集中传动悬臂两辊单偏心套轧机及调节方法与流程

(一)技术领域：集中传动悬臂两辊单偏心套轧机及调节方法。涉及一种金属轧制技术。主要用于轧制有色金属铜杆、铝杆,也可轧制黑色金属。属无切削金属轧制类(b21b)。

(二)

背景技术：

现有有色金属线材轧机,以轧机的结构分有三辊式和两辊式。三辊式轧机见图11,三个轧辊10a、10b、10c在空间相隔120°,轧材穿过轧制中心11,传动系统和轧辊均放在机架12内。三辊式存在如下问题:1)更换易损件轧辊必须把轧机内的零件全部拆完，费工费力。2)轧机运行中用乳化液冷却和润滑轧辊，而轧机内的齿轮、轴承同时需要油润滑。现有三辊式轧机结构无法解决两种润滑剂间的密封，使乳化液与油混合无法分离，最终用户只能用乳化液,乳化液内有杂质,导致轧机内的零件寿命大幅降低，故障频发，给正常生产帶来极大不稳定性。且废弃乳化液破坏环保。现有两辊式结构也是存在类似问题。

现有有色金属线材轧机,以传动结构不同分为两种:一种是集中传动,由一台电机同时驱动2台及以上线材轧机。另一种为近期出现的现有钢铁行业的单独传动,即一台电机驱动一台线材轧机。现有钢铁行业轧机采用的单独传动虽然是采用悬臂两辊轧机,避免了上述三辊或二辊轧机的缺陷,但因为单独传动与集中传动相比要保证多道次连轧机的同步，即保证轧材不堆积,须保证每道轧机轧材的秒流量体积相等，并且始终保持轧机间的微拉状态，由此导致电器控制精度很高，系统特别复杂，成本也太高。最终使整个连铸连轧机生产线售价是原集中传动生产线的数倍，用户望而止步,不能适应市场的需求。

依据轧制理论，单独传动轧机的轧辊尺寸、孔型设计时定下来后就不变了，两辊的间距也是不变的。要使各轧机秒流量体积相等，是通过分别调节轧机电机的转速来实现。而集中传动轧机是通过一个电机带动一个传动箱各轴再帶动各线材轧机转动。传动箱各轴间速比是按各线材轧机的轧制延伸率要求来分配的，此速比是不变的，即各个线材轧机间的转速关系是不变的。要使各线材轧机秒流量体积相等，就必须改变轧辊的孔型大小。而轧辊尺寸一旦设计时定下来，要改变孔型大小就只有调节两辊轴之间的距离。

现有钢铁轧制技术中，请见《轧钢机械》一书(教育部高职高专规划教材，由化学工业出版社出版p133-135)公开了两种调节结构:1)两辊轴分别装设偏心套来调节辊距(见图7-4)。两个偏心套上都设有一个臂，通过一个专门的机构使偏心套转动来调节辊间距，使两辊间距同时增大或同时减小。2)摇臂式辊缝调整机构(见图7-7)。两个辊轴都安装在各自的摇臂上，摇臂又装在各自支承轴上，当通过专门的机构调节时，通过螺旋芯轴使调整楔左右移动，实现摇臂绕支承轴转动，达到两辊间距同时增大或同时减小。由于集中传动的两辊轧机为了实现乳化液与油不混合采用了悬臂式设计，使自身的结构尺寸已经很大(与单独传动比),因此,上述两种调节机构都会使各线材轧机结构更复杂尺寸更大，成本大幅增加；且结构尺寸进一步增高,又大幅降低轧机的刚性,(因为原三辊、两辊轧机的轧辊装在轧机内，所以轧制中心较低，刚性好)。因此必须进行优化设计开发调节轧辊间距的可行方法。

(三)

技术实现要素：
：

本发明提供的集中传动悬臂两辊单偏心套轧机及调节方法,其目的如下:1)解决现有三辊和二辊轧机更换易损件轧辊费工费事、故障频发的问题。2)解决现有两轧辊单独传动轧机电控系统复杂、性价比低,不能适应市场需求的问题。

技术方案如下:

集中传动悬臂两辊单偏心套轧机,包括:设一台驱动电机1,通过连轴器2驱动一个传动箱3,传动箱内设沿x向平行的y向传动轴2根及以上,各传动轴在x向间用齿轮传动；其特征是：

1)平行的y向2根及以上的传动轴沿z向分为上、下两排；下排传动轴为沿动力传动方向奇数轴3.1、3.3……通过下排奇数连轴器4.1、4.3…直接与垂直轧机5下排输入轴5.0传动连接；上排传动轴为沿动力传动方向偶数轴3.2、3.4……通过上排连轴器4.2、4.4…直接与水平轧机6上排输入轴6.0传动连接；

2)垂直轧机5结构:①垂直轧机内主动辊轴5a和从动辊轴5b是平行竖向布置；下排输入轴5.0与主动辊轴之间设主动锥齿轮5.4和从动锥齿轮5.5帶动主动辊轴5a转动；主动辊轴和从动辊轴下端分别设主动同步齿轮5.2a和从动同步齿轮5.2b带动从动辊轴转动；垂直轧机上述传动结构及轴承在密封的垂直机架5.1内,通过油润滑；②主动辊轴和从动辊轴顶端均伸出垂直机架外,该处设有主动轧辊5a和从动轧辊5b；两轧辊均开轧槽,形成孔型7c,轧制的轧材在孔型内；两轧辊和轧材单独浇乳化液冷却和润滑；③从动锥齿轮5.5设在主动锥齿轮5.4上方靠主动轧辊5a一侧；

3)垂直轧机内设单偏心套、用于夹紧偏心套的夹紧机构8a和用于调节轧辊间距的调节机构8b:①单偏心套设在从动辊轴5b和垂直机架5.1之间,采用整体偏心套8或分段偏心套8c；整体偏心套由一个偏心套组成；分段偏心套由分开的上下两偏心套8c1和中间连接两者的连接件8c2组成；②一个夹紧机构8a如下组成:在单偏心套和垂直机架5.1间装设切向放置的一根丝杆8a1,丝杆前端装圓柱形螺母8a2,丝杆中端装圆柱套8a3.丝杆末端上有方头8a4；两个夹紧机构8a在单偏心套外紧靠z向上、下两后轴承5.3b间,z向上、下两端各设一个；③调节机构8b如下组成:单偏心套外圆自身设有蜗轮8.1,在该处切向有蜗杆8.2,并设驱动蜗杆的手柄8.3；蜗杆与箱体间设支承套8.4；调节机构8b设在单偏心套竖向z中段；

4)水平轧机6结构:①水平轧机内水平主动辊轴6a和水平从动辊轴6b是平行水平布置；上排输入轴6.0与水平主动辊轴为同一根轴；水平主动辊轴和水平从动辊轴前端分别设水平主动同步齿轮6.2a和水平从动同步齿轮6.2b带动从水平从动辊轴转动；水平轧机上述传动结构均在密封的水平机架6.1内，轴承和传动部分通过油润滑；②水平主动辊轴和水平从动辊轴右端伸出水平机架外,该处设有水平主动轧辊6a和水平从动轧辊6b,两轧辊均开轧槽形成孔型7c,轧制的轧材在孔型内；两轧辊和轧材单独浇乳化液冷却和润滑；

5)水平轧机内设水平单偏心套、用于夹紧水平偏心套的水平夹紧机构9a和用于调节水平辊轴间距的水平调节机构9b:①水平单偏心套设在水平从动辊轴和水平机架之间,采用水平整体偏心套9或水平分段偏心套9c:水平整体偏心套由一个水平偏心套组成；水平分段偏心套由分开的y向左、右两个水平偏心套9c1和中间连接两者的水平连接件9c2组成；②一个水平夹紧机构9a如下组成:在水平单偏心套和水平机架间装设切向放置的一根丝杆9a1,丝杆前端装圓柱形螺母9a2,丝杆中端装圆柱套9a3.丝杆末端上有方头9a4；两个水平夹紧机构设在水平单偏心套外紧靠y向左、右后轴承6.3b间,y向左、右两端各设一个；③水平调节机构9b如下组成:水平单偏心套外圆自身设有蜗轮9.1,在该处切向有蜗杆9.2,并设驱动蜗杆的手柄9.3；蜗杆与箱体间设支承套9.4；水平调节机构9b设在水平单偏心套竖向z中段。

上述集中传动悬臂两辊单偏心套轧机的调节方法,其特征是

在轧机工作时,垂直轧机的夹紧机构8a和水平轧机的水平夹紧机构9a处于夹紧状态；当需调节单偏心套时,应将反转扳动丝杆,使上述两夹紧机构松开；两单偏心套调节后再将两夹紧机构夹紧；夹紧方法:顺时针搬动方头,圆柱形螺母向后移动,丝杆端面压迫圆柱套向前移动夹紧偏心套；调节方法:旋转手柄,帶动蜗杆旋转,通过蜗轮帶动偏心套旋转以推动从动辊轴移动,实现两辊间距调节。

本发明有益效果：

1)本发明采用的集中传动只需一台电机和一个传动齿轮箱，避免单独传动需配制大量的调速电机、昂贵自控调速系统,使成本大幅降低。

2)见图4,垂直轧机5内设计被动锥齿轮5.5置于主动锥齿轮5.4上方,即被动锥齿轮置于靠轧辊5a一侧。由此设计便保证各台垂直轧机进轧方向为a的要求。按轧机轧件移动方向要求是进轧方向a应是指轧件从低速到高速运动方向。见图1,进轧方向为a,即为沿传动箱内传动轴动力传动的反方向,即从传动轴3.12……3.4、3.3、3.2、3.1运动。见图3,从传动系统和轧辊的转向分析:若进轧方向为a时,按奇数传动齿轮3.1、主动锥齿轮5.4、被动锥齿轮5.5转向,便实现了主从轧辊5a、5b向内旋转,轧制轧件。由此设计便保证各台垂直轧机进轧方向为a的要求。即这个设计保证了集中传动系统与所要求的轧制方向的统一。

3)采用调节轧辊间距的单偏心套装置及相应的调节方法,既完全保证各线材轧机秒流量体积相等的性能使轧机保持微拉状态,且大幅降低垂直轧机的高度，从而大幅减小水平轧机和传动箱外形尺寸及成本。

见图4,垂直轧机5的从动辊轴5b上装设了偏心套,另一个主动辊轴5a没有设计偏心套，所以叫做单偏向套轧机。此空间用来安装垂直机架5.1的下排输入轴5.0和一对螺旋锥齿轮5.4、5.5。由传动箱的下排联轴器4.1通过输入轴5.0和一对螺旋锥齿轮将动力传递给主动辊轴5a，再通过一对同步齿轮5.2a和5.2b传给从动辊轴5b。这种传动结构大大地降低了垂直轧机的高度。假设主动辊轴5a也装设偏心套,偏心套下端的支承位也要进一步占据一定空间，更进一步增加垂直轧机的高度。见图2,由集中传动的水平轧机与垂直轧机布置的几何关系可知,由于垂直轧机5的高度增高，水平轧机6的大小是沿图中的45°线而对称的，进而使水平轧机变高变大，又使垂直轧机变长。使轧机成本大幅增加，轧机刚性大幅下降。同时因轧机结构增大又使水平轧机与垂直轧机的传动输入轴间距增大，导致集中传动箱大幅增高增大，这是一个连锁反应。因此从优化设计和绿色设计的理念出发，减小垂直轧机的高度对降低垂直轧机、水平轧机和传动箱的成本至关重要。由图4、图7可知，

4)本发明除提供整体偏向套8、9,还提供了分段偏心套8c、9c将整体单偏向套从中间断开，分为两个偏向套(一个靠轧辊5b、6b，一个靠同步齿轮5.2b、6.2b，中间再用一个零件将两个偏向套连接起来),为此给垂直轧机、水平轧机进一步节约设计空间。

5)本发明由于不是双偏心套，在轧机调试中会带来一定的问题，如图10所示。由图可知，两辊轴5a、5b和水平辊轴6a、6b在理论设计位置mm(不调节偏心套)时，两轧辊的轧制中心线oo是垂直于在两辊轴中心的连线mm。当轧辊的孔型需要调节时(如图已调到较大位置)，调节后的轧制中心线0ˊ0ˊ也是垂直于调节后的两辊轴中心连线nn，此线已偏离理论轧制中心线00。偏离角度δ的大小随偏心套圆心角调节的大小而变化。要使上一道轧机的轧件顺利进入下一道轧机，在两辊轧机之间设有轧件导位。当偏心套的圆心角(偏心量)调得过大时，就可能使轧件的头部不能顺利进入下一道轧机。为了解决这一问题，在调试中如果设计轧辊孔型与实际相差较大时，可以采用重车或重做轧辊的办法来解决。一旦调试完成，各道轧辊的孔型也就定下来了。与现有三辊、两辊一样再用塞规调节孔型,此时单偏心套的调节只是微量范围地调节了。

为适应市场的需要，推动行业科技发展，给用户提供更先进、更稳定、性能价格比更高的连铸连轧机生产线是我们的责任。申请人经多年不懈努力，终于研究、设计、开发出集中传动悬臂两辊单偏心套轧机。

(四)附图说明

图1本发明实施例总体结构布置俯视示意图。(x-y面,传动部分是全剖视。)

图2为图1中c-c方向示意图。即垂直轧机5和水平轧机6相对位置z-y面示意图。

图3集中传动轴与垂直轧机5和水平轧机6传动系统和轧辊转向分析图。

图4为图1中a-a剖视图(z-y面),即两轧辊z向分布的垂直轧机z-y面剖视图。

图5为图4中d-d剖视图(y-x面)。即垂直轧机单偏心套夹紧装置y-x面剖视图。

图6为图4中e-e剖视图(y-x面)。即垂直轧机单偏心套调节装置y-x面剖视图。

图7为图1中b-b剖视图(z-y面)。即两轧辊y向分布的水平轧机z-y面剖视图。

图8为图7中d-d剖视图(y-x面)。即水平轧机单偏心套夹紧装置y-x面剖视图。

图9为图7中e-e剖视图(y-x面)。即水平轧机单偏心套调节装置y-x面剖视图。

图10单偏心套结构轧辊间距调整示意图。

图11现有三辊轧机结构示图(z-y面)。

下面对照附图说明本实施例集中传动悬臂两辊单偏心套轧机的组成。

1)集中传动系统及与垂直轧机5、水平轧机6的传动连接

见图1,设一台驱动电机1,通过连轴器2与一个传动箱3内第1根传动轴3.1传动连接。本实施例传动箱设沿x向平行的y向12根传动轴3.1-3.12。

见图1,第1根上设1个中排齿轮3.1b,其余第2、5、8、11根上设中排和前排两个齿轮3.2b、3.2a；3.5b、3.5a；3.8b、3.8a；3.11b、3.11a。第3、6、9根上设前排和后排两个齿轮3.3a、3.3c；3.6a、3.6c；3.9a、3.9c,第12根上仅有前排齿轮3.12a。

第1根和第2根传动轴3.1、3.2间通过1轴中排齿轮3.1b与2轴中排齿轮3.2b传动连接；第2根和第3根传动轴3.2、3.3间通过2轴前排齿轮3.2a与3轴前排齿轮3.3a传动连接；第3根和第4根传动轴3.3、3.4间通过3轴后排齿轮3.3c与4轴后排齿轮3.4c传动连接；第5、第6、第7及以后每三根重复传动轴上齿轮的布置位置,即均与第2、第3、第4根上相同。

见图3、图1,y向分布的12根传动轴3.1-3.12沿z向分为上、下两排；下排传动轴为沿动力传动方向奇数轴3.1、3.3、3.5、3.7、3.9、3.11通过下排连轴器4.1、4.3、4.5、4.7、4.9、4.11直接与六台垂直轧机5下排输入轴5.0传动连接。上排传动轴为沿动力传动方向偶数轴3.2、3.4、3.6、3.8、3.10、3.12通过上排连轴器4.2、4.4、4.6、4.8、4.10、4.12直接与六台水平轧机6上排输入轴6.0传动连接。

见图1,图6,轧制方向a是指孔型内轧件从低速到高速运动,即与沿传动箱动力传动方向相差180°,即沿传动轴3.12、3.11、3.10、3.9、3.8、3.7、3.6、3.5、3.4、3.3、3.2、3.1方向运动。

2)垂直轧机5结构:见图4。

①垂直轧机5内主动辊轴5a和从动辊轴5b是平行竖向布置；下排输入轴5.0与竖向主动辊轴5a之间设主动锥齿轮5.4和从动锥齿轮5.5帶动竖向主动辊轴5a转动；主动辊轴5a和从动辊轴5b下端分别设主动同步齿轮5.2a和从动同步齿轮5.2b带动从动辊轴5b转动。轴承和传动部分均在密封的垂直机架5.1内,通过集中供油循环润滑。主动辊轴5a与垂直机架5.1间上下两端装有支撑的前轴承5.3a,从动辊轴5b与垂直机架5.1间上下两端装有支撑的后轴承5.3b。②两根辊轴5a、5b顶端伸出垂直机架5.1外,该处设有主动轧辊5a和从动轧辊5b,两轧辊均开轧槽,形成孔型7c,轧制的轧材在孔型内。两轧辊和轧材单独浇乳化液冷却和润滑,通过地沟回到乳化液池，以便循环使用。③从动锥齿轮5.5必须设在主动锥齿轮5.4上方靠主动轧辊5a一侧。

3)垂直轧机5内设单偏心套、用于夹紧偏心套的夹紧机构8a和用于调节辊轴间距的调节机构8b:

①见图4,在从动辊轴5b和垂直机架5.1之间设有的偏心套采用整体偏心套8或分段偏心套8c。整体偏心套8由一个偏心套组成。见图4中虚线所示:分段偏心套8c为分开的上下两个相同偏心套8c1和中间连接两者的连接件8c2组成。②见图5,一个夹紧机构8a如下组成:在单偏心套和垂直机架5.1间装设切向放置的一根丝杆8a1,丝杆前端装圓柱形螺母8a2,丝杆中端装圆柱套8a3.丝杆末端上有方头8a4。见图4,对整体偏心套8或分段偏心套8c偏心套,两个夹紧机构8a均设在紧靠两端上下后轴承5.3b间。z向上、下两端各设一个。分段偏心套8c是分别设在上下两个相同偏心套8c1处。因偏心套与机架间是间隙配合,轧机工作时会产生振动,因此需设上述偏心套夹紧机构8a。③见图6,调节机构8b如下组成:单偏心套外圆自身设有蜗轮8.1,在该处切向有蜗杆8.2,并设驱动蜗杆的手柄8.3；蜗杆与箱体间设支承套8.4。见图4,调节机构8b设在单偏心套竖向z中段。若采用分段偏心套8c,偏心套调节机构8b设在连接件8c2竖向z中段。

4)水平轧机6结构:

①见图7,水平轧机6内水平主动辊轴6a和水平从动辊轴6b是平行水平布置；上排输入轴6.0与水平主动辊轴6a为同一根轴；水平主动辊轴6a和水平从动辊轴6b前端分别设水平主动同步齿轮6.2a和水平从动同步齿轮6.2b带动从水平辊轴6b转动。水平轧机上述传动结构均在密封的水平机架6.1内，轴承和传动部分均在密封的水平机架6.1内,通过集中供油循环润滑。水平主动辊轴6a与水平机架6.1间y向左、右两端装有支撑的水平前轴承6.3a,水平从动辊轴6b与水平机架6.1间y向左、右两端装有支撑的水平后轴承6.3b。②见图7,水平主动辊轴6a和水平从动辊轴6b右端伸出水平机架6.1外,该处设有水平主动轧辊6a和水平从动轧辊6b,两轧辊均开轧槽,形成孔型7c,轧制的轧材在孔型内。两轧辊和轧材单独浇乳化液冷却和润滑,通过地沟回到乳化液池，以便循环使用。

5)水平轧机6内设水平单偏心套、用于夹紧水平偏心套的水平夹紧机构9a和用于调节水平辊轴间距的水平调节机构9b:

①见图7,水平单偏心套设在水平从动辊轴6b和水平机架6.1之间,采用水平整体偏心套9或水平分段偏心套9c:水平整体偏心套9由一个水平偏心套组成；水平分段偏心套9c由分开的y向左、右两个水平偏心套9c1和中间连接两者的水平连接件9c2组成。②见图8,一个水平夹紧机构9a如下组成:在水平单偏心套和水平机架6.1间装设切向放置的一根丝杆9a1,丝杆前端装圓柱形螺母9a2,丝杆中端装圆柱套9a3.丝杆末端上有方头9a4。见图7,两个水平夹紧机构9a设在水平单偏心套外紧靠y向左、右后轴承6.3b间,y向左、右两端各设一个。③见图9,水平调节机构9b如下组成:水平单偏心套外圆自身设有蜗轮9.1,在该处切向有蜗杆9.2,并设驱动蜗杆的手柄9.3；蜗杆与箱体间设支承套9.4。见图7,水平调节机构9b设在水平单偏心套竖向z中段。若采用水平分段偏心套9c,水平调节机构9b设在水平连接件9c2竖向z中段。

本实施例上述集中传动悬臂两辊单偏心套轧机的调节方法如下:

在轧机工作时,垂直轧机夹紧机构8a和水平轧机夹紧机构9a处于夹紧状态。当需调节单偏心套和水平偏心套时,应将反转扳动丝杆8a1或丝杆9a1使上述两夹紧机构松开；两单偏心套调节后再分别将两夹紧机构夹紧。

垂直轧机单偏心套夹紧方法:顺时针搬动方头8a4,圆柱形螺母向8a2后移动,丝杆8a1端面压迫圆柱套向前移动夹紧偏心套8。水平轧机单偏心套夹紧方法相同。

垂直轧机偏心套调节方法:旋转手柄8.3,帶动蜗杆8.2旋转,通过蜗轮9.1帶动单偏心套旋转以调节从动辊轴5b移动。可以同样方式调节水平轧机水平单偏心套,实现垂直轧机两辊5a和5b和水平轧机两辊6a和6b间距调节,以调节孔型7c。