CN110695270B - 一种立式小辊径工作辊辗环装置 - Google Patents

Abstract

一种立式小辊径工作辊辗环装置，属于环件轧制设备技术领域，解决工作辊与待辗环件的接触面积大、所需设备轧制力大的技术问题。本装置包括轧辊机架、上轧辊辊系和下轧辊辊系，轧辊机架包括主机架和副机架，主机架和副机架相对设置，主机架内和副机架中均设置有上轧辊滑块，主机架中上轧辊滑块的下方设置有下轧辊滑块，副机架中上轧辊滑块的下方设置有下轧辊固定座，液压缸驱动上轧辊滑块沿导柱上下滑动；上轧辊辊系包括上支撑辊、上传动辊和上工作辊，下轧辊辊系与上轧辊辊系关于轧制辊缝中心线对称设置，待轧环件套装在下轧辊辊系上。本发明中小辊径工作辊使得局部变形区变小，多辊系传动系统证工作辊的轧制压力和转矩传动，延长轧辊使用寿命。

Description

一种立式小辊径工作辊辗环装置

技术领域

本发明属于环件轧制设备技术领域，具体涉及的是一种立式小辊径工作辊辗环装置。

背景技术

环件轧制（亦称辗环、环件辗扩、扩孔、轧环）是借助辗环机（亦称轧环机、环轧机、扩孔机）的驱动辊和芯辊两个工作辊的作用，使环件产生连续局部塑性变形，进而实现壁厚减小、直径扩大、截面轮廓成形的塑性加工工艺。

轧制过程中，两工作辊与待辗（轧）环件的内外表面相接触，接触面积越大环件锻透性越好，但是接触面积过大，所需轧制力也会越大，工作辊易断裂，环件的成形质量差或易报废，如何在提高环件的成形质量的同时考虑设备轧制力和工作辊使用寿命，成为亟待解决的问题。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术中的不足，解决工作辊与待辗环件的接触面积大、所需设备轧制力大，环件的成形质量差的技术问题，提供一种立式小辊径工作辊辗环装置。

本发明通过以下技术方案予以实现。

一种立式小辊径工作辊辗环装置，它包括轧辊机架、上轧辊辊系和下轧辊辊系，所述轧辊机架包括主机架和副机架，其中：所述主机架和副机架相对设置，主机架的顶部和副机架的顶部通过机架横梁固定连接，主机架内的上部和副机架内的上部均设置有上轧辊滑块，主机架中上轧辊滑块的下方设置有下轧辊滑块，副机架中上轧辊滑块的下方设置有下轧辊固定座；所述主机架的上方和副机架的上方分别设置有液压缸，液压缸竖直向下设置，液压缸上设置的活塞杆的端部贯穿对应的主机架和副机架分别与上轧辊滑块固定连接，上轧辊滑块的四个角位置处分别设置有导孔，主机架和副机架上与导孔位置对应处分别设置有导柱，导柱穿过导孔，液压缸驱动上轧辊滑块沿导柱上下滑动；

所述上轧辊辊系的两端分别安装在主机架和副机架上设置的上轧辊滑块上，上轧辊辊系包括上支撑辊、上传动辊和上工作辊，两个上传动辊对称设置于上支撑辊的下方，并且两个上传动辊分别与上支撑辊相外切；所述上工作辊设置于两个上传动辊的下方，并且上工作辊与两个上支撑辊相外切；

所述下轧辊辊系的一端安装于下轧辊固定座上，下轧辊辊系的另一端安装于下轧辊滑块上，所述下轧辊辊系包括下支撑辊、下传动辊和下工作辊，下轧辊辊系与所述的上轧辊辊系关于轧制辊缝中心线对称设置，待轧环件套装在下轧辊辊系上；

所述上工作辊和下工作辊的直径为20～200mm，且上轧辊辊系和下轧辊辊系中工作辊、传动辊与支撑辊的直径比为1:1.2~1.5:2~3；

贯穿主机架的下部设置有横移滑轨，横移滑轨的一端设置有液压横移驱动装置，液压横移驱动装置上设置的活塞杆与所述下轧辊滑块固定连接，液压横移驱动装置驱动下轧辊滑块沿横移滑轨水平滑动。

进一步地，所述主机架上方设置的液压缸和副机架上方设置的液压缸分别与控制器连接，两个所述的液压缸同步执行控制器的指令，液压缸驱动主机架中设置的上轧辊滑块和副机架中设置的上轧辊滑块同步升降运动。

进一步地，位于主机架与副机架相对面的主机架的上部设置有导向装置，所述导向装置包括液压控制器和导向辊轮，液压控制器包括导向油缸和位移传感器，两个导向油缸分别铰接于主机架上部的前后两侧，两个导向油缸关于轧辊机架的纵向轴线对称设置，导向油缸的活塞杆的末端通过曲柄连杆与导向辊轮固定连接，导向辊轮压紧待轧环件的前后两侧；所述位移传感器设置于导向油缸的活塞杆上，位移传感器通过检测导向油缸的活塞杆的伸长量测量待轧环件的直径。

进一步地，所述上轧辊辊系中的轧辊与下轧辊辊系中的轧辊均呈筝形布置。

进一步地，所述的上工作辊设置为主动工作辊，下工作辊设置为从动工作辊。

进一步地，所述上轧辊辊系的动力输入端与传动系统连接，所述传动系统包括从动轴、联轴器、万向节轴、主动轴、减速器和电机，所述电机的动力输出端与减速器的动力输入端连接，减速器的动力输出端与主动轴连接，主动轴与万向节轴的一端连接，万向节轴的另一端通过联轴器与从动轴连接，从动轴与上支撑辊连接。

进一步地，所述上轧辊辊系中轧辊的两端与上轧辊滑块之间均设置有上轧辊轴承，所述下轧辊辊系中轧辊的两端与对应的下轧辊滑块或者下轧辊固定座之间均设置有下轧辊轴承。

本发明具有如下有益效果：

本发明提供的一种立式小辊径工作辊辗环装置，采用小辊径工作辊，减小工作辊与待辗（轧）环件的接触面积，使得局部变形区变小；采用包括支撑辊、传动辊和工作辊在内的多辊系传动系统，以保证工作辊的轧制压力和转矩传动；同时采用双机架，使得轧辊由一端固定的悬臂梁受力结构转变为两端固定的简支梁受力结构，使得工作辊辊身受力方式改变，辊身不易损伤断裂，本发明能够更广泛地被应用到实际生产中。

附图说明

图1为本发明主视剖视结构示意图；

图2为本发明侧视剖视结构示意图；

图3为本发明轧辊辊系工作原理图。

图中，1为副机架，2为机架横梁，3为主机架，4为液压缸，5为上轧辊滑块，6为上支撑辊，7为上传动辊，8为上工作辊，9为下工作辊，10为上轧辊轴承，11为下轧辊轴承，12为副机架下轧辊基座，13为导向油缸，14为导向辊轮，15为从动轴，16为联轴器，17为万向节轴，18为主动轴，19为减速机，20为电机，21为主机架下辊滑块，22为横移滑轨，23为液压横移驱动装置，24为待轧环件，25为下传动辊，26为下支撑辊。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明作进一步的详细描述，所描述的实施例仅仅是发明一部分实施例，而不是全部的实施例。

如图1和图2所示的一种立式小辊径工作辊辗环装置，它包括轧辊机架、上轧辊辊系和下轧辊辊系，所述轧辊机架包括主机架3和副机架1，其中：所述主机架3和副机架1相对设置，主机架3的顶部和副机架1的顶部通过机架横梁2固定连接，主机架3内的上部和副机架1内的上部均设置有上轧辊滑块5，主机架3中上轧辊滑块5的下方设置有下轧辊滑块21，副机架1中上轧辊滑块5的下方设置有下轧辊固定座12；所述主机架3的上方和副机架1的上方分别设置有液压缸4，液压缸4竖直向下设置，液压缸4上设置的活塞杆的端部贯穿对应的主机架3和副机架1分别与上轧辊滑块5固定连接，上轧辊滑块5的四个角位置处分别设置有导孔，主机架3和副机架1上与导孔位置对应处分别设置有导柱，导柱穿过导孔，液压缸4驱动上轧辊滑块5沿导柱上下滑动；

所述上轧辊辊系的两端分别安装在主机架3和副机架1上设置的上轧辊滑块5上，上轧辊辊系包括上支撑辊6、上传动辊7和上工作辊8，两个上传动辊7对称设置于上支撑辊6的下方，并且两个上传动辊7分别与上支撑辊6相外切；所述上工作辊8设置于两个上传动辊7的下方，并且上工作辊8与两个上支撑辊6相外切；

所述下轧辊辊系的一端安装于下轧辊固定座12上，下轧辊辊系的另一端安装于下轧辊滑块21上，所述下轧辊辊系包括下支撑辊26、下传动辊25和下工作辊9，下轧辊辊系与所述的上轧辊辊系关于轧制辊缝中心线对称设置，待轧环件24套装在下轧辊辊系上；

所述上工作辊8和下工作辊9的直径为20～200mm，且上轧辊辊系和下轧辊辊系中工作辊、传动辊与支撑辊的直径比为1:1.2~1.5:2~3；

贯穿主机架3的下部设置有横移滑轨22，横移滑轨22的一端设置有液压横移驱动装置23，液压横移驱动装置23上设置的活塞杆与所述下轧辊滑块21固定连接，液压横移驱动装置23驱动下轧辊滑块21沿横移滑轨22水平滑动。

进一步地，所述主机架3上方设置的液压缸4和副机架1上方设置的液压缸4分别与控制器连接，两个所述的液压缸4同步执行控制器的指令，液压缸4驱动主机架3中设置的上轧辊滑块5和副机架1中设置的上轧辊滑块5同步升降运动。

进一步地，位于主机架3与副机架1相对面的主机架3的上部设置有导向装置，所述导向装置包括液压控制器和导向辊轮14，液压控制器包括导向油缸13和位移传感器，两个导向油缸13分别铰接于主机架3上部的前后两侧，两个导向油缸13关于轧辊机架的纵向轴线对称设置，导向油缸13的活塞杆的末端通过曲柄连杆与导向辊轮14固定连接，导向辊轮14压紧待轧环件24的前后两侧；所述位移传感器设置于导向油缸13的活塞杆上，位移传感器通过检测导向油缸13的活塞杆的伸长量测量待轧环件的直径。

进一步地，所述上轧辊辊系中的轧辊与下轧辊辊系中的轧辊均呈筝形布置。

进一步地，所述的上工作辊8设置为主动工作辊，下工作辊9设置为从动工作辊。

进一步地，所述上轧辊辊系的动力输入端与传动系统连接，所述传动系统包括从动轴15、联轴器16、万向节轴17、主动轴18、减速器19和电机20，所述电机20的动力输出端与减速器19的动力输入端连接，减速器19的动力输出端与主动轴18连接，主动轴18与万向节轴17的一端连接，万向节轴17的另一端通过联轴器16与从动轴15连接，从动轴15与上支撑辊6连接。

进一步地，所述上轧辊辊系中轧辊的两端与上轧辊滑块5之间均设置有上轧辊轴承10，所述下轧辊辊系中轧辊的两端与对应的下轧辊滑块21或者下轧辊固定座12之间均设置有下轧辊轴承11。

碾环机主机架3和副机架1顶部以机架纵向对称轴对称放置的液压缸4与导柱构成一个上轧辊辊系的导向装置，两个液压缸4执行控制器的指令，使得两机架的上轧辊滑块5上下同步运动，并由位移传感器通过上轧辊滑块调节上工作辊的压下量。

主机架3中的下轧辊滑块21和副机架3中的下轧辊基座12均装有下轧辊轴承11，下轧辊辊系装入下轧辊轴承11的内孔中，在液压横向移动装置23的作用下，下轧辊滑块21与下轧辊辊系及下轧辊轴承在连接状态下沿着横移滑轨22横向移出，待轧环件24套入下轧辊辊系上，将下轧辊滑块和下轧辊辊系横向移入到副机架1下轧辊基座12的轧制工位，使得副机架1的下轧辊轴承11与下轧辊基座12锁定配合。

上轧辊滑块5装有上轧辊轴承10，上轧辊辊系装入对应上轧辊轴承内孔中，在电机20、减速器19、主动轴18、联轴器16、万向节轴17和从动轴5组成的传动系统的驱动下转动的上轧辊支撑辊6的转动稳定性提高，加工偏差减小。

下轧辊基座12和下轧辊滑块21 装有下轧辊轴承11，下轧辊系装入对应下轧辊轴承11内孔中，通过下轧辊轴承11对下轧辊辊系的支撑，下轧辊轧辊系的被动传动将更加稳定，以减小甩尾。

采用双机架，使得轧辊由一端固定的悬臂梁受力结构转变为两端固定的简支梁受力结构，使得工作辊辊身受力方式改变，辊身不易损伤断裂。

如图3所示的轧辊系工作原理图，工作时上支撑辊6在传动系统的驱动下转动，在摩擦力作用下带动上传动辊7、上工作辊8转动，同时上轧辊滑块5在导向装置的作用下，上工作辊8压下，待轧环件24同时受上工作辊8的下压力和转动力矩作用，待轧环件24转动并发生局部变形。同时，下辊系各轧辊被动转动，并对待轧环件24起支撑作用。

为了准确的测量环件的直径，轧制时，轧辊机架上沿纵向轴线对称放置的一对导向装置中，液压控制器13和位移传感器连接，通过两个位移传感器分别检测两个导向油缸中活塞杆的伸长量，根据与每个导向油缸连接的曲杆连杆的长度和弯曲度，计算出该曲柄连杆转动的角度，进而计算出与该曲柄连杆连接的导向辊轮14的水平位移距离，根据两个导向辊轮14的水平位移得出环件直径。

待轧环件24加工完成后，在液压横移驱动装置23的作用下，下轧辊滑块21与下轧辊辊系及下轧辊轴承在连接状态下沿着横向滑轨22横向移出，卸下环件，一次加工完成。

以上所述仅为本发明的优选实施例而并不用于限制本发明，在实施例技术方案中对单个或者多个技术参数进行同等替换形成新的技术方案，同样都在本发明要求保护的范围内；对于本领域的技术人员来说，本发明可以进行各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (7)

1.一种立式小辊径工作辊辗环装置，它包括轧辊机架、上轧辊辊系和下轧辊辊系，所述轧辊机架包括主机架（3）和副机架（1），其特征在于：所述主机架（3）和副机架（1）相对设置，主机架（3）的顶部和副机架（1）的顶部通过机架横梁（2）固定连接， 主机架（3）内的上部和副机架（1）内的上部均设置有上轧辊滑块（5），主机架（3）中上轧辊滑块（5）的下方设置有下轧辊滑块（21），副机架（1）中上轧辊滑块（5）的下方设置有下轧辊固定座（12）；所述主机架（3）的上方和副机架（1）的上方分别设置有液压缸（4），液压缸（4）竖直向下设置，液压缸（4）上设置的活塞杆的端部贯穿对应的主机架（3）和副机架（1）分别与上轧辊滑块（5）固定连接，上轧辊滑块（5）的四个角位置处分别设置有导孔，主机架（3）和副机架（1）上与导孔位置对应处分别设置有导柱，导柱穿过导孔，液压缸（4）驱动上轧辊滑块（5）沿导柱上下滑动；

所述上轧辊辊系的两端分别安装在主机架（3）和副机架（1）上设置的上轧辊滑块（5）上，上轧辊辊系包括上支撑辊（6）、上传动辊（7）和上工作辊（8），两个上传动辊（7）对称设置于上支撑辊（6）的下方，并且两个上传动辊（7）分别与上支撑辊（6）相外切；所述上工作辊（8）设置于两个上传动辊（7）的下方，并且上工作辊（8）与两个上支撑辊（6）相外切；

所述下轧辊辊系的一端安装于下轧辊固定座（12）上，下轧辊辊系的另一端安装于下轧辊滑块（21）上，所述下轧辊辊系包括下支撑辊（26）、下传动辊（25）和下工作辊（9），下轧辊辊系与所述的上轧辊辊系关于轧制辊缝中心线对称设置，待轧环件（24）套装在下轧辊辊系上；

所述上工作辊（8）和下工作辊（9）的直径为20～200mm，且上轧辊辊系和下轧辊辊系中工作辊、传动辊与支撑辊的直径比为1:1.2~1.5:2~3；

贯穿主机架（3）的下部设置有横移滑轨（22），横移滑轨（22）的一端设置有液压横移驱动装置（23），液压横移驱动装置（23）上设置的活塞杆与所述下轧辊滑块（21）固定连接，液压横移驱动装置（23）驱动下轧辊滑块（21）沿横移滑轨（22）水平滑动。

2.根据权利要求1所述的一种立式小辊径工作辊辗环装置，其特征在于：所述主机架（3）上方设置的液压缸（4）和副机架（1）上方设置的液压缸（4）分别与控制器连接，两个所述的液压缸（4）同步执行控制器的指令，液压缸（4）驱动主机架（3）中设置的上轧辊滑块（5）和副机架（1）中设置的上轧辊滑块（5）同步升降运动。

3.根据权利要求1所述的一种立式小辊径工作辊辗环装置，其特征在于：位于主机架（3）与副机架（1）相对面的主机架（3）的上部设置有导向装置，所述导向装置包括液压控制器和导向辊轮（14），液压控制器包括导向油缸（13）和位移传感器，两个导向油缸（13）分别铰接于主机架（3）上部的前后两侧，两个导向油缸（13）关于轧辊机架的纵向轴线对称设置，导向油缸（13）的活塞杆的末端通过曲柄连杆与导向辊轮（14）固定连接，导向辊轮（14）压紧待轧环件（24）的前后两侧；所述位移传感器设置于导向油缸（13）的活塞杆上，位移传感器通过检测导向油缸（13）的活塞杆的伸长量测量待轧环件的直径。

4.根据权利要求1所述的一种立式小辊径工作辊辗环装置，其特征在于：所述上轧辊辊系中的轧辊与下轧辊辊系中的轧辊均呈筝形布置。

5.根据权利要求1所述的一种立式小辊径工作辊辗环装置，其特征在于：所述的上工作辊（8）设置为主动工作辊，下工作辊（9）设置为从动工作辊。

6.根据权利要求1所述的一种立式小辊径工作辊辗环装置，其特征在于：所述上轧辊辊系的动力输入端与传动系统连接，所述传动系统包括从动轴（15）、联轴器（16）、万向节轴（17）、主动轴（18）、减速器（19）和电机（20），所述电机（20）的动力输出端与减速器（19）的动力输入端连接，减速器（19）的动力输出端与主动轴（18）连接，主动轴（18）与万向节轴（17）的一端连接，万向节轴（17）的另一端通过联轴器（16）与从动轴（15）连接，从动轴（15）与上支撑辊（6）连接。

7.根据权利要求1所述的一种立式小辊径工作辊辗环装置，其特征在于：所述上轧辊辊系中轧辊的两端与上轧辊滑块（5）之间均设置有上轧辊轴承（10），所述下轧辊辊系中轧辊的两端与对应的下轧辊滑块（21）或者下轧辊固定座（12）之间均设置有下轧辊轴承（11）。

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