CN110681701A

CN110681701A - 采用机械式弹簧改变刚度的非线性能量阱装置

Info

Publication number: CN110681701A
Application number: CN201910954602.3A
Authority: CN
Inventors: 赵武; 张炅; 黄丹; 孙超凡
Original assignee: Henan University of Technology
Current assignee: Henan University of Technology
Priority date: 2019-10-09
Filing date: 2019-10-09
Publication date: 2020-01-14
Anticipated expiration: 2039-10-09
Also published as: CN110681701B

Abstract

采用机械式弹簧改变刚度的非线性能量阱装置，包括上工作辊轴承座和设置在上工作辊轴承座外部的机械式弹簧结构；上工作辊轴承座为外形为正十二边形、内部为圆柱孔的套筒结构，上工作辊轴承座的中心线沿左右水平方向设置，上工作辊轴承座的外部同轴向设有外套筒，外套筒设置在机架上，外套筒的外形为正十二边形结构，机械式弹簧结构设置在外套筒上。本发明通过机械式弹簧结构作用于上工作辊轴承座，从而改变上工作辊的刚度，进而得到更高质量的轧件，可以研究机械式弹簧结构中弹簧刚度系数的改变对工作辊刚度特性的影响规律，也可以调整一组机械式弹簧结构中的至少一个弹性顶压支撑组件使轴承座偏离理想轴心线，模拟实际生产中出现的故障。

Description

采用机械式弹簧改变刚度的非线性能量阱装置

技术领域

本发明属于薄板带材生产技术领域，具体涉及一种采用机械式弹簧改变刚度的非线性能量阱装置。

背景技术

目前市场对高质量薄板带材的需求与日俱增，与轧制相关的理论、技术、设备和手段在不断的改进和发展。轧机工作辊结构刚度的大小决定着轧件质量与轧机效率的高低，一方面变化的轧机轧制力会影响到工作辊，工作辊刚度不足会影响轧件的成型质量；另一方面工作辊刚度不足在轧制的过程中会发生断裂，会影响其它机械设备的正常工作，导致生产效率大大降低。

工作辊的刚度对轧件的成型质量起着至关重要的作用，如何有效及时的改变工作辊的刚度，是控制轧件成型质量的关键之处。

发明内容

本发明为了解决现有技术中的不足之处，提供一种采用机械式弹簧改变刚度的非线性能量阱装置，通过调整不同刚度系数的弹簧结构，沿不同方向作用上工作辊的轴承座，从而得到不同刚度的工作辊，进而得到更高质量的轧件，同时可以研究机械式弹簧结构中弹簧刚度系数的改变对工作辊刚度特性的影响规律。

为解决上述技术问题，本发明采用如下技术方案：采用机械式弹簧改变刚度的非线性能量阱装置，包括上工作辊轴承座5和设置在上工作辊轴承座5外部的机械式弹簧结构7；

上工作辊轴承座5为外形为正十二边形、内部为圆柱孔的套筒结构，上工作辊轴承座5的中心线沿左右水平方向设置，上工作辊轴承座5的外部同轴向设有外套筒6，外套筒6设置在机架4上，外套筒6的外形为正十二边形结构，机械式弹簧结构7设置在外套筒6上，机械式弹簧结构7包括沿上工作辊轴承座5的中心线以圆形阵列布置的12个弹性顶压支撑组件12，12个弹性顶压支撑组件12根据弹簧刚度系数的不同分为四组，每组具有3个弹簧刚度系数相同的弹性顶压支撑组件12，弹簧刚度系数相同的任意2个弹性顶压支撑组件12以上工作辊轴承座5的中心线为圆心形成的夹角均为120°，且每个弹性顶压支撑组件12的内端均与上工作辊轴承座5外部的一个平面对应顶压配合。

每个弹性顶压支撑组件12均包括压板71、导柱72、推板74、活塞杆75、缸体77、安装板81和活塞82，活塞82滑动设在缸体77内并将缸体77内部分隔为第一腔体83和第二腔体84，活塞杆75一端沿缸体77的中心线伸入到缸体77内并与活塞82的一端面固定连接，缸体77上设有与活塞杆75滑动密封配合的密封圈85，安装板81与缸体77固定连接，安装板81通过连接螺拴86固定连接在机架4上，推板74中心轴向开设有螺纹孔，活塞杆75的另一端外部设有外螺纹，活塞杆75伸入推板74并螺纹连接在螺纹孔内，活塞杆75上螺纹连接有用于压紧推板74的锁紧螺母87，导柱72设有若干条，导柱72一端均与压板71的一侧面垂直并固定连接，若干条导柱72在压板71上圆形阵列布置，推板74上布置有与导柱72数量相同且一一对应的通孔，导柱72的另一端伸入到通孔内，导柱72上螺纹连接有与推板74接触的限位螺母88，每个导柱72上均套设有一个弹簧73，弹簧73两端分别与压板71和推板74顶压接触；

缸体上连接有第一进油单向阀76、第一出油单向阀78、第二进油单向阀79、第二出油单向阀80，第一进油单向阀76和第一出油单向阀78均与第一腔体83连通，第二进油单向阀79和第二出油单向阀80均与第二腔体84连通；

压板71的另一侧面与上工作辊轴承座5外部的一个平面顶压配合。

机架4左侧设有磁粉制动器1，机架4右侧设有电机11，上工作辊轴承座5设有两个，两个上工作辊轴承座5左右间隔设置，上工作辊8设置在两个上工作辊轴承座5之间，上工作辊8两端同轴向连接的传动轴9分别穿过左右两侧的上工作辊轴承座5，传动轴9通过轴承与上工作辊轴承座5转动连接，传动轴9的左端通过左联轴器3与磁粉制动器1连接，传动轴9的右端通过右联轴器10与电机11连接；

机架4上还设有两个下工作辊轴承座13，两个下工作辊轴承座13之间转动连接有下工作辊14，下工作辊14平行于上工作辊8且位于上工作辊8正下方。

机械式弹簧结构7对上工作辊轴承座5进行定位支撑起作用时，第二进油单向阀79和第一出油单向阀78均开启，第一进油单向阀76和第二出油单向阀80均关闭，液压油由第二进油单向阀79进入到第二腔体84内，第二腔体84体积增大，第一腔体83体积减小，推动活塞82和活塞杆75移动，活塞杆75伸出缸体77部分变长，推动推板74顶压弹簧73，弹簧73进而对压板71施加压力，使压板71顶压上工作辊轴承座5外部的一个平面；活塞杆75在移动的过程中与压板71始终是脱离的关系，活塞82在移动的过程中不能越过第一进油单向阀76的进油口位置；

机械式弹簧结构7不起作用时，第二进油单向阀79和第一出油单向阀78均关闭，第一进油单向阀76和第二出油单向阀80均开启，液压油由第一进油单向阀76进入到第一腔体83内，活塞杆75收缩，带动推板74、导柱72和压板71移动，压板71与上工作辊轴承座5脱离；

当一组的三个弹性顶压支撑组件12起作用时，其它组的弹性顶压支撑组件12与上工作辊轴承座5是脱离的关系，这样始终能保证中间支承的工作辊轴承座5在理想轴心线附近，然后再分别调整其它组的上工作辊轴承座5作用上工作辊轴承座5，从而改变上工作辊8的刚度。

采用上述技术方案，本发明具有以下有益效果：

一、机械式弹簧结构中弹簧刚度系数相同的任意2个弹性顶压支撑组件的设置位置以上工作辊轴承座的中心线为圆心具有120°的夹角，当一组3个弹性顶压支撑组件起作用时，能始终能保证中间支承的上工作辊轴承座在理想轴心线附近。

二、当一组3个弹性顶压支撑组件起作用时，其它组弹性顶压支撑组件与上工作辊轴承座是脱离的关系，始终能保证中间支承的上工作辊轴承座在理想轴心线附近，再分别调整其它组机械式弹簧结构作用上工作辊轴承座。

三、每个弹性顶压支撑组件的结构均相同，均采用弹簧及液压相结合的方式，由于四组弹性顶压支撑组件的刚度系数不同，这样可根据实际轧制作业情况进行液压调节。

四、机械式弹簧结构作用于上工作辊轴承座，从而改变上工作辊的刚度，进而得到更高质量的轧件，同时可以研究机械式弹簧结构中弹簧刚度系数的改变对工作辊刚度特性的影响规律，同时可以调整一组机械式弹簧结构中的至少一个弹性顶压支撑组件使轴承座偏离理想轴心线，模拟实际生产中出现的故障。

附图说明

图1是本发明的正视图。

图2是图1按A-A向的剖视图。

图3是本发明的俯视图。

图4是本发明中一个弹性顶压支撑组件的放大图。

具体实施方式

以下由特定的具体实施例说明本发明的实施方式，熟悉此技术的人士可由本说明书所揭露的内容轻易地了解本发明的其他优点及功效。须知，本说明书附图所绘示的结构、比例、大小等，均仅用以配合说明书所揭示的内容，以供熟悉此技术的人士了解与阅读，并非用以限定本发明可实施的限定条件，故不具技术上的实质意义，任何结构的修饰、比例关系的改变或大小的调整，在不影响本发明所能产生的功效及所能达成的目的下，均应仍落在本发明所揭示的技术内容能涵盖的范围内。同时，本说明书中所引用的如“上”、“下”、“左”、“右”、“前”、“后”、“顶”、“底”及“中间”等的用语，亦仅为便于叙述的明了，而非用以限定本发明可实施的范围，其相对关系的改变或调整，在无实质变更技术内容下，当亦视为本发明可实施的范畴。

如图1-图4所示，本发明的采用机械式弹簧改变刚度的非线性能量阱装置，包括上工作辊轴承座5和设置在上工作辊轴承座5外部的机械式弹簧结构7；

本发明的工作使用过程为：

本实施例并非对本发明的形状、材料、结构等作任何形式上的限制，凡是依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化与修饰，均属于本发明技术方案的保护范围。

Claims

1.采用机械式弹簧改变刚度的非线性能量阱装置，其特征在于：包括上工作辊轴承座（5）和设置在上工作辊轴承座（5）外部的机械式弹簧结构（7）；

上工作辊轴承座（5）为外形为正十二边形、内部为圆柱孔的套筒结构，上工作辊轴承座（5）的中心线沿左右水平方向设置，上工作辊轴承座（5）的外部同轴向设有外套筒（6），外套筒（6）设置在机架（4）上，外套筒（6）的外形为正十二边形结构，机械式弹簧结构（7）设置在外套筒（6）上，机械式弹簧结构（7）包括沿上工作辊轴承座（5）的中心线以圆形阵列布置的12个弹性顶压支撑组件（12），12个弹性顶压支撑组件（12）根据弹簧刚度系数的不同分为四组，每组具有3个弹簧刚度系数相同的弹性顶压支撑组件（12），弹簧刚度系数相同的任意2个弹性顶压支撑组件（12）以上工作辊轴承座（5）的中心线为圆心形成的夹角均为120°，且每个弹性顶压支撑组件（12）的内端均与上工作辊轴承座（5）外部的一个平面对应顶压配合。

2.根据权利要求1所述的采用机械式弹簧改变刚度的非线性能量阱装置，其特征在于：每个弹性顶压支撑组件（12）均包括压板（71）、导柱（72）、推板（74）、活塞杆（75）、缸体（77）、安装板（81）和活塞（82），活塞（82）滑动设在缸体（77）内并将缸体（77）内部分隔为第一腔体（83）和第二腔体（84），活塞杆（75）一端沿缸体（77）的中心线伸入到缸体（77）内并与活塞（82）的一端面固定连接，缸体（77）上设有与活塞杆（75）滑动密封配合的密封圈（85），安装板（81）与缸体（77）固定连接，安装板（81）通过连接螺拴（86）固定连接在机架（4）上，推板（74）中心轴向开设有螺纹孔，活塞杆（75）的另一端外部设有外螺纹，活塞杆（75）伸入推板（74）并螺纹连接在螺纹孔内，活塞杆（75）上螺纹连接有用于压紧推板（74）的锁紧螺母（87），导柱（72）设有若干条，导柱（72）一端均与压板（71）的一侧面垂直并固定连接，若干条导柱（72）在压板（71）上圆形阵列布置，推板（74）上布置有与导柱（72）数量相同且一一对应的通孔，导柱（72）的另一端伸入到通孔内，导柱（72）上螺纹连接有与推板（74）接触的限位螺母（88），每个导柱（72）上均套设有一个弹簧（73），弹簧（73）两端分别与压板（71）和推板（74）顶压接触；

缸体上连接有第一进油单向阀（76）、第一出油单向阀（78）、第二进油单向阀（79）、第二出油单向阀（80），第一进油单向阀（76）和第一出油单向阀（78）均与第一腔体（83）连通，第二进油单向阀（79）和第二出油单向阀（80）均与第二腔体（84）连通；

压板（71）的另一侧面与上工作辊轴承座（5）外部的一个平面顶压配合。

3.根据权利要求1或2所述的采用机械式弹簧改变刚度的非线性能量阱装置，其特征在于：机架（4）左侧设有磁粉制动器（1），机架（4）右侧设有电机（11），上工作辊轴承座（5）设有两个，两个上工作辊轴承座（5）左右间隔设置，上工作辊（8）设置在两个上工作辊轴承座（5）之间，上工作辊（8）两端同轴向连接的传动轴（9）分别穿过左右两侧的上工作辊轴承座（5），传动轴（9）通过轴承与上工作辊轴承座（5）转动连接，传动轴（9）的左端通过左联轴器（3）与磁粉制动器（1）连接，传动轴（9）的右端通过右联轴器（10）与电机（11）连接；

机架（4）上还设有两个下工作辊轴承座（13），两个下工作辊轴承座（13）之间转动连接有下工作辊（14），下工作辊（14）平行于上工作辊（8）且位于上工作辊（8）正下方。

4.根据权利要求2所述的采用机械式弹簧改变刚度的非线性能量阱装置，其特征在于：机械式弹簧结构（7）对上工作辊轴承座（5）进行定位支撑起作用时，第二进油单向阀（79）和第一出油单向阀（78）均开启，第一进油单向阀（76）和第二出油单向阀（80）均关闭，液压油由第二进油单向阀（79）进入到第二腔体（84）内，第二腔体（84）体积增大，第一腔体（83）体积减小，推动活塞（82）和活塞杆（75）移动，活塞杆（75）伸出缸体（77）部分变长，推动推板（74）顶压弹簧（73），弹簧（73）进而对压板（71）施加压力，使压板（71）顶压上工作辊轴承座（5）外部的一个平面；活塞杆（75）在移动的过程中与压板（71）始终是脱离的关系，活塞（82）在移动的过程中不能越过第一进油单向阀（76）的进油口位置；

机械式弹簧结构（7）不起作用时，第二进油单向阀（79）和第一出油单向阀（78）均关闭，第一进油单向阀（76）和第二出油单向阀（80）均开启，液压油由第一进油单向阀（76）进入到第一腔体（83）内，活塞杆（75）收缩，带动推板（74）、导柱（72）和压板（71）移动，压板（71）与上工作辊轴承座（5）脱离；

当一组的三个弹性顶压支撑组件（12）起作用时，其它组的弹性顶压支撑组件（12）与上工作辊轴承座（5）是脱离的关系，这样始终能保证中间支承的工作辊轴承座（5）在理想轴心线附近，然后再分别调整其它组的上工作辊轴承座（5）作用上工作辊轴承座（5），从而改变上工作辊（8）的刚度。