CN114769318A - 一种能高精度检测水平力的轧辊轴承座结构 - Google Patents
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Abstract
一种能高精度检测水平力的轧辊轴承座结构，包括轴承座本体（1），其特征在于：所述轴承座本体（1）的一侧或两侧分别开设有衬板安装槽（5），衬板安装槽（5）的槽底开设有一个或多个传感器嵌入槽（7），传感器嵌入槽（7）内分别安装有传感器（10），传感器（10）的检测端通过检测孔（8）与第一轧辊（2）或第二轧辊（3）相配合，传感器嵌入槽（7）内安装有固定传感器（10）的衬板（6），本发明解决了在轧辊轴承座极其有限的空间内安装布置检测装置的技术难题，实现了对轧辊的水平力进行高精度检测，有效的保证了轧制设备长时间在安全范围内运行，使轧制过程变得更加稳定。
Description
技术领域
本发明涉及一种轧辊轴承座结构，尤其涉及一种能高精度检测水平力的轧辊轴承座结构，属于轧钢设备技术领域。
背景技术
轧辊设备是钢厂常用的生产设备，轧制高强度或特殊性能钢板时对轧辊设备的要求很高，为了获得足够大的轧制力，需采用小辊径工作辊，而当水平力过大时，该水平力会使得小辊径的工作辊容易超载弯曲，严重时甚至出现断裂。如果工作辊中心线没有相对中间辊及支撑辊向入口或向出口偏移一定距离，由于工作辊轴承座与机架窗口间留有的装配间隙，工作辊在轧制时，因前、后张力作用或其他干扰会在水平方向窜动，引起轧辊交叉而破坏稳定轧制，影响板厚、板形质量；而且还会产生很大的轴向力，增加止推轴承的异常工作载荷。因此，对小辊径的水平力检测就显得非常重要，不仅影响着轧制生产质量，而且还决定着轧辊设备的安全。再加上小辊径轧辊横截面较小，轧辊轴承座的空间极其有限，对检测装置的安装布置存在很大的技术障碍，一直以来都没能有效的解决这一技术问题。
发明内容
本发明的目的是针对轧制高强钢需要有足够的轧制力，采用小辊径工作辊容易超载弯曲，现有的轧辊设备结构简单，小辊径轧辊横截面较小，轧辊轴承座的空间极其有限，对检测装置的安装布置存在很大的技术障碍，无法实现对轧辊的水平力进行高精度检测，容易导致轧辊设备过载和超负荷运行的缺陷和不足，现提供一种结构合理，解决了在轧辊轴承座极其有限的空间内安装布置检测装置的技术难题，有效的克服了技术障碍，实现了对轧辊的水平力进行高精度检测，有效的保证了轧制设备长时间在安全范围内运行，能避免设备过载和超负荷运行的一种能高精度检测水平力的轧辊轴承座结构。
为实现上述目的，本发明的技术解决方案是：一种能高精度检测水平力的轧辊轴承座结构，包括轴承座本体，轴承座本体成对设置并且在轴承座本体上开设有轧辊安装孔，轴承座本体上安装有相互平行的第一轧辊和第二轧辊，其特征在于：所述轴承座本体的一侧或两侧分别开设有衬板安装槽，衬板安装槽的槽底开设有一个或多个传感器嵌入槽，传感器嵌入槽内开设有与轧辊安装孔相贯通的检测孔，传感器嵌入槽内分别安装有传感器，传感器的检测端通过检测孔与第一轧辊或第二轧辊相配合，传感器嵌入槽内安装有固定传感器的衬板，所述轧辊安装孔的内壁与轧辊之间分别安装有推力轴承和轴承，轧辊安装孔的一端安装有起固定和调节轴承间隙的外侧端盖，轧辊安装孔的另外一端安装有起固定和调节轴承间隙的内侧端盖。
进一步的，所述轴承座本体通过机架固定，位于同一侧的相邻两个轴承座本体之间通过连接螺栓连接固定或者分别固定在机架上。
进一步的，所述轧辊安装孔外端口外的轴承座本体侧壁上通过螺栓安装有透盖，透盖上开设为有供轧辊穿出的安装孔，透盖外侧的第一轧辊或第二轧辊的外端圆周上安装有止推环。
进一步的，所述衬板安装槽的槽底开设有三个传感器嵌入槽，传感器嵌入槽呈品字型对称分布。
进一步的，所述衬板的外轮廓为凸形金属板结构，传感器嵌入槽与衬板之间为传感器的安装空间，衬板上开设有多个衬板固定孔，衬板固定孔内安装有与轴承座本体相固定的螺栓。
进一步的，所述传感器采用应变式压力传感器，应变式压力传感器包括电阻应变片和弹性敏感元件，电阻应变片粘贴固定在弹性敏感元件上，弹性敏感元件与轧辊的外圆表面相配合。
进一步的，所述外侧端盖内侧的轧辊外圆表面设置有定位套，内侧端盖的外部且靠近轧辊中部的外圆表面上设置有密封隔离环。
进一步的，所述轴承座本体上分别开设为有引线导向孔，传感器的一端与传感器线的一端相连接，传感器线的另一端穿过引线导向孔后与机箱相连接。
进一步的，所述传感器线的表面设置有屏蔽防护层或者传感器线穿入引线管道，机箱远离轧辊的传动侧。
本发明的有益效果是：
1、本发明在轴承座本体的两侧开设有衬板安装槽，衬板安装槽的内侧面上开设有传感器嵌入槽，传感器嵌入槽内安装有固定传感器，并通过衬板进行固定，在不影响强度的情况下在轧辊轴承座极其有限的空间内安装布置检测装置。
2、本发明在同一侧的衬板安装槽内分别安装有三个应变式压力传感器，通过测量弹性元件的应变来间接测量轧辊的水平压力，同一个衬板安装槽内的三个传感器合成一路水平力信号，使得水平力测试值更精确。
3、本发明采用了定位套、密封隔离环等限位和密封装置，降低了轧辊在运动过程中的摩擦系数，并保证回转精度，使轧制过程变得更加稳定，保证了轧制产品的厚度以及轧机的安全。
4、本发明结构合理，解决了在轧辊轴承座极其有限的空间内安装布置检测装置的技术难题，有效的克服了技术障碍，实现了对轧辊的水平力进行高精度检测，有效的保证了轧制设备长时间在安全范围内运行，能避免设备过载和超负荷运行，轧制稳定可靠。
附图说明
图1是本发明的整体结构示意图。
图2是本发明的侧面结构示意图。
图3是本发明的局部剖视图。
图4是本发明衬板安装槽的结构示意图。
图5是本发明衬板的结构示意图。
图6是本发明传感器的结构示意图。
图7是本发明定位套的结构示意图。
图8是本发明内侧端盖的结构示意图。
图9是本发明密封隔离环的结构示意图。
图中：轴承座本体1，第一轧辊2，第二轧辊3，轧辊安装孔4，衬板安装槽5，衬板6，传感器嵌入槽7，检测孔8，衬板固定孔9，传感器10，外侧端盖11，定位套12，推力轴承13，轴承14，内侧端盖15，密封隔离环16，止推环17，透盖18，引线导向孔19，传感器线20，机箱21，连接螺栓22。
具体实施方式
以下结合附图说明和具体实施方式对本发明作进一步的详细描述。
参见图1至图9，本发明的一种能高精度检测水平力的轧辊轴承座结构，包括轴承座本体1，轴承座本体1成对设置并且在轴承座本体1上开设有轧辊安装孔4，轴承座本体1上安装有相互平行的第一轧辊2和第二轧辊3，其特征在于：所述轴承座本体1的一侧或两侧分别开设有衬板安装槽5，衬板安装槽5的槽底开设有一个或多个传感器嵌入槽7，传感器嵌入槽7内开设有与轧辊安装孔4相贯通的检测孔8，传感器嵌入槽7内分别安装有传感器10，传感器10的检测端通过检测孔8与第一轧辊2或第二轧辊3相配合，传感器嵌入槽7内安装有固定传感器10的衬板6，所述轧辊安装孔4的内壁与轧辊之间分别安装有推力轴承13和轴承14，轧辊安装孔4的一端安装有起固定和调节轴承间隙的外侧端盖11，轧辊安装孔4的另外一端安装有起固定和调节轴承间隙的内侧端盖15。
所述轴承座本体1通过机架固定，位于同一侧的相邻两个轴承座本体1之间通过连接螺栓22连接固定或者分别固定在机架上。
所述轧辊安装孔4外端口外的轴承座本体1侧壁上通过螺栓安装有透盖18，透盖18上开设为有供轧辊穿出的安装孔，透盖18外侧的第一轧辊2或第二轧辊3的外端圆周上安装有止推环17。
所述衬板安装槽5的槽底开设有三个传感器嵌入槽7，传感器嵌入槽7呈品字型对称分布。
所述衬板6的外轮廓为凸形金属板结构，传感器嵌入槽7与衬板6之间为传感器10的安装空间，衬板6上开设有多个衬板固定孔9，衬板固定孔9内安装有与轴承座本体1相固定的螺栓。
所述传感器10采用应变式压力传感器，应变式压力传感器包括电阻应变片和弹性敏感元件，电阻应变片粘贴固定在弹性敏感元件上，弹性敏感元件与轧辊的外圆表面相配合。
所述外侧端盖11内侧的轧辊外圆表面设置有定位套12，内侧端盖15的外部且靠近轧辊中部的外圆表面上设置有密封隔离环16。
所述轴承座本体1上分别开设为有引线导向孔19，传感器10的一端与传感器线20的一端相连接，传感器线20的另一端穿过引线导向孔19后与机箱21相连接。
所述传感器线20的表面设置有屏蔽防护层或者传感器线20穿入引线管道，机箱21远离轧辊的传动侧。
参见图1至图4，本发明的轴承座本体1与现有轴承座的固定方式相同，轴承座本体1通过机架固定，位于同一侧的相邻两个轴承座本体1之间可以通过连接螺栓22连接固定，也可以将轴承座本体1分别固定在机架上，还可以将位于同一侧的两个或多个轴承座本体1设置为一体，并开设置多个轧辊安装孔4。轴承座本体1成对设置，并且相正对着的一对轴承座本体1用于安装一根轧辊，轧辊一般成对配合着使用。轴承座本体1上开设有轧辊安装孔4，相互平行的第一轧辊2和第二轧辊3的端部安装在轴承座本体1上的轧辊安装孔4内。另外，可以为第一轧辊2和第二轧辊3设置一定的偏移距，使轧制过程变得更稳定。
轴承座本体1的一侧或两侧分别开设有衬板安装槽5，一般是在轴承座本体1的两侧都开设有衬板安装槽5，并且衬板安装槽5位于轧辊安装孔4的径向外侧，便于安装传感器并检测水平方向上的作用力。考虑其对轴承座强度的影响，为了满足设计的新带测力传感器的轴承座的强度需求，不仅要对轴承座进行结构设计，还需对其强度进行计算。使其既能保证原有的功能，又能实现传感器的安装及水平力信号的有效提取。通过ANSYS仿真软件对轴承座进行应力分析，材料属性选择合金钢42CrMo，密度为7850kg/m3，弹性模量为2.06×1011Pa，泊松比为0.3。通过对轴承座边界条件进行设定，对轴承座内孔施加载荷150000N，计算得出应力结果。并且最大应力点位于测力传感器压头，最大等效应力为5.2572×108Pa，屈服强度为9.3×108Pa，安全系数为1.5，许用应力[
]=6.2×108Pa，最大等效应力小于许用应力，在不影响强度的情况下满足应用需求。
衬板安装槽5的槽底开设有三个传感器嵌入槽7，传感器嵌入槽7呈品字型对称分布，传感器嵌入槽7内开设有与轧辊安装孔4相贯通的检测孔8。传感器嵌入槽7内分别安装有传感器10，传感器10的检测端伸入到检测孔8内并与第一轧辊2或第二轧辊3相配合，这样就使得轧辊的水平方向上的作用能够直接作用到位于同一侧的三个传感器10上。
传感器10采用应变式压力传感器，应变式压力传感器包括电阻应变片和弹性敏感元件，电阻应变片粘贴固定在弹性敏感元件上，然后通过测量弹性元件的应变来间接测量压力的传感器。应变式压力传感器的的工作原理基于导体和半导体的“应变效应”，即当导体和半导体材料发生形变时，电阻应变片也会一起产生形变，使应变片的阻值发生改变，从而加在应变片上的电压发生变化。当应变片受外力作用而伸长时，其长度增加而截面积减少，电阻值便会增大；当应变片受外力作用而压缩时，长度减少而截面积增加，电阻值则会减少。
由于传感器里的应变片在正常测量时形变是非常小的，为了适合数据采集设备的输入范围，由传感器生成的电信号必须经过处理。为了更精确地测量信号，通过信号放大器放大低电压信号，即给该传感器配有电压激励源的惠斯通电桥。惠斯通电桥为全桥配置，即应变式压力传感器选用的是四个阻值完全相同的应变片构成全桥电路。理论上，当传感器没有感受到压力时，其输出应该是零，但由于应变片是由金属材料制成的，它的阻值会随温度的变化而产生变化，而且当环境温度发生变化时，应变片和弹性体的温度膨胀系数的不同，致使应变片的阻值发生变化，从而使传感器的零点和工作输出也随温度发生变化，因此，在本发明传感器10的制作过程中，特别注意了零点补偿和温度性能补偿，其具体方法是测出传感器在环境温度变化的情况下由温度变化引起的电阻变化，然后在电桥适当位置串入温度补偿片。
位于同一个衬板安装槽5内的三个传感器合成一路水平力信号，使得水平力测试值更精确。轴承座本体1上分别开设为有引线导向孔19，传感器10的一端与传感器线20的一端相连接，传感器线20的另一端穿过引线导向孔19后与机箱21相连接，传感器10检测到的压力信号经传感器线20传输到机箱21内，传感器线20的表面设置有屏蔽防护层或者传感器线20穿入引线管道，机箱21远离轧辊的传动侧，能最大程度上避免干扰。
传感器嵌入槽7内安装有固定传感器10的衬板6，衬板6不仅起到对传感器10的支撑和固定作用，通过衬板6能够将轧辊传递给传感器10的水平作用力传递给轴承座本体1，而且衬板6还能起到增强轴承座的强度和承载力的作用。衬板6的外轮廓为凸形金属板结构，衬板6的外轮廓的衬板安装槽5的形状相对应，衬板6所采用的凸形结构比普通的矩形板结构安装后的稳定性要好，与衬板安装槽5之间的配合也更加紧密。传感器嵌入槽7与衬板6之间为传感器10的安装空间，衬板6上开设有多个衬板固定孔9，衬板固定孔9内安装有与轴承座本体1相固定的螺栓，固定后稳定可靠。
辊安装孔4的内壁与轧辊之间分别安装有推力轴承13和轴承14，推力轴承13和轴承14的主要功能是支撑轧辊旋转，降低其在运动过程中的摩擦系数，并保证回转精度，同时还能起到一定的固定作用。轧辊安装孔4的一端安装有起固定和调节轴承间隙的外侧端盖11，轧辊安装孔4的另外一端安装有起固定和调节轴承间隙的内侧端盖15。轧辊安装孔4外端口外的轴承座本体1侧壁上通过螺栓安装有透盖18，透盖18上开设为有供轧辊穿出的安装孔，透盖18能实现对轴承座内部的防尘和密封，并起到一定的缓冲吸震作用。为了让轧辊转动时沿轴线上更加稳固，在透盖18外侧的第一轧辊2或第二轧辊3的外端圆周上安装有止推环17。另外，外侧端盖11内侧的轧辊外圆表面设置有定位套12，内侧端盖15的外部且靠近轧辊中部的外圆表面上设置有密封隔离环16，用来起到密封隔离的作用，防止金属屑的进入。
以上内容是结合具体实施方式对本发明所做的进一步详细说明，不能认为本发明的具体实施只局限于这些说明，对于本发明所属技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，所做出的简单修改和替换，都应当视为属于本发明的保护范围。
Claims (9)
1.一种能高精度检测水平力的轧辊轴承座结构，包括轴承座本体（1），轴承座本体（1）成对设置并且在轴承座本体（1）上开设有轧辊安装孔（4），轴承座本体（1）上安装有相互平行的第一轧辊（2）和第二轧辊（3），其特征在于：所述轴承座本体（1）的一侧或两侧分别开设有衬板安装槽（5），衬板安装槽（5）的槽底开设有一个或多个传感器嵌入槽（7），传感器嵌入槽（7）内开设有与轧辊安装孔（4）相贯通的检测孔（8），传感器嵌入槽（7）内分别安装有传感器（10），传感器（10）的检测端通过检测孔（8）与第一轧辊（2）或第二轧辊（3）相配合，传感器嵌入槽（7）内安装有固定传感器（10）的衬板（6），所述轧辊安装孔（4）的内壁与轧辊之间分别安装有推力轴承（13）和轴承（14），轧辊安装孔（4）的一端安装有起固定和调节轴承间隙的外侧端盖（11），轧辊安装孔（4）的另外一端安装有起固定和调节轴承间隙的内侧端盖（15）。
2.根据权利要求1所述的一种能高精度检测水平力的轧辊轴承座结构，其特征在于：所述轴承座本体（1）通过机架固定，位于同一侧的相邻两个轴承座本体（1）之间通过连接螺栓（22）连接固定或者分别固定在机架上。
3.根据权利要求1所述的一种能高精度检测水平力的轧辊轴承座结构，其特征在于：所述轧辊安装孔（4）外端口外的轴承座本体（1）侧壁上通过螺栓安装有透盖（18），透盖（18）上开设为有供轧辊穿出的安装孔，透盖（18）外侧的第一轧辊（2）或第二轧辊（3）的外端圆周上安装有止推环（17）。
4.根据权利要求1所述的一种能高精度检测水平力的轧辊轴承座结构，其特征在于：所述衬板安装槽（5）的槽底开设有三个传感器嵌入槽（7），传感器嵌入槽（7）呈品字型对称分布。
5.根据权利要求1所述的一种能高精度检测水平力的轧辊轴承座结构，其特征在于：所述衬板（6）的外轮廓为凸形金属板结构，传感器嵌入槽（7）与衬板（6）之间为传感器（10）的安装空间，衬板（6）上开设有多个衬板固定孔（9），衬板固定孔（9）内安装有与轴承座本体（1）相固定的螺栓。
6.根据权利要求1所述的一种能高精度检测水平力的轧辊轴承座结构，其特征在于：所述传感器（10）采用应变式压力传感器，应变式压力传感器包括电阻应变片和弹性敏感元件，电阻应变片粘贴固定在弹性敏感元件上，弹性敏感元件与轧辊的外圆表面相配合。
7.根据权利要求1所述的一种能高精度检测水平力的轧辊轴承座结构，其特征在于：所述外侧端盖（11）内侧的轧辊外圆表面设置有定位套（12），内侧端盖（15）的外部且靠近轧辊中部的外圆表面上设置有密封隔离环（16）。
8.根据权利要求1所述的一种能高精度检测水平力的轧辊轴承座结构，其特征在于：所述轴承座本体（1）上分别开设为有引线导向孔（19），传感器（10）的一端与传感器线（20）的一端相连接，传感器线（20）的另一端穿过引线导向孔（19）后与机箱（21）相连接。
9.根据权利要求8所述的一种能高精度检测水平力的轧辊轴承座结构，其特征在于：所述传感器线（20）的表面设置有屏蔽防护层或者传感器线（20）穿入引线管道，机箱（21）远离轧辊的传动侧。
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2022
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