CN111558617A - 三辊轧机 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种三辊轧机，确保各轧辊具备刚性支撑以确保其辊芯径向定位精度，同时提高轧辊与轧辊轴连接的便利与可靠性，第一轧辊两端分别设置第一轧辊左、右轴承座及轴承，机箱上有安装第一轧辊左、右轴承座的左、右安装孔，左、右安装孔之间的空置部容纳所述的U形架；第一、二、三轧辊两端的轴承座的连接结构相同，第一轧辊两端分别设置第一轧辊左、右轴承座保证了第一轧辊辊芯位置的稳定，U形架同时完成了第一轧辊左、右轴承与第一轧辊左、右轴承座之间的轴向定位；长轴与轧辊之间构成圆锥面涨紧配合，彻底解决了两这的连接的可靠性问题。

Description

三辊轧机

技术领域

本发明涉及三辊轧机，用于轧制线棒材定径精轧设备。

背景技术

对于棒材轧制来讲，在棒材精轧机组后加设减定径轧机可以显著提高产品尺寸精度并获得优异的产品性能，其适用于优特钢的轧制生产。就轧制原理而言，减定径轧机最为显著的优点就是选用硬质合金轮盘状轧辊，三轧辊呈Y形或称呈Δ布置，轧辊的辊芯夹角为120°布置，例如对于圆钢精轧而言，每个轧辊提供圆形截面的三分之一弧长的约束范围，以期获得线棒材圆形截面的三等分周长范围内沿径向方向施加的均匀减定径约束。

鉴于技术人员的努力，已有多种三轧辊减定径的具体方案公布，如名称为“具有相对于轧制线侧向更换的三轧辊轧机机架”(文献号 CN105764621B)(以下简称文献1)、“一种两级侧向传动三辊轧机” (文献号CN105363792B)(以下简称文献2)以及“一种油水分离的三辊轧机”(文献号CN109926450A)(以下简称文献3)。

对于三轧辊减定径轧机来讲，轧制孔形的精度直接影响产品的轧制精度。

其中有些功能与技术指标至关重要，如轧辊规格是否可以更换、轧辊辊芯的轴向定位及轧辊的支撑方案等。

献1中，支撑轧辊的轴承座沿平行于辊芯的方向平移后定位，三轧辊由各自独立的动力轴驱动。

文献1采用的方案如其说明书第0060、0061段记载的“轧辊保持盒3还设置有径向引导件20、20'、21、21'、22、22'，所述径向引导件允许轭式支座6、6'、6"滑动运动且允许相应的轧辊2、2'、2"沿着所述支座的轴线滑动运动，并且允许通过相对于点X'(当轧辊保持盒3 安装在轧制机架100中的操作位置时，点X'沿着轧制轴线X)在径向方向上滑动来从轧辊保持盒3的可能取出。这些轭式支座6、6'、6"还设置有相应的成对的轴向的搁置表面27、27'、26、26'、28、28'，所述轴向的搁置表面在支座本身上或者在与径向引导件20、20'、21、21'、 22、22'互补的元件上被有利地获得。”(文献1的第0060段)，以及“实际上，轧辊保持盒3在所述径向引导件20、20'、21、21'、22、22'处是开口的，以允许工作轧辊的轭式支座6、6'、6"的径向滑动而不必需要移除盒。”，可见工作轧辊2、2'、2"分别先独立安装在轭式支座6、6'、6"上，轭式支座6、6'、6"径向引导件20、20'、21、21'、22、22' 在周向限位的情况下径向位移，位移过程中工作轧辊2、2'、2"的辊芯所在面保持同一各平面，所构成的轧制孔型依赖于轧辊2、2'、2"与轭式支座6、6'、6"之间的加工装配精度、轭式支座6、6'、6"与径向引导件20、20'、21、21'、22、22'之间的加工装配精度以及用于锁定径向向外移动的液压囊4、4'、4"装置，由于上述部件的加工及装配尺寸链太多，所以累积误差大，另外还要与控制延伸部5、5'、5"即动力驱动轴同轴连接，所以装配精度实难保证，自然孔形精度无法保证。

文献2存在三方面的严重缺陷，其一是、三轧辊的辊芯在初始为可视为处在同一平面的理论设计位，借助于辊缝调整机构6的电机6.0驱动锥齿轮一6.1转动，锥齿轮一6.1驱动锥齿轮二6.2转动，辊缝调整齿轮6.3与锥齿轮二6.2同轴转动并驱动齿圈6.4转动，齿圈6.4驱动小齿轮6.6转动，蜗杆6.7与小齿轮6.6同轴转动并驱动涡轮6.8和丝杠6.9转动，丝杠6.9驱动方形螺母6.10向外拉动楔形块6.5，平衡轧辊轴承座7的压缩弹簧7.1将辊轴承座7顶起，此时使得轧辊辊芯保持平行于初始位所在平面的平移，上述偏心调节机构的复杂程度是难以想想象的；其二是、轧辊辊体悬置状布置在轧辊5上，受弯力作用时变位显著，轧制精度难以保证；其三是、三个传动轴4位于一平面内且平行于三个轧辊5所在面，并沿轧制件的行进方向依次布置，三个传动轴 4处在轧制件经过刚经过轧辊轧制的下游部位，传动轴4上的锥齿轮直接紧邻暴露在冷却液雾化严重的区域内，锥齿轮的使用寿命难以保证。

文献3针对其所指出的现有技术中的缺陷，将传统的小牌坊取消，利用偏心调节的原理来实现孔型调节，具体方案是将其中一根短轴3两端的轴承座套9与轧机箱2之间还安装局部有齿的上偏心套13和下偏心套16，所述轧机箱2上还安装与短轴3异面垂直的上蜗杆15和下蜗杆17，所述上蜗杆15与上偏心套13以及下蜗杆17与下偏心套16分别形成蜗轮蜗杆结构，上蜗杆15与下蜗杆17之间通过同步齿轮19实现同步转动。文献3提供的孔型调节方案中，只有其中一个短轴3(即附图中的右下方的短轴3)设置了支撑，由于长轴1和左下部位的短轴3 的轴承座和轴芯均是固定的，文献3提供的调解方案是否能够实现其所期望的目标暂且不论，但就其调节方案本身而言，首先，轧辊12两端的短轴3轴身上与轴承座套9设置轴承5，且轴承座套9与轧机箱2之间还安装局部有齿的上偏心套13和下偏心套16，上偏心套13和下偏心套16的外壁上需要布置与上蜗杆15和下蜗杆17配合的涡轮，由于涡轮齿正好布置在上偏心套13和下偏心套 16的外壁支撑面上，涡轮齿的加工难度加大且消减了支撑受力面面积，尤其重要的是增加上偏心套13和下偏心套16外壁的压力集中隐患；其次，上偏心套13和下偏心套16的外壁分别与上蜗杆15和下蜗杆17配合传动，需要设置两个涡轮蜗杆传动机构，增加设备的同时，加大了传动机构的布置难度，且为了实现两传动机构的同步同向转动，必须为两传动机构附加设置同步机构，其所谓的同步齿轮19最简单的方案也必须设置三个齿轮方可实现，结构太过复杂。

其次、由于文献3旨在实现一个轧辊的辊芯位置调节，所以并非为实现三辊同芯而设置，另外当轧辊磨损后需要同步调节辊芯时或安装规格不同的轧辊时则无能为力。再者，文献3中只有一个动力轴即长轴1，两短轴3无主动转力矩，这样轧制件施于短轴3上的摩擦力驱动短轴3 转动，所以三个轧辊12的同步转动无法实现。

发明内容

本发明的目的是提供一种三辊轧机，确保各轧辊具备刚性支撑以确保其辊芯径向定位精度，同时提高轧辊与轧辊轴连接的便利与可靠性。

为实现上述目的，本发明采用了以下技术方案一种三辊定径轧机，包括机箱，第一、二、三长轴的里段置于机箱内，位于同一平面内且彼此呈120°夹角布置的第一、二、三长轴的里端有分别固连有第一、二、三轧辊，第一、二、三长轴向机箱外部延伸的端部与动力驱动轴相连，第一、二、三轧辊的临近侧辊缘上曲线轮廓围成轧制孔型区域，其特征在于：第一轧辊两端分别设置第一轧辊左、右轴承座，第一长轴与第一轧辊左、右轴承座之间设置有第一轧辊左、右轴承，第一轧辊左、右轴承座之间连接有U形架，远离孔型区域的第一轧辊的辊体部位于U形架的凹腔部，机箱上有安装第一轧辊左、右轴承座的左、右安装孔，左、右安装孔之间的空置部容纳所述的U形架，第一轧辊左、右轴承座之一与机箱之间构成轴向限位配合；第一、二、三长轴分别与第一、二、三轧辊之间构成圆锥面涨紧配合；第一、二、三轧辊两端的轴承座装配结构及与第一、二、三长轴之间的装配结构相同。

上述方案中，第一轧辊两端分别设置第一轧辊左、右轴承座保证了第一轧辊辊芯位置的稳定，在第一轧辊左、右轴承座及其内安装的第一轧辊左、右轴承支撑下，第一轧辊获得了刚性支撑并避免了弯矩作用导致的第一轧辊辊芯的偏转现象，如此确保了轧制孔型的稳定；长轴与轧辊之间构成圆锥面涨紧配合，方便且彻底解决了两者之间连接的可靠性问题。

附图说明

图1、2是本发明的立体结构示意图；

图3是本发明的结构示意图；

图4本发明中轧辊组件的平面结构示意图；

图5是机箱的立体结构示意图；

图6是轴承座、轴套装配结构示意图；

图7是长轴、轧辊与轴承座组件的装配结构示意图；

图8是长轴端部轴承座组件的局部放大图。

具体实施方式

结合图1、2、3、4，一种三辊定径轧机，包括机箱10，第一、二、三长轴20、30、40的里段置于机箱10内，位于同一平面内且彼此呈120 °夹角布置的第一、二、三长轴20、30、40的里端有分别固连有第一、二、三轧辊21、31、41，第一、二、三长轴20、30、40向机箱10外部延伸的端部与动力驱动轴相连，第一、二、三轧辊21、31、41的临近侧辊缘上曲线轮廓围成轧制孔型A，第一轧辊21两端分别设置第一轧辊左、右轴承座22、23，第一长轴20与第一轧辊左、右轴承座22、23之间设置有第一轧辊左、右轴承221、231，第一轧辊左、右轴承座22、 23之间连接有U形架24，远离轧制孔型A的第一轧辊21的辊体部位于 U形架24的凹腔部，机箱10上有安装第一轧辊左、右轴承座22、23的左、右安装孔11、12，左、右安装孔11、12之间的空置部容纳所述的 U形架24，第一轧辊左、右轴承座22、23与机箱10之间构成轴向限位配合；第一、二、三长轴20、30、40分别与第一、二、三轧辊21、31、 41之间构成圆锥面涨紧配合；第一、二、三轧辊21、31、41两端的轴承座装配结构及与第一、二、三长轴20、30、40之间的装配结构相同。

为方便描述和理解，本发明中的技术特征的限定时采用了相关里、外等方位词语，应当理解为距离轧制孔型中心较近则理解为里端、反之则为外端、外部或外段等；另外，第一轧辊左、右轴承座22、23中的左右位置是以第一长轴20以图中所示的里端在右的水平向布置的姿态进行限定的。

上述方案为第一轧辊21提供了对称布置的第一轧辊左、右轴承座 22、23及相应的第一轧辊左、右轴承221、231，第一轧辊21辊芯在轧制过程中基本保持稳定，为轧制精度提供了基本保障。第一、二、三长轴20、30、40分别与第一、二、三轧辊21、31、41之间构成圆锥面涨紧配合，即轧辊轴与轧辊采用径向方向变形来实现两者之间的可靠连接，避免了键类零件的加工与装配，同时省略了轴向锁紧零件的加设，在本发明所涉及的三辊轧机的轧辊布置方案，其实几乎就没有安装键类等零件的装配空间和操作空间，这是本发明中采用双轴承座两端支撑轧辊的支撑结构的特殊性决定的，所以本发明则采用径向预先变形提供的预紧力实现轧辊与长轴的可靠连接。

另外，上述方案中，第一、二、三长轴20、30、40的形状、尺寸相同且各轴上适配的相关轴承座、轴承及U形架均相同，这无疑减少了零部件的设计工作量，同时备件的储备量也减少了，增加了部件的通用互换性；轧制时各第一、二、三长轴20、30、40由各自的动力轴驱动，确保各轧辊的同步转动因而确保了轧制精度。

为了方便说明本发明中轧辊与长轴采用涨紧方案连接，以下先对长轴的支撑方案进行必要说明：

结合图3、4、6、7所示，第一轧辊左轴承座22的外端与台阶管状的轴套25的小直径管端轴向限位连接，轴套25的大直径管段安装在机箱10上的轴套安装孔13中，轴套25的大直径管端的外置翻边与轴套安装孔13孔口端面之间构成抵挡限位配合，U形架24与左安装孔11孔口端面之间成抵挡限位配合。第一轧辊左轴承座22的外端与台阶管状的轴套25的小直径管端连接，其获得的组件的外部为中段小、两端径向尺寸大的哑铃状，这样就利于将各轧辊的右轴承座尽量地靠近相应轧辊的辊身布置，就是将轧辊的辊径做得尽量小，也能满足轧辊的相互配合以构成轧制孔型。上述方案还提供了简单而有效地轴向定位，即在轴套25的大直径管端的外置翻边与轴套安装孔13孔口端面之间构成抵挡限位配合以及U形架24与左安装孔11孔口端面之间成抵挡限位配合，通过上述两处的方向向反的轴向限位，实现三处轴承支撑位的轴向定位。

作为优选方案，轴套25的大直径管端的外置翻边与轴套安装孔13 孔口端面之间设置外定位环垫251构成抵挡限位配合，U形架24与左安装孔11孔口端面之间设置内定位环垫255成抵挡限位配合。在加工和装配过程中产生的累计误差均可以通过选配合适厚度的定位环垫251、定位环垫255来补偿，而避免了轴承座、安装孔等附属于复杂部件上的特定部位的高精度要求加工，显著降低了加工难度和成本。

为了进一步减少设备体积、重量，第一轧辊左、右轴承座22、23 上远离轧辊的一端为锥状且由近及远轧辊时锥面的截面由大变小。

更优选的方案是轴套25的大直径段25a有锥面段25c自大直径段向小直径段25b过渡。

上述方案就是要在确保轧辊辊径小的情况下，依然保证三轧辊能够彼此实现相互配合以构成轧制孔型。上述方案就是让三轧辊的前段尽可能的相互靠近并围成正三角形的区域，而此时的正三角形的中心就是轧制孔型A的中心，该中心到三角形各边的距离相应的也会实现较小的目的，当然轧辊辊径也就可以选择为更小。

所述的轴套25的小直径管段内有衬套252，衬套252外端有外置的翻边置于轴套25管腔变径处的环形凹槽内，衬套252的外端端面与管腔之间有倒角状过渡锥面，该锥面部有密封圈254且密封圈254套设在第一长轴20的轴身上。密封件和衬套252的配合设置为冷却气流提供了引导方向和冷却区域，即冷却气流将被引向轴承所在位置处，确保轴承的冷却。

更具体的方案是，所述的轴套25管腔变径处台面处设置有定位环 253，定位环253与轴套25上的台阶部构成的环形凹槽用于容纳衬套252 外端的外置翻边，所述的第一长轴20的轴身台阶处设置挡圈29，密封圈254位于挡圈28、第一长轴20的轴身与衬套252上倒角状过渡锥面围成的角形区域内。在轴套25和衬套252之间环形管状间隙引导下，冷却气流可以抵达衬套252两端的轴承处实施冷却。

轴套25外端的环形槽内有轴向限位、周向转动的螺母调节环26，螺母调节环26的螺纹孔与铜轴承座27的螺纹杆段配合，铜轴承座27 与第一长轴20的轴身间有轴承272。初装完成后，三轧辊的配合位置并非恰好满足设计要求，虽然装配位置误差可能并非过大，所以对三轧辊的配合位置进行精确微调也是十分重要的，上述方案就是为实施微调而设置的。

以下详细说明本发明中涨紧连接的具体方案。

第一长轴20圆锥段沿轴向依次与第一轧辊左轴承221、第一轧辊 21及第一轧辊右轴承231构成锥面涨紧配合。采用上述方案，不仅实现了长轴与轧辊的连接，同时还保证与轴承内圈的固定，也就是保证了轴承与轧辊之间的位置的确定，如此保证了轧辊轧制过程中运行的稳定性。

第一长轴20内有沿轴长方向布置的通液管201，通液管201的里端有径向段延伸到第一长轴20与第一轧辊21结合面处，通液管201的外端延伸到第一长轴20位于机箱10外部的轴身身上。通液管201是为输送液压油而设置的，即当液压油经过通液管201抵达第一长轴20与第一轧辊21结合面处，第一轧辊21的孔腔变大，为第一长轴20的轴向位移提供移动空间，第一轧辊21的孔腔变大量满足第一长轴20位移行程后回泄液压油，第一轧辊21约束在第一长轴20上的预紧力足以保证两者的可靠连接。第一长轴20及与相关孔的锥度为1：30即可。

第一长轴20的轴向通孔内布置有拉杆202，拉杆202的里端与内端盖203相连，拉杆202的外端延伸到第一长轴20的外端处并呈显露状，拉杆202受拉力作用时外力推动第一长轴20沿轴向向里端位移，第一长轴20上的锥面为轴向方向上由里向外的截面直径由小变大。拉杆202 是为了实现推动第一长轴20位移而预设的部件。即第一长轴20向右位移时。为避免其带动第一轧辊左、右轴承座22、23及第一轧辊左、右轴承221、231轴向位移，拉杆202则在右端提供阻挡作用。具体的力传递的路径结合以下方案进行说明。

结合图8所示，内端盖203的内孔与拉杆202的杆端段外螺纹构成螺纹连接，内端盖203里段有外花键2032与第一长轴20的里端的内花键孔构成轴向移动、周向同步连接。上述花键连接可以实现拉杆202与内端盖203连接时内端盖203无转动，这样就确保了螺纹连接的实现。上述方案中，当第一轧辊左、右轴承221、231具有轴向向右位移趋势时，右轴承231的内圈与内端盖203抵靠，此时拉杆202又提供向左的拉力抵消驱使内端盖203向右移动的外力。

内端盖203中部有径向延伸的凸缘2031，第一轧辊右轴承231的外端面与第一轧辊右轴承座23外端孔口的内置翻边构成槽腔区域，该槽腔区域容纳凸缘2031并限定其轴向方向的位移范围。这就保证了轴承在轴向具备适当的满足设计要求的位移量，需要说明的是满足涨紧连接的轴向位移量是很小的。

所述的内端盖203外部锥面2033与第一轧辊右轴承座23外端的锥面232处在相互顺齐的锥面上。该端部锥状形状，有利于该端部靠近第三长轴40时第一轧辊21的辊芯距离轧制孔型A的间距更小。

拉杆202的外端有锁紧螺母204，锁紧螺母204位于第一长轴20的外端的台阶孔内且其里端面抵压在第一长轴20上的台阶孔的台面上。这样可以保证在轧制过程中无需将拉杆202卸下，且保证拉杆202仍处在被固定的状态。

所述的第一轧辊21包括相互固连的内辊圈21a、内辊圈21b。由于轧辊与长轴之间采用涨紧方式连接，所以要求轧辊具有适当的变形能力，同时由于轧辊的孔型轮廓部分工作在高温、高湿甚至烟尘环境下，耐磨性能也是要求极高的，所以讲第一轧辊21作出内外环固连的复合结构，这样可以对内辊圈21a、内辊圈21b的材料进行优选并处理，依次提高轧辊的综合性能。

Claims (9)

1.一种三辊轧机，包括机箱(10)，第一、二、三长轴(20、30、40)的里段置于机箱(10)内，位于同一平面内且彼此呈120°夹角布置的第一、二、三长轴(20、30、40)的里端有分别固连有第一、二、三轧辊(21、31、41)，第一、二、三长轴(20、30、40)向机箱(10)外部延伸的端部与动力驱动轴相连，第一、二、三轧辊(21、31、41)的临近侧辊缘上曲线轮廓围成轧制孔型区域，其特征在于：第一轧辊(21)两端分别设置第一轧辊左、右轴承座(22、23)，第一长轴(20)与第一轧辊左、右轴承座(22、23)之间设置有第一轧辊左、右轴承(221、231)，机箱(10)上有安装第一轧辊左、右轴承座(22、23)的左、右安装孔(11、12)，第一轧辊左、右轴承座(22、23)与机箱(10)之间构成轴向限位配合；第一轧辊左、右轴承座(22、23)之间连接有U形架(24)，远离孔型区域的第一轧辊(21)的辊体部位于U形架(24)的凹腔部，机箱(10)上有安装第一轧辊左、右轴承座(22、23)的左、右安装孔(11、12)，左、右安装孔(11、12)之间的空置部容纳所述的U形架(24)，第一轧辊左、右轴承座(22、23)至少其中之一与机箱之间构成轴向限位配合；第一、二、三长轴(20、30、40)分别与第一、二、三轧辊(21、31、41)之间构成圆锥面涨紧配合；第一、二、三轧辊(21、31、41)两端的轴承座装配结构及与第一、二、三长轴(20、30、40)之间的装配结构相同。

2.根据权利要求1所述的三辊轧机，其特征在于：第一长轴(20、30、40)圆锥段沿轴向依次与第一轧辊左轴承(221)、第一轧辊(21)及第一轧辊右轴承(231)构成锥面涨紧配合。

3.根据权利要求1或2所述的三辊轧机，其特征在于：第一长轴(20)内有沿轴长方向布置的通液管(201)，通液管(201)的里端有径向段延伸到第一长轴(20)与第一轧辊(21)结合面处，通液管(201)的外端延伸到第一长轴(20)位于机箱(10)外部的轴身身上。

4.根据权利要求1或2所述的三辊轧机，其特征在于：第一长轴(20)的轴向通孔内布置有拉杆(202)，拉杆(202)的里端与内端盖(203)相连，拉杆(202)的外端延伸到第一长轴(20)的外端处并呈显露状，拉杆(202)受拉力作用时外力推动第一长轴(20)沿轴向向里端位移，第一长轴(20)上的锥面为轴向方向上由里向外的截面直径由小变大。

5.根据权利要求3所述的三辊轧机，其特征在于：内端盖(203)的内孔与拉杆(202)的杆端段外螺纹构成螺纹连接，内端盖(203)里段有外花键与第一长轴(20)的里端的内花键孔构成轴向移动、周向同步连接。

6.根据权利要求5所述的三辊轧机，其特征在于：内端盖(203)中部有径向延伸的凸缘(2031)，第一轧辊右轴承(231)的外端面与第一轧辊右轴承座(23)外端孔口的内置翻边构成槽腔区域，该槽腔区域容纳凸缘(2031)并限定其轴向方向的位移范围。

7.根据权利要求6所述的三辊轧机，其特征在于：所述的内端盖(203)外部锥面(2033)与第一轧辊右轴承座(23)外端的锥面(232)处在相互顺齐的锥面上。

8.根据权利要求6所述的三辊轧机，其特征在于：拉杆(202)的外端有锁紧螺母(204)，锁紧螺母(204)位于第一长轴(20)的外端的台阶孔内且其里端面抵压在第一长轴(20)上的台阶孔的台面上。

9.根据权利要求1或2所述的三辊轧机，其特征在于：所述的第一轧辊(21)包括相互固连的内辊圈(21a)、内辊圈(21b)。

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