CN201807689U - 用于超大型辗环机的抱辊机构 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及金属压力成型领域，公开了一种安装及更换方便，定位精确可靠，固定牢固的用于超大型辗环机的抱辊机构，包括摆动臂和抱辊装配，抱辊通过其两端的轴承座固定于摆动臂上，抱辊轴向两端的至少其中一端设置有与对应轴承座限位配合的轴向限位结构，轴向限位结构固定于摆动臂上；摆动臂上设置有对应两端轴承座的夹紧机构，夹紧机构包括挡板和压块，挡板和压块分别作用于轴承座沿抱辊径向的两侧。防止夹紧前抱辊装配下滑，操作安全，通过轴向限位结构保证轴向定位，通过压块的锁紧完成抱辊装配的固定和前后位置的定位。适用于轧辊水平布置的辗环机，尤其是超大型的轧辊水平布置的辗环机。

Description

用于超大型辗环机的抱辊机构

技术领域

本实用新型涉及金属压力成型领域，尤其是一种加工大型筒体锻件用超大型辗环机的抱辊机构。

背景技术

随着我国核反应堆、石油化工、风力发电、航空航天等重要领域技术装备的快速发展，对大型筒型锻件的需求与日俱增，同时对环件的尺寸、性能和材质都提出了更高的要求。但这种大型筒节对设备能力要求极高，生产难度较大。

现有的辗环机设备无论立式或卧式均为单机架结构，即抱辊、驱动辊、芯辊一端通过机架支撑另一端为悬空，由于该悬臂式结构上述辗环机普遍存在以下缺点：刚性差，轧制时，各辊悬空侧变形大，不利于提高轧制能力；轧辊轴线与传动轴轴向均不平行，传动系统均需配置转向机构，而转向机构则限制了轧制能力的提高，同时传动系统复杂，增加了设备和基础的造价，如轧辊纵向布置的卧式结构，使轧制力受伞齿轮模数制约难以提高。由于上述局限，目前国内外辗环设备最大轧制力不超过600吨，生产的环件重量、规格小，高度普遍小于1米，仅用于轴承环、齿圈、法兰、轮毂等产品的生产制造。

因此目前大型筒型锻件生产还不得不依靠大型水压机进行自由锻造来解决，该工艺生产工效低，尺寸精度差，锻件利用率较低，需多次加热，能耗大，锻件制造成本较高。

为此，本申请人申请了申请号为201010186082.5、名称为超大型辗环机的专利申请，该碾环机机架采用由操作侧机架、传动侧机架、底横梁组成的开式机架，两侧机架均采用整体封闭式铸造，刚性好；其芯辊、驱动辊、抱辊轴线均为水平设置、两端支撑，驱动辊设置于操作侧机架和传动侧机架底部之间，芯辊设置于传动侧机架和操作侧机架之间的驱动辊上方，抱辊设置于驱动辊两侧；为了在上下料时将套入环件内的芯辊抽出还设置有抽辊机构，上下料时，通过抽辊机构抽出芯辊装配，环件吊装后，再将芯辊装配送入两侧机架之间，完成芯辊装配与芯辊进给机构的连接。

该超大型辗环机由于采用双机架结构、轧辊水平布置，驱动辊、芯辊、抱辊均通过两端支撑，刚性好，能够承受的轧制能力大，能够轧制的环件产品规格、重量大，范围广，能适应大型筒节制造要求。与现有水压机自由锻加工大型筒节相比，加工效率高，连续辗环时间短，加热次数少，节约能源，减少损耗；加工精度高，大大减少后续加工余量，提高材料利用率，降低制造成本；轧制比大，连续辗压，锻件变形均匀可减少锻造裂纹的产生以及晶粒的长大，环件性能好；与锻造相比，冲击、震动和噪音小。

其中上述超大型辗环机的抱辊机构由液压缸、摆动臂及抱辊装配构成，其中抱辊装配由抱辊和其两端轴承座构成，为了在保证摆动臂的强度和刚性的同时减轻摆动臂自重，摆动臂设计为截面是三角形的箱式结构，抱辊装配通过抱辊两端的轴承座固定于摆动臂靠近顶角的位置，摆动臂底部两角其中一角与机架铰接，液压缸活塞杆与底部另一角铰接，液压缸缸体与机架铰接。抱辊换辊时，摆动臂上操作空间小、高度高，人员操作困难，容易造成安全事故。同时受机架及其他结构的影响，摆动臂无法摆动至抱辊装配所在面呈水平的位置，换辊时，抱辊装配受其自重影响，定位、固定难度大，受抱辊装配定位精度的影响，降低环件的加工精度，并容易导致环件在加工时产生轴向窜动。

实用新型内容

本实用新型所要解决的技术问题是提供一种安装及更换方便，定位精确可靠，固定牢固的用于超大型辗环机的抱辊机构。

本实用新型解决其技术问题所采用的技术方案是：用于超大型辗环机的抱辊机构，包括摆动臂和抱辊装配，所述抱辊装配由抱辊及其两端轴承座构成，所述抱辊通过其两端的轴承座固定于摆动臂上，所述抱辊轴向两端的至少其中一端设置有与对应轴承座限位配合的轴向限位结构，所述轴向限位结构固定于摆动臂上；所述摆动臂上设置有对应两端轴承座的夹紧机构，所述夹紧机构包括挡板和压块，所述挡板和压块分别作用于轴承座沿抱辊径向的两侧。

本实用新型的有益效果是：换辊时，松开压块，通过压块或挡板卡住抱辊装配防止其下滑，保证了操作的安全同时能够方便的完成抱辊装配与行车的连接，并通过行车将抱辊装配吊起；安装时，通过行车将抱辊装配吊装到位，同样通过压块或挡板卡住抱辊装配防止其下滑，保证了操作的安全，通过抱辊装配与轴向限位结构的配合精调抱辊装配的轴向位置，然后通过压块将抱辊装配与挡板顶死，通过夹紧机构在完成抱辊装配固定的同时实现抱辊装配前后位置的精确定位，定位、固定快速，操作方便且定位精度高。因此本实用新型的抱辊装置安装及更换方便，定位精确可靠，固定牢固，能够有效防止在辗环机辗制大尺寸环件或筒件时，工件可能的左右摆动对抱辊产生的冲击及振动导致的抱辊松动。

作为一种优选方案，所述挡板设置于轴承座内侧。

进一步的，所述轴承座上设置有与抱辊轴向平行的斜面，所述斜面靠近挡板一端的高度高于另一端，所述压块是与斜面相配合的楔形块。楔形块配合进一步保证了轴承座底面与摆动臂之间的紧贴，防止配合间隙的产生。

为了简化结构，进一步的，所述轴承座轴向的端面上设置有凸起，所述斜面设置于凸起上；所述压块同斜面及轴承座端面相接触。

进一步的，设置有压块的直线驱动机构，所述压块通过直线驱动结构固定。

进一步的，所述直线驱动机构的驱动方向垂直于轴承座底面；所述抱辊装配通过轴承座同摆动臂和挡板沿抱辊轴向滑动配合；设置有分别与两端轴承座固定连接的连接件；所述轴向限位结构为单向限位结构。

进一步的，为了防止在滑动过程中抱辊装配的倾翻，沿抱辊轴向，所述轴承座底面与摆动臂之间设置有长度与轴承座的厚度相适应的燕尾结构。

进一步的，设置有抱辊装配的轴向牵引机构，所述抱辊装配与轴向牵引机构通过可拆卸连接结构连接。

作为一种优选方案，所述轴向牵引机构是设置于抱辊装配一端的双向牵引机构，所述可拆卸连接结构是包括挂钩、卡头的自动挂钩机构，所述挂钩、卡头其中之一固定于轴向牵引机构，另一个固定于抱辊装配，所述卡头为偏心结构或者设置有弹性卡钩的卡头；随轴向牵引机构的运动，所述卡头卡入挂钩构成轴向牵引机构与抱辊装配的轴向限位连接。能够实现吊起、安装抱辊装配时，自动完成抱辊装配与轴向牵引机构之间的连接。

进一步的，所述自动挂钩机构包括挂钩、卡头、顶块，其中卡头为与顶块铰接且重心相对铰接轴偏置的偏心钩，所述铰接轴水平布置，所述挂钩与顶块相邻端面设置有导向面和接触面；随挂钩、偏心钩的相对运功，通过挂钩接触面与顶块的接触配合构成轴向牵引机构与抱辊装配的轴向正向限位连接，所述偏心钩在导向面作用下卡入挂钩构成轴向牵引机构与抱辊装配的轴向反向限位连接；所述自动挂钩机构还包括设置位置与抱辊装配起吊时偏心钩的位置相对应并由顶杆与弹簧构成的脱钩装置，所述弹簧通过顶杆作用于偏心钩，所述弹簧弹力施加与偏心钩的转矩大于偏心钩重力施加于偏心钩的转矩且两者方向相反。

附图说明

图1是本实用新型抱辊机构的正视图；

图2是本实用新型抱辊机构的左视图；

图3是本实用新型抱辊机构燕尾的配合示意图；

图4是本实用新型脱钩装置的结构示意图。

图中标记为，抱辊1、轴承座2、摆动臂3、挡板4、压块5、凸起6、活塞杆7、挂钩8、偏心钩9、铰接轴10、液压缸11、顶块12、碟簧缸13、端板14、弹簧15、顶杆16、连杆17、限位挡块18。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本实用新型进一步说明。

如图1、图2、图3、图4所示，本实用新型的用于超大型辗环机的抱辊机构，包括摆动臂3和抱辊装配，所述抱辊装配由抱辊1及其两端的轴承座2构成，所述抱辊1通过其两端的轴承座2固定于摆动臂3上，所述抱辊1轴向两端的至少其中一端设置有与对应轴承座2限位配合的轴向限位结构，所述轴向限位结构固定于摆动臂上；所述摆动臂3上设置有对应两端轴承座2的夹紧机构，所述夹紧机构包括挡板4和压块5，所述挡板4和压块5分别作用于轴承座2沿抱辊1径向的两侧。

换辊时，松开压块5，通过压块5或挡板4卡住抱辊装配防止其下滑，保证了操作的安全同时能够方便的完成抱辊装配与行车的连接，并通过行车将抱辊装配吊起；安装时，通过行车将抱辊装配吊装到位，同样通过压块5或挡板4卡住抱辊装配防止其下滑，保证了操作的安全，通过抱辊装配与轴向限位结构的配合精调抱辊装配的轴向位置，然后通过压块5将抱辊装配与挡板4顶死，通过夹紧机构在完成抱辊装配固定的同时实现抱辊装配前后位置的精确定位，定位、固定快速，操作方便且定位精度高。因此本实用新型的抱辊装置安装及更换方便，定位精确可靠，固定牢固，能够有效防止在辗环机辗制大尺寸环件或筒件时，工件可能的左右摆动对抱辊产生的冲击及振动导致的抱辊松动。

为了在保证摆动臂3强度和刚性的同时减轻摆动臂3自重，最好的，摆动臂3为截面是三角形的箱式结构；抱辊装配轴向长度大，最好的，摆动臂3的驱动油缸成对设置于抱辊装配两端；为保证两油缸的同步，最好的，摆动臂3为长度与抱辊装配轴向长度相适应的整体结构。为了方便调整，最好的，抱辊装配通过抱辊1两端的轴承座2固定于摆动臂3靠近顶角的位置，摆动臂3底部两角其中一角与机架铰接，摆动臂的驱动油缸缸体与机架铰接、活塞杆与摆动臂3底部另一角铰接。

上述压块5、挡板4可以是沿抱辊1轴向的长度与抱辊装配的轴向长度相适应的结构，同时作用于抱辊装配两端轴承座2。但最好的，两端轴承座2对应分别独立设置的夹紧机构，两端独立设置可以避免由于尺寸差异导致的两端锁紧力不同。

上述的挡板4可以设置于轴承座2外侧即远离辗环机机列线的一侧，但此时压块5位于轴承座2内侧，抱辊装配的部分重量通过压块5支撑，压块5的锁紧力需要成倍增加，而由于压块5为活动结构，工作时也容易导致抱辊装配产生位移。因此，最好的，所述挡板4设置于轴承座2内侧，即轴承座2靠近辗环机机架的一侧，挡板4位置固定，抱辊装配吊装到位后就能完成其前后位置的精确定位。

进一步的，所述轴承座2上设置有与抱辊轴向平行的斜面，所述斜面靠近挡板4一端的高度高于另一端，所述压块5是与斜面相配合的楔形块。通过楔形块配合，压块5对轴承座2施加的力产生轴承座2侧面与挡板4之间的压紧力、轴承座2底面与摆动臂3之间的压紧力，保证了轴承座2底面与摆动臂3之间的紧贴，防止配合间隙的产生。

上述轴向限位结构可是任意的台阶、挡板、挡块、卡槽等，可以是双向限位也可以是单向限位。为了简化结构，具体的，所述轴承座2轴向的端面上设置有凸起6，所述斜面设置于凸起6上；所述压块5同斜面及轴承座2端面相接触。压块5在与凸起6配合的同时通过其侧面与轴承座2端面的配合实现抱辊装配的轴向定位。

上述的压块5可以通过螺栓进行固定，但为了实现自动松开、锁紧，降低劳动强度，加快换辊速度，设置有压块5的直线驱动机构，所述压块5通过直线驱动结构固定。直线驱动机构可以是丝杆、液压缸、直线马达等，甚至是摇杆滑块机构等。但最好的，所述直线驱动机构是碟簧缸13，锁紧时，锁紧力通过碟簧缸13有杆腔内的碟簧提供，松开时，只需无杆腔供油抵消碟簧的弹力即可，因此辗环机工作时无杆腔无需保压，锁紧力稳定、可靠。

上述压块5在直线驱动机构的驱动下其运功方向可以是任意的，但最好的，所述直线驱动机构的驱动方向垂直于轴承座2底面，在轧制时，压块5所受的力不会导致压块5位移，因此可靠性更好，能够彻底的防止在辗环机辗制大尺寸环件或筒件时，工件可能的左右摆动对抱辊产生的冲击及振动导致的抱辊松动。而这样设置，直线驱动机构能安装于摆动臂3内，最为节省安装空间。而由于压块5与凸起6为楔形块配合，压块5阻挡了轴承座2的起吊通道，因此，进一步的，所述抱辊装配通过轴承座2同摆动臂3和挡板4沿抱辊1轴向滑动配合。为了保证滑动过程中，抱辊装配不会解体，设置有分别与两端轴承座2固定连接的连接件，具体的，连接件是两轴承座2之间的连杆17。为了保证滑动配合的实现，所述轴向限位结构为单向限位结构，具体的，所述两轴承座2的凸起6与对应压块5设置于两轴承座2轴向的同一端。

换辊起吊时，首先松开压块5然后滑出抱辊装配，安装时，抱辊装配首先沿摆动臂3、挡板4滑动，滑动到位后再锁紧压块5。

为了避免抱辊装配滑动对压块5构成的轴向限位结构冲击过大，导致对压块5的直线驱动机构造成损坏，轴向限位结构还包括设置位置与抱辊装配两端中设置有压块5的一端相对应的端板14。由于轴向限位为单向限位，为了避免工作时抱辊轴向窜动，在抱辊装配两端中未设置有压块5的一端设置有可拆卸的固定结构，通过轴向限位结构和可拆卸的固定结构的配合构成抱辊装配的轴向双向限位，可拆卸固定机构可以是可旋转的活动端板，也可以是固定螺栓、或者通过螺栓固定的挡块。

由于增加了滑动步骤，滑动行程至少大于压块5与凸起6沿抱辊1轴向的配合宽度，因此抱辊装配无法在吊装到位后直接进行锁紧固定，而抱辊装配重心偏上，滑动时容易倾翻，导致事故。因此，进一步的，沿抱辊1轴向，所述轴承座2底面与摆动臂3之间设置有长度与轴承座2的厚度相适应的燕尾结构。抱辊装配的滑动行程至少大于燕尾结构沿抱辊1轴向的长度，为了保证安全及滑动导向，挡板4的轴向长度覆盖抱辊装配的整个滑动行程。

由于抱辊装配重量大，为了方便操作，设置有抱辊装配的轴向牵引机构，所述抱辊装配与轴向牵引机构通过可拆卸连接结构连接。

所述轴向牵引机构可以与对应轴承座2相连、也可以和抱辊1的轴头相连，但最好的，与抱辊对应轴承座2相连，避免抱辊1旋转形成的位置不确定导致的连接困难。

上述的轴向牵引机构可以是卷扬机等单向牵引机构，丝杆、液压缸等双向牵引机构，但应当保证轴向双向的牵引，即换辊时，拉出抱辊装配的反向牵引，装辊时，推入抱辊装配的正向牵引。根据具体轴向牵引机构选择的不同，可以设置于抱辊装配两端也可以设置与一端。

最好的，所述轴向牵引机构是设置于抱辊装配一端的双向牵引机构，所述可拆卸连接结构是包括挂钩8、卡头的自动挂钩机构，所述挂钩8、卡头其中之一固定于轴向牵引机构，另一个固定于抱辊装配，所述卡头为偏心结构或者设置有弹性卡钩的卡头；随轴向牵引机构的运动，所述卡头卡入挂钩8构成轴向牵引机构与抱辊装配的轴向限位连接。自动挂钩结构能够自动实现轴向牵引机构与抱辊装配之间的连接，方便了操作。具体的，所述轴向牵引机构由双向的液压缸11构成。

上述的卡头可以是弹性卡钩，如设置有开口弹片的卡环，通过挂钩8、卡头的相对运动，挂钩由开口弹片顶入卡环内并卡住；或者设置有三角形弹簧片的卡扣，通过挂钩8、卡头的相对运动，三角形弹簧片受力退入卡扣内，到位后三角形弹簧片弹出并卡住卡钩。但通过上述弹性卡钩实现的自动钩挂很难实现自动脱钩。因此，最好的，上述的卡头是偏心结构，通过挂钩8、卡头的相对运动，偏心结构沿挂钩表面运动，到位后受自重影响，偏心结构卡住卡钩形成连接，偏心结构能够很容易的通过挂钩8、卡头上下的相对运动进行脱钩，偏心结构可以是偏心环、偏心钩等形式。

具体的，所述自动挂钩机构包括挂钩8、卡头、顶块12，其中卡头为与顶块12铰接且重心相对铰接轴10偏置的偏心钩9，所述铰接轴10水平布置，所述挂钩8与顶块12相邻端面设置有导向面和接触面；随挂钩8、偏心钩9的相对运动，通过挂钩8接触面与顶块12的接触配合构成轴向牵引机构与抱辊装配的轴向正向限位连接，所述偏心钩9在导向面作用下卡入挂钩8构成轴向牵引机构与抱辊装配的轴向反向限位连接。

由于抱辊装配工作时与高温环件相邻，为了避免液压缸11受高温影响，延长使用寿命，液压缸11固定在机架上。为了方便抱辊装配更换时的接钩，操作时，首先将摆动臂3摆动至挂钩8呈水平的位置，偏心钩9随液压缸11活塞杆伸出，挂钩8头部、偏心钩9头部相接触时，偏心钩9在向前伸出的同时在导向面作用下绕铰接轴10向上旋转，直至偏心钩9头部推进至挂钩8的开口处时，由于重心偏置偏心钩9在自重作用下落下勾住挂钩8形成反向轴向限位连接，同时挂钩8端面接触面与顶块12相接触构成正向轴向限位连接。所谓正向轴向即抱辊装配安装时推入的方向，所谓反向轴向即抱辊装配拆卸时拉出的方向。

为了保证自动脱钩，最好的，如图4所示，所述自动挂钩机构还包括设置位置与抱辊装配起吊时偏心钩9的位置相对应并由顶杆16与弹簧15构成的脱钩装置，所述弹簧15通过顶杆16作用于偏心钩9，所述弹簧15弹力施加于偏心钩9的转矩大于偏心钩9重力施加于偏心钩9的转矩且两者方向相反。当抱辊装配被拉出到位时，偏心钩9压迫顶杆16，弹簧15受压，使偏心钩9产生上翘的趋势并最终脱开，方便了抱辊装配起吊；新的抱辊装配吊装到位后，偏心钩9前进与顶杆16脱离，仅受重力施加转矩影响。为表述方便、清晰，在图2中并未画出上述脱钩装置。

抱辊装配安装完成后，通过摆动臂3的摆动脱钩，液压缸11回退。

偏心钩9与顶块12之间通过限位面接触限位，即通过限位挡块18圆弧两端的侧边对偏心钩9的旋转角度进行限制，保证了偏心钩9与挂钩8导向面的配合，保证了偏心钩9脱钩时不会旋转过度导致无法复位。

上述的抱辊机构，在换辊、安装过程中，除了需要连接抱辊装配与行车外，无需人工操作，劳动强度低，安全性高，定位、安装快速，定位精度高。

Claims (10)

1.用于超大型辗环机的抱辊机构，包括摆动臂(3)和抱辊装配，所述抱辊装配由抱辊(1)及其两端的轴承座(2)构成，所述抱辊(1)通过其两端的轴承座(2)固定于摆动臂(3)上，其特征在于：所述抱辊(1)轴向两端的至少其中一端设置有与对应轴承座(2)限位配合的轴向限位结构，所述轴向限位结构固定于摆动臂上；所述摆动臂(3)上设置有对应两端轴承座(2)的夹紧机构，所述夹紧机构包括挡板(4)和压块(5)，所述挡板(4)和压块(5)分别作用于轴承座(2)沿抱辊(1)径向的两侧。

2.如权利要求1所述的用于超大型辗环机的抱辊机构，其特征在于：所述挡板(4)设置于轴承座(2)内侧。

3.如权利要求1或2所述的用于超大型辗环机的抱辊机构，其特征在于：所述轴承座(2)上设置有与抱辊轴向平行的斜面，所述斜面靠近挡板(4)一端的高度高于另一端，所述压块(5)是与斜面相配合的楔形块。

4.如权利要求3所述的用于超大型辗环机的抱辊机构，其特征在于：所述轴承座(2)轴向的端面上设置有凸起(6)，所述斜面设置于凸起(6)上；所述压块(5)同斜面及轴承座(2)端面相接触。

5.如权利要求4所述的用于超大型辗环机的抱辊机构，其特征在于：设置有压块(5)的直线驱动机构，所述压块(5)通过直线驱动结构固定。

6.如权利要求5所述的用于超大型辗环机的抱辊机构，其特征在于：所述直线驱动机构的驱动方向垂直于轴承座(2)底面；所述抱辊装配通过轴承座(2)同摆动臂(3)和挡板(4)沿抱辊(1)轴向滑动配合；设置有分别与两端轴承座(2)固定连接的连接件；所述轴向限位结构为单向限位结构。

7.如权利要求6所述的用于超大型辗环机的抱辊机构，其特征在于：沿抱辊(1)轴向，所述轴承座(2)底面与摆动臂(3)之间设置有长度与轴承座(2)的厚度相适应的燕尾结构。

8.如权利要求7所述的用于超大型辗环机的抱辊机构，其特征在于：设置有抱辊装配的轴向牵引机构，所述抱辊装配与轴向牵引机构通过可拆卸连接结构连接。

9.如权利要求8所述的用于超大型辗环机的抱辊机构，其特征在于：所述轴向牵引机构是设置于抱辊装配一端的双向牵引机构，所述可拆卸连接结构是包括挂钩(8)、卡头的自动挂钩机构，所述挂钩(8)、卡头其中之一固定于轴向牵引机构，另一个固定于抱辊装配，所述卡头为偏心结构或者设置有弹性卡钩的卡头；随轴向牵引机构的运动，所述卡头卡入挂钩(8)构成轴向牵引机构与抱辊装配的轴向限位连接。

10.如权利要求9所述的用于超大型辗环机的抱辊机构，其特征在于：所述自动挂钩机构包括挂钩(8)、卡头、顶块(12)，其中卡头为与顶块(12)铰接且重心相对铰接轴(10) 偏置的偏心钩(9)，所述铰接轴(10)水平布置，所述挂钩(8)与顶块(12)相邻端面设置有导向面和接触面；随挂钩(8)、偏心钩(9)的相对运功，通过挂钩(8)接触面与顶块(12)的接触配合构成轴向牵引机构与抱辊装配的轴向正向限位连接，所述偏心钩(9)在导向面作用下卡入挂钩(8)构成轴向牵引机构与抱辊装配的轴向反向限位连接；所述自动挂钩机构还包括设置位置与抱辊装配起吊时偏心钩(9)的位置相对应并由顶杆(16)与弹簧(15)构成的脱钩装置，所述弹簧(15)通过顶杆(16)作用于偏心钩(9)，所述弹簧(15)弹力施加与偏心钩(9)的转矩大于偏心钩(9)重力施加于偏心钩(9)的转矩且两者方向相反。 

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