的表面为圆弧形；蜗轮升降机7的蜗杆前端设置有上推块6，上推块6的表面为圆弧形，上推块6与凸块5对接。上推块6与凸块5圆弧形接触表面可使“Z”字形传动架4在发生倾转呈一定角度时，二者之间依然能保持良好的作用力。
本发明有三个工作状态，分别为钢管定心位、顶杆定心位和大开位。钢管定心位用于对钢管的定心，顶杆定心位用于对顶杆的定心，大开位用于从侧面剔除钢管。
本发明的目的是通过齿轮传动实现三个定心辊同时打开或收缩，保证不同直径的圆柱形工件(如钢管、顶杆、芯棒等)均可以在同一中心被定位。对圆柱形工件进行定心的三个定心辊按初始位置均匀分布在工件周围，并通过各摆臂机构分别与三个齿轮传动连接。三个齿轮的齿数和模数均相同，其中上齿轮18、下齿轮29均与中间齿轮19进行啮合。通过缩放液压缸1驱动中间齿轮19转动，并传动带动三个定心辊进行收缩和打开运动。再通过调整蜗轮升降机7以及大开液压缸2动作实现该装置三种不同的工作状态。
以下结合附图详细阐述本发明的工作原理和工作过程，以及本发明在使用过程中存在的优势。
请参见图1，钢管12周围分布三个定心辊，用于抱紧钢管12，实现对钢管12的定心。由图2可以看出，各齿轮轴心与相应的定心辊的连线L1＝L2＝L3，各齿轮轴心连线B1＝B2，各齿轮轴心与钢管12的中心连线A1＝A2＝A3，各齿轮轴心与相应定心辊的连线和齿轮轴心连线的夹角α1＝α2，β1＝β2。根据以上数据，运用几何学和运动学知识可得出，在各齿轮转速相同的情况下，三个定心辊在辊心与钢管中心连线方向的速度是相等的。进一步可得出被限定圆柱形工件的中心不会由于工件直径的变化而变化。
请参见图3，可以清楚的看出上齿轮18和下齿轮20均与中间齿轮19啮合，上齿轮18和下齿轮20的转动方向相同且均与中间齿轮19相反。由于三个齿轮轴心与相应定心辊的特殊传动组合方式，在各齿轮传动时，三个定心辊同时收缩或打开，并且速度相同。
当缩放液压缸1动作，活塞杆伸出，通过“Z”字形传动架4带动中间齿轮19转动，中间齿轮19再带动上齿轮18和下齿轮20同时转动，进而三个定心辊打开。由于三个齿轮的齿数和模数相同，故齿轮转动速度相同，从而三个辊打开速度相同，可以对不同直径的钢管12在同一中心定位。根据不同钢管12直径的需要，调整蜗轮升降机7，可以限定缩放液压缸1活塞杆伸出的长度，进而影响中间齿轮19的转动角度，在各啮合齿轮和各摆臂联动作用下，三个定心辊的最大内切圆直径被限定，此时装置处于钢管定心位。
如图4所示，缩放液压缸1动作，活塞杆缩回，同上所述的传动过程，三个定心辊收缩，三个辊压紧顶杆，对顶杆进行定位，此时装置处于顶杆定心位。
如图5所示，第三定心辊14通过中间摆臂17、“Z”字形传动架4及大开液压缸2与中间齿轮19相连，在大开液压缸2不动作时，第三定心辊14与中间齿轮19可视为处于刚性连接状态。当大开液压缸2动作，活塞杆伸出，第三定心辊14打开，被限制在三个定心辊之间的钢管12可以从打开位置剔除，此时装置处于大开位。
如图6所示，三辊定心装置中的上摆臂15、下摆臂10、中间摆臂17及“Z”字形传动架4均分布于设备外侧，各齿轮位于设备内部，这样的设计利于齿轮传动系统的密封与润滑，并且可以最大限度的增加各齿轮宽度，从而提高齿轮寿命。
本发明巧妙地通过齿数与模数相同的三个齿轮传动实现三个定心辊同时打开或收缩，保证不同直径的圆柱形工件均可以在同一中心被定位，定心精准度高；工作过程中各零部件的磨损都较小，延长了三辊定心装置的使用寿命和作业率。
值得指出的是，本发明的保护范围并不局限于上述具体实施方式，根据本发明的基本技术构思，本领域普通技术人员无需经过创造性劳动，即可联想到的实施方式，均属于本发明的保护范围。

Claims (3)

1.一种三辊定心装置，其特征在于：包括机架(8)，机架(8)上水平设置有上转轴(16)、下转轴(9)和中间转轴(3)；上转轴(16)的正面固定套设有上摆臂(15)，背面固定套设有上齿轮(18)；下转轴(9)的正面固定套设有下摆臂(10)，背面固定套设有下齿轮(20)；中间转轴的正面固定套设有“Z”字形传动架(4)，背面固定套设有中间齿轮(19)；上齿轮(18)和下齿轮(20)均与中间齿轮(19)相啮合，上述三个齿轮的齿数与模数均相同；
所述上摆臂(15)的外端固定设置有第一定心辊(13)，所述下摆臂(10)的外端固定设置有第二定心辊(11)；还包括中间摆臂(17)，中间摆臂(17)的外端固定设置有第三定心辊(14)，上述三个定心辊用于抱紧钢管；所述中间摆臂(17)位于“Z”字形传动架(4)的上方，“Z”字形传动架(4)的一端与中间摆臂(17)的前端铰接连接，“Z”字形传动架(4)的另一端铰接设置有大开液压缸(2)，大开液压缸(2)的活塞杆与中间摆臂(17)的中部铰接连接；
机架(8)上还铰接设置有驱动中间摆臂(17)动作的缩放液压缸(1)，缩放液压缸(1)位于中间摆臂(17)的上方，缩放液压缸(1)的活塞杆与中间摆臂(17)的前端铰接连接；
所述第一定心辊(13)与上齿轮(18)相对应，所述第二定心辊(11)与下齿轮(20)相对应，所述第三定心辊(14)与中间齿轮(19)相对应；所述各齿轮轴心与相应定心辊的连线距离相等，各齿轮轴心连线距离相等，各齿轮轴心与钢管的中心连线距离相等，各齿轮轴心与相应定心辊的连线和各齿轮轴心连线之间的夹角角度相等。
2.如权利要求1所述的三辊定心装置，其特征在于：还包括用于限定缩放液压缸(1)活塞杆行程的蜗轮升降机(7)，蜗轮升降机(7)的蜗杆与“Z”字形传动架(4)对接。
3.如权利要求2所述的三辊定心装置，其特征在于：“Z”字形传动架(4)与中间摆臂(17)铰接连接的一端下表面设置有凸块(5)，凸块(5)的表面为圆弧形；蜗轮升降机(7)的蜗杆前端设置有上推块(6)，上推块(6)的表面为圆弧形，上推块(6)与凸块(5)对接。
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