一種雙傳動輸入軸可調式四輥(十字)h型材精軋機的製作方法

2023-05-20 05:15:06

專利名稱：一種雙傳動輸入軸可調式四輥(十字)h型材精軋機的製作方法
技術領域：
本發明涉及一種軋鋼機械，特別是軋制H型斷面的鋼材及有色金屬材料的四輥(十字)精軋機。
目前國內外已有的H型鋼軋機有三種形式1、四輥萬能軋機它是由一臺二輥水平軋機和一臺立式二輥軋機，緊湊在一個機架內，但是，兩個水平輥軸線在一個平面內，兩個立輥的軸線在另一個平面內，雖然它們均是主動旋轉，但是對軋件的壓縮和延伸是分別在兩個相臨近的斷面進行，它是一種緊湊式軋機的變異。
2、另一種四輥萬能軋機是一臺二輥軋機的緊挨出口處，裝上一對立輥，立輥左右可以壓下調整，水平輥為主動，兩立輥為被動。四個軋輥軸線也不在同一平面內。以上兩種萬能軋機軋出的H型鋼精度較差，缺陷較多。
3、另一種四輥萬能軋機其水平輥直徑較大為主動的。兩個立輥直徑較小，為可調的，裝在兩個水平輥的空檔中，雖然四個輥的軸線在同一平面內，但是，兩個立輥是無動力傳動的，是被動的。見

圖1所示。它的特點是(1)上下水平軋輥主動壓縮及延伸軋件。因此，H型軋件(14)的復板完全是主動軋制，但是H型軋件(14)的兩側翼緣是當復板向前延伸時拖動翼緣從水平輥(6、6)側面與兩立輥(4、7)外園構成的縫槽中擠出去，這種形式也稱為被動軋制，此時兩個立輥(4、7)是被延伸的軋件外側面拖動它旋轉。其結果四個翼緣的內外側面的金屬流動的阻力不一致，內側是主動流動的，外側金屬流動中要克服兩個立輥的旋轉阻力，其阻力的大小近似等於翼緣的軋制壓力P2乘以軋制摩擦係數加立輥的機構摩察係數。兩側翼緣的軋制壓力P2的數量級為總軋制壓力P的2／3即P1+P2≈2／3P，P1為左側翼緣軋制壓力P2為右側翼緣軋制壓力。由於翼緣內外側金屬流動阻力的不一致，導致軋件金屬內部的應力在不斷的波動，造成金屬變形不均勻，進而導致軋制過程中翼緣長短尺寸波動，或被拉縮。它是造成尺寸難控制的原因之一。雖然各國在H型鋼的國家標準中對尺寸公差都規定的比較寬鬆，但是仍經常軋出不合格尺寸的產品其原因之一就在這裡。見說明書附表中國國家標準GB11263-89。表1及表4所示。
本發明的目的在於給出一種結構新穎、精度高、製造方便的H型材四輥(十字)精軋機，它應當具有下列特徵(1)兩根主傳動軸輸入機架，使軸線在同一平面內的四個互成90。的軋輥達到同步異向旋轉。
(2)在生產線上，四個軋輥的輥縫量3mm或2mm，可以隨意壓下到0，其壓下機構可以是四輥同步壓下，也可以是上下輥或左右輥分別同步壓下；也可是四個輥單獨壓下；壓下機構可以是手動的，也可以是電動的和自動遙控的，多種形式。(3)離開生產線軋輥的徑向調整量可達12mm或更大，也可以認為軋輥輥徑變化量為D。±12mm或更大。(4)多臺四輥(十字)H型材精軋機按連軋關係及下列孔型成品孔為H型，成品前各架按逐漸增厚的 型組成的精軋機組，可以軋出高質量高精度的H型材。
圖1，四輥萬能軋機結構簡圖，圖中1、上輥壓下機構；2、機架；3、右立輥壓下機構；4、右立輥(被動的)；5、上水平輥；6、下水平輥；7、左立輥(被動的)；8、左立輥壓下機構；9、萬向聯軸器；10、齒輪箱；11、聯軸器；12、電動機；13、電機冷卻風箱；14、H型軋件。
圖2，雙傳動輸入軸可調式四輥(十字)H型材精軋機圖的A-A剖面及B-B剖面視圖。其中1、左箱體；2、水平輥；3、帶變位蝸輪的偏心套；4、軸承；5、調位環；6、變位螺旋錐齒輪；7、下主動軸；8、壓緊蓋；9、右立輥軸；10、主動蝸杆；11、軸承；12、被動蝸杆；13、雙排鏈輪；14、單排鏈條；15、右箱體；16、立輥；17、上主動軸；18、左立輥軸；19、變位螺旋錐齒輪。
圖3，雙傳動輸入軸可調式四輥(十字)H型材精軋機圖的C向視圖。其中20，左、右立輥壓下機構，21、上下水平輥壓下機構。
圖4，雙傳動輸入軸可調式四輥(十字)H型鋼精軋機組圖，圖中1、機座橫梁；2、雙傳動輸入軸可調式四輥(十字)H型材精軋機架；3、機架壓緊機構；4、萬向聯軸器；5、齒輪分配箱；6、聯軸器；7、電動機；8、電機冷卻風箱；9、機座；10、傳動機底座；11、H型鋼軋件斷面示圖。圖5、H型軋件精軋孔型圖。
本發明的技術方案包括箱體，輥系及四個軋輥同步旋轉機構和四個軋輥的壓下機構，它是這樣組成的，參照圖2，圖3，具體說明如下1、四軋輥同步旋轉機構a．上、下水平輥(2)分別裝在上主動軸(17)及下主動軸(7)上，它們按照傳統的二輥水平軋機的傳動方式，由機架外的齒輪箱的二根同步異向旋轉的傳動軸通過兩根萬向聯軸器，分別驅動上主動軸(17)及下主動軸(7)(可參看圖4，雙傳動輸入軸可調式四輥(十字)H型鋼精軋機組圖中所示的外傳動結構)使它們也同步異向旋轉。
b．下主動軸(7)通過一對軸向依靠調位環(5)可調位的變位螺旋錐齒輪(6)的嚙合，驅動右立輥軸(9)同步異向旋轉，也就是驅動右立輥(16)同步異向旋轉。
C．上主動軸(17)通過另一對軸向依靠調位環(5)可調位的變位螺旋錐齒輪(19)的嚙合，驅動左立輥軸(18)同步異向旋轉，也就是驅動左立輥(16)同步異向旋轉。
以上四個同步旋轉的軋輥的旋向方向正是構成推動軋件金屬朝前進方向流動。
d．根據軋輥不同直徑，利用調位環(5)的不同厚薄，及壓緊蓋(8)，在換輥時調整變位螺旋錐齒輪(6或19)的正確嚙合位置。
2、軋輥的壓下機構是這種組成的a．上、下主動軸(17、7)各由三個帶變位蝸輪的偏心套(3)支承，並通過三付軸承(4)分別裝在三個偏心套(3)的內孔中，再分別裝在左箱體(1)與右箱體(15)構成的方箱體的上下平行的內孔中。偏心套(3)的內孔與外園軸線有偏心距為a的偏心量，每根軸上的三個偏心套(3)上的變位蝸輪，分別與一根主動蝸杆(10)及兩根被動蝸杆(12)相嚙合，蝸杆通過軸承(11)裝在方箱體中；蝸杆的軸線與四個軋輥軸線構成的平面相垂直。主動蝸杆(10)及被動蝸杆(12)的出軸端分別裝一個雙排鏈輪(13)，它們之間用兩根單排鏈條(14)互相串聯起來，三個鏈輪的節距和齒數是相同的。當設計的蝸杆(10、12)的頭數為Z1，蝸輪(3)的齒數為Z2時，蝸杆與蝸輪的減速比i=Z2／Z1，當主動蝸杆(10)旋轉時被動蝸杆(12)也同步同方向旋轉。當蝸杆(10、12)旋轉一個角度γ時，偏心套(3)將旋轉β角，β=γ／i=Z1γ／Z2，當我們將偏心套的偏心位調到0°進行計算時，當β=0°～90°準確的計算是△a=aCOS β=9COS(Z1γ／Z2)，通常我們採用簡化近似計算的方法來確定蝸杆每旋轉一周，軋輥的壓下量△a的數值設定a為偏心套(3)的偏心量；Z1為蝸桿頭數等於1，Z2為變位蝸輪(3)的齒數。i=Z2／Z1=Z2當從最大或最小偏心位開始計算，變位蝸輪(3)旋轉一周，偏心套(3)軸線的總位移量為2a，當蝸杆旋轉一周時偏心套旋轉1／i周=1／Z2周，此時偏心套(3)的軸線位移△a≈2a／Z2，如果蝸杆(10、12)旋轉一個角度γ則△a≈2a／Z2×γ／360≈2a·γ／360Z2，γ為角度數，這就是上下主動軸及上下水平輥(2)的壓下機構的組成及壓下量的計算。
b．左右立輥軸(9、18)及左右立輥(16)的壓下機構的組成基本上與上下輥的壓下機構組成相似左右立輥軸(9、19)是通過兩付軸承(4)分別裝在兩個帶變位蝸輪的偏心套(3)的內孔中，並分別裝在方箱體的兩個內孔中；這兩個內孔的軸線相互平行，但這兩軸線與上下主動軸(7、17)的軸線在同一平面內，相互垂直。每根軸上的兩個偏心套(3)上的變位蝸輪分別與一根主動蝸杆(10)和一根被動蝸杆(12)相嚙合；蝸杆上裝有軸承(11)，並裝在方箱體的內孔中，這內孔的軸線與四個軋輥軸線構成的平面相垂直。主動蝸杆(10)與被動蝸杆(12)的出軸端各裝一個雙排鏈輪(13)。並用單排鏈條(14)將它們串聯，這樣，只要旋轉一個主動蝸杆(10)，被動蝸杆(12)也隨之同步同方向旋轉，進而達到一根軸上的兩個偏心套(3)也同步同方向旋轉，並利用偏心套(3)的偏心量a的變化△a實現軋輥的壓下與提升，至於壓下量△a的計算方法與上下水平輥的壓下機構中△a的計算方法相同。
3、如果要求上下水平輥同步壓下，只要將它們的主動蝸杆(10)上的雙排鏈輪(13)用1根單排鏈條(14)將它們串聯起來，並加上防護罩(主動蝸杆(10)上的雙排鏈輪(13)原來就多出一個裝鏈條的位置)。此時我們只要旋轉上下壓下機構中的任何一根主動蝸杆(10)的出軸搬手位，上下6根蝸杆(10、12)將同步同方向旋轉，並帶動上下6個偏心套(3)也同步旋轉，從而達到上下水平輥同步壓下之目的。
4、如果要求左右立輥同步壓下，也可按上述方案，將左右立輥單獨壓下機構的主動蝸杆(10)上的雙排鏈輪(13)中的空位，用單排鏈條(14)將它們串聯起來，也可以達到旋轉任何一根主動蝸杆(10)，4根蝸杆將同步旋轉的目的，進而4個偏心套(3)也同步旋轉，這樣的結構就能達到左右立輥同步壓下之目的。
5、上下水平輥與左右立輥四個軋輥的同步壓下機構是這樣組成的；它是將四個軋輥的單獨壓下機構(20、21)上的總共4根主動蝸杆(10)和6根被動蝸杆(12)它們出軸端上的10個雙排鏈輪(13)用若干根單排鏈條(14)將它們全部串聯起來，並保留一個或兩個主動蝸杆(10)的出軸端搬手位做為調整壓下量用。當旋轉任何一根主動蝸杆(10)，10根蝸杆將同步同方向旋轉，進而達到10個偏心套(3)同步旋轉的目的和4個軋輥同步壓下或提升的目的。當然，鏈輪和鏈條要用防護罩保護起來避免灰塵和冷卻水的侵蝕。
6、當我們用一臺或若干臺小電機和減速機組合的小動力箱驅動主動蝸杆(13)的出軸端時就能達到電動壓下或自動遙控壓下機構的目的。
7、四輥(十字)H型材精軋機的軋輥孔型及軋制特徵(1)多機架連軋的四輥(十字)H型材精軋機組的成品機架的四個軋輥構成H型的孔型。
(2)成品前機架的四輥孔型形狀為 形，見圖4所示。
(3)再前道的孔型是各部份增厚的 形。
(4)軋輥直徑的選擇在同一機架的四個軋輥的外徑尺寸應該相等，其目的是儘量保持H形或 形軋件在軋制中各部份的金屬流動速度相接近，即各部份金屬流速差最小，其效果是軋出的H型成品的精度高，尺寸穩定，軋輥的不均勻磨損也最小。
(5)多機架連軋時各機架的參數是按連軋關係(即各機架間金屬秒流量相等的原則)來配置的。
根據上述技術方案設計出的四輥十字H型材精軋機及其連軋機組，它的使用效果與舊式四輥萬能軋機相比，具有下列特點。
本發明的使用特點是①由於四個軋輥軸線在同一平面內，H型軋件同一斷面內的復板和左右翼緣與四個軋輥接觸的金屬均是受軋輥的主動壓縮和主動朝前延伸，各部份金屬流動均是主動的；因此翼緣內外側金屬的變形非常均勻，其結果導致軋制中翼緣的尺寸非常穩定，進而保證了軋制精度和產品的精度非常高。②由於四個軋輥完全主動旋轉，翼緣內外側金屬流動速度差較小，軋輥的磨損也就比較小，壽命比較高，孔型尺寸恢復比較容易，而且，為軋制難變形金屬H型材創造了條件。③軋制相同規格的H型材時，本發明的四輥精軋機比舊式四能軋機的體積小，重量輕，剛性高，組成連軋機組時機架間距離小，特別緊湊。④由於軋輥的壓下機構，有多種形式，並可以電動和自動遙控壓下機構，這給連軋機組的H型材各道次軋件尺寸的自動控制創造條件。
本發明是這樣實施的；當我們選定了要軋制的H型材的規格範圍，也就確定了H型材的成品外形尺寸，我們按照國家標準GB11263-89選擇寬翼緣H型鋼中的HK100(a、b、c)參見說明書附錄，以HK100a的成品標準尺寸為例，所確定的成品孔的孔型圖及成品前兩道的孔型圖見圖5，根據圖5所示的尺寸，我們選擇上下軋輥的寬度為140mm，左右立輥的寬度為120mm。四個軋輥外園最大直徑為φ600mm。軋輥直徑的確定是根據整體結構的強度和剛性以及各主要零件的「等強度」原則進行設計計算出軋輥直徑尺寸的選擇區間，設計者計算的軋輥直徑區間為φ500mm至φ600mm，為了安全可靠，選上限。軋輥直徑確定後，方箱體的外形尺寸也基本確定為長1500mm，寬1500mm，左右箱體合併後的厚度為500mm，參見圖2，其它各零件的結構及尺寸按技術方案逐一設計。其中偏心套(3)的偏心距a=6mm，壓下機構的徑向最大調整量為2a=2×6=12mm，也可以認為軋輥直徑Do的最大變化量為Do±12mm=φ600±12mm。偏心套(3)外園上的變位蝸輪的模數m=2．5，齒數Z2=124，蝸桿頭數Z1=1。因此，當蝸杆旋轉一周，壓下機構的壓下量為△a≈aZ1／Z2≈12／124≈0．097mm。當換輥時輥徑發生變化，或軋輥的軸線位置發生變化最大量為2a=12mm，此時變位螺旋錐齒輪(6或19)的嚙合位置需要改變，利用調位環(5)的調位量從0至12mm共計12檔尺寸，對變位螺旋錐齒輪(6或19)進行軸向調位，使它們達到最佳的嚙合位置。
此外，在單機架的雙傳動輸入軸可調式四輥(十字)H型材精軋機設計好之後還需要為它配上相適應的機座橫梁(圖4-1)，機架壓緊機構(圖4-3)萬向聯軸器(圖4-4)；齒輪分配箱(圖4-5)；聯軸器(圖4-6)及電動機(圖4-7)，而這些部件都應當具有相適應的強度，剛性和承受軋制H型材所需的軋制力矩，這些都是成熟的技術，只是簡述實施過程。
在單機架的傳動系統配好之後，還需要設計好精軋機組三個機架的孔型見圖5所示，分配好三個機架各自的軋件變形量，再根據連軋原理，設計三個機架的基本軋制速度和其它力能參數。之後，將三個機架按軋制工藝要求和外形尺寸允許的情況下儘量緊湊地把它們串連成H型材的精軋機組，見圖4所示。
以上就是該發明的實施例，說明中未詳細表明的，均是成熟的現有技術。
中國國家標準 GB11263-89表1寬翼緣H型鋼
表4寬翼緣H型鋼
權利要求
1.雙傳動輸入軸可調式四輥(十字)H型材精軋機包括箱體、輥系、四輥同步旋轉機構、四輥壓下機構等，其特徵在於a．四個軸線在同一平面內互成90°的輥系或軋輥(2、16)是利用兩對藉助調位環(5)軸向可調位的變位螺旋錐齒輪(6、19)的嚙合做為四輥同步異向旋轉機構；其中調位環(5)是一組根據變位螺旋錐齒輪(6、19)的正常嚙合需要，而改變其厚度的墊環組；b．在生產線上可實現四個輥同步壓下或提升的同步壓下機構的特徵在於上或下主動軸(7或17)及軸承(4)處在三個內孔有偏心量a，外園有變位蝸輪的偏心套(3)中；左或右立輥軸(9或18)及軸承(4)處在兩個內孔有偏心量a，外園有變位蝸輪的偏心套(3)中，10個偏心套(3)處在左箱體(1)及右箱體(15)組成的方箱體的互成90°的內孔中；並分別與處在機架中的主動蝸杆(10)或被動蝸杆(12)相嚙合的位置；10根主動或被動蝸杆(10或12)的出軸端裝有用鏈條(14)串聯起來的雙排鏈輪(13)；其中主動鏈輪可以是手搬動的；也可以是電動的或自動遙控的。
2.根據權利要求l中之b，四輥的同步壓下機構，可以根據H型材的軋制特點及調整需要做成上下兩輥及左右兩輥，分別同步壓下，其特徵在於上下兩輥的兩根主動蝸杆(10)出軸端及四根被動蝸杆(12)的出軸端裝有用鏈條(14)串聯起來的雙排鏈輪(13)；左、右兩輥系的兩根主動蝸杆(10)出軸端及兩根被動蝸杆(12)裝有用鏈條(14)串聯起來的雙排鏈輪(13)。
3.由多臺雙傳動輸入軸可調式四輥(十字)H型材精軋機組成的連軋機組，其特徵在於成品機架的四個輥構成的孔型是按產品所需的H型，成品前各機架的四個輥所構成的孔型是各部份逐漸增厚的 型。
全文摘要
本發明是一種適用於H型金屬材料軋制的雙傳動輸入軸可調式四輥(十字)精軋機,特徵是四個軸線在同一平面內互成90°的軋輥,靠兩根主動軸輸入機架,驅動同步旋轉機構達到四輥同步旋轉,並使軋件同一斷面的各部位得到主動壓縮和延伸,使金屬變形均勻,晶粒勻稱,能得到高精度高質量H型材。其四輥壓下機構有單獨壓下,上下輥或左右輥同步壓下,四輥同步壓下,可手動,可自動遙控等多種形式。不同孔型的多機架按連軋關係組成的精軋機組,可以軋出極高質量的H型材。
文檔編號B21B1/08GK1280888SQ99108768
公開日2001年1月24日 申請日期1999年7月18日 優先權日1999年7月18日
發明者張少淵 申請人:張少淵