CN201558858U

CN201558858U - 皮尔格冷轧管机变曲率节曲线非圆主动齿轮齿条机构

Info

Publication number: CN201558858U
Application number: CN2009203017066U
Authority: CN
Inventors: 姜方余
Original assignee: Wenzhou Jinluo Mechanical Equipment Manufacturing Co Ltd
Current assignee: Wenzhou Tuo Machinery Equipment Manufacturing Co.,Ltd.; ZHEJIANG SHENGDI PIPE CASTING MANUFACTURING Co.,Ltd.
Priority date: 2009-03-28
Filing date: 2009-03-28
Publication date: 2010-08-25
Anticipated expiration: 2019-03-28

Abstract

一种皮尔格冷轧管机变曲率节曲线非圆主动齿轮齿条机构，机构中的变曲率节曲线非圆主动齿轮齿条节曲线的形状，是与冷轧管机轧制半径的轨迹曲线相吻合的变曲率非圆曲线，因此可使同一瞬时变形区内前、后滑区面积基本相等，所以能够显著降低轧制过程中的轴向力，不同程度地提高各种冷轧管机的生产率。本实用新型既适用于以轧制钢及其合金管材的冷轧管机，也适用于以轧制铜、铝等有色金属及其合金管材的冷轧管机作轧制工作的主动齿轮齿条机构。

Description

皮尔格冷轧管机变曲率节曲线非圆主动齿轮齿条机构

技术领域

本实用新型涉及一种适用于皮尔格二辊式无缝管冷轧机(以下简称冷轧管机)变曲率节曲线非圆主动齿轮(以下简称非圆齿轮)齿条机构。

背景技术

在冷轧管机的轧制过程中，安装有轧辊孔型(以下简称孔型)的工作机架，在曲柄连杆机构的带动下做往复水平直线运动；同时孔型又通过其轴端的圆形主动齿轮，借助水平地固定在冷轧管机机座上与之啮合的齿条的驱动而旋转，从而对夹在上下孔型之间的管坯进行轧制。这时主动齿轮与齿条啮合线上的各点都是孔型旋转的瞬时速度中心(以下简称瞬心)。孔型上各点的速度，等于该点至瞬心的距离与其角速度的乘积，速度方向则取决于孔型上该点的运动方向。

对于上孔型来说，位于瞬心以下的孔型各点，其速度小于所轧管料的速度而形成前滑区；位于瞬心以上的孔型各点，其速度大于所轧管料的速度而形成后滑区。因为同一瞬时变形区内(以下简称同变区)孔型与管料的接触应力基本相等，所以把能使同变区前、后滑区面积相等的点至孔型中心的距离，称为冷轧管机的轧制半径。

当冷轧管机主动齿轮的节圆半径小于轧制半径时，同变区前滑区面积大于后滑区面积，将产生向前的轴向力；反之，当冷轧管机主动齿轮的节圆半径大于轧制半径时，同变区前滑区面积小于后滑区面积，则产生向后的轴向力。

轴向力过大将对轧制过程产生非常不利的严重影响：如出现两根相邻管料端部互相切入；送进时管料工作锥从芯棒上脱开的阻力增加；芯棒杆纵向弯曲，造成端部装料的冷轧管机装料的极大困难；送进机构磨损加剧；甚至出现工作锥窜动，导致轧制过程无法正常进行；……等等。所以轴向力的大小在很大程度上决定着冷轧管机生产率的高低。

综上所述可知：影响轧制过程轴向力的主要因素，是冷轧管机孔型主动齿轮的节圆半径。理想的主动齿轮节圆半径，应该始终等于轧制过程中的轧制半径，这样在整个轧制过程中都没有轴向力的产生。但普通的圆形主动齿轮是很难做到的。

目前使用的冷轧管机为了平衡轧制过程中的轴向力，一般根据该机能够轧制的成品管平均半径和管坯平均半径，凭经验确定孔型主动齿轮的节圆半径。这样的冷轧管机圆形主动齿轮，很难完全平衡轧制过程中的轴向力，离基本消除轴向力，或者将轴向力控制在不影响轧制工作正常进行范围内的目标相去甚远。

发明内容

本实用新型提供了一种冷轧管机变曲率节曲线非圆主动齿轮齿条机构，其中，机构中的变曲率节曲线非圆主动齿轮齿条节曲线的形状，是与冷轧管机轧制半径的轨迹曲线相吻合的变曲率非圆曲线。

进一步地，机构中与变曲率节曲线非圆主动齿轮啮合的齿条，与水平面成0.1°～5.0°的倾角，固定在冷轧管机机座的相应部位。

进一步地，所述变曲率非圆曲线是螺线、摆线或者抛物线。

本实用新型是这样实现的：根据冷轧管机机架总行程长度和孔型半径、以及轧制的成品管半径与管坯半径等数据，用机械设计的普通方法，首先确定冷轧管机主动齿轮的一般技术参数(如模数、齿宽等)，然后根据公式：

α＝arctan[K×(P-Q)/H]..............................................(1)

β＝180°×[H/π+2×M×cos(α)]/[G-K×(P+Q)/2]......................(2)

A＝G-K×Q+π×M×sin(α)............................................(3)

B＝G-K×P-π×M×sin(α)............................................(4)

C＝H/cos(α)+2×π×M...............................................(5)

D＝π×M............................................................(6)

Z＝ceil{H/[π×M×cos(α)]+2}.......................................(7)

式中

α——齿条节曲线与水平面之间的倾角(以下简称齿条倾角)，单位(°)；

β——冷轧管机非圆齿轮节曲线行程角，单位(°)；

A——本实用新型机构非圆齿轮节曲线的大端曲率半径，单位毫米；

B——本实用新型机构非圆齿轮节曲线的小端曲率半径，单位毫米；

C——本实用新型机构非圆齿轮齿条节曲线的弧长，单位毫米；

D——本实用新型机构非圆齿轮齿条每齿在其节曲线上所占弧长，单位毫米；

G——冷轧管机的孔型半径，单位毫米；

H——冷轧管机机架的总行程长度，单位毫米；

K——根据经验或实验确定的系数，一般在0.5～0.9之间；

M——本实用新型机构非圆齿轮齿条的模数(GB/T1357-1987)；

P——冷轧管机所轧管坯的半径，单位毫米；

Q——冷轧管机轧制的成品管半径，单位毫米；

Z——本实用新型机构非圆齿轮的齿数。

成品管半径Q；以及根据经验或实验确定的系数K等，分别代入上述(1)～(7)式，得：

齿条倾角α°；非圆齿轮节曲线行程角β°；非圆齿轮的大端曲率半径A；小端曲率半径B；非圆齿轮齿条节曲线的弧长C；非圆齿轮齿条每齿在节曲线上所占的弧长D；非圆齿轮的齿数Z；齿条的齿数Z-1等。

利用上述数据，即可做出本实用新型机构的非圆齿轮；齿条。

把此实用新型的非圆齿轮，安装于冷轧管机右机架牌坊、左机架牌坊两边孔型的轴端部做轧制工作的主动齿轮。将与之啮合的齿条，按由(1)式计算出的一般处于0.1°～5.0°之间的倾角，固定在冷轧管机机座的相应部位。

当机架牌坊连同下孔型上孔型，在连杆曲柄齿轮机构的带动下，作往复水平直线运动的同时；上下孔型又在本实用新型机构的驱动下，作相向旋转运动；周期性地逐步将管坯轧制为成品无缝管。

由以上所述和计算知：本实用新型机构非圆齿轮齿条节曲线形状，是较大程度地与该冷轧管机轧制半径的轨迹曲线相吻合的直线、螺线、摆线或者抛物线等合理形式的变曲率非圆曲线。因此可使轧制过程中同变区前、后滑区面积基本相等。所以能够显著降低轧制过程中的轴向力，从而不同程度地提高各种冷轧管机的工作条件和生产率。

本实用新型既适用于以轧制钢及其合金管材的冷轧管机，也适用于以轧制铜、铝等有色金属及其合金管材的冷轧管机作轧制工作的主动齿轮齿条机构。

附图说明

图1皮尔格冷轧管机变曲率节曲线非圆主动齿轮齿条机构

图2本实用新型机构在皮尔格冷轧管机中的具体实施方式

1非圆齿轮 2齿条 3右机架牌坊 4左机架牌坊 5冷轧管机机座

6下轧辊孔型 7上轧辊孔型 8连杆 9曲柄齿轮

11，12，13，…，20，…，36非圆齿轮按曲率半径由大到小的齿数序号

α齿条节曲线与水平面之间的倾角，单位(°)；

β皮尔格冷轧管机变曲率节曲线非圆主动齿轮节曲线行程角，单位(°)；

A本实用新型机构非圆齿轮节曲线的大端曲率半径，单位毫米；

B本实用新型机构非圆齿轮节曲线的小端曲率半径，单位毫米；

C本实用新型机构非圆齿轮齿条节曲线的弧长，单位毫米；

D本实用新型机构非圆齿轮齿条每齿在其节曲线上所占弧长，单位毫米；

H皮尔格冷轧管机机架的总行程长度，单位毫米；

具体实施方式

下面以LG60-H冷轧管机为例，说明本实用新型的具体实施方式。

LG60-H冷轧管机的主要性能参数如下：

孔型直径370毫米；可轧制的成品管直径32毫米～75毫米；管坯直径45毫米～95毫米；主动齿轮模数M＝12毫米；主动齿轮齿宽100毫米；轧机机架的总行程长度H＝902.6毫米。

现假设欲将半径P＝45毫米的管坯，轧制为半径Q＝20毫米之成品无缝管。按经验取系数K＝0.8。

将上述数据分别代入(1)～(7)式得：

齿条倾角α＝1.2694°；非圆齿轮节曲线行程角β＝352.4158°；节曲线大端曲率半径A＝169.8351毫米；小端曲率半径B＝148.1649毫米；节曲线的弧长C＝978.2198毫米；每齿在节曲线上的弧长D＝37.6991毫米；非圆齿轮齿数Z＝26；齿条的齿数Z-1＝25。

如图1所示，本实施例非圆齿轮1、齿条2的绘制方法如下：

(一).在图纸上建立以O为原点的极坐标系；

(二).以大端曲率半径A＝169.8351毫米，小端曲率半径B＝148.1649毫米，弧长C＝978.2198毫米，行程角β＝352.4158°，作阿基米德螺线(本例为作图方便将阿基米德螺线延长至360°)；

(三).由阿基米德螺线大端点开始，取弧长＝D/2＝18.8496毫米，得点11；

(四).以1为起点、每齿弧长D＝37.6991毫米，沿弧长C等分阿基米德螺线，得分点11，12，13，…，35，36；

(五).以点11，12，13，…，35，36为非圆齿轮节曲线与各齿中线的交点，作出模数M＝12毫米，齿宽为100毫米的非圆齿轮1；

(六).以节线弧长C＝978.2198毫米，作出模数12毫米，齿数25，齿形符合GB/T1356-2001要求，且左右对称的齿条2。

将按上述步骤做出的，具有本实用新型所述特征的非圆齿轮齿条机构，依照发明内容中所述的方法，应用于LG60-H冷轧管机作轧制工作的主动齿轮齿条机构。经过试轧和测试，对不同规格与材质的管料，均能显著减少轧制过程中的轴向力；不同程度地提高冷轧管机的生产率。

Claims

1.一种皮尔格冷轧管机变曲率节曲线非圆主动齿轮齿条机构，其特征在于：机构中的变曲率节曲线非圆主动齿轮齿条节曲线的形状，是与冷轧管机轧制半径的轨迹曲线相吻合的变曲率非圆曲线。

2.根据权利要求1所述的皮尔格冷轧管机变曲率节曲线非圆主动齿轮齿条机构，其特征在于：机构中与变曲率节曲线非圆主动齿轮啮合的齿条，与水平面成0.1°～5.0°的倾角，固定在冷轧管机机座的相应部位。

3.根据权利要求1所述的皮尔格冷轧管机变曲率节曲线非圆主动齿轮齿条机构，其特征在于：所述变曲率非圆曲线是螺线、摆线或者抛物线。