CN1270085A - 单(或双)传动输入轴可调式四辊十字轧机 - Google Patents
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Abstract
本发明简称四辊十字轧机,是一种新型棒、线、管及其它特殊形状材轧机,其特征是四个轴线在平面内互成90°的辊系靠单(或双)传动输入轴驱动其同步旋转,其轧辊对轧件在同一断面内四个方向压缩,在生产线上四个轧辊可通过手动或自动遥控集体同步压下或提升,离线换辊辊径变化为D±4至6mm或更大。该轧机轧制精度及使用效果超过三辊Y型轧机及KOCKS公司RSB型轧机,制造难度和造价却比较低,由多台轧机按+和×形交替排列组成的连轧机组中每台单机的轧件尺寸可以自动遥控,其轧制变形理论及孔型设计有待21世纪研究发展。
Description
本发明是一种国内外尚未使用过的新型轧机。它可用于棒材、线材、管材及特殊形金属材料的轧制。尤其对难变形的高合金、高硬度的棒、线、管材的轧制更具优越性。由于它的四根轧辊的轴线在一个平面内相互是90°分布,轧辊相对轧件是十字形分布,也可以呈X字分布。因此,我们简称它为四辊十字轧机。它由机架、辊系、四个辊系的同步旋转机构,及四辊同步压下机构等组成。该轧机的突出特征是:(1)四根轧辊的轴线是在同一平面内互成90°分布,四个轧辊对轧件同一断面呈十字形分布,并从四方向压缩轧件。(2)四个轧辊的同步旋转是由一根主动轴传动,在轧制力矩较大时也可以由两根主动轴传动;(3)在生产线上四个轧辊相对于轧件及轧制中心线,可以同步压下式提升,其调整是为设计的辊缝量(0.8、1、1.2、1.5mm)离开生产线更换轧辊时辊径的变化量为D±4至±6mm。这种四辊十字轧机概括了三辊120°Y型轧机(见图1)和德国KOCKS公司的RSB轧机(三根轴分别传动的三辊120°Y型轧机见图2所示)的所有优越性,而且比它们更优越,因为它对金属加工变形更有利,虽然结构比较复杂,但是加工制造却比三辊Y型轧机更容易。制造成本也更低。
四辊十字轧机的使用特点是:(1)由于四个轧辊轴线在同一平面内,因此,轧件在同一断面内是四方向压缩,其应力线见图3所示:a.它加大了金属的延伸,减少宽展;b.四方向压缩变形对轧制难变形金属特别有利;c.由于四方的压缩,在轧制中,对轧件的尺寸精度也特别有利而精确,产品精度极高,孔型磨损量小,而且恢复原始孔型尺寸非常容易;d.在多机架连轧过程中,金属在槽孔中流动特别均匀,因为各机架均是同形状孔型;e.这种轧机特别紧凑,在构成连轧机组时是采用十字形及X字形交替排列,形成无扭连轧,前后两架之间旋转45°布置的轧机对金属从八个方向压缩。其变形原理及孔型设计,有待进一步研究发展,它可以做为21世纪轧制新技术深入研究。
图1一种非调整式三辊120°Y型轧机机架图
图2一种德国KOCKS公司的RSB轧机图
图3四辊十字轧机的轧件受力图
图4单(或双)传动输入轴可调式四辊十字轧机结构简图,其中:1-左箱体;2-轧辊;3-偏心套(带蜗轮);4-轴承;5调位环;6-螺旋锥齿轮;7-主动轴I;8-园螺母;9-被动轴;10-主动蜗杆;11-轴承;12-被动蜗杆;13-链条;14-链轮;15-右箱体;16-主动轴II;17-偏心套(带螺纹)。
本发明的任务旨在给出一种结构新颖、制造方便、可随时在生产线上同步调整轧辊辊缝(手动或遥控)的单(或双)传动输入轴的四辊十字轧机,在小轧制力矩时采用单传动输入轴,即可达到四辊同步旋转,在轧制力矩较大时,传动双根输入轴也可达到四辊同步旋转。
本发明的技术方案:包括箱体(机架),辊系及轧辊同步旋转机构和四个轧辊同步压下机构等,它的结构特点是将轧辊(2),轴(7)或(9),轴承(4),螺旋锥齿轮(6)等旋转件装在内孔偏心,外园有变位蜗轮的偏心套(3)中,而偏心套(3)装在左箱体(1)和右箱体(15)组成的箱体内孔中;四套辊系的轴线在箱体内互成90°,它们由三对变位的螺旋锥齿轮(6)串联起来,当旋转主动轴(7)时,其它三根轧辊轴也同步旋转。此外,主动轴II(16)的轴端也装一个螺旋锥齿轮(6),它与第3根被动轴上的螺旋锥齿轮(6)相啮合,因此,当我们只用主动轴I(7)做传动输入轴时,主动轴II(16)就成为第4根被动轴、被拖动旋转。如果我们将主动轴II(16)做为第II根传动输入轴时,该轧机就成为双主动轴传动即双传动输入轴可调式四辊十字轧机。当旋转装在箱体中与偏心套(3)上的蜗轮相啮合的蜗杆(10)或(12)时,偏心套(3)也按减速比旋转一个角度,并将辊系(轧辊(2),轴(7),轴承(4),螺旋锥齿轮(6)等)的轴线相对于箱体中心移动一定位置Δa(向心和离心),四套互成90°的辊系采用相同方法即可达到调整轴线的位移Δa,从而达到调整四个辊缝的目的。为了达到同步调整四根轧辊轴线位移和辊缝的目的,本发明的方案是一根蜗杆(10或12)同时啮合两个偏心套(3)上的变位蜗轮,一台四辊十字轧机共有10个偏心套,采用6根蜗杆(10或12)分别啮合和驱动,每根蜗杆的出轴端装一个链轮(14),用链条(13)将它们串联起来,当旋转任何1个链轮(14)时,其它5个链轮也同步同方向旋转,进而使10个偏心套也同方向同步旋转一个角度,用此方案达到同步调整辊系轴线及轧辊辊缝的目的,为了在调整轧辊辊缝时三对螺旋锥齿轮(6)的啮合条件不被破坏,设计者对螺旋锥齿轮(6)进行特殊变位。在改变轧辊直径时(重车轧辊)为了保证螺旋锥齿轮(6)的正常啮合,而采用调位环(5)对螺旋锥齿轮(6)进行轴向位移,使其达到新的正常的啮合位置。
当然,有了发明的技术方案,并不等于就能制造出一台完美可用的四辊十字轧机来。还需要根据上述技术方案对该机的某一种规格型号,参数进行选择,当选择好轧辊直径和宽度之后,需要对主动轴直径、被动轴直径、轴承型号、螺旋锥齿轮模数、齿数等参数进行“等强度”设计。
本发明是这样实施的。见图4,我们选择四辊十字轧机的辊径Φ150±4mm轧辊宽度20mm为例,设计一台单(双)传动输入轴可调式四辊十字轧机,4个轧辊按十字形布置,其中心交会点就是机架的中心点,以此点为中心距离75mm,东西南北正四方划四条线,即为四个轧辊(4个辊系)的轴线。它们互成90°相交成一个正方形150mm×150mm,由于轧辊直径变化为±4mm。因此,设计的轴线偏心距应当是α=2mm,也就是轧辊轴线距中心75mm可以变化在75±2=73至77mm之间。偏心套(3)的偏心量为2mm,外径为Φ80,蜗轮齿数Z2=56,分度园直径为84,模数为1.5,蜗杆头数Z1=1、q=9,整个轧机结构如图所示,其它零件的尺寸都限制在150×150方形四根轴线的范围之内,主动轴及被动轴的轴径为Φ40,机架(箱体)为370×370的正方形,左、右箱体厚度为70,合拢为140,整台轧机约110kg重。
轧辊压下量计算公式:
ds=2sΔ=4αηZ1/Z2
其中偏心套的偏心量α=2,蜗杆头数Z1=1,蜗轮齿数Z2=56,η=链轮旋转/周。
ds=4αηZ1/Z2=4×2×1×1/56=0.143mm,当换辊时辊径发生变化时螺旋锥齿轮的啮合位置需要改变,利用调位环(5)的最大调位量为3mm,对锥齿轮进行轴向调位,蜗杆出轴端装6个相同齿数的链轮(14),它的节距t=9.375,齿数=10,6个小链轮(14),用节距t=9.375的单排套筒滚子链条串联起来,用搬手搬动一个主动蜗杆(10)的出轴端时6个链轮同时同方向旋转,如果在主动蜗杆(10)的出轴端装一台小动力机构,就可达到电动遥控或自动遥控轧辊压下量的目的。如果在连轧机组中,采用这种带自动压下系统的四辊十字轧机,就可以用计算机自动控制连轧机组中每合单机的轧件尺寸,而且达到非常高的精确度,可以达到±0.1mm。
Claims (2)
1、单(或双)传动输入轴可调式四辊十字轧机包括机架、辊系、四辊系同步旋转机构,四辊同步压下装置等,其特征在于:
a、四个轧辊及辊系的轴线在平面内互成90°;
b、四个互成90°的辊系在单一传动轴时是利用三对轴向可调位的变位螺旋锥齿轮(6)的啮合做为四辊同步旋转机构,在双传动轴时是用三对半锥齿轮(6)的啮合做为四辊同步旋转机构;
c、四个辊系及两根传动轴处在内孔有偏心量α,外园有变位蜗轮的偏心套(3或17)中,偏心套(3或17)处在左箱体(1)及右箱体(15)组成的机架的互成90°的内孔中,并分别与处在机架中的6根主动或被动蜗杆(10或12)相啮合的位置;
d、6根蜗杆(10或12)出轴端装有6个由链条(14)串联起来的链轮(15),其中主动链轮可以是手动的,也可以是自动遥控的;
2、由四辊十字轧机组成的连轧机组,每单机相对水平面可以是十字形,也可以×字形位置。
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