CN118080569A - 一种冷轧管机用三齿双扇曲柄连杆机构及使用方法 - Google Patents
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Abstract
本发明属于冶金设备技术领域，特别涉及一种冷轧管机用三齿双扇曲柄连杆机构及使用方法。一种冷轧管机用三齿双扇曲柄连杆机构，包括机架、连杆、从动齿轮和主动齿轮，从动齿轮包括第一偏心轮和第二偏心轮，主动齿轮位于第一偏心轮和第二偏心轮之间，并分别与第一偏心轮和第二偏心轮相互啮合，机架平行设置有两组连杆，两组连杆内侧可转动连接有第一偏心轮，主动齿轮中心转动轴外侧设有从动轮，从动轮上连接有传动带和电机。本发明通过在第一偏心轮和第二偏心轮设置第一扇形块和第二扇形块，形成三齿双扇设计，实现扇形块与机架同步运动时与机架运动方向相反，扇形块产生的惯性力与机架平衡，从而降低冷轧管机的振动和噪音，提高产品的质量。
Description
技术领域
本发明属于冶金设备技术领域，特别涉及一种冷轧管机用三齿双扇曲柄连杆机构及使用方法。
背景技术
冷轧管材的生产目前主要是由带有曲柄连杆机构的冷轧管机进行生产，冷轧管机机架的工作行程大多是由曲轴旋转带动连杆的曲柄滑块机构来完成机架的往复运动。冷轧管机在高速运转时，对于曲柄滑块机构中作往复运动的机架，以及作往复运动的连杆等构件，由于它们质心加速度以及角加速度会产生很大的周期性变化的惯性力和惯性力矩。这种力和力矩会造成冷轧管机强烈的振动和噪音，加剧机件的磨损和疲劳失效，降低机构的运动精度和运动平稳性。
目前冷轧管机的曲柄连杆机构大部分没有动平衡装置，即使有也是单扇平衡，达不到要求，速度慢，效率低，使用过程中故障率高，维护修理轧机的时间长、费用高，导致因此冷轧管材产品的成本高而且高质量的冷轧管材供不应求。
发明内容
针对上述问题，本发明的目的是提供一种冷轧管机用三齿双扇曲柄连杆机构及使用方法，通过在主动齿轮两侧设置第一偏心轮和第二偏心轮、在第一偏心轮和第二偏心轮分别设置第一扇形块和第二扇形块，形成三齿双扇设计，实现第一扇形块和第二扇形块与机架同步运动时与机架运动的方向相反，扇形块产生的惯性力与机架惯性力方向成180度，从而平衡机架的惯性力，从而能降低冷轧管机强烈的振动和噪音，同时轧机的往复运动的有效行程增加了40%，这就使得在轧制过程中使金属变形更加均匀合理，更有利于提高产品的质量。
本发明的技术方案在于：一种冷轧管机用三齿双扇曲柄连杆机构，包括机架、连杆、从动齿轮和主动齿轮，所述从动齿轮包括第一偏心轮和第二偏心轮，所述主动齿轮位于所述第一偏心轮和第二偏心轮之间，并分别与所述第一偏心轮和第二偏心轮相互啮合，所述机架平行设置有两组所述连杆，两组所述连杆内侧可转动连接有第一偏心轮，所述主动齿轮中心转动轴外侧设有从动轮，所述从动轮上连接有传动带，所述传动带另一端连接有电机。
所述第一偏心轮和第二偏心轮形状相同，重量相同，所述第一偏心轮和第二偏心轮的外径大于所述主动齿轮的外径。
所述第一偏心轮和第二偏心轮在轮盘外侧相同位置处分别设有第一扇形块和第二扇形块，所述第一扇形块和第二扇形块形状相同，重量相同，使用时，第一扇形块和第二扇形块与机架同步运动，而且第一扇形块和第二扇形块运动的方向相同。
所述第二偏心轮的轮盘外侧还可活动连接有平衡重连杆，所述平衡重连杆的末端连接有垂直平衡重。
所述平衡重连杆与所述第二偏心轮的轮盘外侧的连接点位于所述第二扇形块的对称轴线上。
所述连杆与所述第一偏心轮的轮盘外侧的连接点位于所述第一偏心轮的对称轴线上。
一种冷轧管机用三齿双扇曲柄连杆机构的使用方法，使用如上所述一种冷轧管机用三齿双扇曲柄连杆机构，包括以下步骤：
S1：根据设计要求，确定第一扇形块和第二扇形块的重量，并将其分别安装在第一偏心轮和第二偏心轮的轮盘外侧；
S2：启动电机，电机通过传动带带动从动轮、主动齿轮转动，主动齿轮同时带动第一偏心轮和第二偏心轮转动，第一偏心轮和第二偏心轮带动第一扇形块和第二扇形块与机架同步运动，此时第一扇形块和第二扇形块运动的方向相同，第一扇形块和第二扇形块产生的惯性力刚好与机架惯性力方向相反，从而平衡机架的惯性力。
所述步骤S1中，在第二偏心轮的轮盘外侧可活动连接平衡重连杆，平衡重连杆的末端连接垂直平衡重，使用时垂直平衡重进一步降低惯性力引起的附加动载荷和振动。
本发明的技术效果在于：1.本发明通过在主动齿轮两侧设置第一偏心轮和第二偏心轮、在第一偏心轮和第二偏心轮分别设置第一扇形块和第二扇形块，形成三齿双扇设计，实现第一扇形块和第二扇形块与机架同步运动时与机架运动的方向相同，扇形块产生的惯性力与机架惯性力方向相反，从而平衡机架的惯性力，从而能降低冷轧管机强烈的振动和噪音，同时轧机的往复运动的有效行程增加了40%，这就使得在轧制过程中使金属变形更加均匀合理，更有利于提高产品的质量；2.本发明在第二偏心轮的轮盘外侧可活动连接平衡重连杆，平衡重连杆的末端连接垂直平衡重，使用时垂直平衡重进一步降低惯性力引起的附加动载荷和振动。
以下将结合附图进行进一步的说明。
附图说明
图1为本发明实施例一种冷轧管机用三齿双扇曲柄连杆机构的主视结构示意图。
图2为本发明实施例一种冷轧管机用三齿双扇曲柄连杆机构的俯视结构示意图。
图3为本发明实施例一种冷轧管机用三齿双扇曲柄连杆机构的数据模拟示意图。
图4为图3中不使用垂直平衡重时的运动过程中，第一扇形块、第二扇形块的惯性力的曲线图。
图5为图3中不使用垂直平衡重时的运动过程中，B点惯性力与A点惯性力之和以及B点惯性力、A点惯性力与第一扇形块、第二扇形块的惯性力之和的曲线图。
图6为图3中不使用垂直平衡重时的运动过程中，A点、B点扭矩以及A点、B点扭矩相加的曲线图。
图7为图3中不使用垂直平衡重时的运动过程中，A点、B点扭矩与第一扇形块、第二扇形块的扭矩之和以及A点、B点扭矩与第一扇形块、第二扇形块的扭矩之差的曲线图。
图8为图3中使用垂直平衡重时的运动过程中，第一扇形块、第二扇形块的惯性力的曲线图。
图9为图3中使用垂直平衡重时的运动过程中，B点惯性力与A点惯性力之和以及B点惯性力、A点惯性力与第一扇形块、第二扇形块的惯性力之和的曲线图。
图10为图3中使用垂直平衡重时的运动过程中，A点、B点扭矩以及A点、B点扭矩相加的曲线图。
图11为图3中使用垂直平衡重时的运动过程中，A点、B点扭矩与第一扇形块、第二扇形块的扭矩之和以及A点、B点扭矩与第一扇形块、第二扇形块的扭矩之差的曲线图。
附图标记：1-机架，2-连杆，3-第一偏心轮，4-主动齿轮，5-第二偏心轮，6-第二扇形块，7-平衡重连杆，8-第一扇形块，9-垂直平衡重，10-电机，11-传动带，12-从动轮。
具体实施方式
实施例1
如图1、图2所示，一种冷轧管机用三齿双扇曲柄连杆机构，包括机架1、连杆2、从动齿轮和主动齿轮4，所述从动齿轮包括第一偏心轮3和第二偏心轮5，所述主动齿轮4位于所述第一偏心轮3和第二偏心轮5之间，并分别与所述第一偏心轮3和第二偏心轮5相互啮合，所述机架1平行设置有两组所述连杆2，两组所述连杆2内侧可转动连接有第一偏心轮3，所述主动齿轮4中心转动轴外侧设有从动轮12，所述从动轮12上连接有传动带11，所述传动带11另一端连接有电机10。
实际使用过程中，本发明通过在主动齿轮两侧设置第一偏心轮和第二偏心轮、在第一偏心轮和第二偏心轮分别设置第一扇形块和第二扇形块，形成三齿双扇设计，实现第一扇形块和第二扇形块与机架同步运动时与机架运动的方向相反，扇形块产生的惯性力与机架惯性力方向成180度，从而平衡机架的惯性力，从而能降低冷轧管机强烈的振动和噪音，同时轧机的往复运动的有效行程增加了40%，这就使得在轧制过程中使金属变形更加均匀合理，更有利于提高产品的质量。
实施例2
优选的，在实施例1的基础上，本实施例中，所述第一偏心轮3和第二偏心轮5形状相同，重量相同，所述第一偏心轮3和第二偏心轮5的外径大于所述主动齿轮4的外径。
实际使用过程中，本发明所述第一偏心轮3和第二偏心轮5形状相同，重量相同，保证第一偏心轮3和第二偏心轮5工作平稳。
实施例3
优选的，在实施例1或实施例2的基础上，本实施例中，所述第一偏心轮3和第二偏心轮5在轮盘外侧相同位置处分别设有第一扇形块8和第二扇形块6，所述第一扇形块8和第二扇形块6形状相同，重量相同，使用时，第一扇形块8和第二扇形块6与机架1同步运动，而且第一扇形块8和第二扇形块6运动的方向相同。
实际使用过程中，本发明所述第一偏心轮3和第二偏心轮5在轮盘外侧相同位置处分别设有第一扇形块8和第二扇形块6，所述第一扇形块8和第二扇形块6形状相同，重量相同，保证第一偏心轮3和第二偏心轮5工作平稳。
实施例4
优选的，在实施例1或实施例3的基础上，本实施例中，所述第二偏心轮5的轮盘外侧还可活动连接有平衡重连杆7，所述平衡重连杆7的末端连接有垂直平衡重9。
实际使用过程中，本发明在第二偏心轮的轮盘外侧可活动连接平衡重连杆，平衡重连杆的末端连接垂直平衡重，使用时垂直平衡重进一步降低惯性力引起的附加动载荷和振动。
实施例5
优选的，在实施例1或实施例4的基础上，本实施例中，所述平衡重连杆7与所述第二偏心轮5的轮盘外侧的连接点位于所述第二扇形块6的对称轴线上。
实际使用过程中，本发明所述平衡重连杆7与所述第二偏心轮5的轮盘外侧的连接点位于所述第二扇形块6的对称轴线上，保证所述第二偏心轮5工作平稳。
实施例6
优选的，在实施例1或实施例5的基础上，本实施例中，所述连杆2与所述第一偏心轮3的轮盘外侧的连接点位于所述第一偏心轮3的对称轴线上。
实际使用过程中，本发明所述连杆2与所述第一偏心轮3的轮盘外侧的连接点位于所述第一偏心轮3的对称轴线上，保证所述第一偏心轮3工作平稳。
实施例7
一种冷轧管机用三齿双扇曲柄连杆机构的使用方法，使用如上所述一种冷轧管机用三齿双扇曲柄连杆机构，包括以下步骤：
S1：根据设计要求，确定第一扇形块8和第二扇形块6的重量，并将其分别安装在第一偏心轮3和第二偏心轮5的轮盘外侧；
S2：启动电机10，电机10通过传动带11带动从动轮12、主动齿轮4转动，主动齿轮4同时带动第一偏心轮3和第二偏心轮5转动，第一偏心轮3和第二偏心轮5带动第一扇形块8和第二扇形块6与机架1同步运动，此时第一扇形块8和第二扇形块6运动的方向相同，第一扇形块8和第二扇形块6产生的惯性力刚好与机架1惯性力方向相反，从而平衡机架1的惯性力。
所述步骤S1中，在第二偏心轮5的轮盘外侧可活动连接平衡重连杆7，平衡重连杆7的末端连接垂直平衡重9，使用时垂直平衡重9进一步降低惯性力引起的附加动载荷和振动。
如图3所示，对本发明一种冷轧管机用三齿双扇曲柄连杆机构进行数据模拟，模拟结果如图4~11所示。
图4为图3中不使用垂直平衡重时的运动过程中，第一扇形块、第二扇形块的惯性力的曲线图。图中，Fext、Ffxt分别为第一扇形块8和第二扇形块6的惯性力，二者大小相同，方向亦相同，Feft为第一扇形块8和第二扇形块6的惯性力的合力，图5为图3中不使用垂直平衡重时的运动过程中，B点惯性力与A点惯性力之和以及B点惯性力、A点惯性力与第一扇形块、第二扇形块的惯性力之和的曲线图。图中，Fabef2为B点惯性力与A点惯性力之和，Fab为B点惯性力、A点惯性力与第一扇形块、第二扇形块的惯性力之和，从图4、图5可以看出，第一扇形块、第二扇形块的使用大大减低了轧机的惯性力，平衡的效果极为明显。
图6为图3中不使用垂直平衡重时的运动过程中，A点、B点扭矩以及A点、B点扭矩相加的曲线图。图中，Mex、Mfx分别为A点、B点扭矩，Mef为A点、B点扭矩相加。图7为图3中不使用垂直平衡重时的运动过程中，A点、B点扭矩与第一扇形块、第二扇形块的扭矩之和以及A点、B点扭矩与第一扇形块、第二扇形块的扭矩之差的曲线图。图中，Mabef1为A点、B点扭矩与第一扇形块、第二扇形块的扭矩之和，Mabef2为A点、B点扭矩与第一扇形块、第二扇形块的扭矩之差。
图8为图3中使用垂直平衡重时的运动过程中，第一扇形块、第二扇形块的惯性力的曲线图。图中，Fex、Ffx分别为第一扇形块8和第二扇形块6的惯性力，二者大小相同，方向亦相同，Fef为第一扇形块8和第二扇形块6的惯性力的合力，图9为图3中使用垂直平衡重时的运动过程中，B点惯性力与A点惯性力之和以及B点惯性力、A点惯性力与第一扇形块、第二扇形块的惯性力之和的曲线图。图中，Fabef2为B点惯性力与A点惯性力之和，Fab为B点惯性力、A点惯性力与第一扇形块、第二扇形块的惯性力之和，从图8、图9可以看出，第一扇形块、第二扇形块的使用大大减低了轧机的惯性力，平衡的效果极为明显。
图10为图3中使用垂直平衡重时的运动过程中，A点、B点扭矩以及A点、B点扭矩相加的曲线图。图中，Mex、Mfx分别为A点、B点扭矩，Mef为A点、B点扭矩相加。图11为图3中使用垂直平衡重时的运动过程中，A点、B点扭矩与第一扇形块、第二扇形块的扭矩之和以及A点、B点扭矩与第一扇形块、第二扇形块的扭矩之差的曲线图。图中，Mabef1为A点、B点扭矩与第一扇形块、第二扇形块的扭矩之和，Mabef2为A点、B点扭矩与第一扇形块、第二扇形块的扭矩之差。
以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。
Claims (8)
1.一种冷轧管机用三齿双扇曲柄连杆机构，其特征在于：包括机架（1）、连杆（2）、从动齿轮和主动齿轮（4），所述从动齿轮包括第一偏心轮（3）和第二偏心轮（5），所述主动齿轮（4）位于所述第一偏心轮（3）和第二偏心轮（5）之间，并分别与所述第一偏心轮（3）和第二偏心轮（5）相互啮合，所述机架（1）平行设置有两组所述连杆（2），两组所述连杆（2）内侧可转动连接有第一偏心轮（3），所述主动齿轮（4）中心转动轴外侧设有从动轮（12），所述从动轮（12）上连接有传动带（11），所述传动带（11）另一端连接有电机（10）。
2.根据权利要求1所述一种冷轧管机用三齿双扇曲柄连杆机构，其特征在于：所述第一偏心轮（3）和第二偏心轮（5）形状相同，重量相同，所述第一偏心轮（3）和第二偏心轮（5）的外径大于所述主动齿轮（4）的外径。
3.根据权利要求1所述一种冷轧管机用三齿双扇曲柄连杆机构，其特征在于：所述第一偏心轮（3）和第二偏心轮（5）在轮盘外侧相同位置处分别设有第一扇形块（8）和第二扇形块（6），所述第一扇形块（8）和第二扇形块（6）形状相同，重量相同，使用时，第一扇形块（8）和第二扇形块（6）与机架（1）同步运动，而且第一扇形块（8）和第二扇形块（6）运动的方向相同。
4.根据权利要求3所述一种冷轧管机用三齿双扇曲柄连杆机构，其特征在于：所述第二偏心轮（5）的轮盘外侧还可活动连接有平衡重连杆（7），所述平衡重连杆（7）的末端连接有垂直平衡重（9）。
5.根据权利要求4所述一种冷轧管机用三齿双扇曲柄连杆机构，其特征在于：所述平衡重连杆（7）与所述第二偏心轮（5）的轮盘外侧的连接点位于所述第二扇形块（6）的对称轴线上。
6.根据权利要求4所述一种冷轧管机用三齿双扇曲柄连杆机构，其特征在于：所述连杆（2）与所述第一偏心轮（3）的轮盘外侧的连接点位于所述第一偏心轮（3）的对称轴线上。
7.一种冷轧管机用三齿双扇曲柄连杆机构的使用方法，使用如权利要求1所述一种冷轧管机用三齿双扇曲柄连杆机构，其特征在于：包括以下步骤：
S1：根据设计要求，确定第一扇形块（8）和第二扇形块（6）的重量，并将其分别安装在第一偏心轮（3）和第二偏心轮（5）的轮盘外侧；
S2：启动电机（10），电机（10）通过传动带（11）带动从动轮（12）、主动齿轮（4）转动，主动齿轮（4）同时带动第一偏心轮（3）和第二偏心轮（5）转动，第一偏心轮（3）和第二偏心轮（5）带动第一扇形块（8）和第二扇形块（6）与机架（1）同步运动，此时第一扇形块（8）和第二扇形块（6）运动的方向相同，第一扇形块（8）和第二扇形块（6）产生的惯性力刚好与机架（1）惯性力方向相反，从而平衡机架（1）的惯性力。
8.根据权利要求7所述一种冷轧管机用三齿双扇曲柄连杆机构的使用方法，其特征在于：所述步骤S1中，在第二偏心轮（5）的轮盘外侧可活动连接平衡重连杆（7），平衡重连杆（7）的末端连接垂直平衡重（9），使用时垂直平衡重（9）进一步降低惯性力引起的附加动载荷和振动。
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