一种大型立式复合轧环机的芯辊装置制造方法
【专利摘要】本发明提出一种大型立式复合轧环机的芯辊装置。该装置包括芯辊、固定支座、活动支座、芯辊底座、升降驱动装置，芯辊两端分别与固定支座、活动支座的上端相连，固定支座和活动支座的下端分别固定于芯辊底座上平面两端，升降驱动装置安设于芯辊底座上平面中间位置，活动支座的下端与升降驱动装置相连，使活动支座上下移动，固定支座外侧连接有旋转驱动装置，可带动芯辊自旋转，旋转驱动装置外侧连接有定位挡板机构，并安装位移传感器实现了挡板精确定位。本发明结构简单、可靠实用、安装调试方便，能有效减少废品损失。
【专利说明】一种大型立式复合轧环机的芯辊装置
【技术领域】
[0001]本发明属于立式轧环机的【技术领域】，尤其涉及一种大型立式复合轧环机的芯辊装置。
【背景技术】
[0002]随着国民经济和国防建设的不断发展，大型复杂环件在工业中的使用比例越来越大，直径I米以上、具有复杂截面形状的大型厚壁深槽类环件，如双边法兰、高压球阀体、石油管道端接头和回转支承等，在工程机械、电力、石油化工等领域被广泛应用。复合轧环工艺是成形此类环件的新技术，具有低耗、高效、优质成形等优点，该类环件的成形分为两个阶段:1)普通轧环阶段，环件在辗压轮旋转和芯辊进给的作用下壁厚减小，直径扩大，凹槽初步成形，此阶段副轧辊不参与环件的轧制成形；2)三辊横轧阶段，随着轧制的进行，副轧辊开始与环件接触并参与轧制成形，此时环件直径不再扩大，在副轧辊挤压作用下，环坯外表面金属沿径向填充轧辊型腔，逐渐成形凹槽。
[0003]目前的小型复合轧环机主要结构是在原有D51型立式热轧环机的基础上，将导向辊和测量辊部件进行改造，改进为一对副轧辊，芯辊装置仍然沿用原有D51型立式热轧环机的结构，由于直径超过I米的厚壁深槽类环件重量和轴向高度较大，且是竖直套在芯辊上，环坯重量全部由芯辊承受，辗压轮在旋转轧制时，必须克服环坯和芯辊等的转动惯量和转动阻力，尤其对于质量较差的毛坯，因此，改造后的设备在力能和设备尺寸空间上均不适用于直径Im以上的厚壁深槽类环件的复合轧制成形，必须开发新型复合轧环设备及其关键部件。
【发明内容】
[0004]本发明所要解决的技术问题在于针对上述存在的问题，提供一种大型立式复合轧环机的芯辊装置，使芯辊实现自旋转，防止芯辊在轧制力的作用下产生轴向变形，防止毛坯环件在轧制过程中沿轴向发生窜动。
[0005]本发明解决上述技术问题所采用的技术方案是:一种大型立式复合轧环机的芯辊装置，其特征在于，包括芯辊、固定支座、活动支座、芯辊底座、升降驱动装置，所述芯辊两端分别与所述固定支座、活动支座的上端相连，固定支座和活动支座的下端分别固定于所述芯辊底座上平面两端，所述升降驱动装置安设于芯辊底座上平面中间位置，活动支座的下端与升降驱动装置相连。
[0006]按上述方案，所述活动支座包括支撑锥套、第一轴承组、活动支架、轴承压盖和顶出装置，所述活动支架包括中间的三角连接板和上下两端的圆筒结构，上端圆筒轴线与所述芯辊轴线平行，下端圆筒轴线与芯辊轴线垂直，下端圆筒外壁连接摆臂，所述摆臂与所述升降驱动装置相连；所述上端圆筒内侧端面连接所述轴承压盖，上端圆筒外侧端面连接所述顶出装置；所述下端圆筒通过转轴分别于对称设置于芯辊底座上平面两侧的支撑座相铰接；所述支撑锥套为一端开口的内腔为锥形的套筒，安设于所述上端圆筒内腔中心位置，支撑锥套与所述芯辊一端相配置，支撑锥套通过所述第一轴承组分别与上端圆筒和顶出装置相连接。
[0007]按上述方案，所述顶出装置包括顶出油缸、油缸端盖和顶出活塞杆，所述顶出油缸一端与所述油缸端盖相连，另一端与所述上端圆筒外侧端面相连，所述顶出活塞杆安设于顶出油缸内腔，顶出活塞杆依次穿过顶出油缸内侧端面中心位置的通孔及所述支撑锥套内侧端面中心位置的通孔，进入支撑锥套内腔。
[0008]按上述方案，所述第一轴承组包括调心滚子轴承、轴承隔圈和推力调心滚子轴承，所述调心滚子轴承设于所述支撑锥套圆周面靠近所述轴承压盖的一端，支撑锥套通过调心滚子轴承与所述上端圆筒相连；所述推力调心滚子轴承设于支撑锥套圆周面靠近所述顶出装置的一端，支撑锥套通过推力调心滚子轴承与所述顶出装置相连；所述轴承隔圈设于支撑锥套圆周面上，位于调心滚子轴承和推力调心滚子轴承之间。
[0009]按上述方案，所述摆臂为相对下端圆筒中心对称安设的两个下端开有通孔的臂板，所述升降驱动装置为活塞式油缸，油缸的活塞杆端头位于所述两个臂板中间并通过转轴相铰接，油缸安装于芯辊底座上平面设置的油缸底座上。
[0010]按上述方案，所述固定支座包括连接套、固定支架、第二轴承组、轴承压环和旋转驱动装置，所述固定支架包括底部固定于所述芯辊底座上平面的三角连接板和三角连接板顶部的圆筒，所述圆筒轴线与所述芯辊轴线平行；所述连接套为内侧一端设有凸缘的圆柱套筒，连接套外套于所述芯辊的另一端，连接套内侧通过芯辊的台阶定位，连接套外侧通过芯辊另一端端头的锁紧螺母定位，连接套设于所述圆筒的中心位置并通过所述第二轴承组相连，所述轴承压环设于所述连接套凸缘的外周面并与圆筒内侧端面相连；所述旋转驱动装置包括箱体、液压马达、减速器主动齿轮、减速器从动齿轮，所述箱体内侧开口的端面与所述圆筒外侧端面相连，所述液压马达安装于箱体下部外壁上，液压马达的传动轴穿过箱体外壁进入箱体内腔，所述减速器主动轮安装于所述传动轴上，所述减速器从动轮外套于所述连接套外侧圆周面并与减速器主动轮相联动，减速器从动轮内侧通过连接套外侧台阶定位，减速器从动轮外侧通过设于连接套圆周面上的锁紧螺母定位。
[0011]按上述方案，所述第二轴承组包括两组双列圆柱滚子轴承、两个轴承衬垫、两组推力调心滚子轴承和轴承隔圈，所述两组双列圆柱滚子轴承分别设于所述连接套圆周面凸缘和台阶处，所述两个轴承衬垫的一侧端面分别紧贴两组双列圆柱滚子轴承端面设置，所述两组推力调心滚子轴承分别紧贴所述两个轴承衬垫的另一侧端面设置，所述轴承隔圈设于两组推力调心滚子轴承之间。
[0012]按上述方案，还包括定位挡板机构，所述定位挡板机构包括开有中心通孔的定位板、两根导向杆、定位油缸、导向杆支架、位移传感器和传感器支架，所述芯棍穿过定位板中心通孔，定位板位于所述活动支座及固定支座之间，定位板两侧开有通孔分别与所述两根导向杆一端相连，导向杆另一端与所述导向杆支架相连，导向杆支架为梯形折弯板，所述折弯板的梯形两边的端部均设有凸边，所述凸边的中心位置开有通孔与所述导向杆另一端相连；所述定位油缸安设于所述箱体外侧的中心位置，定位油缸的活塞杆的端头与所述导向杆支架内侧中心相连，油缸外壁设有向上的安装支座；所述传感器支架设于所述导向杆支架的外侧，所述位移传感器一端通过销轴与所述安装支座铰接，位移传感器另一端与传感器支架的上部相连，传感器外侧端面上连接有传感器罩，所述传感器罩外罩于传感器输出端。
[0013]按上述方案，所述定位板底部设有螺孔，所述螺孔口位于定位板底部端面，螺孔连接“L”型冷却管的竖直管管口，竖直管管口与螺孔之间形成空腔，所述“L”型冷却管的水平管穿过所述固定支架的三角连接板，水平管管口连接冷却液容器，所述螺孔向定位板外侧端面开有数个倾斜向下的孔道。
[0014]本发明的有益效果是:1、采用了主动旋转装置，解决了大型立式复合轧环机生产中因环坯过重或环坯内外圆偏心导致的环坯无法顺利咬入孔型的问题，减少废品损失；2、设计了芯辊活动支座，用于防止芯辊在轧制力的作用下产生轴向变形，芯辊活动支座设计有摆臂和脱开装置，为上下料让出了空间，实现了坯料与成品的竖直进出，降低了上下料难度，有利于组成生产线实现自动化的上下料；3、在芯辊轴承座一端设置有环件毛坯定位装置，可保证环件毛坯相对于各轧辊的初始轧制位置以及在轧制过程中不会沿轴向发生窜动。
【专利附图】
【附图说明】
[0015]图1为本发明一个实施例的轴测图。
[0016]图2为本发明一个实施例的正向剖视图。
[0017]图3为图2的局部放大图A。
[0018]图4为图2的局部放大图B。
[0019]其中:1.芯辊，2.固定支架，3.活动支架，4.芯辊底座，5.支撑锥套，6.第一轴承组，7.轴承压盖，8.顶出装置，9.摆臂，10.支撑座，11.转轴，12.顶出油缸，13.油缸端盖，14.顶出活塞杆，15.调心滚子轴承，16.轴承隔圈，17.推力调心滚子轴承，18.活塞式油缸，19.连接套，20.第二轴承组，21.轴承压环，22.旋转驱动装置，23.锁紧螺母，24.箱体，25.液压马达，26.减速器主动齿轮，27.减速器从动齿轮，28.双列圆柱滚子轴承，29.轴承衬垫，30.推力调心滚子轴承，31.定位板，32.导向杆，33.定位油缸，34.导向杆支架，35.位移传感器，36.传感器支架，37.安装支座，38.传感器罩，39.螺孔，40.冷却管，41.孔道。
【具体实施方式】
[0020]为更好地理解本发明，下面结合附图和实施例对本发明作进一步的描述。
[0021]如图1-4所示，一种大型立式复合轧环机的芯辊装置，包括芯辊1、固定支座、活动支座、芯辊底座4、升降驱动装置，芯辊两端分别与固定支座、活动支座的上端相连，消除芯辊悬臂梁支承形式，防止芯辊在轧制力的作用下产生轴向变形，固定支座和活动支座的下端分别固定于芯辊底座4的上平面两端，升降驱动装置安设于芯辊底座上平面中间位置，活动支座的下端与升降驱动装置相连。
[0022]活动支座包括支撑锥套5、第一轴承组6、活动支架3、轴承压盖7和顶出装置8，活动支架3包括中间的三角连接板和上下两端的圆筒结构，活动支架3的上端圆筒轴线与芯辊I轴线平行，活动支架3的下端圆筒轴线与芯辊轴线垂直，下端圆筒外壁连接摆臂9，摆臂9与升降驱动装置相连；上端圆筒内侧端面连接轴承压盖7，上端圆筒外侧端面连接顶出装置8 ;下端圆筒通过转轴分别于对称设置于芯辊底座上平面两侧的支撑座10相铰接；支撑锥套5为一端开口的内腔为锥形的套筒，安设于上端圆筒内腔中心位置，支撑锥套与芯辊一端相配置，支撑锥套通过第一轴承组分别与上端圆筒和顶出装置相连接。
[0023]顶出装置8包括顶出油缸12、油缸端盖13和顶出活塞杆14，顶出油缸一端与油缸端盖相连，另一端与活动支架3的上端圆筒外侧端面相连，顶出活塞杆安设于顶出油缸内腔，顶出活塞杆依次穿过顶出油缸内侧端面中心位置的通孔及支撑锥套5内侧端面中心位置的通孔，进入支撑锥套内腔，摆臂9为相对活动支架3的下端圆筒中心对称安设的两个下端开有通孔的臂板，升降驱动装置为活塞式油缸18，油缸的活塞杆端头位于所述两个臂板中间并通过转轴11相铰接，油缸安装于芯辊底座4上平面设置的油缸底座上，第一轴承组6包括调心滚子轴承15、轴承隔圈16和推力调心滚子轴承17，调心滚子轴承设于支撑锥套5圆周面靠近轴承压盖7的一端，支撑锥套通过调心滚子轴承与活动支架3的上端圆筒相连；推力调心滚子轴承设于支撑锥套圆周面靠近顶出装置8的一端，支撑锥套通过推力调心滚子轴承与顶出装置相连；轴承隔圈设于支撑锥套圆周面上，位于调心滚子轴承和推力调心滚子轴承之间。
[0024]固定支座包括连接套19、固定支架2、第二轴承组20、轴承压环21和旋转驱动装置22，固定支架2包括底部固定于芯辊底座4上平面的三角连接板和三角连接板顶部的圆筒，圆筒轴线与芯辊I的轴线平行；连接套19为内侧一端设有凸缘的圆柱套筒，连接套外套于芯辊的另一端，连接套内侧通过芯辊的台阶定位，连接套外侧通过芯辊另一端端头的锁紧螺母23定位，连接套设于圆筒的中心位置并通过第二轴承组20相连，轴承压环21设于连接套凸缘的外周面并与圆筒内侧端面相连；旋转驱动装置22包括箱体24、液压马达25、减速器主动齿轮26、减速器从动齿轮27，箱体24内侧开口的端面与圆筒外侧端面相连，液压马达25安装于箱体下部外壁上，液压马达的传动轴穿过箱体外壁进入箱体内腔，减速器主动轮26安装于传动轴上，减速器从动轮27外套于连接套19外侧圆周面并与减速器主动轮相联动，减速器从动轮内侧通过连接套外侧台阶定位，减速器从动轮外侧通过设于连接套圆周面上的锁紧螺母23定位。
[0025]第二轴承组20包括两组双列圆柱滚子轴承28、两个轴承衬垫29、两组推力调心滚子轴承30和轴承隔圈16，两组双列圆柱滚子轴承28分别设于连接套19圆周面凸缘和台阶处，两个轴承衬垫29的一侧端面分别紧贴两组双列圆柱滚子轴承端面设置，两组推力调心滚子轴承30分别紧贴两个轴承衬垫的另一侧端面设置，轴承隔圈16设于两组推力调心滚子轴承之间。
[0026]还包括定位挡板机构，定位挡板机构包括开有中心通孔的定位板31、两根导向杆32、定位油缸33、导向杆支架34、位移传感器35和传感器支架36，芯辊I穿过定位板31中心通孔，定位板位于活动支座及固定支座之间，定位板两侧开有通孔分别与两根导向杆32一端相连，导向杆另一端与导向杆支架34相连，导向杆支架为梯形折弯板，折弯板的梯形两边的端部均设有凸边，凸边的中心位置开有通孔与导向杆另一端相连；定位油缸33安设于箱体24外侧的中心位置,定位油缸的活塞杆的端头与导向杆支架内侧中心相连，油缸外壁设有向上的安装支座37 ;传感器支架36设于导向杆支架34的外侧,位移传感器35 —端通过销轴与安装支座37铰接，位移传感器另一端与传感器支架的上部相连，传感器外侧端面上连接有传感器罩38，传感器罩38外罩于传感器输出端，保证信号的输出效果，定位挡板机构可保证环件毛坯相对于各轧辊的初始轧制位置以及在轧制过程中不会沿轴向发生窜动。
[0027]定位板31底部设有螺孔39，螺孔口位于定位板底部端面，螺孔39连接“L”型冷却管40的竖直管管口，竖直管管口与螺孔之间形成空腔，“L”型冷却管的水平管穿过固定支架2的三角连接板，水平管管口连接冷却液容器，螺孔向定位板外侧端面开有数个倾斜向下的孔道41。
[0028]芯辊I右端插入固定支架2的连接套19内，连接套依次通过第二轴承组20、锁紧螺母23安装在固定支架2的圆筒内，液压马达25的输出轴带动连接减速器主动轮26旋转，减速器从动轮27随之发生转动，进而带动连接套及芯辊自旋转，当环件内孔线速度超过液压马达提供的转速时，可通过液压回路释放多余的液压油。在箱体24的外侧段面上安装定位挡板机构，由定位油缸33通过两根导向杆32推动定位板31沿与芯棍I轴向来回运动，并安装了位移传感器35，以实现定位板的精确定位，在定位板上设置有冷却螺孔39，可接入冷却管40，通过孔道41向外喷洒冷却液，用来冷却芯辊。
[0029]芯辊I左端插入支撑锥套5中，通过第一轴承组6安装在活动支架3的上端圆筒内，活动支架3由安装在芯辊底座4上的活塞式油缸18通过活塞杆推动其绕转轴11转动，实现活动支架的升降，在上下料时，顶出油缸12的顶出活塞杆14将芯辊I与活动支架3脱开，由活塞式油缸18推动摆臂9使活动支架下降，在轧制过程中，由活塞式油缸18推动摆臂9使活动支架上升，活动支架与芯辊的端部闭合，实现了坯料与成品的竖直进出，降低了上下料难度，有利于组成生产线实现自动化的上下料。
【权利要求】
1.一种大型立式复合轧环机的芯辊装置，其特征在于，包括芯辊、固定支座、活动支座、芯辊底座、升降驱动装置，所述芯辊两端分别与所述固定支座、活动支座的上端相连，固定支座和活动支座的下端分别固定于所述芯辊底座上平面两端，所述升降驱动装置安设于芯辊底座上平面中间位置，活动支座的下端与升降驱动装置相连。
2.根据权利要求1所述的一种大型立式复合轧环机的芯辊装置，其特征在于，所述活动支座包括支撑锥套、第一轴承组、活动支架、轴承压盖和顶出装置，所述活动支架包括中间的三角连接板和上下两端的圆筒结构，上端圆筒轴线与所述芯辊轴线平行，下端圆筒轴线与芯辊轴线垂直，下端圆筒外壁连接摆臂，所述摆臂与所述升降驱动装置相连；所述上端圆筒内侧端面连接所述轴承压盖，上端圆筒外侧端面连接所述顶出装置；所述下端圆筒通过转轴分别于对称设置于芯辊底座上平面两侧的支撑座相铰接；所述支撑锥套为一端开口的内腔为锥形的套筒，安设于所述上端圆筒内腔中心位置，支撑锥套与所述芯辊一端相配置，支撑锥套通过所述第一轴承组分别与上端圆筒和顶出装置相连接。
3.根据权利要求2所述的一种大型立式复合轧环机的芯辊装置，其特征在于，所述顶出装置包括顶出油缸、油缸端盖和顶出活塞杆，所述顶出油缸一端与所述油缸端盖相连，另一端与所述上端圆筒外侧端面相连，所述顶出活塞杆安设于顶出油缸内腔，顶出活塞杆依次穿过顶出油缸内侧端面中心位置的通孔及所述支撑锥套内侧端面中心位置的通孔，进入支撑锥套内腔。
4.根据权利要求2或3所述的一种大型立式复合轧环机的芯辊装置，其特征在于，所述第一轴承组包括调心滚子轴承、轴承隔圈和推力调心滚子轴承，所述调心滚子轴承设于所述支撑锥套圆周面靠近所述轴承压盖的一端，支撑锥套通过调心滚子轴承与所述上端圆筒相连；所述推力调心滚子轴承设于支撑锥套圆周面靠近所述顶出装置的一端，支撑锥套通过推力调心滚子轴承与所述顶出装置相连；所述轴承隔圈设于支撑锥套圆周面上，位于调心滚子轴承和推力调心滚子轴承之间。
5.根据权利要求2所述的一种大型立式复合轧环机的芯辊装置，其特征在于，所述摆臂为相对下端圆筒中心对称安设的两个下端开有通孔的臂板，所述升降驱动装置为活塞式油缸，油缸的活塞杆端头位于所述两个臂板中间并通过转轴相铰接，油缸安装于芯辊底座上平面设置的油缸底座上。
6.根据权利要求1或2所述的一种大型立式复合轧环机的芯辊装置，其特征在于，所述固定支座包括连接套、固定支架、第二轴承组、轴承压环和旋转驱动装置，所述固定支架包括底部固定于所述芯辊底座上平面的三角连接板和三角连接板顶部的圆筒，所述圆筒轴线与所述芯辊轴线平行；所述连接套为内侧一端设有凸缘的圆柱套筒，连接套外套于所述芯辊的另一端，连接套内侧通过芯辊的台阶定位，连接套外侧通过芯辊另一端端头的锁紧螺母定位，连接套设于所述圆筒的中心位置并通过所述第二轴承组相连，所述轴承压环设于所述连接套凸缘的外周面并与圆筒内侧端面相连；所述旋转驱动装置包括箱体、液压马达、减速器主动齿轮、减速器从动齿轮，所述箱体内侧开口的端面与所述圆筒外侧端面相连，所述液压马达安装于箱体下部外壁上，液压马达的传动轴穿过箱体外壁进入箱体内腔，所述减速器主动轮安装于所述传动轴上，所述减速器从动轮外套于所述连接套外侧圆周面并与减速器主动轮相联动，减速器从动轮内侧通过连接套外侧台阶定位，减速器从动轮外侧通过设于连接套圆周面上的锁紧螺母定位。
7.根据权利要求6所述的一种大型立式复合轧环机的芯辊装置，其特征在于，所述第二轴承组包括两组双列圆柱滚子轴承、两个轴承衬垫、两组推力调心滚子轴承和轴承隔圈，所述两组双列圆柱滚子轴承分别设于所述连接套圆周面凸缘和台阶处，所述两个轴承衬垫的一侧端面分别紧贴两组双列圆柱滚子轴承端面设置，所述两组推力调心滚子轴承分别紧贴所述两个轴承衬垫的另一侧端面设置，所述轴承隔圈设于两组推力调心滚子轴承之间。
8.根据权利要求6所述的一种大型立式复合轧环机的芯辊装置，其特征在于，还包括定位挡板机构，所述定位挡板机构包括开有中心通孔的定位板、两根导向杆、定位油缸、导向杆支架、位移传感器和传感器支架，所述芯辊穿过定位板中心通孔，定位板位于所述活动支座及固定支座之间，定位板两侧开有通孔分别与所述两根导向杆一端相连，导向杆另一端与所述导向杆支架相连，导向杆支架为梯形折弯板，所述折弯板的梯形两边的端部均设有凸边，所述凸边的中心位置开有通孔与所述导向杆另一端相连；所述定位油缸安设于所述箱体外侧的中心位置，定位油缸的活塞杆的端头与所述导向杆支架内侧中心相连，油缸外壁设有向上的安装支座；所述传感器支架设于所述导向杆支架的外侧，所述位移传感器一端通过销轴与所述安装支座铰接，位移传感器另一端与传感器支架的上部相连，传感器外侧端面上连接有传感器罩，所述传感器罩外罩于传感器输出端。
9.根据权利要求8所述的一种大型立式复合轧环机的芯辊装置，其特征在于，所述定位板底部设有螺孔，所述螺孔口位于定位板底部端面，螺孔连接“L”型冷却管的竖直管管口，竖直管管口与螺孔之间形成空腔，所述“L”型冷却管的水平管穿过所述固定支架的三角连接板，水平管管口连接冷却液容器，所述螺孔向定位板外侧端面开有数个倾斜向下的孔道。
【文档编号】B21H1/06GK104384408SQ201410544950
【公开日】2015年3月4日 申请日期:2014年10月15日 优先权日:2014年10月15日
【发明者】汪小凯, 华林, 钱东升, 秦训鹏, 王德辉 申请人:武汉理工大学