CN203370840U - 一种吐丝机 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供了一种吐丝机，包括箱体和吐丝头，所述吐丝头包括主轴，所述主轴通过主轴承安装在所述箱体的镗孔里，所述吐丝机还包括：弹性安装件，设置于所述箱体上，并承载所述主轴承，用于使所述主轴承带动所述主轴在所述镗孔内沿预定方向实现预定范围的移动。弹性安装件可以抵消主轴承运转时产生的振动。减少了主轴承的高频振动和冲击造成的负荷，提高了主轴承及吐丝头的使用寿命，提高了吐丝头的作业率，降低了生产成本和维修成本。本实用新型实施例中，由于主轴承增加了柔性支撑，使高速运转更加平稳，因而可以提高吐丝机的吐丝速度，进而提高高速线材生产线的产量。

Description

一种吐丝机

技术领域

本实用新型涉及轧钢领域高速线材生产线，使高速直线运动的热轧线材形成环状线圈的吐丝机。

背景技术

目前在生产直径5-25mm的热轧线材的高速线材生产作业线中普遍采用吐丝机，热钢坯经过多架轧机轧制后，最终轧成直径5-25mm的线材，然后经过吐丝机将高速运行的线材形成环状线圈进行收集。线材的最高速度可达90-120m/s，吐丝机输出轴的转速高达1800转/分钟。

参照图1所示，现有技术中，吐丝机的主轴2通过径向止推轴承1和主轴承3安装在吐丝机的箱体4内，主轴2前端与吐丝盘5相连接。吐丝管6穿入空心的主轴2内，并穿出吐丝盘5的空腔呈螺旋状向外盘旋，并分别与吐丝盘5和主轴2固定。主轴2由电动机7通过齿轮传动。经轧制后直线运行的热轧线材8进入吐丝管6，经过向外盘旋的吐丝管6的尾端，线材8呈环形状线圈抛出。

由于主轴2、吐丝盘5等相关零件的热变形，吐丝机空负荷与穿入不同直线的线材时重量不同，吐丝头（包括主轴2、主轴承3、吐丝盘5和吐丝管6等零件的组装部件）实际回转中心要偏离主轴2的轴颈中心。吐丝头是一个重1200-1800kg的高速回转体，主轴承3采用滚动轴承，因此吐丝机运转时，在主轴承3处产生很大的周期性径向冲击和振动，使主轴承3和吐丝头的使用寿命很短，并限制了吐丝机速度的进一步提高。

实用新型内容

为了克服主轴承与箱体刚性连接、产生很大震动，导致主轴承和吐丝头寿命短、吐丝效率低的技术问题，本实用新型提供了一种吐丝机。

为了达到上述技术效果，本实用新型采用如下技术方案。

本实用新型提供了一种吐丝机，包括箱体和吐丝头，所述吐丝头包括主轴，所述主轴通过主轴承安装在所述箱体的镗孔里，所述吐丝机还包括：用于使所述主轴承带动所述主轴在所述镗孔内沿预定方向实现预定范围的移动的弹性安装件，所述弹性安装件设置于所述箱体上，并承载所述主轴承，。

进一步地，所述弹性安装件包括：

用于支撑所述主轴承的轴承座；

弹性组件，所述弹性组件的一端与所述箱体连接，所述弹性组件的另一端与所述轴承座相连。

进一步地，所述弹性安装件的外轮廓与所述镗孔外壁的间隙为第一距离，所述第一距离大于所述主轴在所述镗孔内沿预定方向实现预定范围的移动的距离。

进一步地，所述弹性组件不少于一个，在所述吐丝机停止运转时，所述轴承座在所述弹性组件的支撑下与所述主轴承轴颈共中心。

具体来说，所述箱体的上部和侧面分别安装用于检测所述轴承座原始位置和振幅的位移传感器。

进一步地，所述弹性组件包括第一组件，所述第一组件安装在所述箱体的凹陷的第一空间内，所述第一空间与所述镗孔相通，所述第一组件伸出所述第一空间进入所述镗孔。

进一步地，所述弹性组件包括第二组件，所述第二组件环状布置或断续分散布置于所述浮动式轴承座和所述镗孔之间的缝隙中。

具体来说，所述第一组件为空气弹簧，所述空气弹簧包括：

弹簧本体，安装在所述箱体上开设的凹槽中，并伸入所述镗孔中；

调压阀，与所述弹簧本体相连，用于为所述弹簧本体供给压缩空气。

具体来说，所述第一组件为压力缸，所述压力缸包括：

缸体，安装在所述箱体上开设的第二镗孔中，所述缸体的活塞杆伸入所述镗孔中；

调压阀，与所述缸体相连，用于为所述缸体提供压力；。

具体来说，所述第二组件为柔性阻尼垫。

本实用新型的有益效果是：本实用新型实施例中，吐丝机吐丝头的主轴承上增设了完全柔性支撑的轴承座，取代了原有主轴承的刚性支撑，减少了主轴承的高频振动和冲击造成的负荷，提高了主轴承及吐丝头的使用寿命，提高了吐丝头的作业率，降低了生产成本和维修成本。本实用新型实施例中，由于主轴承增加了柔性支撑，使高速运转更加平稳，因而可以提高吐丝机的吐丝速度，进而提高高速线材生产线的产量。

附图说明

图1表示现有技术的吐丝机结构示意图；

图2表示本实用新型实施例中吐丝机结构示意图；

图3表示本实用新型实施例中主轴承沿图2中B－B方向剖视图：主轴承轴颈中心位于吐丝机箱体镗孔中心；

图4表示本实用新型实施例中主轴承沿图2中B－B方向剖视图：主轴承轴颈中心位于吐丝头实际回转中心的上方；

图5表示本实用新型实施例中主轴承沿图2中B－B方向剖视图：主轴承轴颈中心位于吐丝头实际回转中心的右侧；

图6表示本实用新型实施例中主轴承沿图2中B－B方向剖视图：主轴承轴颈中心位于吐丝头实际回转中心的下方；

图7表示本实用新型实施例中主轴承沿图2中B－B方向剖视图：吐丝机工作时，吐丝头实际回转中心与吐丝机箱体镗孔回转中心趋于一致；

图8表示本实用新型实施例中主轴承沿图2中B－B方向剖视图：浮动式轴承座由弹性组件9支撑；

图9表示本实用新型实施例中主轴承沿图2中B－B方向剖视图：弹性组件的第一实施方案；

图10表示本实用新型实施例中主轴承沿图2中B－B方向剖视图：弹性组件的第二实施方案；

图11表示本实用新型实施例中主轴承沿图2中B－B方向剖视图：弹性组件的第三实施方案；

图12表示本实用新型实施例中主轴承沿图2中B－B方向剖视图：弹性组件的第四实施方案；

图13表示本实用新型实施例中预压气缸的示意图；

图14表示本实用新型实施例中主轴承沿图2中B－B方向剖视图：弹性组件的第五实施方案；

图15表示本实用新型实施例中主轴承沿图2中B－B方向剖视图：弹性组件的第六实施方案。

其中图中：1-径向止推轴承，2-主轴，3-主轴承，4-箱体，5-吐丝盘，6-吐丝管，7-电动机，8-线材，9-弹性组件，9a-下组件，9b-右组件，9c-左组件，9d-上组件，10-浮动式轴承座，11-主轴承轴颈实际回转中心，12-主轴承轴颈中心，13-位移传感器，14-主空气弹簧，15-预压空气弹簧，16-空气调压阀，17-预压气缸，18-主液压缸，19-空气蓄势器，20-液压调压阀，21-镗孔，22-主轴承处轴颈中心运动轨迹。

具体实施方式

为使本实用新型的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图及具体实施例对本实用新型进行详细描述。

本实用新型提供了一种吐丝机，包括箱体和吐丝头，所述吐丝头包括主轴，所述主轴通过主轴承安装在所述箱体的镗孔里，所述吐丝机还包括：弹性安装件，设置于所述箱体上，并承载所述主轴承，用于使所述主轴承带动所述主轴在所述镗孔内沿预定方向实现预定范围的移动。

具体来说，而本实用新型的吐丝机，为了减少吐丝机的主轴承和吐丝机的箱体刚性连接导致的巨大负荷和震动，在主轴承和箱体之间增加了弹性安装件。弹性安装件用于支撑所述主轴承；弹性安装件与箱体连接。主轴承与箱体之间的连接关系由刚性连接变为柔性连接。弹性安装件可以抵消主轴承运转时产生的振动。减少了主轴承的高频振动和冲击造成的负荷，提高了主轴承及吐丝头的使用寿命，提高了吐丝头的作业率，降低了生产成本和维修成本。本实用新型实施例中，由于主轴承增加了柔性支撑，使高速运转更加平稳，因而可以提高吐丝机的吐丝速度，进而提高高速线材生产线的产量。

参照图2所示，本实用新型的吐丝机吐丝头主轴承3的柔性支撑装置，是在传统的吐丝机主轴承3（滚动轴承）外圈与吐丝机箱体4之间增加一个浮动式轴承座10，浮动式轴承座10由安装在箱体4立板内的弹性组件9支撑，浮动式轴承座10与箱体4不直接接触，吐丝头始终处于悬浮状态。

进一步地，吐丝机的主轴2同样地通过径向止推轴承1和主轴承3安装在吐丝机的箱体4内，主轴2前端与吐丝盘5相连接。吐丝管6穿入空心的主轴2内，并穿出吐丝盘5的空腔呈螺旋状向外盘旋，并分别与吐丝盘5和主轴2固定。主轴2由电动机7通过齿轮传动。经轧制后直线运行的热轧线材8进入吐丝管6，经过向外盘旋的吐丝管6的尾端，线材8呈环形状线圈抛出。因此吐丝机运转时，在主轴承3处产生的周期性径向冲击和振动会被弹性组件9支撑的浮动式轴承座10吸收。

作为一种优选的方式，箱体4的上部和侧面分别安装用于检测浮动式轴承座10原始位置和振幅的位移传感器13。位移传感器13的测头穿过吐丝机的箱体4的立板与浮动式轴承座10外表接触，分别检测浮动式轴承座10在垂直方向和水平方向的原始位置和吐丝机工作时的振动状态。

参照图3至8所示，浮动式轴承座10的外轮廓为一个圆形，圆形与镗孔的间隙为第一距离△，第一距离△的长度大于吐丝头最高转速时的振幅。

弹性组件不少于一个，浮动式轴承座10在弹性组件的支撑下，浮动式轴承座10在所述吐丝机停止运转时，与主轴承轴颈共中心。

以弹性组件为4个为例，对本实用新型实施例弹性组件的设置位置进行详细叙述。浮动式轴承座10由弹性组件支撑。其中下组件9a承受吐丝头（包括主轴2、主轴承3和吐丝管6等）和浮动式轴承座10重量产生的向下压力和上组件9c施加的预压力。为保持吐丝头在停车和回转时的稳定，右组件9b和左组件9d从二个侧面向吐丝头施加预压力，上组件9c从上向下对吐丝头施加预压力。弹性组件9a、9b、9c、9d的结构设计刚度和预压缩量应保证吐丝头停车时，浮动式轴承座10与镗孔21之间的间隙在圆周上的间隙相等，为△/2。主轴承轴颈的中心为12，与吐丝头主轴承实际回转中心11之间的距离为e，当吐丝头高速回转时是以实际回转中心11回转，即主轴承轴颈以实际回转中心11为圆心，以偏心距离为e＝f/2（f－吐丝头的振幅）为半径回转，弹性组件9a、9b、9c、9d也随着主轴承轴颈的偏心回转产生压缩或伸长（参照图4、5、6）。吐丝头高速回转一定时间后，吐丝头实际回转中心线与吐丝机箱体镗孔中心线将趋于一致（参照图7）。

弹性组件包括第一组件，第一组件安装在箱体的凹陷的第一空间内，第一空间与镗孔相通，第一组件伸出第一空间进入镗孔。弹性组件包括第二组件，第二组件环状布置或断续分散布置于浮动式轴承座和镗孔之间的缝隙中。第一组件包括气弹簧、气压缸和油压缸。第二组件为柔性阻尼垫。下面，通过弹性组件的不同种类和设置方式，来详细介绍本实用新型。

参照图9所示，为本实用新型实施中弹性组件的第一实施方案。吐丝机主轴承柔性支撑装置是在传统的吐丝机主轴承与吐丝机箱体之间增加一个浮动式轴承座10。主轴承安装在浮动式轴承座10内，浮动式轴承座10与吐丝机箱体10之间有间隙△，浮动式轴承座10由安装在吐丝机箱体立板凹槽内的弹性组件9支撑，呈悬浮状态。所述弹性组件9由一个主空气弹簧14和三个预压空气弹簧15组成，并分别安装在吐丝机箱体立板的凹槽内，主空气弹簧14和预压空气弹簧15为气囊式，横断面为椭圆形或圆形。所述主空气弹簧14安放在吐丝机箱体立板的下部，用来承受吐丝头重量产生的压力P和预压力F1。三个预压弹簧15，分别布置在吐丝机立板上部和两侧面，对吐丝头产生预压力。每个空气弹簧都经过单独的空气调压阀16供给压缩空气使浮动式轴承座10处于悬浮状态，并且浮动式轴承座10与吐丝机箱体镗孔之间的间隙在圆周上均等。在吐丝机箱体立板的上部和侧面安装了位移传感器13，位移传感器13的测头穿过吐丝机箱体立板与浮动式轴承座10外表接触，分别检测浮动式轴承座10在垂直方向和水平方向的原始位置和吐丝机工作时的振动状态。浮动式轴承座与吐丝机箱体镗孔的间隙△应大于吐丝头工作时的最大振幅f，位移传感器13的安装位置需要沿吐丝头中心线方向偏移主轴承一定距离以免与预压空气弹簧15干涉。

参照图10所示，为本实用新型实施中弹性组件的第二实施方案。为了简化第一实施例的结构和操作，预压弹簧15只需要二个，分别布置在吐丝机的两侧，与镗孔的水平对称轴呈30-45度夹角，主轴承安装在浮动式轴承座10内，浮动式轴承座10与吐丝机箱体4镗孔间有间隙△，浮动式轴承座10由吐丝机箱体立板内上部两侧倾斜安装的二个预压弹簧15施加预压力，在下部安装了主空气弹簧14承受吐丝机重量产生的压力F和预压力F1。每个空气弹簧都经过单独的空气调压阀16供给压缩空气根据设定的预压力调节各个预压空气弹簧15的压力，然后调节主空气弹簧14的供气压力，使浮动式轴承座10处于悬浮状态，并且浮动式轴承座10与吐丝机箱体镗孔之间的间隙在圆周方向相等。在吐丝机主板的上部和侧面正对主轴承中心线安装了位移传感器13，位移传感器13测头穿过吐丝机箱机的立板与浮动式轴承座10的外表接触，分别检测浮动式轴承座10水平方向和垂直方向的原始位置和吐丝机工作时的振动状态，浮动式轴承座10与吐丝机箱体的镗孔的间隙△应大于吐丝头工作时实际最大振幅f。

参照图11、13所示，为本实用新型实施中弹性组件的第三实施方案。本实用新型的第三实施例是用预压气缸17替代第一实施例中的气囊式预压空气弹簧15。预压气缸17为活塞式气缸，预压气缸17安装在吐丝机箱体4的立板内，活塞腔通道压缩空气，当活塞杆伸出到极限位置时，压在浮动式轴承座10上，此时预压气缸17的活塞杆头伸出吐丝机箱体镗孔的距离k＝（△+f）/2，f为吐丝头的最大振幅。本实施方案浮动式轴承座10由下部主空气弹簧14和布置在上部和两侧的三个预压气缸支撑，每个预压气缸的活塞腔都经过空气调压阀16供给压缩空气。根据设定的预压力调节每个预压力气缸的压力，然后调节主空气弹簧14的空气压力，压缩空气压力逐渐升高到一定压力值时，浮动式轴承座10由主空气弹簧14抬起与上部预压气缸17的活塞杆接触，压缩空气继续升压，上部位移传感器检测到上部预压气缸17活塞杆伸了量为△/2时，停止升压，使浮动式轴承座10处于吐丝机箱体镗孔的中心位置，在吐丝机箱体上方和侧面分别安装位移传感器13各一个，用于分别检测浮动式轴承座10水平方向和垂直方向的原始位置和吐丝机工作时的振动状态。

参照图12、13所示，为本实用新型实施中弹性组件的第四实施方案。为简化第三实施方案的结构和操作，在吐丝机箱体4的立板镗孔的下部凹槽内布置了主空气弹簧14。在主轴承上半部两侧、与镗孔水平对称轴呈30-45度夹角分别布置了预压气缸17各一个。在吐丝机箱体上方和侧面分别安装了位移传感器13各一个，用于分别检测浮动式轴承座10水平方向和垂直方向的原始位置和吐丝机工作时的振动状态。其余结构的操作与第三实施方案相同。

参照图14所示，为本实用新型实施中弹性组件的第五实施方案。第五实施方案的弹性组件为气缸和液压缸。在吐丝机箱体的立板上部两侧与水平面呈30-45度夹角分别布置了预压气缸17各一个。在所述吐丝机箱体4的立板下部布置了主液压缸18，采用液压缸可以提高流体压力，减少缸体尺寸，便于安装。主液压缸18的结构与预压气缸17相似，是一个单作用活塞缸，当活塞伸出到极限位置时，活塞杆头部伸出吐丝机箱体的镗孔的距离k＝（△+f）/2。压力油通过液压调压阀20供给主液压缸18，在主液压缸18入口管路上并联了一个空气蓄势器以提高主液压缸的减振能力。预压气缸活塞伸出到极限位置时，活塞杆头部伸出吐丝机箱体4的镗孔的距离k＝（△+f）/2。在吐丝机箱体上方和侧面分别安装了位移传感器13各一个，用于分别检测浮动式轴承座10垂直方向和水平方向的原始位置和吐丝机工作时的振动状态。

如图15所示，为本实用新型实施中弹性组件的第六实施方案。第六实施方案的弹性组件为环状阻尼橡胶。弹性组件9为一个环状阻尼橡胶组件或多个分散布置的起缓冲装置的阻尼垫。弹性阻尼垫9安装于吐丝机箱体4与吐丝机轴承座10之间的环状间隙内。将原先完全刚性的轴承支承形式改变为柔性支承。以此实现吸收吐丝机轴承3的振动，达到减弱振动强度、提高轴承寿命和运转平稳性的作用。橡胶垫的各种布置形式：包括整体环状布置、断续分散布置等，均在本专利权利要求范围之内。阻尼橡胶内外径分别为d₀、D₀，且要求环状阻尼橡胶的单边厚度1/2(D₀-d₀)＞Δ,即初始安装状态下，阻尼橡胶有一定的预压缩变形量δ=1/2(D₀-d₀)-Δ。若环状橡胶的弹性系数为非线性函数k(s)，阻尼系数为非线性函数c(s)，吐丝机输出主轴2受到的不平衡量一起的干扰力为F₀sinωt。轴的质心运动微分方程可表示为：

$m\stackrel{\·\·}{x}\left(t\right)+c\left(s\right)\stackrel{\·}{x}\left(t\right)+k\left(s\right)x\left(t\right)=P_{\mathrm{\λ}}+F_0\sin \mathrm{\ωt}+F_{\mathrm{Gear}}$

其中，P_λ：轴承座承受主轴2的重力沿吐丝机倾角λ的分力；

F_Gear：轴承座受到锥齿轮传动时径向力。

通过上式迭代求解的最小值，即振动强度（mm/s）的最小值，可以确定满足振动强度最小条件下的环状橡胶的阻尼系数c(s)与弹性系数k(s)，以此指导环状橡胶的制造或选型。

上述六种弹性组件的设置方式和具体结构仅仅为优选方式，对于吐丝机的弹性组件，可以有多种不同种类组成。对于不同种类的弹性组件（气缸、液压缸和气弹簧）的组合使用，仍为本实用新型所保护的范围。

以上所述的是本实用新型的优选实施方式，应当指出对于本技术领域的普通人员来说，在不脱离本实用新型所述的原理前提下还可以得出若干改进和润饰，这些改进和润饰也在本实用新型的保护范围内。

Claims (10)

1.一种吐丝机，包括箱体和吐丝头，所述吐丝头包括主轴，所述主轴通过主轴承安装在所述箱体的镗孔里，其特征在于，所述吐丝机还包括：用于使所述主轴承带动所述主轴在所述镗孔内沿预定方向实现预定范围的移动的弹性安装件，所述弹性安装件设置于所述箱体上，并承载所述主轴承。 

2.如权利要求1所述的吐丝机，其特征在于，所述弹性安装件包括： 

用于支撑所述主轴承的轴承座； 

弹性组件，所述弹性组件的一端与所述箱体连接，所述弹性组件的另一端与所述轴承座相连。 

3.如权利要求2所述的吐丝机，其特征在于，所述弹性安装件的外轮廓与所述镗孔外壁的间隙为第一距离，所述第一距离大于所述主轴在所述镗孔内沿预定方向实现预定范围的移动的距离。 

4.如权利要求2所述的吐丝机，其特征在于，所述弹性组件不少于一个，在所述吐丝机停止运转时，所述轴承座在所述弹性组件的支撑下与所述主轴承轴颈共中心。 

5.如权利要求2所述的吐丝机，其特征在于，所述箱体的上部和侧面分别安装用于检测所述轴承座原始位置和振幅的位移传感器。 

6.如权利要求3所述的吐丝机，其特征在于，所述弹性组件包括第一组件，所述第一组件安装在所述箱体的凹陷的第一空间内，所述第一空间与所述镗孔相通，所述第一组件伸出所述第一空间进入所述镗孔。 

7.如权利要求3所述的吐丝机，其特征在于，所述弹性组件包括第二组件，所述第二组件环状布置或断续分散布置于所述轴承座和所述镗孔之间的缝隙中。 

8.如权利要求6所述的吐丝机，其特征在于，所述第一组件为空气弹簧，所述空气弹簧包括： 

弹簧本体，安装在所述箱体上开设的凹槽中，并伸入所述镗孔中； 

调压阀，与所述弹簧本体相连，用于为所述弹簧本体供给压缩空气。 

9.如权利要求6所述的吐丝机，其特征在于，所述第一组件为压力缸，所 述压力缸包括： 

缸体，安装在所述箱体上开设的第二镗孔中，所述缸体的活塞杆伸入所述镗孔中； 

调压阀，与所述缸体相连，用于为所述缸体提供压力。 

10.如权利要求7所述的吐丝机，其特征在于，所述第二组件为柔性阻尼垫。 

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