CN116329430A - 一种新能源风力发电t型法兰自动碾成方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种新能源风力发电T型法兰自动碾成方法，采用的碾环设备主要包括径向碾压装置、轴向碾压装置、抱辊装置，测量装置。针对风力发电T型法兰表面有环形凸起的特殊要求，通过改变锥辊形状尺寸、增加抱辊等方法能自动对高温的环形煅坯进行径向、轴向碾压，在提高碾成过程的稳定同时形成和最终成品尺寸非常接近的坯件，在后续坯件加工时只要进行少许的加工余量就可以加工成成品，降低了原材料加工过程中的损失量，缩短了加工周期，降低了能源和材料消耗，同时也在碾环过程中，改善了煅坯碾环的稳定性，提高了加工精度和毛坯的成品率，改善了经济效益。

Description

一种新能源风力发电T型法兰自动碾成方法

技术领域

本发明涉及一种大型无缝环锻件热轧件加工领域，特别涉及一种新能源风力发电T型法兰自动碾成方法。

背景技术

近些年新能源发展势头迅猛，风电设备制造业进入了黄金期，风电产业得到迅速发展，而风电T型法兰的制作是风电发展的基础，风电T型法兰在制作过程中需要利用到碾环机（亦称轧环机、环轧机、环锻机）来轧制环形锻件。大型碾环机是大型无缝环件热轧成型的专用设备，即通过对加热到高温后的毛坯施加径、轴向轧制力，使环件毛坯产生连续局部塑性变形实现壁厚减薄、直径扩大、截面轮廓的成形等操作。现有技术的碾环方法存在下面几个缺点：（1）在对高温煅坯碾环时使用的碾环装置都是直型轧辊配合直型芯辊，碾制成型的毛坯件呈圆环直筒型结构，而风电T型法兰上面有一圈环形的凸起，因此圆环直筒型的毛坯件在后续的加工中需要加工掉很大一部分的坯材，势必导致原材料浪费较多，原材料利用率低，粗加工用时多，生产周期较长，增加了制作成本；（2）在加工大型环形锻件时容易出现扭曲现象，导致扭曲现象的原因有很多，主要原因之一为锥辊和碾压辊设置在环形坯料的两端，锥辊对环形坯料产生竖直作用力，碾压辊对环形坯料产生水平作用，从而造成环形坯料整体上受力不均，使环形坯料产生扭曲甚至报废；（3）锥辊的移动方式为机械控制方式，移动时幅度很难精准控制，因而加工精度较低。（4）碾环过程中需要对环形煅坯的厚度、直径进行测量，有的是人工测量，有的采用了红外、激光等测量设备直接去测量，但由于环形煅坯温度很高、处于通红发亮状态，因而存在测量时的安全隐患，也影响了这些仪器的测量精度。

发明内容

为解决上述技术问题，本发明提供一种新能源风力发电T型法兰自动碾成方法，能使加工出的毛坯尺寸和形状接近于成品，后续再对毛坯加工时只要进行少许的加工余量就可以加工成成品，并且在碾环过程中，改善了工件的稳定性和加工精度，提高了毛坯的成品率。

为实现上述目的，本发明的技术方案是：一种新能源风力发电T型法兰自动碾成方法，所用的碾成装置包括底座、数控集成箱、滑轨、碾环平台、环形煅坯、径向碾压装置、轴向碾压装置、托辊、测量装置，自动碾成方法包括如下步骤：

1）煅坯准备：将环形煅坯加热到1200°左右后放置在碾环平台上；

2）启动径向碾压装置上的第一液压机构调整主芯辊位置，将主芯辊前移下插到环形煅坯的内圈中，随后主芯辊在第一液压机构的驱动下往回移动，将环形煅坯夹在主芯辊和碾轧辊之间，第二位移传感器同时记录位移；

3）启动碾环装置数控程序，第二液压机构动作，驱动所述的轴向碾环装置在滑轨上滑动移向碾环平台，直到环形煅坯进入到上锥辊和下锥辊之间的间隙中；

4）第一电机运转驱动主芯辊开始转动，环形煅坯和碾轧辊随着主芯辊的转动开始转动；第二电机开始运转，驱动上锥辊开始转动，第二液压机构驱动上锥辊和下锥辊合拢收缩间隙，夹住环形煅坯的上下面后开始碾环；

5）测量装置测定环形煅坯达到设定的厚度、直径后轴向碾压装置继续碾压环形煅坯形成环形的凸起；

6）碾环完成，喷水停止、测量装置停止测量，径向碾压装置、轴向碾压装置回位；

7）自动碾环过程结束，取出环形煅坯，放置等待后续加工。

进一步改进在于：第一液压机构动作，驱动第一抱辊装置向碾环平台抱拢，直到第一抱辊贴紧环形煅坯的外圆周；第二液压机构驱动第二抱辊装置向环形煅坯抱拢，直到第二抱辊贴紧环形煅坯的外圆周。

进一步改进在于：第二液压机构驱动轴向碾压装置在滑轨上开始回退滑动进行环形煅坯的轴向碾压；第一液压机构也驱动主芯辊回退向碾轧辊靠近进行环形煅坯的径向碾压；主芯辊、碾轧辊、上锥辊、第一抱辊、第二抱辊处冷却水管开始喷水冷却，第一位移传感器同时开始记录位移；第二液压机构驱动第一油缸、第二油缸动作将第一夹板和第二夹板打开，待环形煅坯进入到第一夹板和第二夹板后，第二液压机构驱动第一油缸、第二油缸动作将第一夹板和第二夹板往回收，使滚轮一直抵压在环形煅坯的上下表面上，激光测距仪开始测定。

进一步改进在于：环形煅坯在碾环过程中壁厚不断缩小、直径不断扩大，测量装置测定环形煅坯达到设定的厚度、直径后，第一液压机构、第二液压机构停止回退，继续对环形煅坯进行碾压，直到测厚装置测定环形煅坯上面环形的凸起形成并达到设定厚度。

进一步改进在于：碾环完成，喷水停止、测量装置停止测量，第二液压机构驱动上锥辊和下锥辊、第二抱辊装置、第一油缸、第二油缸打开，第二电机停止，第二液压机构驱动轴向碾压装置继续回退到位置后停止；第一液压机构驱动第一抱辊装置打开并驱动主芯辊上升回退到位置后停止，第二电机同时停止。

本发明提供的一种新能源风力发电T型法兰自动碾成方法，具有以下的技术效果：针对风电T型法兰上表面有一圈环形的凸起，本发明方法中上锥辊靠锥底面的外圆锥表面上开设有一定尺寸的环形凹槽，在进行环形煅坯碾环时就可以形成坯件所要求的凸起，而且碾成的毛坯环件尺寸已经和最终的成品尺寸非常接近，这在后续的加工时只需进行少量的余量加工就可以达到成品要求，这样就大大降低了环形毛坯件在加工过程中的原材料的损失量，不但提高了原材料的利用率，也降低了加工成本以及加工的周期，减少了能源和材料的消耗，经济效益得到大幅提高。本发明方法中轴向碾压装置和径向碾压装置的两侧都设置了抱辊，这样在环形煅坯碾环过程中，提高了环形煅坯转动的稳定性，使环形煅坯整体上受力均匀，不再会产生扭曲、爬辊、偏心甚至报废等现象，也提高了加工出来坯件圆周度；本发明方法中轴向碾压装置的移动、上下锥辊的碾压移动、径向碾压装置主芯辊的碾压移动以及抱辊装置中抱辊的抱紧都采用了液压机构加上数字集成控制，相比机械控制方式，移动的幅度和碾压的压力能做到精准控制，保证了碾环过程中施加的碾压力、回退的幅度、抱辊的抵顶等等更加稳定、连续、可靠，加工精度更高。碾环过程中测量设备能实时对环形煅坯的直径和厚度进行测量，消除了人工测量被高温环形煅坯烫伤的危险隐患，也提高了测量精度和测量仪器的使用寿命。碾环过程中对和高温环形煅坯接触的地方进行喷水降温，降低了高温对设备的影响，延长了设备使用寿命。

附图说明

图1是本发明自动碾成方法所用风力发电T型法兰碾成装置的主视示意图；

图2是本发明自动碾成方法所用风力发电T型法兰碾成装置的俯视示意图；

图3是本发明自动碾成方法所用风力发电T型法兰碾成装置的锥辊剖视图；

图4是本发明自动碾成方法所用风力发电T型法兰碾成装置的辊组轴测示意图；

图5是本发明自动碾成方法所用风力发电T型法兰碾成装置的测厚装置示意图；

图6是本发明一种新能源风力发电T型法兰自动碾成方法的过程示意图；

图中：1 底座、2 数控集成箱、3 滑轨、4碾环平台、5 环形煅坯、6 径向碾压装置、61 主芯辊、62 第一电机、63 碾扎辊、64 第一液压机构、65 第一抱辊装置、66 第一抱辊、7轴向碾压装置、71 第二液压机构、72 上锥辊、73下锥辊、74 上锥辊支座、75 下锥辊支座、76 第二电机、77 第二抱辊装置、78 第二抱辊、8 托辊、9 测量装置、91 测厚装置、911 上夹板、912 下夹板、913 导向杆、914 激光测距仪、915 第一油缸、916 第二油缸、917 滚轮、92 测径装置、921 第一位移传感器、922 第二位移传感器、10 环形凹槽。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对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。

实施例1：如图1、图2所示，一种新能源风力发电T型法兰自动碾成方法所采用的碾成装置包括底座1、数控集成箱2、滑轨3、碾环平台4、环形煅坯5、径向碾压装置6、轴向碾压装置7、托辊8、测量装置9，底座1上设有碾环平台4，环形煅坯5水平放置在碾环平台4上，碾环平台4的左右两侧设置径向碾压装置6和轴向碾压装置7，径向碾压装置6包括主芯辊61、第一电机62、碾轧辊63、第一液压机构64、第一抱辊装置65，碾轧辊63竖直设置在底座1上，位置介于碾环平台4与径向碾压装置6之间，主芯辊61与第一液压机构64连接，通过第一液压机构64驱动主芯辊61在水平、竖直两个方向上移动调整位置，主芯辊61与碾轧辊63之间留有卡合环形煅坯5内外壁的间隙，第一电机62连接主芯辊61，碾环平台4的前后两侧还对称设置第一抱辊装置65，第一抱辊装置65上设有第一抱辊66，第一抱辊66在第一液压机构64的驱动下向碾环平台4上的环形煅坯5抱紧或者打开，第一液压机构64、第一电机62、均与数控集成箱2电连接，在径向碾压装置6与轴向碾压装置7之间设有6个托辊8，沿着环形煅坯5旋转传输的圆周向均匀分布。轴向碾压装置7上设置第二液压机构71，第二液压机构71驱动轴向碾压装置7在滑轨3上水平来回滑动，轴向碾压装置7包括上锥辊72、下锥辊73、上锥辊支座74、下锥辊支座75、第二电机76，上锥辊72滑动安装在上锥辊支座上74，上锥辊72和第二电机76连接，上锥辊72靠近锥底端的外圆锥面上开设有一道环形凹槽9，环形凹槽9中心到锥底端的距离D为315mm，环形凹槽9上面宽A为130mm，环形凹槽9下面宽B为110mm，环形凹槽9的深度C为40mm。其尺寸如图3所示。下锥辊73滑动安装在下锥辊支座75上，上锥辊72和下锥辊73倾斜对称设置，上锥辊72与下锥辊73之间留有卡合环形煅坯5上下面的间隙，上锥辊72与下锥辊73贴近环形煅坯5上下表面的母线呈水平平行且在同一竖直面上，上锥辊72和下锥辊73与第二液压机构71连接，在第二液压机构71的驱动下调节上锥辊72和下锥辊73之间的间隙，第二液压机构71、第二电机76均与数控集成箱2电连接。轴向碾压装置7上设置第二抱辊装置77，第二抱辊装置77对称设置在下锥辊支座75的两侧，第二抱辊装置77上设有第二抱辊78，第二抱辊78在第二液压机构71的驱动下向环形煅坯5抱紧或者打开。整个辊组的轴测示意图如图4所示，测厚装置91包括上夹板911、下夹板912、导向杆913、激光测距仪914、第一油缸915、第二油缸916，如图5所示，上夹板911与下夹板912都安装有一个滚轮917，上夹板911与下夹板912均和导向杆913滑动连接，第一油缸915、第二油缸916分别对应与第一夹板911、第二夹板912固定连接，第二液压机构71通过油管与第一油缸915、第二油缸916连接，激光测距仪914固定安装在上夹板911上，测径装置92包括第一位移传感器921和第二位移传感器922，第一位移传感器911固定安装在上锥辊支座74上，第二位移传感器922固定安装在第一电机62支座上，激光测距仪914、第一位移传感器921、第二位移传感器922均与集成控制箱2电连接。上锥辊72、主芯辊61、碾轧辊63、第一抱辊67、第二抱辊78处均设有冷却水管。

一种新能源风力发电T型法兰自动碾成方法，如图6所示包括如下步骤：

1）煅坯准备：将环形煅坯5加热到1200°左右后放置在碾环平台4上；

2）启动径向碾压装置6上的第一液压机构64调整主芯辊61位置，将主芯辊61前移下插到环形煅坯5的内圈中，随后主芯辊61在第一液压机构64的驱动下往回移动，将环形煅坯5夹在主芯辊61和碾轧辊63之间，第二位移传感器922同时记录位移；

3）启动碾环装置数控程序，第二液压机构71动作，驱动所述的轴向碾环装置7在滑轨3上滑动移向碾环平台4，直到环形煅坯5进入到上锥辊72和下锥辊73之间的间隙中；

4）径向碾压装置6、轴向碾压装置7碾环的步骤；包括第一电机62运转驱动主芯辊61开始转动，环形煅坯5和碾轧辊63随着主芯辊61的转动开始转动；第二电机76开始运转，驱动上锥辊72开始转动，第二液压机构71驱动上锥辊72和下锥辊73合拢收缩间隙，夹住环形煅坯5的上下面后开始碾环。

第一液压机构64动作，驱动第一抱辊装置65向碾环平台4抱拢，直到第一抱辊66贴紧环形煅坯5的外圆周；第二液压机构71驱动第二抱辊装置77向环形煅坯5抱拢，直到第二抱辊78贴紧环形煅坯的外圆周。

第二液压机构71驱动轴向碾压装置7在滑轨3上开始回退滑动进行环形煅坯5的轴向碾压；第一液压机构64也驱动主芯辊61回退向碾轧辊63靠近进行环形煅坯5的径向碾压；主芯辊61、碾轧辊63、上锥辊72、第一抱辊66、第二抱辊78处冷却水管开始喷水冷却，第一位移传感器921同时开始记录位移；第二液压机构71驱动第一油缸915、第二油缸916动作将第一夹板911和第二夹板912打开，待环形煅坯5进入到第一夹板911和第二夹板912后，第二液压机构71驱动第一油缸915、第二油缸916动作将第一夹板911和第二夹板912往回收，使滚轮917一直抵压在环形煅坯5的上下表面上，激光测距仪914开始测定。

5）环形煅坯5在碾环过程中壁厚不断缩小、直径不断扩大，测量装置9测定环形煅坯5达到设定的厚度、直径后，第一液压机构64、第二液压机构71停止回退，轴向碾压装置7继续对环形煅坯5进行碾压，直到测厚装置91测定环形煅坯5上面环形的凸起形成并达到设定厚度。

6）碾环完成，喷水停止、测量装置9停止测量，第二液压机构71驱动上锥辊72和下锥辊73、第二抱辊装置77、第一油缸915、第二油缸916打开，第二电机76停止，第二液压机构71驱动轴向碾压装置7继续回退到位置后停止；第一液压机构64驱动第一抱辊装置66打开并驱动主芯辊61上升回退到位置后停止，第二电机76同时停止。

7）自动碾环过程结束，取出环形煅坯5，放置等待后续加工。

需要指出的是，上述实施方式仅是本发明优选的实施例，对于本技术领域的普通技术人员来说，在符合本发明工作原理的前提下，并不限定具体形状，任何等同或相似的替换均落入本发明的保护范围内。

Claims (5)

1.一种新能源风力发电T型法兰自动碾成方法，所用的碾成装置包括底座（1）、数控集成箱（2）、滑轨（3）、碾环平台（4）、环形煅坯（5）、径向碾压装置（6）、轴向碾压装置（7）、托辊（8）、测量装置（9），其特征在于自动碾成方法包括如下步骤：

1）煅坯准备：将环形煅坯（5）加热到1200°左右后放置在碾环平台（4）上；

2）启动径向碾压装置（6）上的第一液压机构（64）调整主芯辊（61）位置，将主芯辊（61）前移下插到环形煅坯（5）的内圈中，随后主芯辊（61）在第一液压机构（64）的驱动下往回移动，将环形煅坯（5）夹在主芯辊（61）和碾轧辊（63）之间，第二位移传感器（922）同时记录位移；

3）启动碾环装置数控程序，第二液压机构（71）动作，驱动所述的轴向碾环装置（7）在滑轨（3）上滑动移向碾环平台（4），直到环形煅坯（5）进入到上锥辊（72）和下锥辊（73）之间的间隙中；

4）第一电机（62）运转驱动主芯辊（61）开始转动，环形煅坯（5）和碾轧辊（63）随着主芯辊（61）的转动开始转动；第二电机（76）开始运转，驱动上锥辊（72）开始转动，第二液压机构（71）驱动上锥辊（72）和下锥辊（73）合拢收缩间隙，夹住环形煅坯（5）的上下面后开始碾环；

5）测量装置（9）测定环形煅坯（5）达到设定的厚度、直径后轴向碾压装置（7）继续碾压环形煅坯（5）形成环形的凸起；

6）碾环完成，喷水停止、测量装置（9）停止测量，径向碾压装置（6）、轴向碾压装置（7）回位；

7）自动碾环过程结束，取出环形煅坯（5），放置等待后续加工。

2.根据权利要求1所述的一种新能源风力发电T型法兰自动碾成方法，其特征在于： 第一液压机构（64）动作，驱动第一抱辊装置（65）向碾环平台（4）抱拢，直到第一抱辊（66）贴紧环形煅坯（5）的外圆周；第二液压机构（71）驱动第二抱辊装置（77）向环形煅坯（5）抱拢，直到第二抱辊（78）贴紧环形煅坯的外圆周。

3.根据权利要求2所述的一种新能源风力发电T型法兰自动碾成方法，其特征在于：第二液压机构（71）驱动轴向碾压装置（7）在滑轨（3）上开始回退滑动进行环形煅坯（5）的轴向碾压；第一液压机构（64）也驱动主芯辊（61）回退向碾轧辊（63）靠近进行环形煅坯（5）的径向碾压；主芯辊（61）、碾轧辊（63）、上锥辊（72）、第一抱辊（66）、第二抱辊（78）处冷却水管开始喷水冷却，第一位移传感器（921）同时开始记录位移；第二液压机构（71）驱动第一油缸（915）、第二油缸（916）动作将第一夹板（911）和第二夹板（912）打开，待环形煅坯（5）进入到第一夹板（911）和第二夹板（912）后，第二液压机构（71）驱动第一油缸（915）、第二油缸（916）动作将第一夹板（911）和第二夹板（912）往回收，使滚轮（917）一直抵压在环形煅坯（5）的上下表面上，激光测距仪（914）开始测定。

4.根据权利要求3所述的一种新能源风力发电T型法兰自动碾成方法，其特征在于：环形煅坯（5）在碾环过程中壁厚不断缩小、直径不断扩大，测量装置（9）测定环形煅坯（5）达到设定的厚度、直径后，第一液压机构（64）、第二液压机构（71）停止回退，轴向碾压装置（7）继续对环形煅坯（5）进行碾压，直到测厚装置（91）测定环形煅坯（5）上面环形的凸起形成并达到设定厚度。

5.根据权利要求4所述的一种新能源风力发电T型法兰自动碾成方法，其特征在于：第二液压机构（71）驱动上锥辊（72）和下锥辊（73）、第二抱辊装置（77）、第一油缸（915）、第二油缸（916）打开，第二电机（76）停止，第二液压机构（71）驱动轴向碾压装置（7）继续回退到位置后停止；第一液压机构（64）驱动第一抱辊装置（66）打开并驱动主芯辊（61）上升回退到位置后停止，第二电机（76）同时停止。

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