轧机主传动轴定位装置的制作方法

本实用新型涉及一种轧机主传动轴定位装置，尤其是一种涉及金属的压力加工领域的轧机主传动轴定位装置。

背景技术：

轧机的轧辊主传动轴，其主要作用在于传递主电机转矩和运动。轧机主传动接轴定位及运转精度，成为轧机主传动轴的使用寿命的重要参数。而且对原动机(电机及减速机)以及工作机(轧辊及机架)部分的运行精度有较大影响。现有技术的轧机万向接轴通常使用寿命在30个月内，一般不作修复，其生产维护成本较大。特别是电机直接传动(无减速机设置) 的高压顶轴系统，随着轧机主传动接轴的磨损加剧，电机转子支承的高压顶轴液压系统压力及流量波动极大，对电机转子支承的轴瓦磨损严重，引起电机轴瓦烧损系列故障；另一个方面，随着轧机主传动接轴的磨损加剧，轧制时万向接轴扭振加剧，工作机架装配中有轧辊传动侧滑板磨损大于操作侧的规律，轧机牌坊滑板磨损成喇叭形，从而致使轧辊中心与机架中心交叉角增大，稍有超限，既引起窜辊系列故障。

从轧机主传动接轴定位及运转精度控制的方面，轧机主传动接轴主要的定位有重力平衡方式，轴径向固定限位两种，基本没有发展研究资料，主传动接轴三维定位存在较大缺陷，一是，目前轧机主传动接轴在水平方向无可靠定位，基本上采用平衡托架的刚性完成径向限位，实际上只能任由万向接轴自由摆动；二是，轧机主传动接轴普遍采用重力平衡方式，万向接轴平衡通常采用柱塞液压缸，对传动轴运动部分设备的平衡力进行了重点研究，但轴体向上基本没有限位措施；三是，轧机主传动接轴由于受轴向窜动影响，轴向限位预留间隙大，无法达到精确定位，对于圆柱滚子类剖分轴承支承轴体时，轴向不采用限位措施设计。

现有技术的轧机主传动接轴结构形式，普遍采用十字轴式万向联轴器，滑块以及鼓形齿式万向接轴三大类，通常可将轧机万向接轴结构相对分解为固定及运动两部分：即万向轴的两端分别与轧辊和电机(减速机)连接，而位于传动轴两端的电机(减速机)以及轧辊这两端设备，均设计有轴径向限位设施，所以万向接轴与之相连接部分称为相对固定部分；而万向轴的轴体及十字包和外齿套等为传动接轴中无轴径向限位设施(除传动轴重力平衡装置外)，均为轧机传动接轴的运动部分。轧机主传动接轴运动部分设备有三个特性：1、万向接轴本体运动部分质量大(如采用实心轴体运动部分约占传动轴总重的70％，如采用空心轴体运动部分约占传动轴总重的50％)，即轧机主传动万向接轴转动惯量及扭转刚度大，轧制扭振破坏性强，即便振幅位移不大的情况下，扭振产生的运动部分加速度造成定位装置磨损加剧； 2、万向接轴本体回转精度不高，每件万向接轴通常有大于数十个零部件组装而成，每个零部件加工及同轴装配质量，均对回转精度产生影响，传动轴本体回转精度对传动轴定位精度控制难度大；3、万向接轴十字包及齿套这类关节点作为传动轴的薄弱环节，其磨损速率决定了万向节(传动轴)的使用寿命，特别是在产生磨损间隙后，磨损率曲线后期斜坡陡降，必须及时更新预防事故发生。

现有技术中轧机主传动轴磨损原因，一是当原动机输出主动力矩与轧辊负载后产生的负荷反力矩失去平衡时候，合成扭矩作用在传动轴上的方向将不断变化，成为了万向接轴十字包及齿套磨损的主要因素；二是轧机主传动轴当前设计没有对传动轴进行精确定位，无法控制传动轴回转精度，成为了大惯量高刚度传动轴使用寿命周期无法延长的主要原因。

技术实现要素：

本实用新型所要解决的技术问题是提供一种可以减缓传动轴扭振对定位装置的磨损及控制传动轴振幅，减小传动轴万向节及齿套等薄弱环节磨损量，能够成倍延长轧机传动轴的使用寿命，还可降低轧机传动轴两端设备平衡类故障的轧机主传动轴定位装置。

本实用新型解决其技术问题所采用的轧机主传动轴定位装置，包括定位基座、定位轴承座，托架、液压系统，水平定位调整油缸装置、垂直定位调整油缸装置和轴向定位滑动装置，所述托架包括上连接耳和下连接耳，所述水平定位调整油缸装置包括螺套、螺母、水平定位伺服油缸，位移传感器，止推盘和蝶簧所述止推盘设置在水平定位伺服油缸的外侧，所述水平定位伺服油缸与定位轴承座连接，所述螺套设置在止推盘的沉台中，所述蝶簧套设在螺套上，所述螺母通过螺纹连接将蝶簧压紧，所述位移传感器设置在螺套中，所述垂直定位调整油缸装置包括上接轴油缸，下接轴油缸，杠杆，叉头，所述下接轴油缸一端与叉头铰接，另一端与定位基准铰接，所述杠杆的一端与上接轴油缸铰接，另一端与托架的下连接耳连接，所述轴向定位滑动装置包括滑动座，托架支撑，所述滑动座通过托架支撑与托架的上连接耳连接，所述定位基座上还设置有滑板，所述液压系统包括控制器，伺服阀，油箱，液压泵，所述液压泵的进口与油箱连接，所述伺服阀设置在液压泵的出口与水平定位伺服油缸、上接轴油缸和下接轴油缸连通的管路上，所述伺服阀的信号输入端与控制器的信号输出端连接，所述控制器的信号输入端与位移传感器的信号输出端连接。

进一步的是，所述水平定位伺服油缸为调心伺服油缸。

进一步的是，所述定位轴承座，为调心滚子轴承，所述轴承座底部安装有热电偶。

进一步的是，所述定位基座包括底座和焊接在底座两侧的立柱以及安装在立柱上部的横梁。

进一步的是，所述托架与滑动座为球面铰接。

进一步的是，所述滑动座的内侧设置有轴套。

进一步的是，在所述滑动座和托架之间设置有定位环。

本实用新型的有益效果是：本实用新型利用控制器对安装在定位基座内的一种水平定位调整油缸装置以及垂直定位调整油缸装置进行控制，使传动轴轴承座在轴向定位滑动装置的配合下，对轧机传动轴各个工作初始位置及随动辊缝进行精确定位，并使传动轴在设定空间内工作运行，量化控制其运行精度，减缓传动轴扭振对定位装置的磨损及控制传动轴振幅，减小传动轴万向节及齿套等薄弱环节磨损量，能够成倍延长轧机传动轴的使用寿命，还可降低轧机传动轴两端设备平衡类故障。

附图说明

图1为本实用新型水平定位调整油缸装置的结构图。

图2为本实用新型的主视图。

图3为本实用新型的后视图。

图4为本实用新型的轧机主传动接轴定位装置剖面示意图。

图中零部件、部位及编号：定位基座1、横梁2、定位轴承座3、上接轴油缸4、下接轴油缸5、叉头6、杠杆7、调心伺服油缸8、滑板9、定位环10、滑动座11、托架12、止推盘 13。

具体实施方式

下面结合附图对本实用新型作进一步说明。

如图1、图2、图3及图4所示，本实用新型的轧机主传动轴定位装置，包括定位基座1、定位轴承座3，托架12、液压系统，水平定位调整油缸装置、垂直定位调整油缸装置和轴向定位滑动装置，所述托架12包括上连接耳和下连接耳，所述水平定位调整油缸装置包括螺套、螺母、水平定位伺服油缸，位移传感器，止推盘13和蝶簧所述止推盘13设置在水平定位伺服油缸的外侧，所述水平定位伺服油缸与定位轴承座3连接，所述螺套设置在止推盘13的沉台中，所述蝶簧套设在螺套上，所述螺母通过螺纹连接将蝶簧压紧，所述位移传感器设置在螺套中，所述垂直定位调整油缸装置包括上接轴油缸4，下接轴油缸，杠杆7，叉头6，所述下接轴油缸一端与叉头6铰接，另一端与定位基准铰接，所述杠杆7的一端与上接轴油缸4 铰接，另一端与托架12的下连接耳连接，所述轴向定位滑动装置包括滑动座11，托架支撑，所述滑动座11通过托架支撑与托架12的上连接耳连接，所述定位基座1上还设置有滑板9，所述液压系统包括控制器，伺服阀，油箱，液压泵，所述液压泵的进口与油箱连接，所述伺服阀设置在液压泵的出口与水平定位伺服油缸、上接轴油缸4和下接轴油缸连通的管路上，所述伺服阀的信号输入端与控制器的信号输出端连接，所述控制器的信号输入端与位移传感器的信号输出端连接。本申请包括传动轴相对设置的水平定位调整油缸装置，安装在定位基座内，上传动轴由杠杆7及托架支承在机座滑道内，并采用垂直定位调整油缸与机座铰接，下传动轴直接采用垂直定位调整油缸铰接，通过轧制水平方向及垂直方向的位置压力控制，使传动轴在设定空间内工作运行，量化控制其运行精度，实现精确控制，减小万向节及齿套等磨损量。

所述水平定位伺服油缸为调心伺服油缸8。螺套螺母以及背靠安装的两件碟簧主要是连接缸体与止推盘13作用。伺服缸体底部与止推盘13配合，伺服控制时实现径向微调，在轴体摆动时缸体实现自动调心，确保轴体摆动力均匀传递至定位基座。

所述定位轴承座3，为调心滚子轴承，所述轴承座底部安装有热电偶。调心滚子轴承，具有轴向承载功能，轴承轴承座底部钻孔，近轴承外圈部安装热电偶进行温度在线监测，对传动轴定位装置运行效果提供一个温度跟踪数据参数。

定位基座1包括底座和焊接在底座两侧的立柱以及安装在立柱上部的横梁2，这样可以使定位基座形成封闭式构体，能够实现传动轴定位足够承载力。定位基座实施时，首先确保轧机传动轴定位基座的安装精度，可采用激光自动跟踪仪进行测量，在定位基座安装时，需使轧机机架窗口中心平面对定位基座中心平面重合，即轧机牌坊滑板9窗口中心平面与传动中心线约束为同一平面内，方可控制传动轴中心线中定位精度，控制辊系、传动轴系、电机轴系中心在同一垂直平面内，确保同轴系间节点倾角β相等，确保轴系角速度ω相等；从而满足传动万向轴特性，减少传动转矩时扭振传递辊系的附加载荷。托架12与滑动座11为球面铰接。滑动座11的内侧设置有轴套。滑动座11的内侧的轴套可以防止磨损轴承座耳轴滑动座11和托架12之间设置有定位环10。采用定位环10可以帮助对滑动座11进行轴向定位。

具体操作是，轧机主传动轴水平定位调整油缸装置，轴心线在轧制水平方向精确位置定位可采用精确成熟的伺服控制方法完成。PLC控制器接收到轴心线初始安装位置偏差基准数据后，两侧伺服控制液压缸进行减差减压清零，液压缸实际位置与之相比较，根据计算得到目标位置与实际位置的偏差值，在通过D\A转换为模拟量，模拟量输出模板输出电压信号，经由伺服阀功率放大板转换为电流信号驱动伺服阀，通过调节伺服阀的阀芯位置控制液压缸动作，到达或接近目标位置时，伺服阀给定减小，进入定位精度后，给定值减去预留间隙变为零位值，此值为保证伺服阀两腔压力平衡，液压缸停止运行，APC定位完成。

轧机主传动轴垂直定位可采用精确成熟的伺服控制方法完成。在轧辊与万向联轴器在旁通回路装配完成后，伺服控制同步完成初始位置清零工作，下轴伺服控制保持清零位，上轴在PLC控制器接收到辊缝"C"实时设定变化数据后，根据万向接轴平衡点距节点的长度"a"与节点垂线距离"b"关系,并与上接轴液压缸实际位置相比较，根据计算得到目标位置与实际位置的偏差值，在通过D\A转换为模拟量，模拟量输出模板输出电压信号，经由伺服阀功率放大板转换为电流信号驱动伺服阀，随动调节伺服阀的阀芯位置控制液压缸动作，保证伺服缸两腔压力平衡，液压缸停止运行，APC定位完成。

轧机传动轴定位装置的轴向定位滑动装置。上下传动轴共设置4套，分别安装在传动轴轴承座的托板的外侧两端，并在滑动座11的内侧设置有轴套，防止磨损轴承座耳轴和定距作用，并与伺服缸活塞杆端面形成滑动座11轴向限位空间，滑动座11配合机座设置的滑板9 对传动轴的轴向进行限位，滑动装置与水平定位调整装置均由托架支承，托架12两端为球面铰接，托架12由杠杆7支承，杠杆7铰接于机座上，符合连杆机构特性。