CN114178344A - 热轧卷筒外支撑装置及其控制方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种热轧卷筒外支撑装置及其控制方法，其涉及冶金轧钢设备技术领域，装置包括：底座，底座上具有第一底座轴孔和第二底座轴孔、轴承座；摆动架机构，包括摆动架，摆动架上具有第一摆动架轴孔、第二摆动架轴孔、第三摆动架轴孔和偏心锥套安装孔；导向架机构，包括导向架，导向架具有第一导向架轴孔和第二导向架轴孔；第一导向轴，其依次穿设过所述第一底座轴孔、所述第一摆动架轴孔、所述轴承座和所述第一导向架轴孔，所述摆动架能绕所述第一导向轴进行转动，等等。本申请能够在径向全周约束形式下对约束程度进行高精度的调整，且能够兼顾水平方向和竖直方向上的不同调整需求。

Description

热轧卷筒外支撑装置及其控制方法

技术领域

本发明涉及冶金轧钢设备技术领域，特别涉及一种热轧卷筒外支撑装置及其控制方法。

背景技术

热带钢卷取机是用来把热状态下的带钢卷成钢卷，为减少卷筒的变形和振动，提高卷取质量和稳定性，一般在卷筒的非传动端设置外支撑，用来辅助支撑卷筒。根据卷筒在卷筒支承箱内的不同支承形式和受力状态，外支撑对卷筒自由端一般可采用径向全周或径向半周约束方式。

径向半周约束形式一般与卷筒在支撑箱内呈外伸梁布置的卷取机配合使用。卷筒在卷取机支承箱内由布置在操作侧及传动侧的轴承支承，卷筒悬臂端在初期安装时，与外支撑有一定的间隙，随着卷重和张力形成合力的变化，卷筒悬臂端在卷重作用下与外支撑接触，外支撑为卷筒悬臂端提供半周径向支反力。卷筒采用外伸梁形式布置，由于卷筒会受到连续变动载荷作用，悬臂端又处于不确定的约束下，对卷取精度要求较高的热轧薄带铸轧或张力较大的厚钢板卷取不利。

为克服上述问题并避免过约束，外支撑可采用径向全周约束形式。这种外支撑一般与卷筒在支承箱内呈半浮动支撑形式的卷取机配合使用。所谓半浮动即卷筒在操作侧由轴承支承，传动侧则采用大间隙孔、轴配合。卷取准备阶段，外支撑对卷筒悬臂端进行径向全周约束，卷筒由操作侧轴承和悬臂端轴承支撑，在卷板受力段呈简支布置，可以承受卷取过程中在径向方向各个方向的受力变化，卷板受力段刚度和稳定性较高。但是，上述径向全周约束形式仅能在径向上进行约束，无法实现约束程度的调整，并且在卷筒的轴向方向上也无法进行约束调整。

发明内容

为了克服现有技术的上述缺陷，本发明实施例所要解决的技术问题是提供了一种热轧卷筒外支撑装置及其控制方法，其能够在径向全周约束形式下对约束程度进行高精度的调整，且能够兼顾水平方向和竖直方向上的不同调整需求。

本发明实施例的具体技术方案是：

一种热轧卷筒外支撑装置，所述热轧卷筒外支撑装置包括：

底座，所述底座上具有沿第一预设方向延伸的相平行的第一底座轴孔和第二底座轴孔、与所述底座固定连接的轴承座；

摆动架机构，包括摆动架，所述摆动架上具有沿第一预设方向延伸的相平行的第一摆动架轴孔、第二摆动架轴孔、第三摆动架轴孔和偏心锥套安装孔；

导向架机构，包括导向架，所述导向架具有沿第一预设方向延伸的相平行的第一导向架轴孔和第二导向架轴孔；

第一导向轴，其依次穿设过所述第一底座轴孔、所述第一摆动架轴孔、所述轴承座和所述第一导向架轴孔，所述摆动架能绕所述第一导向轴进行转动；

第二导向轴，其穿设过所述第二摆动架轴孔和所述第二导向架轴孔；

第三导向轴，其穿设过所述第三摆动架轴孔且能穿入所述第二底座轴孔，所述导向架能在所述第一预设方向上来回移动；

设置在所述偏心锥套安装孔中的偏心锥套，所述偏心锥套用于卷筒悬臂端的插入并对所述卷筒悬臂端进行支撑，所述偏心锥套的内侧壁距其中心线的距离由靠近所述卷筒悬臂端的方向向远离所述卷筒悬臂端的方向减小，所述偏心锥套安装孔的中心线与所述卷筒的中心线在水平方向上具有预设距离A的偏差，所述偏心锥套的中心线与所述偏心锥套安装孔的中心线在水平方向上具有预设距离R的偏差，所述预设距离R大于所述预设距离A，且所述偏心锥套的中心线、所述卷筒的中心线在水平方向上位于所述偏心锥套安装孔的中心线的同一侧。

优选地，所述摆动架机构还包括：摆动液压缸机构，所述摆动液压缸机构的一端与所述底座相铰链连接；所述摆动液压缸机构的另一端与所述导向架相铰链连接。

优选地，所述摆动架机构还包括：偏心销，所述摆动液压缸机构的另一端与所述导向架之间通过插设的所述偏心销相铰链连接。

优选地，所述导向架机构还包括横移液压缸机构，所述横移液压缸机构的缸体和杠杆分别连接在所述导向架和所述摆动架上，所述横移液压缸机构能驱动所述摆动架在第一预设方向上来回移动。优选地，所述横移液压缸机构的杠杆与所述摆动架通过铰链连接，所述横移液压缸机构的缸体与所述导向架通过铰链连接，所述横移液压缸机构的杠杆相对所述摆动架能够在与所述第一预设方向相平行的竖直平面内进行转动，所述横移液压缸机构的缸体相对所述导向架能够在与所述第一预设方向相平行的竖直平面内进行转动。

优选地，所述横移液压缸机构包括：测量所述横移液压缸机构输出压力的压力反馈单元，当所述卷筒悬臂端插入所述偏心锥套，所述偏心锥套对所述卷筒悬臂端进行支撑时，所述横移液压缸机构根据所述压力反馈单元测量的输出压力，以输出压力达到预设恒定压力来控制所述横移液压缸机构的伸缩长度。

优选地，所述第一导向轴相对所述第一导向架轴孔在所述第一预设方向上无法移动；所述第一导向轴相对所述第一底座轴孔在所述第一预设方向上无法移动。

优选地，所述第二导向轴相对所述第二摆动架轴孔在所述第一预设方向上无法移动，所述第二导向轴相对所述第二导向架轴孔能够在所述第一预设方向上移动；或

所述第二导向轴相对所述第二摆动架轴孔在所述第一预设方向上能够移动，所述第二导向轴相对所述第二导向架轴孔在所述第一预设方向上无法移动。

优选地，所述第三导向轴相对所述第三摆动架轴孔在所述第一预设方向上无法移动，所述第三导向轴相对所述第二底座轴孔在所述第一预设方向上能够移动。

优选地，所述偏心锥套为偏心圆环，所述偏心锥套的内侧壁大体呈锥面，所述偏心锥套的内侧壁形成的圆为偏心设计。

优选地，所述偏心锥套与所述摆动架之间通过螺栓固定连接。

优选地，通过所述偏心销的偏心调节以调整所述导向架或所述摆动架相对于底座的相对位置。

一种采用如上述任一所述的热轧卷筒外支撑装置的控制方法，所述摆动架机构还包括：摆动液压缸机构，所述摆动液压缸机构的一端与所述底座相铰链连接；所述摆动液压缸机构的另一端与所述导向架相铰链连接；所述导向架机构还包括横移液压缸机构，所述横移液压缸机构的缸体和杠杆分别连接在所述导向架和所述摆动架上，所述横移液压缸机构能驱动所述摆动架在第一预设方向上来回移动；所述控制方法包括以下步骤：

控制摆动液压缸机构、横移液压缸机构伸长，以使所述摆动架向卷筒悬臂端移动，使得所述卷筒悬臂端插入所述偏心锥套；

当所述摆动架碰触到底座上安装的带垫片组的止挡后停止，检查所述偏心锥套与所述卷筒悬臂端的接触情况，当有效接触大于80％时，控制所述横移液压缸机构缩回，将此时的垫片组减薄，以保证工作状态时，所述偏心锥套与所述卷筒悬臂端为带压力接触，带压力接触的预设恒定压力通过横移液压缸机构的压力反馈单元设定；

在工作状态所述卷筒悬臂端插入所述偏心锥套，所述偏心锥套对所述卷筒悬臂端进行支撑时，若所述偏心锥套出现磨损或卷筒热变形引起长度变化，所述横移液压缸机构根据所述压力反馈单元测量的输出压力来控制所述横移液压缸机构的伸长或缩短，直至所述压力反馈单元测量的输出压力达到预设恒定压力。

本发明的技术方案具有以下显著有益效果：

本发明中的热轧卷筒外支撑装置对卷筒悬臂端采用径向全约束，与卷筒操作侧支撑轴承共同作用，可令钢板卷取工作范围内的卷筒处于简支状态，卷筒刚度和卷取稳定性较好，尤其适合薄板热轧卷取。横移液压缸机构采用压力反馈单元进行控制，以预设恒定压力为目标值控制横移液压缸机构的伸缩，从而可以保证外支撑装置自适应卷筒由于载荷和热变形引起的长度变化或偏心锥套与卷筒悬臂端之间的磨损程度，进一步使得偏心锥套和卷筒悬臂端锥面具有良好的有效接触面。采用预偏差设计偏心锥套和偏心锥套安装孔，可以在不增加加工成本的情况下获得高精度的调整效果，依靠一套偏心调整机构同时兼顾卷筒在竖直方向与水平方向上不同的调整需求。

参照后文的说明和附图，详细公开了本发明的特定实施方式，指明了本发明的原理可以被采用的方式。应该理解，本发明的实施方式在范围上并不因而受到限制。针对一种实施方式描述和/或示出的特征可以以相同或类似的方式在一个或更多个其它实施方式中使用，与其它实施方式中的特征相组合，或替代其它实施方式中的特征。

附图说明

在此描述的附图仅用于解释目的，而不意图以任何方式来限制本发明公开的范围。另外，图中的各部件的形状和比例尺寸等仅为示意性的，用于帮助对本发明的理解，并不是具体限定本发明各部件的形状和比例尺寸。本领域的技术人员在本发明的教导下，可以根据具体情况选择各种可能的形状和比例尺寸来实施本发明。

图1为本发明实施例中热轧卷筒外支撑装置的正视图；

图2为本发明实施例中热轧卷筒外支撑装置的左视图；

图3为本发明实施例中热轧卷筒外支撑装置的俯视图；

图4为图3中X处的放大图；

图5为偏心锥套调整的原理图；

图6为旋转角度变化下对应的相对于卷筒中心线的悬臂端水平偏移距离；

图7为旋转角度变化下对应的相对于卷筒中心线的竖向偏移距离；

图8为以卷筒中心线为原点的偏心锥套中心分布坐标；

图9a和图9b分别为卷取机卷取时摆动液压缸机构伸长和横移液压缸机构伸长下的热轧卷筒外支撑装置的主视图和侧视图；

图10a和图10b分别为摆动液压缸机构伸长和横移液压缸机构收缩下的热轧卷筒外支撑装置的主视图和侧视图；

图11a和图11b分别为摆动液压缸机构收缩和横移液压缸机构收缩下的热轧卷筒外支撑装置的主视图和侧视图。

以上附图的附图标记：

1、底座；11、第一底座轴孔；12、第二底座轴孔；13、轴承座；2、摆动架机构；21、摆动架；211、第一摆动架轴孔；212、第二摆动架轴孔；213、第三摆动架轴孔；214、偏心锥套安装孔；22、摆动液压缸机构；23、偏心销；3、导向架机构；31、导向架；311、第一导向架轴孔；312、第二导向架轴孔；32、横移液压缸机构；4、第一导向轴；5、第二导向轴；6、第三导向轴；7、偏心锥套；8、螺栓；9、垫片组；10、卷筒；100、热轧卷筒外支撑装置。

具体实施方式

结合附图和本发明具体实施方式的描述，能够更加清楚地了解本发明的细节。但是，在此描述的本发明的具体实施方式，仅用于解释本发明的目的，而不能以任何方式理解成是对本发明的限制。在本发明的教导下，技术人员可以构想基于本发明的任意可能的变形，这些都应被视为属于本发明的范围。需要说明的是，当元件被称为“设置于”另一个元件，它可以直接在另一个元件上或者也可以存在居中的元件。当一个元件被认为是“连接”另一个元件，它可以是直接连接到另一个元件或者可能同时存在居中元件。术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是机械连接或电连接，也可以是两个元件内部的连通，可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语的具体含义。本文所使用的术语“垂直的”、“水平的”、“上”、“下”、“左”、“右”以及类似的表述只是为了说明的目的，并不表示是唯一的实施方式。

除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本申请的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中在本申请的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施方式的目的，不是旨在于限制本申请。本文所使用的术语“和/或”包括一个或多个相关的所列项目的任意的和所有的组合。

对于卷筒采用径向半周约束形式的外支撑在目前存在一种高刚性外支撑装置，这种装置包括摆臂，摆臂一端铰接在底座上，另一端与第一连杆相连，第二连杆一端与第一连杆相连，另一端铰接于底座上，油缸推动第二连杆，使第二连杆与第一连杆的铰接点至死点位置，对摆臂提供支撑，托块安装在摆臂上，托块上装有半个自润滑轴瓦，自润滑轴瓦对卷筒支撑头提供支撑的同时，卷筒支撑头还能够在自润滑轴瓦上滑动。针对于上述结构下的径向半周约束形式，申请人发现由于这种外支撑一般配合的卷取机卷筒采用外伸梁形式，初期安装时，卷筒悬臂端与外支撑轴瓦须留有间隙。卷取过程中，卷重和张力合力的方向和大小是动态变化的。随着卷重的增大，卷筒产生弹性弯曲变形后，外支撑才真正起到支撑作用。因此，约束具有不确定性，而且也无法约束卷筒在外支撑开口方向上的跳动或振动，对卷取过程的稳定性和卷取刚性有一定的不利影响。

还有目前存在一种用于二十辊大张力轧制的自适应式外支撑，它包括摆动油缸、支架和摆动门，摆动油缸通过设置在支架上的底座固定安装在支架上，摆动油缸的活塞杆与设置在摆动门上的支座铰接，摆动门位于支架中部，摆动门和支架通过销轴转动连接。摆动门上设置有缸体，缸体内侧安装有缸盖，缸体内装有活塞杆，摆动门上设置有滑动柱，滑动柱通过螺钉与活塞杆把合在一起，摆动门的另一端连接有锁紧杆，锁紧杆的另一端连接锁定油缸的活塞杆，锁紧杆通过安装在固定座内的滑套来控制摆动门的打开和锁定。上述结构采用的是摆动门式结构，摆动到位后，采用锁紧杆锁紧摆动门。此时，摆动门将处于全约束状态。申请人研究发现，在安装初期，摆动门内的球面锥套和卷筒悬臂头配合安装，能起到较好的支撑效果，但随着使用球面锥套必将出现磨损，随之将与卷筒悬臂头产生间隙，不能自动补偿。另外，这种外支撑无法适用于热轧工况。因为，一旦卷筒由于热伸长，卷筒悬臂头产生位移，摆动门结构不具备自动适应能力，其不能保证在整个卷取过程中对卷筒悬臂端起到稳定的支撑作用。

申请人通过研究几个目前市面上常见存在的卷筒外支撑装置，均发现了上述不同程度的问题，目前在市面上没有存在一种能够在径向全周约束形式下对约束程度进行高精度的调整，且能够兼顾水平方向和竖直方向上的不同调整需求的热轧卷筒外支撑装置，因此，有必要对现有的诸多结构下的卷筒外支撑装置进行改进。

基于上述情况，申请人在本申请中提出了一种热轧卷筒外支撑装置，图1为本发明实施例中热轧卷筒外支撑装置的正视图，图2为本发明实施例中热轧卷筒外支撑装置的左视图，图3为本发明实施例中热轧卷筒外支撑装置的俯视图，图4为图3中X处的放大图，图5为偏心锥套调整的原理图，如图1至图5所示，热轧卷筒外支撑装置100可以包括：底座1，底座1上具有沿第一预设方向延伸的相平行的第一底座轴孔11和第二底座轴孔12、与底座1固定连接的轴承座13；摆动架机构2，包括摆动架21，摆动架21上具有沿第一预设方向延伸的相平行的第一摆动架轴孔211、第二摆动架轴孔212、第三摆动架轴孔213和偏心锥套安装孔214；导向架机构3，包括导向架31，导向架31具有沿第一预设方向延伸的相平行的第一导向架轴孔311和第二导向架轴孔312，横移液压缸机构32的缸体和杠杆分别连接在导向架31和摆动架21上；第一导向轴4，其依次穿设过第一底座轴孔11、第一摆动架轴孔211、轴承座13和第一导向架轴孔311，摆动架21能绕第一导向轴4进行转动；第二导向轴5，其穿设过第二摆动架轴孔212和第二导向架轴孔312；第三导向轴6，其穿设过第三摆动架轴孔213和第二底座轴孔12，导向架31能在第一预设方向上来回移动；设置在偏心锥套安装孔214中的偏心锥套7，偏心锥套7用于卷筒10悬臂端的插入并对卷筒10悬臂端进行支撑，偏心锥套7的内侧壁距其中心线的距离由靠近卷筒10悬臂端的方向向远离卷筒10悬臂端的方向减小，偏心锥套安装孔214的中心线与卷筒10的中心线在水平方向上具有预设距离A的偏差，偏心锥套7的中心线与偏心锥套安装孔214的中心线在水平方向上具有预设距离R的偏差，预设距离R大于预设距离A，且偏心锥套7的中心线、卷筒10的中心线在水平方向上位于偏心锥套安装孔214的中心线的同一侧。

具体而言，如图1和图2所示，底座1可以为一钢结构焊接件，其可以包括沿竖直方向延伸的部分，还可以包括沿水平方向延伸的部分。底座1沿竖直方向延伸的部分上具有沿第一预设方向延伸的相平行的第一底座轴孔11和第二底座轴孔12，第二底座轴孔12高于第一底座轴孔11，第一底座轴孔11用于穿设第一导向轴4，第二底座轴孔12用于穿设第三导向轴6。底座1沿水平方向延伸的部分上固定连接有轴承座13，轴承座13用于穿设第一导向轴4，并对第一导向轴4在第一预设方向上进行限位，使第一导向轴4无法移动。底座1的第一底座轴孔11中可以安装有轴承，以便第一导向轴4穿过后转动。同理，底座1的第二底座轴孔12中也可以安装有轴承，以便第三导向轴6穿入。轴承座13与第一导向轴4之间设置有轴承，以便于第一导向轴4穿过后转动。第一导向轴4相对第一底座轴孔11在第一预设方向上无法移动，例如可以在第一导向轴4的左侧端部设置限位件，以使第一导向轴4无法向右侧移动。

如图2所示，摆动架机构2、导向架机构3位于底座1的沿竖直方向延伸的部分的同一侧。

如图1和图2所示，摆动架机构2可以包括大体呈三角形的摆动架21、摆动液压缸机构22和偏心销23。摆动架21上具有沿第一预设方向延伸的相平行的第一摆动架轴孔211、第二摆动架轴孔212、第三摆动架轴孔213和偏心锥套安装孔214。第一摆动架轴孔211用于第一导向轴4穿过，第二摆动架轴孔212用于第二导向轴5穿过，第三摆动架轴孔213用于第三导向轴6穿过。偏心锥套安装孔214中用于安装偏心锥套7。第三摆动架轴孔213的高度高于第二摆动架轴孔212，第二摆动架轴孔212的高度高于第三摆动架轴孔213。

如图1所示，摆动液压缸机构22的一端与底座1相铰链连接，摆动液压缸机构22的另一端与导向架31之间通过插设的偏心销23相铰链连接。所谓偏心销23即偏心销23与导向架31相连接的部分的中心线与偏心销23与摆动液压缸机构22相连接的部分的中心线平行，但是两者不重合。摆动液压缸机构22的缸体与底座1相铰链连接，摆动液压缸机构22的缸体可以绕平行于第一预设方向的轴线转动，摆动液压缸机构22的杠杆与导向架31通过偏心销23相铰链连接，偏心销23沿第一预设方向穿过摆动液压缸机构22的杠杆和导向架31，摆动液压缸机构22的杠杆可以绕平行于第一预设方向的轴线转动。通过摆动液压缸机构22的伸长和收缩，从而控制导向架31绕第一导向轴4进行转动，进而使得导向架31、摆动架21一起绕第一导向轴4进行转动，达到控制摆动架21上偏心锥套安装孔214位置的目的，使其退出工作区，腾出空间，以便于卷取机进行卸卷。通过偏心销23的偏心调节，即旋转偏心销23的角度，相当于改变了摆动液压缸固定铰接点与导向架31铰接孔的距离，也就相当于调整了导向架31相对于底座1的角度位置，由于摆动架21和导向架31是靠两根轴穿在一起的。导向架31的角度变化也就同步带动了摆动架21的角度变化，可调整导向架31相对于底座1的相对相位，进而同步实现对摆动架21相对于底座1的相位调整。通过上述偏心销23的偏心调节，可以消除摆动架21及其关联设备的加工、安装的累计误差。

如图2所示，导向架机构3位于摆动架机构2远离底座1的沿竖直方向延伸的部分的一侧。导向架机构3可以包括导向架31、横移液压缸机构32。导向架31沿竖直方向延伸，其可以为钢机构焊接件。导向架31具有沿第一预设方向延伸的相平行的第一导向架轴孔311和第二导向架轴孔312。

如图2所示，第一导向架轴孔311用于第一导向轴4穿过，第一导向轴4相对第一导向架轴孔311在第一预设方向上无法移动，例如可以在第一导向轴4的右侧端部设置限位件，以使第一导向轴4无法向左侧移动，通过第一导向轴4的直径变化，可以使得第一导向轴4无法向右侧移动，也可以通过轴承座13对第一导向轴4在第一预设方向上进行限位，使第一导向轴4和导向架31无法向左移动。

如图2所示，第二导向架轴孔312用于第二导向轴5穿过。第二导向轴5相对第二摆动架轴孔212在第一预设方向上无法移动，例如在，第二导向轴5的第二摆动架轴孔212的两侧均固定设置限位件，从而使得第二导向轴5无法在第二摆动架轴孔212中向左和向右移动。第二导向轴5相对第二导向架轴孔312能够在第一预设方向上移动。摆动架21的第一摆动架轴孔211能够相对第一导向轴4在第一预设方向上左右移动。通过上述方式，导向架31和摆动架21之间的相对距离可以发生改变。

在另一种实施方式中，第二导向轴5相对第二摆动架轴孔212在第一预设方向上能够移动，第二导向轴5相对第二导向架轴孔312在第一预设方向上无法移动。通过上述方式，导向架31和摆动架21之间的相对距离也可以发生改变。

如图2所示，横移液压缸机构32的缸体和杠杆分别连接在导向架31和摆动架21上，横移液压缸机构32的伸长和缩短能驱动摆动架21在第一预设方向上来回移动。作为可行的，横移液压缸机构32的杠杆与摆动架21通过铰链连接，横移液压缸机构32的缸体与导向架31通过铰链连接。横移液压缸机构32的杠杆相对摆动架21能够在与第一预设方向相平行的竖直平面内进行转动，横移液压缸机构32的缸体相对导向架31能够在与第一预设方向相平行的竖直平面内进行转动。通过铰链连接，可以使得横移液压缸机构32的杠杆与摆动架21的铰链连接处与横移液压缸机构32的缸体与导向架31的铰链连接处形成的直线与第一预设方向非平行，也可以实现横移液压缸机构32的伸长和缩短能驱动摆动架21在第一预设方向上来回移动，而非必须平行。

进一步的，横移液压缸机构32可以包括：测量横移液压缸机构32输出压力的压力反馈单元。当卷筒10悬臂端插入偏心锥套7，偏心锥套7对卷筒10悬臂端进行支撑时，横移液压缸机构32可以根据压力反馈单元测量的输出压力，以输出压力达到预设恒定压力来控制横移液压缸机构32的伸缩长度，从而使得在偏心锥套7出现磨损或卷筒10的热变形或载荷引起长度变化后，横移液压缸机构32能够再进行伸长或缩短，使得摆动架机构2更加靠近或远离卷筒10悬臂端一点，从而弥补偏心锥套7磨损的尺寸或卷筒10在第一预设方向上变化的尺寸，保证偏心锥套7与卷筒10悬臂端具有足够的有效接触。通过上述方式，可以使得热轧卷筒外支撑装置100自动适应卷筒10在载荷和热影响下的长度变化以及偏心锥套7的磨损。

如图2所示，第一导向轴4依次穿设过第一底座轴孔11、第一摆动架轴孔211、轴承座13和第一导向架轴孔311，摆动架21能绕第一导向轴4进行转动。第二导向轴5穿设过第二摆动架轴孔212和第二导向架轴孔312。第三导向轴6穿设过第三摆动架轴孔213且能穿入第二底座轴孔12，导向架31能在第一预设方向上来回移动。第一导向轴4、第二导向轴5和第三导向轴6之间相互平行。第一预设方向与卷筒10的轴线方向相同。

进一步的，第三导向轴6相对第三摆动架轴孔213在第一预设方向上无法移动，例如，第三导向轴6在摆动架21的两侧分别具有限位件，从而使得第三导向轴6在第一预设方向上无法移动。第三导向轴6相对第二底座轴孔12在第一预设方向上能够移动，从而使得当摆动架21向卷筒10靠近时，第三导向轴6能穿入第二底座轴孔12中，从而使得第三导向轴6和第一导向轴4对摆动架21进行支撑和固定，摆动架21上的偏心锥套7从而能够支撑住卷筒10悬臂端的重量。

如图3和图4所示，卷取机卷筒10的安装须符合规范，对于卷筒10轴线的水平度和相对机组的垂直度具有公差要求。对于偏差的方向也有具体的规定，一般要求卷取机的水平度应是卷筒10悬臂端高于驱动端，卷取机卷筒10相对于机组中心线的垂直度应是卷筒10悬臂端背离来料方向侧。为适应卷筒10轴线的“上扬外摆”及加工误差，在摆动架21偏心锥套安装孔214内设置偏心锥套7，偏心锥套7用于卷筒10悬臂端的插入并对卷筒10悬臂端进行支撑。偏心锥套7及安装孔之间采用预偏差设计，可以以较低的加工成本实现偏心锥套7对卷筒10悬臂端锥面的高精度调节。

偏心锥套7与摆动架21之间通过螺栓8固定连接。偏心锥套7的端部具有沿径向方向延伸的外缘，外缘上沿周向方向分布有多个开孔，螺栓8穿过外缘的某一个开孔和摆动架21并用螺母进行固定，从而使得偏心锥套7与摆动架21固定。当偏心锥套7进行转动调整时，螺栓8穿过外缘的其它某一个开孔和摆动架21用螺母进行固定即可。

如图4所示，偏心锥套7的内侧壁距其中心线的距离由靠近卷筒10悬臂端的方向向远离卷筒10悬臂端的方向减小，卷筒10悬臂端的外侧壁与偏心锥套7的内侧壁相对应匹配。在偏心锥套7出现磨损后，横移液压缸机构32能够再进行伸长，使得摆动架机构2更加靠近卷筒10悬臂端一点，卷筒10悬臂端可以更加伸入偏心锥套7中一点，从而弥补偏心锥套7磨损的尺寸，保证偏心锥套7与卷筒10悬臂端具有足够的有效接触。

作为可行的，偏心锥套7为偏心圆环，偏心锥套7的内侧壁大体呈锥面。偏心锥套7的内侧壁与偏心锥套7的外侧壁形成的圆为偏心设计，即偏心锥套7的内侧壁形成的圆的中心与偏心锥套7的外侧壁形成的圆的中心平行但不重合。

如图5所示，偏心锥套安装孔214的中心线与卷筒10的中心线在水平方向上具有预设距离A的偏差，偏心锥套7的中心线(偏心锥套7内侧壁形成的圆的中心线)与偏心锥套安装孔214的中心线在水平方向上具有预设距离R的偏差，预设距离R大于预设距离A，且偏心锥套7的中心线、卷筒10的中心线在水平方向上位于偏心锥套安装孔214的中心线的同一侧。

为实现卷筒10轴线的“上扬外摆”，需要对卷筒10悬臂端进行约束，也就是通过偏心锥套7的调整，来实现卷筒10轴线悬臂端端点的预设，考虑到简支型卷筒10的结构特点、制造间隙和轴承游隙，卷筒10在重力作用下，悬臂端将处于下垂状态，但沿轧制运动方向偏差量会比较小，为适应这种情况的调整需要，就需要偏心锥套7在竖直方向上具备较大的调整能力，而同时要求其沿水平方向的偏移量较小，为此本发明采用预偏差方法，让摆动架21上偏心锥套安装孔214的中心线与卷筒10的中心线在水平方向上预先偏差一个距离A，并保证偏心锥套7的偏心量R与上述距离A位于偏心锥套安装孔214的中心线的同一侧，从绝对值上看，相当于偏心锥套7的中心线与卷筒10的中心线水平距离是上述两值的差。如此设计，在不增加摆动架21的偏心锥套安装孔214和偏心锥套7的加工精度下，当旋转偏心锥套7带动卷筒10悬臂端的支点调整时，偏心锥套7的偏心孔的中心线(偏心锥套7内侧壁形成的圆的中心线)相对于卷筒10中心线将实现竖直方向高度的大变化而水平变化较小。偏心锥套7的调整原理如图2所示。

为说明上述调整原理，例如：设置偏心量R＝3mm，偏心锥套7的角度调整范围α＝5°至50°，偏心锥套安装孔214的中心线与卷筒10的中心线在水平方向上的预偏差量A＝2.5mm，分别计算随偏心锥套7转动角度变化的C及E，C为竖直方向的高度变化，E为水平方向的变化。在图5中，偏心锥套7转动角度为50度时，其水平方向的变化为E，偏心锥套7转动至偏心锥套7的中心线与卷筒10的中心线在水平方向相重合时的角度时，其水平方向的变化为E’，偏心锥套7转动角度为α时，偏心锥套7的中心线在竖直方向的高度变化为C。旋转角度变化对应的相对于卷筒10中心线的悬臂端水平偏移距离如图6所示，旋转角度变化对应的相对于卷筒10中心线的竖向偏移距离如图7所示，以卷筒10中心线为原点的偏心锥套7中心分布坐标如图8所示。通过该实施例可以看出，当旋转偏心锥套7带动卷筒10悬臂端的支点调整时偏心锥套7的偏心孔的中心线相对于卷筒10中心线将实现竖直方向高度的大变化而水平变化较小，

本申请中热轧卷筒外支撑装置100的工作分为三种状态，卷取机准备好后，此时，如图11a和11b所示。之后，摆动液压缸机构22伸长，带动摆动架21摆动至偏心锥套安装孔214与卷筒10相对准，此时如图10a和10b所示；横移液压缸机构32伸长，推动摆动架21沿第一导向轴4和第二导向轴5形成的平行路径向卷筒10方向移动，带动摆动架21上的第三导向轴6插入底座1上的第二底座轴孔12，此时，如图9a和图9b所示。同时，上述运动将令摆动架21中偏心锥套安装孔214中装设调整好的偏心锥套7托举引导卷筒10悬臂端，并与卷筒10悬臂端的外锥面自动对心接触。由于此时横移液压缸机构32的行程还有余量，横移液压缸机构32的推力将持续作用到卷筒10悬臂端锥面上，直到达到压力反馈单元设定的预设恒定压力。如此，可保证卷取过程中，即使偏心锥套7与卷筒10悬臂端的接触面出现磨损或卷筒10由于冷热变化出现长度变化等，横移液压缸机构32也将按照设定的预设恒定压力，自适应带动摆动架21移动至合适位置，以保证偏心锥套7与卷筒10悬臂端之间足够的有效接触面。

当卷取工作完成后，进入卸卷过程，此时横移液压缸机构32收缩，带动摆动架21沿着第一导向轴4和第二导向轴5组成的平行路径向远离卷筒10方向横移，此时，如图10a和图10b所示；当横移液压缸机构32缩回到位后，摆动液压缸机构22收缩，带动摆动架21外摆，退出工作区，为卸卷腾出空间，此时如图11a和图11b所示。

在本申请中还提出了一种热轧卷筒外支撑装置100的控制方法，该控制方法用于对外支撑装置进行安装调整。该控制方法可以包括以下步骤：

控制摆动液压缸机构22、横移液压缸机构32伸长，以使摆动架21向卷筒10悬臂端移动，使得卷筒10悬臂端插入偏心锥套7。

在上述步骤中，为消除摆动架21及其相关设备的加工、安装误差，通过调整偏心销23以保证摆动液压缸机构22在全伸出状态下，导向架31及同步运动的摆动架21处于预设位置，并保证在横移液压缸机构32的推动下，摆动架21能够使安装在它上面的第三导向轴6无阻碍地穿拔于底座1上的第二底座轴孔12。

当摆动架21碰触到底座1上安装的带垫片组9的止挡后停止，检查偏心锥套7与卷筒10悬臂端的接触情况，当有效接触大于80％时，控制横移液压缸机构32缩回，将此时的垫片组9减薄，例如可以减薄0.5mm至1mm等等，以保证工作状态时，偏心锥套7与卷筒10悬臂端为带压力接触，带压力接触的预设恒定压力通过横移液压缸机构32的压力反馈单元设定。

在工作状态卷筒10悬臂端插入偏心锥套7，偏心锥套7对卷筒10悬臂端进行支撑时，若偏心锥套7出现磨损或卷筒10热变形引起长度变化，横移液压缸机构32根据压力反馈单元测量的输出压力来控制横移液压缸机构32的伸长或缩短，直至压力反馈单元测量的输出压力达到预设恒定压力。

在上述步骤中，例如偏心锥套7出现磨损，横移液压缸机构32根据压力反馈单元测量的输出压力来控制横移液压缸机构32伸长，以使偏心锥套7靠近卷筒10悬臂端，提高两者之间的有效接触面，直至压力反馈单元测量的输出压力达到预设恒定压力，横移液压缸机构32停止伸长。又例如，卷筒10热变形引起长度变长，横移液压缸机构32根据压力反馈单元测量的输出压力来控制横移液压缸机构32缩短，直至压力反馈单元测量的输出压力达到预设恒定压力，横移液压缸机构32停止缩短。

本发明中的热轧卷筒外支撑装置100对卷筒10悬臂端采用径向全约束，与卷筒10操作侧支撑轴承共同作用，可令钢板卷取工作范围内的卷筒10处于简支状态，卷筒10刚度和卷取稳定性较好，尤其适合薄板热轧卷取。横移液压缸机构32采用压力反馈单元进行控制，以预设恒定压力为目标值控制横移液压缸机构32的伸缩，从而可以保证外支撑装置自适应卷筒10由于载荷和热变形引起的长度变化或偏心锥套7与卷筒10悬臂端之间的磨损程度，进一步使得偏心锥套7和卷筒10悬臂端锥面具有良好的有效接触面。采用预偏差设计偏心锥套7和偏心锥套安装孔214，可以在不增加加工成本的情况下获得高精度的调整效果，依靠一套偏心调整机构同时兼顾卷筒10竖直方向与水平方向上不同的调整需求。

当偏心锥套7的中心线与卷筒10的中心线在水平方向上具有偏差时，转动偏心锥套7以使偏心锥套7的中心线上移，在此过程中，偏心锥套7的中心线在水平方向上会越来越接近卷筒10的中心线，直至两者在水平方向上重合。

披露的所有文章和参考资料，包括专利申请和出版物，出于各种目的通过援引结合于此。描述组合的术语“基本由…构成”应该包括所确定的元件、成分、部件或步骤以及实质上没有影响该组合的基本新颖特征的其他元件、成分、部件或步骤。使用术语“包含”或“包括”来描述这里的元件、成分、部件或步骤的组合也想到了基本由这些元件、成分、部件或步骤构成的实施方式。这里通过使用术语“可以”，旨在说明“可以”包括的所描述的任何属性都是可选的。多个元件、成分、部件或步骤能够由单个集成元件、成分、部件或步骤来提供。另选地，单个集成元件、成分、部件或步骤可以被分成分离的多个元件、成分、部件或步骤。用来描述元件、成分、部件或步骤的公开“一”或“一个”并不说为了排除其他的元件、成分、部件或步骤。

本说明书中的各个实施例均采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似的部分互相参见即可。上述实施例只为说明本发明的技术构思及特点，其目的在于让熟悉此项技术的人士能够了解本发明的内容并据以实施，并不能以此限制本发明的保护范围。凡根据本发明精神实质所作的等效变化或修饰，都应涵盖在本发明的保护范围之内。

Claims (13)

1.一种热轧卷筒外支撑装置，其特征在于，所述热轧卷筒外支撑装置包括：

底座，所述底座上具有沿第一预设方向延伸的相平行的第一底座轴孔和第二底座轴孔、与所述底座固定连接的轴承座；

摆动架机构，包括摆动架，所述摆动架上具有沿第一预设方向延伸的相平行的第一摆动架轴孔、第二摆动架轴孔、第三摆动架轴孔和偏心锥套安装孔；

导向架机构，包括导向架，所述导向架具有沿第一预设方向延伸的相平行的第一导向架轴孔和第二导向架轴孔；

第一导向轴，其依次穿设过所述第一底座轴孔、所述第一摆动架轴孔、所述轴承座和所述第一导向架轴孔，所述摆动架能绕所述第一导向轴进行转动；

第二导向轴，其穿设过所述第二摆动架轴孔和所述第二导向架轴孔；

第三导向轴，其穿设过所述第三摆动架轴孔且能穿入所述第二底座轴孔，所述导向架能在所述第一预设方向上来回移动；

设置在所述偏心锥套安装孔中的偏心锥套，所述偏心锥套用于卷筒悬臂端的插入并对所述卷筒悬臂端进行支撑，所述偏心锥套的内侧壁距其中心线的距离由靠近所述卷筒悬臂端的方向向远离所述卷筒悬臂端的方向减小，所述偏心锥套安装孔的中心线与所述卷筒的中心线在水平方向上具有预设距离A的偏差，所述偏心锥套的中心线与所述偏心锥套安装孔的中心线在水平方向上具有预设距离R的偏差，所述预设距离R大于所述预设距离A，且所述偏心锥套的中心线、所述卷筒的中心线在水平方向上位于所述偏心锥套安装孔的中心线的同一侧。

2.根据权利要求1所述的热轧卷筒外支撑装置，其特征在于，所述摆动架机构还包括：摆动液压缸机构，所述摆动液压缸机构的一端与所述底座相铰链连接；所述摆动液压缸机构的另一端与所述导向架相铰链连接。

3.根据权利要求2所述的热轧卷筒外支撑装置，其特征在于，所述摆动架机构还包括：偏心销，所述摆动液压缸机构的另一端与所述导向架之间通过插设的所述偏心销相铰链连接。

4.根据权利要求1所述的热轧卷筒外支撑装置，其特征在于，所述导向架机构还包括横移液压缸机构，所述横移液压缸机构的缸体和杠杆分别连接在所述导向架和所述摆动架上，所述横移液压缸机构能驱动所述摆动架在第一预设方向上来回移动。

5.根据权利要求4所述的热轧卷筒外支撑装置，其特征在于，所述横移液压缸机构的杠杆与所述摆动架通过铰链连接，所述横移液压缸机构的缸体与所述导向架通过铰链连接，所述横移液压缸机构的杠杆相对所述摆动架能够在与所述第一预设方向相平行的竖直平面内进行转动，所述横移液压缸机构的缸体相对所述导向架能够在与所述第一预设方向相平行的竖直平面内进行转动。

6.根据权利要求4所述的热轧卷筒外支撑装置，其特征在于，所述横移液压缸机构包括：测量所述横移液压缸机构输出压力的压力反馈单元，当所述卷筒悬臂端插入所述偏心锥套，所述偏心锥套对所述卷筒悬臂端进行支撑时，所述横移液压缸机构根据所述压力反馈单元测量的输出压力，以输出压力达到预设恒定压力来控制所述横移液压缸机构的伸缩长度。

7.根据权利要求1所述的热轧卷筒外支撑装置，其特征在于，所述第一导向轴相对所述第一导向架轴孔在所述第一预设方向上无法移动；所述第一导向轴相对所述第一底座轴孔在所述第一预设方向上无法移动。

8.根据权利要求1所述的热轧卷筒外支撑装置，其特征在于，所述第二导向轴相对所述第二摆动架轴孔在所述第一预设方向上无法移动，所述第二导向轴相对所述第二导向架轴孔能够在所述第一预设方向上移动；或

所述第二导向轴相对所述第二摆动架轴孔在所述第一预设方向上能够移动，所述第二导向轴相对所述第二导向架轴孔在所述第一预设方向上无法移动。

9.根据权利要求1所述的热轧卷筒外支撑装置，其特征在于，所述第三导向轴相对所述第三摆动架轴孔在所述第一预设方向上无法移动，所述第三导向轴相对所述第二底座轴孔在所述第一预设方向上能够移动。

10.根据权利要求1所述的热轧卷筒外支撑装置，其特征在于，所述偏心锥套为偏心圆环，所述偏心锥套的内侧壁大体呈锥面，所述偏心锥套的内侧壁形成的圆为偏心设计。

11.根据权利要求1所述的热轧卷筒外支撑装置，其特征在于，所述偏心锥套与所述摆动架之间通过螺栓固定连接。

12.根据权利要求3所述的热轧卷筒外支撑装置，其特征在于，通过所述偏心销的偏心调节以调整所述导向架或所述摆动架相对于底座的相对位置。

13.一种采用如权利要求1至12中任一所述的热轧卷筒外支撑装置的控制方法，其特征在于，所述摆动架机构还包括：摆动液压缸机构，所述摆动液压缸机构的一端与所述底座相铰链连接；所述摆动液压缸机构的另一端与所述导向架相铰链连接；所述导向架机构还包括横移液压缸机构，所述横移液压缸机构的缸体和杠杆分别连接在所述导向架和所述摆动架上，所述横移液压缸机构能驱动所述摆动架在第一预设方向上来回移动；

所述控制方法包括以下步骤：

控制摆动液压缸机构、横移液压缸机构伸长，以使所述摆动架向卷筒悬臂端移动，使得所述卷筒悬臂端插入所述偏心锥套；

当所述摆动架碰触到底座上安装的带垫片组的止挡后停止，检查所述偏心锥套与所述卷筒悬臂端的接触情况，当有效接触大于80％时，控制所述横移液压缸机构缩回，将此时的垫片组减薄，以保证工作状态时，所述偏心锥套与所述卷筒悬臂端为带压力接触，带压力接触的预设恒定压力通过横移液压缸机构的压力反馈单元设定；

在工作状态所述卷筒悬臂端插入所述偏心锥套，所述偏心锥套对所述卷筒悬臂端进行支撑时，若所述偏心锥套出现磨损或卷筒热变形引起长度变化，所述横移液压缸机构根据所述压力反馈单元测量的输出压力来控制所述横移液压缸机构的伸长或缩短，直至所述压力反馈单元测量的输出压力达到预设恒定压力。

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