CN110340150B - 一种复合辊环 - Google Patents

Abstract

本发明属于辊环领域，具体的说是一种复合辊环，包括辊轴和辊壳，所述辊壳安装在辊轴上；所述辊壳由内圈和外圈组成，所述外圈底面均布设置有一组V字形卡槽，所述内圈上表面均布设置有一组卡爪，所述卡爪对内圈和外圈进行卡合，所述卡环在内圈膨胀收缩时在卡槽内运动，加大内圈的韧性；所述外圈内设置有空腔，所述空腔内设有支撑球，所述支撑球上铰接有支撑杆，所述支撑球与卡槽内的推块用连接绳相连，当连接绳向外拉紧时，所述支撑球带动两支撑杆向空腔两侧进行挤压，加强外圈内部的强度，有效地降低辊环因温度差或外力撞击所产生的裂纹破损；所述外圈上设有气囊，所述气囊对辊轴与内圈缝隙中渗入的颗粒进行吹出。

Description

一种复合辊环

技术领域

本发明属于辊环领域，具体的说是一种复合辊环。

背景技术

辊环是属于型材轧辊辊身上轧槽之间或轧槽以外的部分，辊环位于辊身两端的端辊环可防止氧化铁皮落入轴承；位于相邻两孔型之间的中间辊环则主要用来分开孔型和承受侧向压力，辊环的基本参数是辊环高度和辊环宽度。

辊环轧辊在轧制过程受装配应力，热应力和轧制应力的作用，辊环所受应力为沿截面各应力值的代数和；在轧制过程辊环内径切向拉应力最大，采用复合材料辊环有利于提高轧辊使用寿命，内层可用铸钢材料提高强韧性，外层用铸铁材料提高硬度和耐磨性。

但考虑到轧制过程辊环温差、轧制力等参数不稳定对辊环造成的影响，若上述参数波动过大，如辊轴受热膨胀与辊环之间的应力变大，导致辊环内部因应力过高导致的破碎裂纹，辊轴受到细微颗粒的磨损、辊环表面受到撞击时导致辊环表面的裂纹破损等，都容易对辊环造成一定的损坏，使得辊环的使用寿命大幅度降低。

本发明提供了一种复合辊环，能够增强辊环的韧性与强度，有效地降低辊环因环温差或外力撞击所产生的裂纹破损，从而有效地提高辊环的使用寿命。

发明内容

为了弥补现有技术的不足，本发明提供了一种复合辊环，能够增强辊环的韧性与强度，有效地降低辊环因环温差或外力撞击所产生的裂纹破损，从而有效地提高辊环的使用寿命。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：本发明所述的一种复合辊环，包括辊轴和辊壳，所述辊壳安装在辊轴上；所述辊壳由内圈和外圈组成，所述内圈与外圈由高韧性的合金材料构成，所述内圈安装在辊轴上，所述内圈外环侧面设置有凹槽，所述外圈内环侧面设置有凸块，所述凸块卡在凹槽内，所述内圈与外圈贴合处留有间隙，凸块与凹槽之间用一组螺栓连接；所述外圈底面均布设置有一组V字形卡槽，所述内圈上表面均布设置有一组卡爪，所述卡爪内端连接在内圈上，卡爪外端顶在外圈上的卡槽侧面，所述卡爪对内圈和外圈进行卡合；所述卡爪顶部设有固定环，所述固定环固连在外圈底面，所述固定环对卡爪外部进行限位；所述卡爪底面设置有滑槽，所述滑槽底部的外圈上设置有一号槽口，所述一号槽口底面连接有一号弹簧，所述一号弹簧另一端连接有滑块，所述滑块位于滑槽内，所述一号弹簧与滑块对卡爪底部进行顶紧；工作时，当辊轴受热膨胀时，辊轴膨胀带动外表面连接的内圈同时向外膨胀，内圈膨胀对内圈表面的卡爪施加向外的推力，且卡爪顶部设有的固定环在对卡爪进行限位，防止卡爪向固定环一侧运动，且卡爪底部的滑块在一号弹簧的压力下对卡爪顶部进行顶紧，且滑块在卡爪底部的滑槽内滑动，使得卡爪外端在内圈推力的推动下向外侧滑动，即卡爪外端在V字形卡槽侧面向上滑动，当卡爪外端运动到卡槽最高点时，卡爪外端在固定环的限位下滑动到相邻的卡槽内，且卡爪外端端部始终与卡槽侧面处于压紧状态，使得辊轴与内圈处于贴紧状态，防止细微颗粒进入辊轴与内圈之间的表面而导致颗粒对辊轴表面的磨损；当辊轴与内圈遇冷收缩时，内圈收缩带动卡爪外端在卡槽内向内侧滑动；辊环在工作的过程中，辊环内径切向压力较大，而辊环设置成内圈与外圈相配合的复合安装方式，有效的降低辊环内径的切向压力，且内圈与外圈的连接之间设有间隙，使得内圈热胀冷缩时在外圈的内环范围内具有一定的弹性，加大了内圈的韧性，从而使辊环或辊轴在受到外界温差变化时，起到分散辊环内部应力集中的作用，降低辊环内部因热膨胀应力过高导致的破碎裂纹的发生，从而有效地提高辊环的使用寿命。

优选的，所述外圈内部设置有空腔，所述外圈内侧第二个卡槽内设有推块，且此卡槽侧面设置有连接管口，所述连接管口另一端与空腔相通，所述空腔内设有支撑球，所述推块底面设置有连接绳，所述连接绳穿过连接管口与支撑球相连，所述支撑球上对称铰接有支撑杆，所述支撑杆两侧顶在空腔侧壁上，当连接绳向外拉紧时，支撑球带动两支撑杆向空腔两侧进行挤压，所述外圈内部的空腔分为上下两半，空腔上下两半各自加工完成后组装在一起；工作时，当卡爪外端运动到第二个卡槽内时，卡爪外端对卡槽内的推块向上顶起，推块向上运动时带动连接绳底端的支撑球向上运动，从而使得支撑球上铰接的支撑杆向空腔两侧撑起，使得空腔的体积膨胀增大，加强外圈内部的强度；当推块向下运动时，推块向下运动带动连接绳底端的支撑球向下运动，支撑球运动带动两支撑杆回收，支撑杆对空腔两侧支撑力降低，空腔的体积收缩减小，空腔在外圈受到温差变化时，空腔的膨胀收缩使得外圈内部具有一定的弹性，起到分散辊环内部应力集中的作用，从而加强外圈内部的韧性，有效地降低辊环因温度差或外力撞击所产生的裂纹破损，从而有效地提高辊环的使用寿命。

优选的，所述空腔两侧对称设有均布的弹性立柱，所述立柱位于支撑球外侧，当支撑球被连接绳拉动向外侧运动时，所述立柱对支撑球进行限位；工作时，当支撑球被连接绳拉动向外侧运动到立柱位置时，支撑球把弹性立柱分别向空腔两侧挤压，使得立柱对两侧的空腔进一步支撑，加强空腔的支撑效果，进一步加强外圈内部的韧性及强度，降低辊环因温度差或外力撞击所产生的裂纹破损，从而有效地提高辊环的使用寿命。

优选的，所述立柱侧面设有齿轮状轮齿，相邻两立柱轮齿相互啮合，当其中一个立柱受力弯曲时，此立柱通过啮合的轮齿挤压相邻立柱反向弯曲；工作时，当支撑球把弹性立柱分别向空腔两侧挤压时，其中一个立柱受力弯曲，此立柱上的轮齿带动啮合的相邻立柱上的轮齿转动，使得相邻的立柱受力反向弯曲，使支撑球与立柱端部进行更强烈的挤压，立柱受到支撑球的压力更大，加强立柱对空腔两侧的支撑效果，从而更进一步的加强外圈内部的韧性及强度，降低辊环因温度差或外力撞击所产生的裂纹破损，从而有效地提高辊环的使用寿命。

优选的，所述卡爪底部的外圈上设置有二号槽口，所述二号槽口底面设置有一号气道，所述一号气道另一端与空腔内部相通，所述二号槽口内设有气囊，所述气囊喷口与一号气道相连，所述空腔中部设置有二号气道，所述二号气道另一端与内圈内环侧面相通；工作时，当卡爪外端向外侧滑动时，卡爪底部把气囊内的气体压缩进空腔，且此时空腔内部膨胀时内外产生的压力差同时把气囊内的气体吸入，当空腔内部收缩时，空腔把内部的气体通过二号气道挤压进辊轴侧面上，一方面吹入辊轴侧面中部的气流对辊轴与内圈缝隙中渗入的细微颗粒进行吹出，一方面对辊轴进行吹冷降温，降低辊环因温度差或外力磨损所产生的裂纹破损，从而有效地提高辊环的使用寿命。

优选的，所述支撑杆侧面底部连接有二号弹簧，所述二号弹簧另一端与空腔下半的支撑杆侧面相连，当支撑杆运动到外侧极限位置时，二号弹簧对两端的支撑杆施加一定的拉力，当支撑杆运动到内侧极限位置时，二号弹簧对两端的支撑杆施加一定的压力；工作时，当支撑杆向外侧运动到极限位置时，此时二号弹簧处于被拉伸状态，二号弹簧对两支撑杆施加一定的拉力，此时支撑球向下运动对两支撑杆进行回收，二号弹簧起到加快两支撑杆回收的作用；当支撑杆向内侧运动到极限位置时，此时二号弹簧处于被压缩状态，二号弹簧对两支撑杆施加一定的压力，此时支撑球向上运动对两支撑杆撑起时，二号弹簧起到加快两支撑杆撑起的作用，从而加快整个支撑杆对空腔侧壁的支撑，最终加强空腔的支撑效果，从而进一步加强外圈内部的韧性及强度，降低辊环因温度差或外力撞击所产生的裂纹破损，从而有效地提高辊环的使用寿命。

本发明的有益效果如下：

1.本发明通过把辊壳设置成内圈和外圈的复合方式，且内圈与外圈之间设置有卡槽与卡爪，卡爪在内圈膨胀收缩时在卡槽内运动，加大了内圈的韧性，从而使辊环或辊轴在受到外界温差变化时，起到分散辊环内部应力集中的作用，降低辊环内部因热膨胀应力过高导致的破碎裂纹的发生。

2.本发明通过在外圈内设置有空腔，空腔内设有支撑球，支撑球上铰接有支撑杆，支撑球与卡槽内的推块相连，当连接绳向外拉紧时，支撑球带动两支撑杆向空腔两侧进行挤压，从而起到加强外圈内部的强度，有效地降低辊环因温度差或外力撞击所产生的裂纹破损。

附图说明

下面结合附图对本发明作进一步说明。

图1是本发明的立体示意图；

图2是本发明的俯视图；

图3是图2中A-A的剖视图；

图4是图3中B处的放大图；

图5是图3中C处的放大图；

图6是立柱的工作示意图；

图中：辊轴1、辊壳2、内圈3、凹槽31、外圈4、凸块41、固定环42、一号槽口43、一号弹簧44、滑块45、二号槽口46、一号气道47、气囊48、卡槽5、推块51、连接管口52、连接绳53、卡爪6、滑槽61、空腔7、支撑球71、支撑杆72、立柱73、轮齿731、二号气道74、二号弹簧75。

具体实施方式

为了使本发明实现的技术手段、创作特征、达成目的与功效易于明白了解，下面结合实施方式，进一步阐述本发明。

如图1-图6所示，本发明所述的一种复合辊环，包括辊轴1和辊壳2，所述辊壳2安装在辊轴1上；所述辊壳2由内圈3和外圈4组成，所述内圈3与外圈4由高韧性的合金材料构成，所述内圈3安装在辊轴1上，所述内圈3外环侧面设置有凹槽31，所述外圈4内环侧面设置有凸块41，所述凸块41卡在凹槽31内，所述内圈3与外圈4贴合处留有间隙，凸块41与凹槽31之间用一组螺栓连接；所述外圈4底面均布设置有一组V字形卡槽5，所述内圈3上表面均布设置有一组卡爪6，所述卡爪6内端连接在内圈3上，卡爪6外端顶在外圈4上的卡槽5侧面，所述卡爪6对内圈3和外圈4进行卡合；所述卡爪6顶部设有固定环42，所述固定环42固连在外圈4底面，所述固定环42对卡爪6外部进行限位；所述卡爪6底面设置有滑槽61，所述滑槽61底部的外圈4上设置有一号槽口43，所述一号槽口43底面连接有一号弹簧44，所述一号弹簧44另一端连接有滑块45，所述滑块45位于滑槽61内，所述一号弹簧44与滑块45对卡爪6底部进行顶紧；工作时，当辊轴1受热膨胀时，辊轴1膨胀带动外表面连接的内圈3同时向外膨胀，内圈3膨胀对内圈3表面的卡爪6施加向外的推力，且卡爪6顶部设有的固定环42在对卡爪6进行限位，防止卡爪6向固定环42一侧运动，且卡爪6底部的滑块45在一号弹簧44的压力下对卡爪6顶部进行顶紧，且滑块45在卡爪6底部的滑槽61内滑动，使得卡爪6外端在内圈3推力的推动下向外侧滑动，即卡爪6外端在V字形卡槽5侧面向上滑动，当卡爪6外端运动到卡槽5最高点时，卡爪6外端在固定环42的限位下滑动到相邻的卡槽5内，且卡爪6外端端部始终与卡槽5侧面处于压紧状态，使得辊轴1与内圈3处于贴紧状态，防止细微颗粒进入辊轴1与内圈3之间的表面而导致颗粒对辊轴1表面的磨损；当辊轴1与内圈3遇冷收缩时，内圈3收缩带动卡爪6外端在卡槽5内向内侧滑动；辊环在工作的过程中，辊环内径切向压力较大，而辊环设置成内圈3与外圈4相配合的复合安装方式，有效的降低辊环内径的切向压力，且内圈3与外圈4的连接之间设有间隙，使得内圈3热胀冷缩时在外圈4的内环范围内具有一定的弹性，加大了内圈3的韧性，从而使辊环或辊轴1在受到外界温差变化时，起到分散辊环内部应力集中的作用，降低辊环内部因热膨胀应力过高导致破碎裂纹的发生，从而有效地提高辊环的使用寿命。

作为本发明的一种实施方案，所述外圈4内部设置有空腔7，所述外圈4内侧第二个卡槽5内设有推块51，且此卡槽5侧面设置有连接管口52，所述连接管口52另一端与空腔7相通，所述空腔7内设有支撑球71，所述推块51底面设置有连接绳53，所述连接绳53穿过连接管口52与支撑球71相连，所述支撑球71上对称铰接有支撑杆72，所述支撑杆72两侧顶在空腔7侧壁上，当连接绳53向外拉紧时，支撑球71带动两支撑杆72向空腔7两侧进行挤压；所述外圈4内部的空腔7分为上下两半，空腔7上下两半各自加工完成后组装在一起；工作时，当卡爪6外端运动到第二个卡槽5内时，卡爪6外端对卡槽5内的推块51向上顶起，推块51向上运动时带动连接绳53底端的支撑球71向上运动，从而使得支撑球71上铰接的支撑杆72向空腔7两侧撑起，使得空腔7的体积膨胀增大，加强外圈4内部的强度；当推块51向下运动时，推块51向下运动带动连接绳53底端的支撑球71向下运动，支撑球71运动带动两支撑杆72回收，支撑杆72对空腔7两侧支撑力降低，空腔7的体积收缩减小，空腔7在外圈4受到温差变化时，空腔7的膨胀收缩使得外圈4内部具有一定的弹性，起到分散辊环内部应力集中的作用，从而加强外圈4内部的韧性，有效地降低辊环因温度差或外力撞击所产生的裂纹破损，从而有效地提高辊环的使用寿命。

作为本发明的一种实施方案，所述空腔7两侧对称设有均布的弹性立柱73，所述立柱73位于支撑球71外侧，当支撑球71被连接绳53拉动向外侧运动时，所述立柱73对支撑球71进行限位；工作时，当支撑球71被连接绳53拉动向外侧运动到立柱73位置时，支撑球71把弹性立柱73分别向空腔7两侧挤压，使得立柱73对两侧的空腔7进一步支撑，加强空腔7的支撑效果，进一步加强外圈4内部的韧性及强度，降低辊环因温度差或外力撞击所产生的裂纹破损，从而有效地提高辊环的使用寿命。

作为本发明的一种实施方案，所述立柱73侧面设有齿轮状轮齿731，相邻两立柱73轮齿731相互啮合，当其中一个立柱73受力弯曲时，此立柱73通过啮合的轮齿731挤压相邻立柱73反向弯曲；工作时，当支撑球71把弹性立柱73分别向空腔7两侧挤压时，其中一个立柱73受力弯曲，此立柱73上的轮齿731带动啮合的相邻立柱73上的轮齿731转动，使得相邻的立柱73受力反向弯曲，使支撑球71与立柱73端部进行更强烈的挤压，立柱73受到支撑球71的压力更大，加强立柱73对空腔7两侧的支撑效果，从而更进一步的加强外圈4内部的韧性及强度，降低辊环因温度差或外力撞击所产生的裂纹破损，从而有效地提高辊环的使用寿命。

作为本发明的一种实施方案，所述卡爪6底部的外圈4上设置有二号槽口46，所述二号槽口46底面设置有一号气道47，所述一号气道47另一端与空腔7内部相通，所述二号槽口46内设有气囊48，所述气囊48喷口与一号气道47相连，所述空腔7中部设置有二号气道74，所述二号气道74另一端与内圈3内环侧面相通；工作时，当卡爪6外端向外侧滑动时，卡爪6底部把气囊48内的气体压缩进空腔7，且此时空腔7内部膨胀时内外产生的压力差同时把气囊48内的气体吸入，当空腔7内部收缩时，空腔7把内部的气体通过二号气道74挤压进辊轴1侧面上，一方面吹入辊轴1侧面中部的气流对辊轴1与内圈3缝隙中渗入的细微颗粒进行吹出，一方面对辊轴1进行吹冷降温，降低辊环因温度差或外力磨损所产生的裂纹破损，从而有效地提高辊环的使用寿命。

作为本发明的一种实施方案，所述支撑杆72侧面底部连接有二号弹簧75，所述二号弹簧75另一端与空腔7下半的支撑杆72侧面相连；工作时，当支撑杆72向外侧运动时，此时二号弹簧75处于被拉伸状态，二号弹簧75对两支撑杆72施加一定的拉力，此时支撑球71向下运动对两支撑杆72进行回收，二号弹簧75起到加快两支撑杆72回收的作用；当支撑杆72向内侧运动时，此时二号弹簧75处于被压缩状态，二号弹簧75对两支撑杆72施加一定的压力，此时支撑球71向上运动对两支撑杆72撑起时，二号弹簧75起到加快两支撑杆72撑起的作用，从而加快整个支撑杆72对空腔7侧壁的支撑，最终加强空腔7的支撑效果，从而进一步加强外圈4内部的韧性及强度，降低辊环因温度差或外力撞击所产生的裂纹破损，从而有效地提高辊环的使用寿命。

工作时，当辊轴1受热膨胀时，辊轴1膨胀带动外表面连接的内圈3同时向外膨胀，内圈3膨胀对内圈3表面的卡爪6施加向外的推力，且卡爪6顶部设有的固定环42在对卡爪6进行限位，防止卡爪6向固定环42一侧运动，且卡爪6底部的滑块45在一号弹簧44的压力下对卡爪6顶部进行顶紧，且滑块45在卡爪6底部的滑槽61内滑动，使得卡爪6外端在内圈3推力的推动下向外侧滑动，即卡爪6外端在V字形卡槽5侧面向上滑动，当卡爪6外端运动到卡槽5最高点时，卡爪6外端在固定环42的限位下滑动到相邻的卡槽5内，且卡爪6外端端部始终与卡槽5侧面处于压紧状态，使得辊轴1与内圈3处于贴紧状态，防止细微颗粒进入辊轴1与内圈3之间的表面而导致颗粒对辊轴1表面的磨损；当辊轴1与内圈3遇冷收缩时，内圈3收缩带动卡爪6外端在卡槽5内向内侧滑动；辊环在工作的过程中，辊环内径切向压力较大，而辊环设置成内圈3与外圈4相配合的复合安装方式，有效的降低辊环内径的切向压力，且内圈3与外圈4的连接之间设有间隙，使得内圈3热胀冷缩时在外圈4的内环范围内具有一定的弹性，加大了内圈3的韧性，从而使辊环或辊轴1在受到外界温差变化时，起到分散辊环内部应力集中的作用，降低辊环内部因热膨胀应力过高导致破碎裂纹的发生，从而有效地提高辊环的使用寿命。

以上显示和描述了本发明的基本原理、主要特征和优点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中的描述的只是说明本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。

Claims (5)

1.一种复合辊环，包括辊轴(1)和辊壳(2)，所述辊壳(2)安装在辊轴(1)上；其特征在于：所述辊壳(2)由内圈(3)和外圈(4)组成，所述内圈(3)与外圈(4)由高韧性的合金材料构成，所述内圈(3)安装在辊轴(1)上，所述内圈(3)外环侧面设置有凹槽(31)，所述外圈(4)内环侧面设置有凸块(41)，所述凸块(41)卡在凹槽(31)内，所述内圈(3)与外圈(4)贴合处留有间隙，且凸块(41)与凹槽(31)之间用一组螺栓连接；所述外圈(4)底面均布设置有一组V字形卡槽(5)，所述内圈(3)上表面均布设置有一组卡爪(6)，所述卡爪(6)内端连接在内圈(3)上，卡爪(6)外端顶在外圈(4)上的卡槽(5)侧面，所述卡爪(6)对内圈(3)和外圈(4)进行卡合；所述卡爪(6)顶部设有固定环(42)，所述固定环(42)固连在外圈(4)底面，所述固定环(42)对卡爪(6)外部进行限位；所述卡爪(6)底面设置有滑槽(61)，所述滑槽(61)底部的外圈(4)上设置有一号槽口(43)，所述一号槽口(43)底面连接有一号弹簧(44)，所述一号弹簧(44)另一端连接有滑块(45)，所述滑块(45)位于滑槽(61)内，所述一号弹簧(44)与滑块(45)对卡爪(6)底部进行顶紧。

2.根据权利要求1所述的一种复合辊环，其特征在于：所述外圈(4)内部设置有空腔(7)，所述外圈(4)内侧第二个卡槽(5)内设有推块(51)，且此卡槽(5)侧面设置有连接管口(52)，所述连接管口(52)另一端与空腔(7)相通，所述空腔(7)内设有支撑球(71)，所述推块(51)底面设置有连接绳(53)，所述连接绳(53)穿过连接管口(52)与支撑球(71)相连，所述支撑球(71)上对称铰接有支撑杆(72)，所述支撑杆(72)两侧顶在空腔(7)侧壁上，当连接绳(53)向外拉紧时，支撑球(71)带动两支撑杆(72)向空腔(7)两侧进行挤压。

3.根据权利要求2所述的一种复合辊环，其特征在于：所述空腔(7)两侧设有均布的弹性立柱(73)，所述立柱(73)位于支撑球(71)外侧，当支撑球(71)被连接绳(53)拉动向外侧运动时，所述立柱(73)对支撑球(71)进行限位。

4.根据权利要求3所述的一种复合辊环，其特征在于：所述立柱(73)侧面设有齿轮状轮齿(731)，相邻两立柱(73)轮齿(731)相互啮合，当其中一个立柱(73)受力弯曲时，此立柱(73)通过啮合的轮齿(731)挤压相邻的立柱(73)反向弯曲。

5.根据权利要求2所述的一种复合辊环，其特征在于：所述卡爪(6)底部的外圈(4)上设置有二号槽口(46)，所述二号槽口(46)底面设置有一号气道(47)，所述一号气道(47)另一端与空腔(7)内部相通，所述二号槽口(46)内设有气囊(48)，所述气囊(48)喷口与一号气道(47)相连，所述空腔(7)中部设置有二号气道(74)，所述二号气道(74)另一端与内圈(3)内环侧面相通。

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