CN112045120B - 一种直齿轮传动的双环辊旋轧机构 - Google Patents

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Abstract

本发明公开一种直齿轮传动的双环辊旋轧机构，包括环辊组件，机架，底板座和传动组件；环辊组件设置有两组，对称安装于机架内；机架设置于底板座上方，并与底板座转动连接；传动组件设置有两组且固定设置于机架上；传动组件贯穿机架并与环辊组件的从动圆柱齿轮啮合。本发明采用双环辊结构，有效的抵消环辊对工件的横向力和附加力矩；利用了联轴器传动主动圆柱齿轮，解决了在环辊支架左右的套筒绕自身回转中心线旋转而调整送进角时动力传动问题；通过环辊支架左右的套筒的轴向平移解决了压下调整问题；通过机架底板下表面的圆柱形凸台的旋转解决了环辊的偏摆问题。

Description

一种直齿轮传动的双环辊旋轧机构
技术领域
本发明涉及旋压和轧制成型技术领域，特别是涉及一种直齿轮传动的双环辊旋轧机构。
背景技术
旋压和轧制是目前高端的管筒形工件的主要加工手段。旋压由于表面质量好、变形力小等特点被广泛采用；斜轧轧制工艺可以实现大轧制提供较大的力能参数，但是表面质量较差，工件附加变形比较明显。传统的旋轮旋压机和斜轧轧制多为变形模具的外表面与工件外表面接触，其旋轮或轧辊与管筒形工件的坯料接触变形区接触包角小，易产生纵向裂纹及表面产生明显波纹等缺陷。将旋压和斜轧结合，使当旋轮和芯模轴线设置成一个交错角(送进角)时，则可兼顾两种工艺的优点。而传统的旋压方法旋轮的姿态调整功能有限，斜轧方法可以调整轧辊的姿态，但是结构复杂。同时为了能够加工厚壁管筒形工件，环筒形轧辊(环辊)的旋轧方式可以使管筒形工件与环辊接触变形区有更大的包角，较大的金属轴向延伸率和更小的周向变形和径向变形速率。
发明内容
本发明的目的是提供一种直齿轮传动的双环辊旋轧机构，以解决上述现有技术存在的问题，采用万向轴与圆柱齿轮副传动，通过环辊回转架的轴向横移、转动以及机架的转动可以实现压下减薄量、轧辊偏转角和送进角三个工艺参数的调整。
为实现上述目的，本发明提供了如下方案：本发明提供一种直齿轮传动的双环辊旋轧机构，包括：环辊组件，机架，底板座和传动组件；所述环辊组件设置有两组，关于所述机架中轴线中心对称安装于其内；所述机架设置于所述底板座上方，并与所述底板座转动连接；所述传动组件设置有两组且固定设置于所述机架上；所述传动组件贯穿所述机架并与所述环辊组件的从动圆柱齿轮啮合。
优选的，本发明基于环辊的内表面与管筒形工件外表面进行接触和旋轧加工，从而与管筒形坯料接触变形区有更大的包角，材料有更小的周向变形和径向变形速率，同时有较大的金属轴向延伸率，是一种经济、快速成形薄壁回转体零件的技术；同时可以实现压下减薄量和送进角的单独调整，通过主动圆柱齿轮轴与管筒形工件轴线的垂直布置，解决了轧辊传动装置与管筒形工件两端支撑、管筒形工件传动的干涉问题和送进角的调整问题，送进角的调整和主传动布局的问题。
所述机架为矩形结构；所述机架两相对面各开设有一第二圆孔和第六圆孔；两所述第二圆孔设置于两相对平面中心，两所述第六圆孔的回转轴线与第二圆孔的回转轴线异侧、平行并处于同一水平面；所述机架其余两相对面各开设有同轴的两第三圆孔，分别固定安装两所述环辊组件。
优选的，所述两组相同的第三圆孔用于安装两组环辊组件，且处于同一水平面。且由于两组环辊组件位置中心对称，所以第六圆孔到第二圆孔的直线距离h相同，但两第六圆孔间间距为2h。
所述环辊组件还包括环辊，环辊筒体和支架；所述环辊为环筒形轧辊；所述环辊安装于所述环辊筒体内表面，所述从动圆柱齿轮安装于环辊筒体上，所述从动圆柱齿轮两侧各设置有一轴承。
优选的，所述环辊可安装于环辊筒体内表面或环辊筒体一端。
所述环辊的内表面凸向环辊的中轴线，由弧形曲母线扫掠而成的环形曲面。
所述支架上两相对侧面中心各开设有一第一圆孔；于两所述第一圆孔的一侧开设有两同轴的第五圆孔，且所述第五圆孔与所述第一圆孔处于同一水平面；所述支架另外两侧面中心各向外形成有套筒；两所述第一圆孔通过两所述轴承与所述环辊筒体相配合；两所述套筒分别安装在对应的所述第三圆孔内；所述第一圆孔，第二圆孔和环辊筒体的中轴线重合；所述第五圆孔与第六圆孔的中轴线重合。
所述机架底部还设置有底板，所述底板包括中心部，置于所述中心部相对两侧第一延长部和第二延长部；所述中心部中心底面向下形成有凸台，所述凸台安装于所述底板座上开设的第四圆孔内；所述第一延长部和第二延长部上均固定设置有一所述传动组件。
优选的，所述凸台的中轴线设为X3。
优选的，使两传动组件分布在两对称的延长部上，使整个装置质量中心稳定不变，不发生偏移；所述凸台为圆柱形。
所述传动组件包括主动圆柱齿轮轴，马达和联轴器；所述主动圆柱齿轮轴两端套设有两轴承，且所述主动圆柱齿轮轴通过两所述轴承安装于两所述第五圆孔内；所述联轴器一端与所述主动圆柱齿轮轴键连接，另一端与所述马达的输出端传动连接；所述主动圆柱齿轮轴与所述从动圆柱齿轮啮合。
更进一步的，两所述马达固定设置于两所述延长部上；且所述联轴器采用万向联轴器。
优选的，将所述环辊的中轴线设为X1，将所述主动圆柱齿轮轴的中轴线设为X2。
优选的，主动圆柱齿轮轴的轴端滑键或者导向平键与联轴器连接。
还设置有侧推调整顶丝和送进角调整顶丝；所述送进角调整顶丝设置于开设有所述第二圆孔的两相对面；所述侧推调整顶丝设置于所述机架另两相对面；所述侧推调整顶丝和送进角调整顶丝均设置有若干个，且均贯穿其所属立面并与所述支架侧壁抵触。
还设置有机架调整顶丝；所述底板座上表面边缘还形成有两立柱，两所述立柱关于所述第四圆孔中心对称；两立柱上均开设有相同的安装孔；所述机架调整顶丝设置有两个，安装在两所述立柱的安装孔内，且分别贯穿所述机架并与所述支架侧壁抵触。
优选的机架调整顶丝，侧推调整顶丝和送进角调整顶丝对环辊位置进行调整，分别产生减薄量Δt，和两个送进角β1、β2，从而针对坯料根据不同要求进行成型旋轧。
本发明公开了以下技术效果：本发明采用双环辊结构，有效的抵消环辊对工件的横向力和附加力矩。利用了联轴器传动主动圆柱齿轮，解决了在环辊支架左右的套筒绕自身回转中心线旋转而调整送进角时动力传动问题；通过环辊支架左右的套筒的轴向平移解决了压下调整问题；通过机架底板下表面的圆柱形凸台的旋转解决了环辊的偏摆问题。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1是本发明结构示意图。
图2是本发明环辊组件示意图。
图3是本发明环辊结构示意图。
图4是本发明机架结构等轴侧视图。
图5是本发明机架结构后侧视图。
图6是本发明底板座结构示意图。
图7是本发明支架结构示意图。
图8是本发明传动组件示意图。
其中，1-环辊组件；11-环辊；12-环辊筒体；13-从动圆柱齿轮；14-环形曲面；2-机架；21-第二圆孔，22-第三圆孔；23-底板；24-第一延长部；25-第二延长部；26-凸台；27-第六圆孔；3-底板座；31-第四圆孔；32-立柱；4-支架；41-第一圆孔；42-套筒；43-第五圆孔，5-传动组件；51-主动圆柱齿轮轴；52-联轴器；53-马达；6-侧推调整顶丝；7-送进角调整顶丝；8-机架调整顶丝；9-管筒形工件；10-芯棒；X1-环辊中轴线；X2-主动圆柱齿轮轴中轴线；X3-凸台中轴线；Δt-减薄量和β-送进角。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。
本发明提供一种直齿轮传动的双环辊旋轧机构，包括：环辊组件1，机架2，底板座3和传动组件5；环辊组件1设置有两组，关于机架2中轴线中心对称安装于其内；机架2设置于底板座3上方，并与底板座3转动连接；传动组件5设置有两组且固定设置于机架2上；传动组件5贯穿机架2并与环辊组件1的从动圆柱齿轮13啮合。
机架2为矩形结构；机架2两相对面各开设有一第二圆孔21和第六圆孔27；两第二圆孔21设置于两相对平面中心，两第六圆孔27的回转轴线与第二圆孔21的回转轴线异侧、平行并处于同一水平面；机架2其余两相对面各开设有同轴的两第三圆孔22，分别固定安装两环辊组件1。
环辊组件1还包括环辊11，环辊筒体12和支架4；环辊11为环筒形轧辊；环辊11安装于环辊筒体12内表面，从动圆柱齿轮13安装于环辊筒体12上，从动圆柱齿轮13两侧各设置有一轴承。
环辊11的内表面凸向环辊11的中轴线，由弧形曲母线扫掠形成环形曲面14。
支架4上两相对侧面中心各开设有一第一圆孔41；于两第一圆孔41的一侧开设有两同轴的第五圆孔43，且第五圆孔43与第一圆孔41处于同一水平面；支架4另外两侧面中心各向外形成有套筒42；两第一圆孔41通过两轴承与环辊筒体12相配合；两套筒42分别安装在对应的第三圆孔22内；第一圆孔41，第二圆孔21和环辊筒体12的中轴线重合。
机架2底部还设有底板23，底板23包括中心部，设置于中心部相对两侧的第一延长部24和第二延长部25；中心部中心底面向下形成有凸台26，凸台26安装于底板座3上开设的第四圆孔31内；第一延长部24和第二延长部25上各对称固定设置有传动组件5。
传动组件5包括主动圆柱齿轮轴51，马达53和联轴器52；主动圆柱齿轮轴51两端套设有两轴承，且主动圆柱齿轮轴51通过两轴承安装于两第五圆孔43内；联轴器52一端与主动圆柱齿轮轴51键连接，另一端与马达53的输出端传动连接；主动圆柱齿轮轴51与从动圆柱齿轮13啮合。
还设置有侧推调整顶丝6和送进角调整顶丝7；送进角调整顶丝7设置于开设有第二圆孔21的两相对面；侧推调整顶丝6设置于机架2另两相对面；侧推调整顶丝6和送进角调整顶丝7均设置有若干个，且均贯穿其所属立面并与支架4侧壁抵触。
还设置有机架调整顶丝8；底板座3上表面边缘还形成有两立柱32，两立柱32关于第四圆孔31中心对称；两立柱32上均开设有相同的安装孔；机架调整顶丝8设置有两个，安装在两安装孔内，且与送进角调整顶丝7设置于同一侧，且分别贯穿所属立面并与支架4侧壁抵触。
还设置有坯料，坯料完全贯穿两第二圆孔21；坯料包括芯棒10和套设于芯棒10外表面的管筒形工件9；管筒形工件9的外表面与两环形曲面14相接触。
在本发明的一个实施例中，侧推调整顶丝6和送进角调整顶丝7均在一个立面上等间距设置有四个，分别布置在圆孔正上方和正下方。
在本发明的再一个实施例中，以加工坯料尺寸φ57mm的无缝钢管为例，调整设备结构，以达到加工要求。管筒形工件9坯料尺寸为：外径φ57mm，壁厚35mm；芯模10尺寸：内径φ50mm所述的管筒形工件9的内表面套于芯棒10的外表面。
具体调整组件过程如下：
环辊11安装于环辊筒体12的内表面，送进角调整顶丝7运行，使两组支架4中的套筒42分别绕机架2中的四个第三圆孔22各自轴线X2转动，支架4内部转动方向相同，特别的两组支架4转动方向相反，两组环辊支架的从动圆柱齿轮13在不改变与主动圆柱齿轮51啮合关系的同时整体绕主动圆柱齿轮51的轴线X2转动；调整送进角β1＝0.5°、β2＝-0.5°；机架调整顶丝8运行，推动机架2绕凸台26和第四圆孔31在轴线X3内转动，调整调整角γ＝10°；管筒形工件9及芯模10沿轴线X1穿过两第二圆孔21和两组支架4的两第一圆孔41移动至与环形曲面14接触位置最低处；调整侧推调整顶丝6，使两组环筒形轧辊11的环形曲面14与管筒形工件9坯料外表面接触，确定减薄量调整基点A、B，管筒形工件9退出，侧推调整顶丝6运行，使基点A、B向轴线X1方向移动调整减薄量，特别的两组环辊支架4移动方向相反，调整后减薄量分别为ΔtA＝0.9mm、ΔtB＝0.6mm。
传动组件5运行，马达53分别安装于第一延长部24和第二延长部25上，特别的两个马达53两侧中心对称布置，且两马达53转向相反；马达53运转时通过联轴器52带动主动圆柱齿轮轴51在第五圆孔43中转动，带动从动圆柱齿轮13转动；从动圆柱齿轮13与环辊筒体12键连接，并带动环辊筒体12在支架4的第一圆孔41中绕轴X2转动；环辊11安装于环辊筒体12内表面，随环辊筒体12转动。马达输入转速n＝800rpm，圆柱齿轮减速比i＝2，环辊输出转速n’＝400rpm。
坯料匀速送进，送进速度v＝2mm/s，管筒形工件9坯料在两组环辊1转动加工下加均匀加工。
本发明公开了以下技术效果：本发明采用双环辊结构，有效的抵消环辊对工件的横向力和附加力矩。利用了联轴器传动主动圆柱齿轮，解决了在环辊支架左右的套筒绕自身回转中心线旋转而调整送进角时动力传动问题；通过环辊支架左右的套筒的轴向平移解决了压下调整问题；通过机架底板下表面的圆柱形凸台的旋转解决了环辊的偏摆问题。
在本发明的描述中，需要理解的是，术语“纵向”、“横向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。
以上所述的实施例仅是对本发明的优选方式进行描述，并非对本发明的范围进行限定，在不脱离本发明设计精神的前提下，本领域普通技术人员对本发明的技术方案做出的各种变形和改进，均应落入本发明权利要求书确定的保护范围内。

Claims (6)

1.一种直齿轮传动的双环辊旋轧机构，其特征在于，包括：环辊组件(1)，机架(2)，底板座(3)和传动组件(5)；所述环辊组件(1)设置有两组，关于所述机架(2)中轴线中心对称安装于其内；所述机架(2)设置于所述底板座(3)上方，并与所述底板座(3)转动连接；所述传动组件(5)设置有两组且固定设置于所述机架(2)上；所述传动组件(5)贯穿所述机架(2)并与所述环辊组件(1)的从动圆柱齿轮(13)啮合；
所述机架(2)为矩形结构；所述机架(2)两相对面各开设有一第二圆孔(21)和第六圆孔(27)；两所述第二圆孔(21)设置于两相对平面中心，两所述第六圆孔(27)的回转轴线与第二圆孔(21)的回转轴线异侧、平行并处于同一水平面；所述机架(2)其余两相对面各开设有同轴的两第三圆孔(22)，分别固定安装两所述环辊组件(1)；
所述环辊组件(1)还包括环辊(11)，环辊筒体(12)和支架(4)；所述环辊(11)为环筒形轧辊；所述环辊(11)安装于所述环辊筒体(12)内表面，所述从动圆柱齿轮(13)安装于环辊筒体(12)上，所述从动圆柱齿轮(13)两侧各设置有一轴承；
所述支架(4)上两相对侧面中心各开设有一第一圆孔(41)；于两所述第一圆孔(41)的一侧开设有两同轴的第五圆孔(43)，且所述第五圆孔(43)与所述第一圆孔(41)处于同一水平面；所述支架(4)另外两侧面中心各向外形成有套筒(42)；两所述第一圆孔(41)通过两所述轴承与所述环辊筒体(12)相配合；两所述套筒(42)分别安装在对应的所述第三圆孔(22)内；所述第一圆孔(41)，第二圆孔(21)和环辊筒体(12)的中轴线重合；所述第五圆孔(43)与第六圆孔(27)的中轴线重合；
所述机架(2)底部还设有底板(23)，所述底板(23)包括中心部，设置于所述中心部相对两侧的第一延长部(24)和第二延长部(25)；所述中心部中心底面向下形成有凸台(26)，所述凸台(26)安装于所述底板座(3)上开设的第四圆孔(31)内；所述第一延长部(24)和第二延长部(25)上各对称固定设置有所述传动组件(5)。
2.根据权利要求1所述的直齿轮传动的双环辊旋轧机构，其特征在于：所述环辊(11)的内表面凸向环辊(11)的中轴线，由弧形曲母线扫掠形成环形曲面(14)。
3.根据权利要求2所述的直齿轮传动的双环辊旋轧机构，其特征在于：所述传动组件(5)包括主动圆柱齿轮轴(51)，马达(53)和联轴器(52)；所述主动圆柱齿轮轴(51)两端套设有两轴承，且所述主动圆柱齿轮轴(51)通过两所述轴承安装于两所述第五圆孔(43)内；所述联轴器(52)一端与所述主动圆柱齿轮轴(51)键连接，另一端与所述马达(53)的输出端传动连接；所述主动圆柱齿轮轴(51)与所述从动圆柱齿轮(13)啮合。
4.根据权利要求1所述的直齿轮传动的双环辊旋轧机构，其特征在于：还设置有侧推调整顶丝(6)和送进角调整顶丝(7)；所述送进角调整顶丝(7)设置于开设有所述第二圆孔(21)的两相对面；所述侧推调整顶丝(6)设置于所述机架(2)另两相对面；所述侧推调整顶丝(6)和送进角调整顶丝(7)均设置有若干个，且均贯穿其所属立面并与所述支架(4)侧壁抵触。
5.根据权利要求4所述的直齿轮传动的双环辊旋轧机构，其特征在于：还设置有机架调整顶丝(8)；所述底板座(3)上表面边缘还形成有两立柱(32)，两所述立柱(32)关于所述第四圆孔(31)中心对称；两所述立柱(32)上均开设有相同的安装孔；所述机架调整顶丝(8)设置有两个，安装在两所述安装孔内，且与所述送进角调整顶丝(7)设置于同一侧，且分别贯穿所属立面并与所述支架(4)侧壁抵触。
6.根据权利要求2所述的直齿轮传动的双环辊旋轧机构，其特征在于：还设置有坯料，所述坯料完全贯穿两所述第二圆孔(21)；所述坯料包括芯棒(10)和套设于所述芯棒(10)外表面的管筒形工件(9)；所述管筒形工件(9)的外表面与两所述环形曲面(14)相接触。
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