CN109282021A - 传动轴组件、传动轴和相关方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种用于在金属轧机中使用的轧制机架的传动轴组件。该传动轴组件输送润滑剂通过该组件。该传动轴组件包括轴，该轴具有外周部并且限定了从轴的第一端延伸到相对的第二端的居中地定位的纵向开口。该轴在其中限定了多个内部通道。该传动轴组件还包括安装在该轴的外周部上的旋转分配器。该轴组件提供了穿过该轴中的所述多个内部通道的用于润滑剂的导管。

Description

传动轴组件、传动轴和相关方法

技术领域

本文描述的实施例总体上涉及用于金属轧机的轧制机架，并且更具体 地涉及与轴组件相关联的传动轴组件和方法。

背景技术

轧制过程包括使热钢坯通过“轧机”，也称为“轧机列”。现代轧机 列由多个以直列构型排列的轧制机架组成。每个轧制机架由顶辊和底辊组 成，所述顶辊和底辊由电动机经齿轮箱驱动。机架的辊具有加工成辊的轮 廓或“沟槽”，使得经过沟槽之间的热坯料的尺寸减小并通过每个后续机 架成形。现代轧机的典型电机大小为每个机架600kW至1200kW。通常， 使用15至21个机架，这取决于进给坯料和成品的尺寸。目前常见的精加 工速度为10-15米/秒。

必须精确地控制每个机架之间的张力，因为最轻微的张力变化将影响 产品的形状。另外，当坯料头端进入每个后续轧制机架时，速度下降必须 很快恢复，以免影响张力控制。

当热坯料通过轧机列时，该热坯料成形、尺寸减小、并通过轧机机架 加长。产品然后经由高速传送系统(制动滑块/挡板)传送到步进式冷床(通 常长60-90米)。轧机列中的剪力将头部和尾部剪断，并将材料隔开以适 应冷床。

如上所述，每个轧制机架由顶辊和底辊组成，所述顶辊和底辊由电动 机经齿轮箱驱动。通常，双万向节驱动轴将旋转能量从齿轮箱传递到顶辊 和底辊。驱动轴将齿轮箱和电动机与经过辊之间的坯料的高温分开。

每个辊具有轧制元件轴承，通常为球面滚柱轴承，其需要被润滑并承 受来自坯料的高温。

连续的油润滑主轴为使用者提供了一种在运行中连续去除来自主轴的 破坏性热量的可靠方法。由于油定期流动，因此不需要维持润滑脂料位和 清洁对环境不利的润滑脂。油润滑概念显著延长了主轴运行的寿命并减少 了轧机停机时间。

来自轧机的润滑系统(或来自它们自身的润滑系统)的清洁的、温度 调节的油从被驱动端引入到主轴中并且传送到辊侧。油被循环通过辊侧齿 轮传动元件并从辊侧传送回安装在被驱动侧的集油罩。然后将加热后的油 传送回轧机的油循环系统以进行冷却和清洁。

安装在被驱动侧的集油罩通常会产生许多维护问题，增加停机时间， 并使整个维护操作复杂化，因为它是如此大而复杂的箱体，并且增加了连 续油润滑齿轮主轴的最终成本。

发明内容

根据本发明的一个实施例，提供了一种用于在金属轧机中使用的轧制 机架的传动轴组件。该传动轴组件输送润滑剂通过该组件。该传动轴组件 包括轴，该轴具有外周部并限定了从该轴的第一端延伸到相对的第二端的 居中地定位的纵向开口。该轴在该轴中限定了多个内部通道。该传动轴组 件还包括安装在轴的外周部上的旋转分配器。该轴组件提供了穿过该轴中 的所述多个内部通道的用于润滑剂的导管(输送道)。

根据本发明的另一个实施例，该传动轴组件可以构造成使得旋转分配 器包括用于将润滑剂输入到分配器中的第一和第二输入端以及用于从分配 器输出润滑剂的输出端。

根据本发明的又一个实施例，该传动轴组件可以构造成使得旋转分配 器包括第一和第二密封件。这些密封件彼此轴向间隔开并将旋转分配器密 封到所述轴的外周部。

根据本发明的又一个实施例，该传动轴组件可以构造成使得密封件是 唇形密封件。

根据本发明的又一个实施例，该传动轴组件可以构造成使得所述多个 内部通道包括多个径向延伸的通道和多个轴向延伸的通道。

根据本发明的又一个实施例，该传动轴组件可以构造成使得所述多个 内部通道包括至少一个同时径向和轴向延伸的通道。

根据本发明的又一个实施例，该传动轴组件可以构造成使得该轴包括 本体部分和套筒，该本体部分限定本体部分的内周部，该套筒包括装配到 本体部分的内周部的套筒的外周部。

根据本发明的又一个实施例，该传动轴组件可以构造成使得本体部分 的内周部和套筒的外周部限定彼此之间的通道。

根据本发明的又一个实施例，该传动轴组件可以构造成使得本体部分 的内周部与套筒的外周部之间的通道是轴向延伸的通道。

根据本发明的又一个实施例，该传动轴组件可以构造成使得在本体部 分的内周部与套筒的外周部之间的通道的至少一部分是螺旋通道。

根据本发明的又一个实施例，提供了一种用于金属轧机中的轧制机架 的传动轴。该传动轴包括本体，该本体具有大致圆柱形外周部并且限定了 从该轴的第一端延伸到相对的第二端的居中地定位的纵向开口。该本体进 一步在该本体中限定了多个内部通道。

根据本发明的又一个实施例，传动轴可以构造成使得所述多个内部通 道包括多个径向延伸的通道和多个轴向延伸的通道。

根据本发明的又一个实施例，传动轴可以构造成使得本体限定该本体 的内周部。该轴还可以包括套筒，该套筒的外周部装配到该本体的内周部。

根据本发明的又一个实施例，传动轴可以构造成使得本体和套筒限定 处于该本体和该套筒之间的通道。

根据本发明的又一个实施例，传动轴可以构造成使得本体部分的内周 部与套筒的外周部之间的通道是轴向延伸的通道。

根据本发明的又一个实施例，传动轴可以构造成使得处于本体部分的 内周部与套筒的外周部之间的通道的至少一部分是螺旋通道。

根据本发明的又一个实施例，提供了一种用于为轧机中的传动轴提供 润滑的方法。该方法包括以下步骤：提供传动轴，该传动轴具有延伸到该 轴的相对端的中心开口和从该轴的外周部向内延伸的内部通道；提供旋转 分配器；将分配器装配在轴的外周部上；将润滑剂输入到旋转分配器中； 使润滑剂通过分配器传到达该轴的内部通道；以及使润滑剂从轴的内部通 道前进到该轴的相对两端。

根据本发明的又一个实施例，可以提供这样的方法，即，该方法进一 步包括将套筒插入到轴的中心开口中的步骤。

根据本发明的又一个实施例，可以提供这样的方法，即，该方法进一 步包括在套筒与本体之间提供通道的步骤，并且使润滑剂从轴的内部通道 前进到轴的相对两端的步骤包括使润滑剂沿套筒与本体之间的通道前进。

根据本发明的又一个实施例，可以提供这样的方法，即，在套筒与本 体之间提供通道的步骤包括在套筒与本体之间提供螺旋通道。

附图说明

图1是可以结合根据本发明的传动轴组件的、在金属轧机中使用的轧 制机架的透视图；

图2是本发明的一个实施例的部分以剖视图示出的透视图，示出了根 据本发明的传动轴组件；

图3是图2的传动轴组件的部分以剖视图示出的局部透视图，更详细 地示出了轴上的唇形密封件；

图4是图2的传动轴组件的局部透视图，示出了用于将油注入和抽出 到轴组件中的颈环；

图5A是组装到图2的传动轴组件上的液压分配器的平面图；

图5B是图5A的分配器的部分以剖视图示出的局部平面图；

图5C是使用滚柱轴承的替代分配器的、部分以剖视图示出的局部平 面图；

图5D是图5A的分配器的部分以剖视图示出的局部平面图；

图6是图2的传动轴组件的传动轴的部分以剖视图示出的透视图，示 出了轴向延伸的油通道；

图7是图2的传动轴组件的剖视图，示出了沿轴向延伸的油通道的油 路；

图8A是传动轴组件形式的本发明另一个实施例的剖视图，该传动轴 组件具有套筒，在套筒的外周部中形成有螺旋形油通道；

图8B是图8A的传动轴组件的传动轴的剖视图，示出了用于连接到油 通道的径向孔；

图8C包括在图8A的传动轴组件中使用的第一套筒的平面图、端视图 和剖视图；

图8D是在图8A的传动轴组件中使用的第二套筒和其它套筒的分解剖 视图；

图9是图8A的传动轴组件的剖视图；

图10是图8A的传动轴组件的剖视图，示出了沿螺旋形延伸的油通道 的油路；以及

图11是根据本发明另一个实施例的使用传动轴组件的方法的流程图。

具体实施方式

通过使用轧机或轧制工艺，可以将热的半熔融钢制成具有均匀厚度的 非常长的形状。轧制过程包括使热钢坯通过“轧机”，也称为“轧机列”。 现代轧机列由多个以直列构型排列的轧制机架组成。

现在参照图1，一个这样的轧制机架1由上辊2和下辊3组成，上辊2 和下辊3由动力源(例如电动机)经齿轮箱4驱动。机架1的辊2和3可 以如图所示是圆柱形的，或者可以具有机加工到辊中的轮廓或“沟槽”。 经过辊之间的热坯料的尺寸减小，并且可以被成形为具有轮廓或“沟槽”， 该轮廓或“沟槽”的形状和/或厚度通过随后的各个机架改变。现代轧机的常见电机大小为每个机架600kW至1200kW。通常，取决于进给坯料和成 品的尺寸，使用15至21个机架。目前常见的成品加工速度为10-15米/秒。

上辊2和下辊3定位成距齿轮箱4显著的距离，齿轮箱4用于增加转 矩并降低动力源的速度。齿轮箱4定位成距热坯料显著的距离，使得齿轮 箱不会受到坯料升高的温度的损害。

旋转连接构件5和6将齿轮箱4分别连接到上辊2和下辊3。如图所 示，旋转连接构件5和6呈传动轴组件或主轴的形式，且由轴承支承并通 过润滑剂冷却和润滑。位于热坯料附近的这些主轴5和6暴露于高温和重 载下。

主轴5和6是连续循环油润滑的主轴。连续循环的油为用户提供了一 种在运行中持续去除来自主轴的有害热量的可靠方式。连续油润滑和冷却 概念显著延长了主轴操作的寿命并减少了轧机的停机时间。

根据本发明的一个示例性实施例并且现在参照图1-7，提供了用于金属 轧机中使用的轧制机架1的主轴或传动轴组件5。注意，上主轴5将旋转 能量从齿轮箱4传递到上辊2。应当理解，轧制机架1可以包括其它主轴， 例如，适于将旋转能量从齿轮箱4传递到下辊3的下主轴6。下主轴6可 以与上主轴5相似或相同。应当理解，轧机可以包括许多主轴，每个主轴 与主轴5和6相似或相同。

如图1和2所示，主轴或传动轴组件5具有传动轴旋转中心线7。齿 轮箱4具有齿轮箱输出构件，例如并且如图所示，将转矩从齿轮箱4传递 到主轴5的齿轮箱输出轴4A。上辊2具有上辊输入构件，例如并且如图所 示，将转矩从主轴5传递到上辊2的上辊输入轴2A。齿轮箱输出轴4A绕 齿轮箱输出轴中心线8旋转。类似地，上辊输入轴4A绕上辊输入轴中心 线9旋转。

为了提供旋转能量从齿轮箱4到上辊2的平顺传递，传动轴旋转中心 线7、齿轮箱输出轴中心线8和上辊输入轴中心线9优选是重合的。将齿 轮箱4和辊2安装在使得齿轮箱输出轴中心线8与上辊输入轴中心线9重 合的位置是非常困难的。

为了适应中心线8和9的不重合或不共线，轧制机架1可以包括用于 将轴组件5连接到齿轮箱4的齿轮箱侧头部或接头8B和用于将轴组件5 连接到辊2的辊侧头部或接头9B。

如图所示，齿轮箱侧头部8B和辊侧头部9B可以是铰接的头部，使得 齿轮箱输出轴中心线8、上辊输入轴中心线9和传动轴旋转中心线7可以 彼此成角度并且仍然提供旋转能量从齿轮箱4到辊2的平顺传递。

如图2所示，传动轴组件5包括轴12。轴12具有外周部14。如图所 示，轴12优选限定了从轴12的第一端18延伸到相对的第二端20的居中 地定位的纵向开口16。

如图2所示，传动轴组件5将润滑剂22传送通过组件5。润滑剂22 用于冷却轴组件并向包括齿轮转矩传递表面21和支承表面23的铰接接头 8B和9B提供润滑剂22。

润滑剂22可以由润滑系统24传递通过组件5。润滑系统24使润滑剂 22沿润滑剂路径25循环。

参照图6和7，轴12在其中限定了多个内部通道26。润滑剂22沿轴 的内部通道26中的润滑剂路径25流动。

再次参照图2、5A和6，传动轴组件5还包括安装在轴12的外周部 14上的旋转分配器27。如图2所示，旋转分配器27接收来自输入润滑剂 管线28的润滑剂22、向内部通道26推进所述润滑剂22、接收来自内部通 道26的润滑剂22、并向出口润滑剂管线29推进该润滑剂22。轴组件5 提供穿过轴12中的所述多个内部通道的、用于润滑剂22的导管30。

如图2所示，润滑系统24还可包括润滑剂更新装置31，其可清洁和 冷却润滑剂22以在传动轴组件5中重复使用。润滑剂更新装置31可以是 任何能够冷却并清洁或过滤润滑剂22的装置。来自轴12的用过的润滑剂 22经出口润滑剂管线29输送到润滑剂更新装置31。润滑系统24还可包括 用于沿润滑剂路径25推动润滑剂22的泵32。泵32可以在润滑剂更新装 置31的内部或外部。

如图2和5A所示，为了确保新鲜润滑剂流到轴12的第一端18和第 二端20两者，输入润滑剂管线27的形式可以是或可以分割为用于向轴的 第一端18提供润滑剂的第一输入润滑剂管线34和用于向轴12的第二端 20提供润滑剂的第二输入润滑剂管线36。第一输入润滑剂管线34和第二 输入润滑剂管线36可以使用共同的泵或者可以各自具有它们自己的泵 (未示出)。第一输入润滑剂管线34可以在管线34中具有用于测量管线 34中的流量或压力的量表38，从而监测流向轴12的第一端18的润滑剂 22的流量。

类似地，第二输入润滑剂管线36可以在管线中具有用于测量管线36 中的流量或压力的量表40，以监测流向轴的第二端20的润滑剂22的流量。 量表38和40以及管线34和36确保轴的任一端的堵塞将被量表38和40 中的至少一个检测到。

用于润滑轴组件5的润滑系统24将润滑剂22提供给轴组件5的支承 表面23和转矩传递表面21。

例如并且如图2所示，由于轴组件处于其中产品变化可能需要生产设 置和刀具变化的应用中，并且由于轴组件处于高温环境中，所以轴组件5 可能需要快速和轻松地更换。头部8B和9B可以包括例如平坦部35形式 的转矩传递特征部，平坦部35分别接合轴4A和2A中的匹配特征部。头 部8B和9B可以构造成沿轴旋转中心线7朝向彼此和远离彼此轴向移动。 弹簧37可以定位在轴12的纵向开口16中，以推动头部8B和9B分开。 如图所示，头部8B和9B可以轴向地接合轴4A和2A。头部8B和9B可 以被同时推动，从而克服弹簧37的力以容许头部8B和9B在轴4A和2A 上向内滑动。从而可以从轴4A和2A径向地移除轴组件5。中心管39可 定位在弹簧37内以适应润滑剂22的运动。

例如并且如图2所示，转矩通过第一转矩传递装置42从齿轮箱侧头部 8B传递到轴12，从轴12传递到第一转矩传递装置42，然后通过第二转矩 传递装置44从辊侧头部9B传递到轴12。如图2所示，第一转矩传递装置 42可以呈联接器或联接装置的形式，其包括固定到齿轮箱侧头部8B的壳 体46的外联接构件45和固定到轴12的外周部14的内联接构件47。

应当理解，联接装置42可以呈齿轮组的形式，它具有呈固定到齿轮箱 侧头部8B的壳体或套筒46的外齿轮的形式的外联接构件45和呈固定到 轴的外周部14的内齿轮的形式的内联接构件47。

由于外齿轮45绕其旋转的齿轮箱输出轴中心线8可以从内齿轮7绕其 旋转的传动轴旋转中心线7偏斜，所以齿轮45和47可以具有其曲线形成 为适应齿轮各自的旋转中心线的差异的齿。齿轮45和47用于支承轴12 的第一端18。

类似地，第二转矩传递装置44可以呈联接装置或齿轮组的形式，其包 括固定到辊侧头部9B的壳体或套筒49的外齿轮48和固定到轴12的外周 部14的内齿轮50。齿轮48和50可以具有其曲线形成为适应齿轮各自的 旋转中心线的差异的齿。齿轮48和50用于支承轴12的第二端18。

如前所述，润滑剂22用于润滑齿轮组42和44的齿的匹配接合面。为 了将润滑剂22保持在齿轮组42和44的齿的表面上，润滑剂被容纳于由轴 12的第一端18和外周部14以及齿轮箱侧头部8B的壳体46形成的第一腔 51中以及在轴12的第二端20和周部14与辊侧头部9B的壳体53之间形 成的第二腔52中。

由于齿轮箱侧头部8B的壳体46绕其旋转的齿轮箱输出轴中心线8可 以从传动轴旋转中心线7和辊侧头部9B的壳体49绕其旋转的辊输入轴中 心线9偏斜，齿轮箱侧头部8B和辊侧头部9B可分别具有齿轮箱侧头部密 封件53和辊侧头部密封件54，以分别将润滑剂22容纳在第一腔51和第 二腔52中。

齿轮箱侧头部密封件53和辊侧头部密封件54与轴12的周部14配合， 以将润滑剂22分别密封在第一腔51和第二腔52内。密封件53和54可以 是能够容纳润滑剂22的任何密封件。例如，密封件可以构造成适应头部 8B和9B与轴12的未对准。密封件53和54可以被容许在头部与轴不对准 时浮动或径向移动，使得密封件53和54围绕轴14的圆周与轴14的外周 部14保持均匀接触。

现在参照图3，更详细地示出了齿轮箱侧头部8B内的齿轮箱侧头部密 封件53。齿轮箱侧头部密封件53可包括内密封件55和外密封件56。密封 件55和56可各自都包括唇形密封部分57和密封体58。唇形密封部分57 接合轴12的周部14。如图所示，轴12可以包括外圆筒形套筒59。外圆筒 形套筒59可以由更适合与密封件53接合的材料制成，并且在磨损使得有 必要将它更换时可以更换。

密封件55和56的密封体58可以滑动地装配到形成在齿轮箱侧头部 8B的壳体46中的凹穴60中，以容许密封件在壳体中轴向浮动，从而在壳 体46和轴12不完全同心的情况下容许唇形密封部分57更好地贴合轴12 的周部14。O形环62可以定位在凹穴60中，以防止在密封件55和56在 壳体46的凹穴60中轴向浮动时润滑剂泄漏。现在参照图4、5A、5C和 5D，更详细地示出了旋转分配器27。旋转分配器27用于在轴12旋转时容 许润滑剂22进入和离开轴12。该旋转分配器可以具有实现润滑剂穿过旋 转轴12进入和离开的任何构型。例如并且如图4和5A-D所示，旋转分配 器27可以包括在轴12旋转时位置固定的本体64。本体64可以通过例如 形式为从本体64径向向外延伸的销67的凸部旋转地固定到锚固件66。销 67可以是圆柱形的并且容许销朝向锚固件66径向运动，以适应轴12旋转 时在轴12中可能出现的任何跳动。

现在参照图4和5A，为了容许润滑剂分别流到齿轮箱侧头部8B和辊 侧头部9B，旋转分配器27的本体64可以包括齿轮箱侧润滑剂入口端口 68和辊侧润滑剂入口端口69。齿轮箱侧润滑剂入口端口68连接到第一输 入润滑剂管线34，并且辊侧润滑剂入口端口69连接到第二输入润滑剂管 线36。

为了接收用过的润滑剂流，旋转分配器27的本体64可以包括出口端 口70。出口端口70连接到出口润滑剂管线29。

虽然锚固件66和销67防止了旋转分配器27的本体64旋转，但也希 望防止本体64沿轴12的轴向移动。如图4、5B和5D所示，旋转分配器 27还可以包括轴向运动限制装置，其形式为齿轮箱侧肩环72和辊侧肩环 74。环72和74随轴12旋转并限制旋转分配器27的本体64的轴向运动。

如图5B和5D所示，为了防止旋转分配器27上的过大轴向载荷，齿 轮箱侧肩环72和辊侧肩环74中的一者被轴向固定而另一者轴向浮动。如 图5B和5D所示，齿轮箱侧肩环72浮动并且辊侧肩环74被固定。使用固 定地紧固到轴12的锁定环75来容许齿轮箱侧肩环72的浮动。锁定环75 容许有限量的向齿轮箱侧肩环72的轴向浮动。垫片75A可以定位在锁定 环75与齿轮箱侧肩环72之间，以精确地设定和/或调节轴向浮动。

为了控制轴在旋转分配器27内的旋转，希望轴承支承件将旋转分配器 27支承在轴上。如图5B和5D所示，轴承支承件可以由形式为青铜衬套 76的套筒轴承提供。注意，同样可以使用其它材料，包括其它金属、聚合 物和复合材料或用于套筒轴承的任何其它材料。

衬套76可以如图所示固定地紧固到旋转分配器27的本体64。衬套76 可以包括径向延伸的侧壁77，侧壁77可以为肩环72和74提供支承表面。 衬套76可以包括用于接纳例如形式为O形环80的密封件的沟槽78，以容 纳润滑剂22。

衬套76可以用来自第一输入润滑剂管线34或来自第二输入润滑剂管 线36的润滑剂22润滑。或者，衬套76可以用来自第三输入润滑剂管线(未 示出)的润滑剂22润滑。旋转分配器27的本体64可以限定本体腔65， 本体腔65容纳用于润滑衬套76的润滑剂22。本体腔65经齿轮箱侧润滑 剂入口端口68和辊侧润滑剂入口端口69中的相应一者与第一输入润滑剂 管线34或第二输入润滑剂管线36流体连通。

现在参照图5C，本发明的另一个实施例被示出为轴组件105。轴组件 105类似于图1-4、5A、5B和5D的轴组件5，除了该轴组件105包括形式 为滚动元件轴承176的用于旋转分配器127的轴承支承件。如图所示，滚 动元件轴承176呈包括齿轮侧轴承177和辊侧轴承179的锥形轴承组的形 式。轴承177和179包括固定地紧固到轴112的内座圈163和固定地紧固到旋转分配器127的本体164的外座圈165。轴112可包括套筒159，用于 减少磨损并改善对唇形密封件155的密封。O形环180可以用于限制润滑 剂122的泄漏。

现在参照图6和7，更详细地示出了润滑剂路径，包括沿轴12中形成 的润滑剂路径的内部通道的部分。

如图6和7所示，以箭头82示出的齿轮箱侧头部润滑剂路径用于将新 鲜润滑剂22A从第一输入润滑剂管线34输送到齿轮箱侧头部8B，以冷却 和润滑齿轮箱侧齿轮组42并将用过的润滑剂22B返回到出口润滑剂管线 29。路径82在第一输入润滑剂管线34处开始并前进穿过旋转分配器27 上的齿轮箱侧润滑剂入口端口68。

路径82从端口68继续经旋转分配器润滑剂通道83来到形成在轴12 中的第一径向延伸孔84。路径82从第一径向延伸孔84轴向延伸穿过形成 在轴12中的第一轴向延伸孔85，该第一轴向延伸孔与轴12中的纵向开口 平行且间隔开。该路径从第一轴向延伸孔85延伸到形成在头部8B的壳体 46中的腔51中。当在腔51中时，路径82延伸到齿轮箱侧齿轮组42，在 此新鲜润滑剂22A冷却并润滑齿轮组42。

用过的润滑剂22B从腔51沿穿过形成在轴12中的第二轴向延伸孔86 的路径82离开该腔，该第二轴向延伸孔与轴12中的纵向开口平行且间隔 开。路径82从第二轴向延伸孔86径向延伸穿过形成在轴12中的第二径向 延伸孔87。用过的润滑剂22B从第二径向延伸孔87经旋转分配器润滑剂 通道83进入旋转分配器27。用过的润滑剂22B然后沿路径82经出口端口 70离开并到达出口润滑剂管线29。

如图6和7所示，以箭头88示出的辊侧头部润滑剂路径用于将新鲜润 滑剂22A从第二输入润滑剂管线36输送到辊侧头部9B以冷却和润滑辊侧 齿轮组44，并将用过的润滑剂22B返回到出口润滑剂管线29。路径88在 第二输入润滑剂管线36处开始并前进穿过旋转分配器27上的辊侧润滑剂 入口端口69。路径88从端口69继续经旋转分配器润滑剂通道83到达形 成在轴12中的第三径向延伸孔89。路径88从第三径向延伸孔89轴向延 伸穿过形成在轴12中的第三轴向延伸孔90，该第三轴向延伸孔与轴12中 的纵向开口平行且间隔开。

路径88从第三轴向延伸孔90径向向内延伸穿过形成在轴12中的第四 径向延伸孔91到由管35、插塞93和轴12中的纵向开口16形成的腔92。 路径88从腔92径向向外延伸穿过形成在轴12中的第五径向延伸孔93A。 路径88从第五径向延伸孔93A轴向延伸穿过形成在轴12中的第四轴向延 伸孔95，该第四轴向延伸孔与轴12中的纵向开口平行且间隔开，之后路 径88径向向外延伸到形成在轴12中的第六径向延伸孔96。路径88从第 六径向延伸孔96延伸到形成在头部9B的壳体49中的腔52中。当在腔52 中时，路径88延伸到辊侧齿轮组44，在此新鲜润滑剂22A冷却并润滑齿 轮组44。

用过的润滑剂22B从腔52沿路径88离开腔52，穿过轴12中的纵向 开口到达形成在头部8B的壳体46中的腔51。路径88从腔51延伸到第二 轴向延伸孔86中。路径88从第二轴向延伸孔86径向延伸穿过形成在轴 12中的第二径向延伸孔87。用过的润滑剂22B从第二径向延伸孔87经旋 转分配器润滑剂通道83进入旋转分配器27。

可选择地并参照图5D、6和7，用过的润滑剂22B可以沿形成在管39 中的纵向通道39A并经管39中的轴向开口39B和/或经管39与轴12之间 的通道37A离开腔51。用过的润滑剂22B可以从通道37A穿过内轴衬垫 12A中的轴向开口39C并穿过轴中的轴向开口12B，从而经旋转分配器润 滑剂通道83进入旋转分配器27。

用过的润滑剂22B然后沿路径88经出口端口70离开到出口润滑剂管 线29。

参照图8A-D、9和10，本发明的另一个实施例被示出为轴组件205。 轴组件205类似于图1-7的轴组件5，除了轴组件205采用轴212的纵向开 口216内的第一套筒或中空内衬210来用作润滑剂路径225的一部分之外。 与轴组件5相比，轴组件205减少了轴组件所需的长的内部通道的数量。 此外，如果润滑剂路径225的由第一套筒形成的部分以螺旋方式放置，则 螺旋定位可以用作泵，以在轴旋转时辅助润滑剂在路径中流动。

参照图9，轴组件205类似于图1-7的轴组件5。轴组件205包括类似 于图1-7的轴12的轴212，除了轴212不具有一些用于轴12的轴向延伸的 内部通道之外。轴212在其第一端218上由齿轮箱侧头部208B支承并在 其第二端220上由辊侧头部209B支承。头部208B和209B类似于图1-7 的轴组件5的头部8B和9B。中空内衬或套筒210装配到轴212中的纵向 开口216。第二中空内衬或第二套筒210A也可以装配到轴212中的内部纵 向开口216。

轴组件205包括在轴212的周部214上连接到轴212的旋转分配器 227。旋转分配器227类似于图1-7的分配器27。旋转分配器227使润滑剂 222沿润滑剂路径225前移到齿轮箱侧齿轮组242和辊侧齿轮组244。齿轮 箱侧齿轮组242和辊侧齿轮组244类似于图1-7的齿轮箱侧齿轮组42和辊 侧齿轮组44。

现在参照图8A，第一套筒210包括既径向又轴向延伸的外部沟槽211。 应当理解，沟槽211可以仅轴向延伸。通过既径向又轴向延伸，第一套筒 210可以更坚固，并且组合的径向和轴向延伸的沟槽211可以用作泵，以 在轴212旋转时辅助润滑剂在路径中流动。如图所示，沟槽211可以是螺 旋形或螺旋地成形。如图所示，沟槽可以包括螺旋形的齿轮箱侧沟槽211A 和螺旋形的辊侧沟槽211B。如图所示，沟槽211A和211B具有相同的取 向。应当理解，沟槽可以具有对向的取向，以辅助润滑剂222在沟槽211A 和211B中的移动。

如图8D和9所示，第一套筒210可包括形成在该第一套筒210的外 周部中的辊侧入口圆柱形周向沟槽243和齿轮箱侧入口圆柱形周向沟槽 241。齿轮箱侧入口圆柱形周向沟槽241提供齿轮箱侧螺旋形沟槽211A与 齿轮箱侧头部润滑剂管线234之间的润滑剂通道。类似地，辊侧入口圆柱 形周向沟槽243提供辊侧螺旋形沟槽211B与辊侧头部润滑剂管线236之 间的润滑剂通道。第一套筒210还可以包括穿过第一套筒210的套筒径向 交叉孔213。套筒径向交叉孔213提供轴212的纵向开口216与出口润滑 剂管线229之间的润滑剂通道。

参照图8B，轴212可包括用于使新鲜润滑剂222A来到齿轮箱侧头部 208B的第一径向延伸孔284。轴212还可以包括用于使新鲜润滑剂222A 来到辊侧头部209B的第二径向延伸孔286。轴212还可以包括用于供来自 轴212的纵向开口216的用过的润滑剂222B通过的第三径向延伸孔287。 第一径向延伸孔284可以呈用于供新鲜润滑剂222A从轴212的纵向开口216来到齿轮箱头部208B中的齿轮箱侧头部腔251的第一齿轮箱侧通道 284的形式。虽然单独的齿轮箱侧通道可能是足够的，但是如图8B所示， 轴212包括与第一齿轮箱侧通道284相对地定位的第二齿轮箱侧通道290。

第二径向延伸孔286可以呈用于供新鲜润滑剂222A从轴212的纵向 开口216来到辊侧头部209B中的辊侧头部腔252的第一辊侧通道286的 形式。虽然单独的辊侧通道可能是足够的，但是如图8B所示，轴212包 括与第一侧辊侧通道286相对地定位的第二侧辊侧通道295。通道284、286、 290和295可以径向或垂直于轴中心线7，或如图所示轴向向外倾斜以减小 第二套筒210A的长度。

轴212还可以包括用于供新鲜润滑剂222A从旋转分配器227来到第 一套筒210的分配齿轮箱侧径向通孔287A以及用于供新鲜润滑剂222A从 旋转分配器227来到第一套筒210的分配辊侧径向通孔287B。

参照图8C，更详细地示出了第二套筒210A。第二套筒210A包括主 体215和适配器217。应当理解，可以在第一套筒210和第二套筒210A彼 此形成一体的情况下实施本发明。使用分开的第一套筒210和第二套筒 210A可以使制造和组装容易。虽然第二套筒210A可以具有类似于第一套 筒210的螺旋沟槽，但是第二套筒210A可以(如图9所示)具有至少部 分地与轴212间隔开的外周部219，以提供该轴与该第二套筒210A的外周 部219之间的润滑剂通道。应当理解，第一套筒210可以类似地使用其外 周部210A与轴212之间的空间作为润滑剂通道。

现在参照图9和10，润滑剂路径225分别针对齿轮箱侧新鲜润滑剂路 径225A、齿轮箱侧用过的润滑剂路径225B、辊侧新鲜润滑剂路径225C 和辊侧用过的润滑剂路径225D以箭头225A、225B、225C和225D示出。 如图9和图10所示，新鲜润滑剂222A从类似于图1-7的装置31的润滑剂 更新装置231流来。来自装置231的新鲜润滑剂222A优选地被分离，使 得可以确保向齿轮箱侧头部208B和辊侧头部209B两者的流动。离开装置 231的新鲜润滑剂222A进入齿轮箱侧头部润滑剂管线234并进入辊侧头部 润滑剂管线236。齿轮箱侧头部润滑剂管线234可以包括齿轮箱侧头部润 滑剂量表或测量装置238，并且辊侧头部润滑剂管线236可以包括辊侧头 部润滑剂量表或测量装置240。量表238和240可以连接到监测系统(未 示出)，以监测润滑剂是否流动(使用流量测量装置)或具有适当的压力 (使用压力计)。

再次参照图10，新鲜润滑剂222A沿齿轮箱侧新鲜润滑剂路径的流动 通过箭头225A示出。新鲜润滑剂222A从润滑剂更新装置231移动到齿轮 箱侧头部润滑剂管线234。新鲜润滑剂222A从齿轮箱侧头部润滑剂管线 234经旋转分配器227上的齿轮箱侧入口端口268移动到形成在旋转分配 器227中的内部通道283。新鲜润滑剂222A从旋转分配器227中的内部通 道283经轴212中的分配齿轮箱侧径向通孔移动到齿轮箱侧入口圆柱形周 向沟槽241。

新鲜润滑剂222A从齿轮箱侧入口圆柱形周向沟槽241经齿轮箱侧螺 旋形沟槽211A移动到形成在第一套筒210中的齿轮箱侧出口圆柱形周向 沟槽298。新鲜润滑剂222A从齿轮箱侧出口圆柱形周向沟槽298经齿轮 箱侧通道284和290移动到齿轮箱侧头部腔251。腔251中的新鲜润滑剂 冷却、清洁并润滑齿轮箱侧齿轮组242。

再次参照图10，用过的润滑剂222B沿齿轮箱侧用过的润滑剂路径的 流动通过箭头225B示出。用过的润滑剂222B经形成在齿轮箱侧插塞299A 中的插塞通道298A移动到第一套筒210内部的纵向开口216。应当理解， 插塞299A可以与齿轮侧头部壳体246形成一体。

用过的润滑剂222B从纵向开口216穿过套筒径向交叉孔213来到形 成在第一套筒210中的出口圆柱形周向沟槽241A。用过的润滑剂222B从 出口圆柱形周向沟槽241A经轴212中的第三径向延伸孔287移动到形成 在旋转分配器227中的内部通道283。应当理解，如果套筒径向交叉孔213 与轴212中的第三径向延伸孔287对准，则可以去除出口圆柱形周向沟槽 241A。用过的润滑剂222B从内部通道283经出口端口270移动到出口润 滑剂管线229。用过的润滑剂222B从出口润滑剂管线229返回到润滑剂更 新装置以完成其行程。

再次参照图10，新鲜润滑剂222A沿辊侧新鲜润滑剂路径的流动通过 箭头225C示出。新鲜润滑剂222A从润滑剂更新装置231移动到辊侧头部 润滑剂管线236。新鲜润滑剂222A从齿轮箱侧头部润滑剂管线236经旋转 分配器227上的辊侧入口端口269移动到形成于在旋转分配器227中的内 部通道283。新鲜润滑剂222A从旋转分配器227中的内部通道283经轴 212中的分配辊侧径向通孔287B移动到辊侧入口圆柱形周向槽243。

新鲜润滑剂222A从辊侧入口圆柱形周向沟槽243经辊侧螺旋形沟槽 211B移动到形成在第一套筒210中的辊侧出口圆柱形周向沟槽298。新鲜 润滑剂222A从辊侧出口圆柱形周向沟槽298移动通过形成在第二套筒 210A中的第二套筒通道297A。

新鲜润滑剂222A从第二套筒通道297A经形成在第二套筒210A与轴 212之间的圆柱形通道295A移动到辊侧通道286和295。应当理解，可使 用螺旋沟槽代替圆柱形通道295A、形成在第二套筒210A中的通道297A。

新鲜润滑剂222A从辊侧通道286和295移动通过并到达辊侧头部腔 252。腔252中的新鲜润滑剂冷却、清洁并润滑辊侧齿轮组244。

再次参照图10，用过的润滑剂222B沿着辊侧用过的润滑剂路径的流 动通过箭头225D示出。用过的润滑剂222B经形成在辊侧插塞299B中的 插塞通道298B移动到第一套筒210内部的纵向开口216。应当理解，插塞 299B可以与辊侧头部壳体249形成一体。

用过的润滑剂222B从纵向开口216经套筒径向交叉孔213来到形成 在第一套筒210中的出口圆柱形周向沟槽241A。用过的润滑剂222B从出 口圆柱形周向沟槽241A经轴212中的第三径向延伸孔287移动到形成在 旋转分配器227中的内部沟道283。用过的润滑剂222B从内部沟道283经 出口端口270移动到出口润滑剂管线229。用过的润滑剂222B从出口润滑 剂管线229返回到润滑剂更新装置以完成其行程。

现在参照图11，根据本发明的又一个实施例，提供了用于为轧机中的 传动轴提供润滑的方法300。该方法300包括提供传动轴的步骤302以及 提供旋转分配器的步骤304，该传动轴具有延伸到轴的相对两端的中心开 口和从轴的外周部向内延伸的内部通道。该方法300还包括将分配器装配 在轴的外周部上的步骤306和将润滑剂输入到旋转分配器中的步骤308。 该方法300还包括将润滑剂从分配器传递到轴的内部通道的步骤310和将 润滑剂从轴的内部通道推进到轴的相对两端的步骤312。

根据本发明的又一个实施例，可以提供这样的方法300，即该方法进 一步包括将套筒插入到轴的中心开口中的步骤。

根据本发明的又一个实施例，可以提供这样的方法300，即该方法进 一步包括在套筒与本体之间提供通道的步骤，并且将润滑剂从轴的内部通 道推进到轴的相对两端的步骤包括沿着套筒与本体之间的通道推进润滑剂 的步骤。

根据本发明的又一个实施例，可以提供方法300，使得在套筒与主体 之间提供通道的步骤包括在套筒与主体之间提供螺旋通道。

本文描述的方法、系统和设备有利于主轴的有效且经济的冷却和润滑。 在此详细描述和/或示出了方法、系统和设备的示例性实施例。方法、系统 和设备不限于本文描述的特定实施例，而是每个设备和系统的部件以及每 种方法的步骤可以与本文描述的其它部件和步骤独立和分开地使用。每个 部件和每个方法步骤也可以与其它部件和/或方法步骤结合使用。

当介绍本文中描述和/或图示的方法和设备的元件/构件等时，用词 “一”、“一个”、“该”和“所述的”旨在意味着存在一个或更多个所 述元件/构件等。术语“包含”、“包括”和“具有”是指包括在内的，且 意味着可存在除所列元件/构件等之外的附加元件/构件等。

此书面描述使用了包括最佳模式在内的实例来公开本发明，并且还使 本领域的任何技术人员能够实施本发明，包括制造并利用任何装置或系统 并且执行任何所结合的方法。本发明的可专利范围由权利要求限定，并且 可包括本领域技术人员想到的其它示例。如果此类其它示例没有不同于权 利要求的文字语言所描述的结构元件，或者它们包括与权利要求的文字语 言无实质性区别的等同结构元件，则认为此类其它例子包含在权利要求的 保护范围内。

本文描述了利用不同冷却剂流入和流出主轴的示例性方法、系统和设 备，其减少或消除了由低效且昂贵的主轴润滑方法引起的过度的维护成本 和停机时间。此外，示例性方法系统和设备实现了增加的可靠性，同时降 低了投资和维护成本。本文描述的方法、系统和设备可以用于任何合适的 应用中。然而，它们特别适合于高温主轴应用，例如轧机。

以上详细描述了主轴装置和系统的示例性实施例。主轴以及相关联的 系统和方法不限于本文描述的特定实施例，而是系统的部件可以与本文描 述的其它部件独立和分开地使用。例如，部件也可以与其它电动机系统、 方法和设备组合使用，并且不限于仅利用如本文所述的系统和设备来实施。 相反，可以结合许多其它应用来实现和利用示例性实施例。

虽然公开内容的各种实施例的特定特征可能在一些附图中示出而在其 它附图中未示出，但这只是为了方便。按照公开内容的原理，附图的任何 特征可以结合任何其它附图的任何特征来进行论述和/或主张权利。

此书面描述使用了包括最佳模式在内的实例来公开本发明，并且还使 本领域的任何技术人员能够实施本发明，包括制造和使用任何装置或系统 并且实施任何所结合的方法。本发明的可专利范围由权利要求限定，并且 可包括本领域技术人员想到的其它示例。如果此类其它示例具有权利要求 的字面语言没有区别的结构元件，或者如果它们包括与权利要求的字面语 言有非实质性区别的等同结构元件，则此类其它示例意图处在权利要求的 范围内。

Claims (15)

1.一种传动轴组件，用于在金属轧机中使用的轧制机架，所述轴组件输送润滑剂通过所述组件，该传动轴组件包括：

轴，该轴包括外周部、限定了从该轴的第一端延伸到相对的第二端并且居中地定位的纵向开口、并且在其中限定了多个内部通道；和

旋转分配器，该旋转分配器安装在所述轴的外周部上并且适合于提供穿过所述轴中的所述多个内部通道的用于润滑剂的导管。

2.如权利要求1所述的传动轴组件，其中，所述旋转分配器包括用于将润滑剂输入到所述分配器中的第一和第二输入端以及用于从所述分配器输出润滑剂的输出端。

3.如权利要求1所述的传动轴组件，其中，所述旋转分配器包括第一和第二密封件，这些密封件彼此轴向间隔开并且适合于将所述旋转分配器密封到所述轴的外周部。

4.如权利要求3所述的传动轴组件，其中，所述密封件是唇形密封件。

5.如权利要求1所述的传动轴组件，其中，所述多个内部通道包括多个径向延伸的通道和多个轴向延伸的通道。

6.如权利要求1所述的传动轴组件，其中，所述多个内部通道包括至少一个同时径向和轴向延伸的通道。

7.如权利要求1所述的传动轴组件，其中，所述轴包括本体部分和套筒，该本体部分限定其内周部，该套筒的外周部装配到所述本体部分的内周部。

8.如权利要求7所述的传动轴组件，其中，所述本体部分的内周部和所述套筒的外周部限定了处于它们之间的通道。

9.如权利要求8所述的传动轴组件，其中，所述本体部分的内周部与所述套筒的外周部之间的通道是轴向延伸的通道。

10.如权利要求8所述的传动轴组件，其中，所述本体部分的内周部与所述套筒的外周部之间的通道的至少一部分是螺旋通道。

11.一种传动轴，用于在金属轧机中使用的轧制机架，该传动轴包括本体，该本体包括大致圆柱形的外周部、限定了从该轴的第一端延伸到相对的第二端并且居中地定位的纵向开口、并且在其中限定了多个内部通道。

12.如权利要求11所述的传动轴，其中，所述多个内部通道包括多个径向延伸的通道和多个轴向延伸的通道。

13.如权利要求11所述的传动轴，其中，

所述本体限定了其内周部；以及

还包括套筒，所述套筒的外周部装配到所述本体的内周部。

14.如权利要求13所述的传动轴，其中，所述本体和所述套筒限定了处于它们之间的通道。

15.如权利要求14所述的传动轴，其中，所述本体的内周部与所述套筒的外周部之间的通道是轴向延伸的通道。