一种三辊穿孔机的制作方法

本发明涉及钢管制造设备领域，特别涉及用于穿轧无缝钢管的一种三辊穿孔机。

背景技术：

穿孔是热轧管生产中最重要的成型工序，它的任务是将实心的坯料穿孔呈空心坯(毛管)，完成这一工序任务的轧机称为穿孔机。在斜轧穿孔工艺中，坯料由轧辊带动沿轧制轴线旋转，由于轧辊是倾斜布置，故轧制中坯料会纵向前行(轧制轴线即是指坯料的纵向轴线)，并同时缩减外径和断面。在纵向前行期间，坯料被设置在轧辊间的穿孔顶头强制穿孔，其后，穿孔毛管的壁厚得以进一步缩减而外径却得到扩大。倾斜布置的轧辊绕其中心线旋转，该中心线与轧制轴线构成送进角。

目前无缝钢管的斜轧穿孔机按轧辊数量主要可分为两辊穿孔机和三辊穿孔机，其中两辊穿孔机的每个轧辊的送进角一般采用单独调整，而三辊穿孔机往往采用集中调整，即三个轧辊的送进角一起调整。

三辊穿孔机由三个主动轧辊和一个顶头组成封闭的环形孔型，三个轧辊对称布置在以轧制线为中心的等边三角形的顶点上，三个轧辊均为鼓形且转动方向相同，三个轧辊各自与轧制线相交形成送进角。如图1所示，现有的三辊穿孔机，包括机架1，导轮2，轧辊架锁紧装置(含液压缸3和斜楔14)，转盘4，锁杆装置5，蜗轮蜗杆装置8、9、10，滑铰装置(含球面凸块12和球面凹块13)。导轮2共两个，安装固定在机架1上，承接转盘4定位于机架1的入口侧，能够调整三个轧辊的送进角，具体的，转盘4绕着轧制轴线O旋转，同步调整三个轧辊的送进角；轧辊架6通过滑套11安装于机架1中，轧辊架6上还连接有压下装置7。轧辊架6绕回转轴线C旋转，实现不同的送进角；轧辊架锁紧装置3，安装在转盘4中，每个轧辊架6(含轧辊)配置一套锁紧装置3，用于调整好送进角后起到消隙的作用；锁杆装置5安装在机架1上，将转盘4紧靠在机架1下方的两个导轮2上。蜗轮蜗杆装置8、9、10，包括蜗杆8、轴承座9、扇段蜗轮10，蜗杆8通过轴承座9固定安装于机架1上，扇段蜗轮10安装在转盘4上；蜗杆可通过手动或电动旋转。

上述传统意义上的三辊穿孔机送进角调整结构往往易磨损，磨损之后易产生间隙，致使轧辊工作时左右摆动；且通过轧辊架6在大铜套(滑套11)中旋转来实现送进角的调整，作业一段时期后，也易造成大铜套磨损，从而使得轧辊中心定位不准。以上两点均会降低穿轧质量。

技术实现要素：

本发明的目的是提供一种三辊穿孔机，能够对每个轧辊的送进角进行单独精确调整、保证轧辊中心定位准确并避免设备磨损。

为达到上述目的，本发明提出一种三辊穿孔机，包括机架和安装在所述机架上的三个转鼓单元，三个所述转鼓单元设置在轧制轴线的周围并互成120度分布，其中，每个所述转鼓单元均包括呈中空筒状的转鼓和送进角调整装置，所述转鼓能转动地安装在所述机架内，所述转鼓的转动轴线垂直于所述轧制轴线，所述转鼓的外壁上设有向外延伸的驱动臂，所述送进角调整装置安装在所述机架上，所述送进角调整装置包括能伸缩的推杆和止推杆，所述推杆和止推杆均平行于所述轧制轴线设置并分别顶抵在所述驱动臂相对的两侧。

如上所述的三辊穿孔机，其中，所述送进角调整装置还包括设置在所述机架上的螺旋进给机和第一平衡液压缸，所述推杆的一端顶抵在所述驱动臂上，所述推杆的另一端与所述螺旋进给机的输出端连接，所述止推杆的一端顶抵在所述驱动臂上，所述止推杆的另一端与所述第一平衡液压缸的活塞连接。

如上所述的三辊穿孔机，其中，所述螺旋进给机上还连接有调整电机和编码器，所述第一平衡液压缸上还连接有位移传感器。

如上所述的三辊穿孔机，其中，所述推杆的轴线和所述止推杆的轴线相重合。

如上所述的三辊穿孔机，其中，所述转鼓单元还包括设置在所述转鼓内的轧辊装配组件，所述轧辊装配组件包括轧辊和两个轴承座，两个所述轴承座分别设置在所述轧辊两端，所述轧辊通过轴承座能转动地安装在所述转鼓内，所述轧辊的中心轴线倾斜于所述轧制轴线，所述转鼓朝向所述轧制轴线的侧壁上具有开槽，所述轧辊的棍面朝向所述轧制轴线凸出于所述开槽。

如上所述的三辊穿孔机，其中，所述机架具有两片垂直于所述轧制轴线并间隔设置的牌坊，所述转鼓设置在两片所述牌坊之间，每片所述牌坊上均开设有与所述转鼓对位配合的安装豁口，所述安装豁口具有垂直于所述轧制轴线并相对设置的两条侧边，所述侧边与所述转鼓的外壁之间设置有滑板组件，所述滑板组件包括固接在所述转鼓外壁的凸滑板和镶嵌在所述侧边的凹滑板，所述凸滑板具有朝向所述侧边凸出的凸圆弧面，所述凹滑板具有与所述凸圆弧面相匹配的凹圆弧面，所述凸滑板和所述凹滑板之间能沿所述转鼓的转动方向相对滑动。

如上所述的三辊穿孔机，其中，所述转鼓单元还包括压下装置，所述压下装置位于所述转鼓背向所述轧制轴线的一侧，所述压下装置包括设置在所述机架上的推杆组件和驱动机构，所述推杆组件包括压下螺杆、压下螺母和止推套，所述止推套呈中空的筒状并垂直于所述轧制轴线设置，所述止推套外套设有止推轴承并通过所述止推轴承能转动地设置在所述机架上，所述压下螺母套设在所述止推套内并与所述止推套固定连接，所述压下螺杆贯穿所述压下螺母并与所述压下螺母螺纹连接，所述压下螺杆的一端与所述转鼓的外壁固定连接，所述驱动机构与所述止推套连接并驱动所述止推套转动。

如上所述的三辊穿孔机，其中，所述驱动机构包括压下电机、驱动蜗轮减速机和编码器，所述驱动蜗轮减速机包括固定设置在所述机架上的箱体和设置在所述箱体内的圆螺母、蜗轮和蜗杆，所述蜗轮套设于所述止推套外并通过所述圆螺母与所述止推套固定连接，所述蜗杆与所述蜗轮相互啮合，所述蜗杆的一端与所述压下电机连接，所述蜗杆的另一端与所述编码器连接。

如上所述的三辊穿孔机，其中，所述压下装置还包括第二平衡液压缸，所述第二平衡液压缸的活塞杆固定连接于所述压下螺杆背向所述转鼓的另一端。

如上所述的三辊穿孔机，其中，所述机架包括上机架和下机架，所述上机架扣合在所述下机架上并通过锁紧装置固定连接在一起。

与现有技术相比，本发明具有以下特点和优点：

本发明提出的三辊穿孔机，在转鼓的外壁上设置有向外延伸的驱动臂，送进角调整装置包括分别顶抵在在驱动臂两侧的推杆和止推杆，推杆通过推动驱动臂来带动转鼓旋转进而调整送进角的角度，止推杆顶抵在驱动臂的另一侧用以平衡消隙；由于推杆直接顶抵在转鼓的驱动臂上，推杆和驱动臂之间没有相对运动，二者之间也不会产生间隙，保证了推杆对送进角调整的准确性，同时，止推杆直接顶抵在推杆的另一侧，二者之间也没有相对运动，使得止推杆能够及时对驱动臂进行顶推，保证了止推杆对转鼓锁定的及时性和准确性，进一步保证了送进角调整的准确性，提高了穿轧质量。

本发明提出的三辊穿孔机，其转鼓的外壁上设置有向外延伸的驱动臂，送进角调整装置的推杆和止推杆均设置在转鼓设有驱动臂的一侧，节省了安装空间，便于安装和维修。

附图说明

在此描述的附图仅用于解释目的，而不意图以任何方式来限制本发明公开的范围。另外，图中的各部件的形状和比例尺寸等仅为示意性的，用于帮助对本发明的理解，并不是具体限定本发明各部件的形状和比例尺寸。本领域的技术人员在本发明的教导下，可以根据具体情况选择各种可能的形状和比例尺寸来实施本发明。

图1为现有技术中三辊穿孔机的结构示意图；

图2为本发明提出的三辊穿孔机的结构示意图；

图3为本发明中转鼓单元的结构示意图；

图4为本发明中压下装置的结构示意图；

图5为本发明中上机架的结构示意图；

图6为本发明中下机架的结构示意图；

图7为本发明中转鼓的结构示意图。

附图标记说明：

1 机架； 2 导轮；

3 液压缸； 4 转盘；

5 锁杆装置； 6 轧辊架；

7 压下装置； 8 蜗杆；

9、 轴承座； 10 扇段蜗轮；

11 滑套； 12 球面凸块；

13 球面凹块； 14 斜楔；

O 轧制轴线； C 回转轴线；

20 三辊穿孔机； 100 机架；

101 牌坊； 102 牌坊；

103 安装豁口； 104 侧边；

110 上机架； 120 下机架；

140 锁紧装置； 141 锁紧缸；

142 锁杆； 143 耐磨块；

144 垫块； 145 支座；

150 入口导管； 170 底座；

200 转鼓单元； 210 转鼓；

211 驱动臂； 212 开槽；

213 压板； 214 滑板组件；

2141 凸滑板； 2142 凹滑板；

220 送进角调整装置； 221 推杆；

222 止推杆； 223 螺旋进给机；

224 第一平衡液压缸； 225 调整电机；

226 编码器；

230 轧辊装配组件； 231 轧辊；

232 轴承座； 233 接轴；

240 压下装置； 241 推杆组件；

2411 压下螺杆； 2412 压下螺母；

2413 止推套； 2414 止推轴承；

2415 防转块； 2416 键；

2417 螺栓； 243 压下电机；

244 蜗轮减速机； 2441 箱体；

2442 圆螺母； 2443 蜗轮；

2444 蜗杆； 245 编码器；

246 第二平衡液压缸； 247 保护套；

L 轧制轴线； A 轧辊中心线；

B 对称中心线； D 转动轴线；

2418 轴端挡板。

具体实施方式

结合附图和本发明具体实施方式的描述，能够更加清楚地了解本发明的细节。但是，在此描述的本发明的具体实施方式，仅用于解释本发明的目的，而不能以任何方式理解成是对本发明的限制。在本发明的教导下，技术人员可以构想基于本发明的任意可能的变形，这些都应被视为属于本发明的范围。

请参考图2、图3，其中图2为本发明提出的三辊穿孔机的结构图；图3为本发明中送进角调整装置的结构示意图。如图2所示，本发明提出的三辊穿孔机20包括机架100和安装在机架100上的三个转鼓单元200，三个转鼓单元200设置在轧制轴线L的周围并互成120度分布，如图2、图3所示，每个转鼓单元200均包括呈中空筒状的转鼓210和送进角调整装置220，转鼓210能转动地安装在机架100内，转鼓210的转动轴线D垂直于轧制轴线L，转鼓210的外壁上设有向外延伸的驱动臂211，送进角调整装置220安装在机架100上，送进角调整装置220包括能伸缩的推杆221和止推杆222，推杆221和止推杆222均平行于轧制轴线L设置并分别顶抵在驱动臂211相对的两侧。

本发明提出的三辊穿孔机20，转鼓210的外壁上设置有向外延伸的驱动臂211，送进角调整装置220包括分别顶抵在驱动臂211的两侧的推杆221和止推杆222，推杆221和止推杆222均能沿平行于轧制轴线L的方向伸缩，推杆221伸出后推动驱动臂211，驱动臂211带动转鼓210绕转动轴线D旋转，从而实现对送进角的角度调整，止推杆222顶抵在驱动臂211的另一侧用以平衡消隙；由于推杆221直接顶抵在驱动臂211上，推杆221和驱动臂211之间没有相对运动，二者之间也不会产生间隙，保证了推杆221对送进角调整的准确性，同时，止推杆222直接顶抵在驱动臂211的另一侧，二者之间也没有相对运动，使得止推杆222能够及时对驱动臂211进行顶推，从而保证了止推杆222对转鼓210锁定的及时性和准确性，进一步保证了送进角调整的准确性。

本发明提出的三辊穿孔机20，送进角调整装置220的推杆221和止推杆222均设置在转鼓210设有驱动臂211的一侧，节省了安装空间，便于安装和维修。

在本发明一个可选的例子中，如图3所示，送进角调整装置220还包括设置在机架100上的螺旋进给机223和第一平衡液压缸224，推杆221的一端顶抵在驱动臂21上，推杆221的另一端与螺旋进给机223的输出端相连接，止推杆222的一端顶抵在驱动臂211上，止推杆222的另一端与第一平衡液压缸224的活塞相连接。螺旋进给机223驱动推杆221沿平行于轧制轴线L的方向伸缩，第一平衡液压缸224驱动止推杆222沿平行于轧制轴线L的方向伸缩。

在本发明一个可选的例子中，如图2、图3所示，螺旋进给机223上还连接有调整电机225和编码器226，平衡液压缸224上还连接有位移传感器。调整电机225驱动螺旋进给机223，螺旋进给机223驱动推杆221伸缩；调整电机225同时还带动编码器226旋转。编码器226记录下旋转角度，通过螺距、减速比、转鼓旋转角等几何关系式，得到编码器旋转角度与转鼓旋转角的对应关系。与第一平衡液压缸224连接的位移传感器可检测送进角的角度，起到复核作用，进一步保证对送进角其角度调整的准确性。

在本发明一个可选的例子中，如图3所示，推杆221的轴线和止推杆222的轴线相重合，保证了推杆221的动作和止推杆222动作的同步性，避免了止推杆222相对于推杆221产生动作延迟，同时，也使得位移传感器227和编码器226的记录更加及时准确，另外，推杆221的轴线和止推杆222的轴线相重合，使得推杆221的伸出和止推杆222的收缩配合更加精确，进一步保证了对送进角角度调整的准确性，最终实现对送进角其角度的精确调整。

在本发明一个可选的例子中，如图3所示，转鼓单元200包括设置在转鼓210内的轧辊装配组件230，轧辊装配组件230包括轧辊231和分别设置在轧辊231两端的两个轴承座232，轧辊231通过两个轴承座232能转动地安装在转鼓210内，轧辊231的轧辊中心线A倾斜于轧制轴线L，轧辊中心线A与轧制轴线L的夹角即为送进角，如图3所示，当转鼓210转动时，安装在转鼓210内的轧辊231也随之发生转动，轧辊中心线A与轧制轴线L的夹角角度也就随之发生变化。

在一个可选的例子中，如图4、图7所示，转鼓210朝向轧制轴线L的侧壁上具有开槽212，轧辊231的棍面凸出于开槽212。在开槽212上还设有方形的压板213，压板213上具有能容许轧辊231棍面凸出的通孔，压板213固定连接在转鼓210的外壁面上，起止挡和固定作用，在一个可选的例子中，压板213和转鼓210通过螺栓固定连接。如图2、图3所示，轧辊装配组件230的一端与接轴233相连，以实现输入传动。

在本发明一个可选的例子中，如图2、图3所示，机架100具有两片垂直于轧制轴线L并间隔设置的牌坊101、102，转鼓210设置在两片牌坊101、102之间，牌坊101和牌坊102对称设置，轧辊210的高点落在牌坊101和牌坊102的对称中心B(也是穿孔机的对称中心B)，牌坊101、102上均开设有与转鼓210对位配合的安装豁口103，安装豁口103具有垂直于轧制轴线L并相对设置的两条侧边104，侧边104与转鼓210的外壁之间设置有滑板组件214，滑板组件214包括固接在转鼓210外壁上的凸滑板2141和镶嵌在侧边104上的凹滑板2142，凸滑板2141具有朝向侧边104凸出的凸圆弧面，凹滑板2142具有与该凸圆弧面相匹配的凹圆弧面，凸滑板2141和凹滑板2142之间能沿转鼓210的转动方向相对滑动。如图3所示，转鼓210通过四个滑板组件214能转动地安装在牌坊101和牌坊102之间，凸滑板2141和凹滑板2142通过圆弧形曲面相配合，四个滑板组件214具有四段圆弧曲面，围成一个环状约束，转鼓210可在环内旋转。

在本发明一个可选的例子中，如图2、图4所示，转鼓单元200还包括压下装置240，压下装置240与转鼓210背向轧制轴线L的外壁相连接，压下装置240包括设置在机架100上的推杆组件241和驱动机构，推杆组件241包括压下螺杆2411、压下螺母2142和止推套2413，止推套2413呈中空的筒状并垂直于轧制轴线L设置，止推套2413外套设有止推轴承2414并通过止推轴承2114能转动地设置在机架100上，在一个可选的实施方式中，止推套2413的上端和下端各套设有一个止推轴承2414；压下螺母2412嵌设在止推套2143内并通过防转块2415与止推套2413固定连接，压下螺杆2411贯穿压下螺母2412并与压下螺母2412螺纹连接，压下螺杆2411的一端与转鼓210的外壁固定连接，驱动机构与止推套2413连接并驱动止推套2413转动，止推套2413能带动与其固定连接的压下螺母2412转动，压下螺母2412推动压下螺杆2411进给和回退，具体的，压下螺杆2411与压下螺母2142螺纹连接将压下螺母2412的转动运动转化为压下螺杆的直线运动，当压下螺母2142转动时，压下螺杆2411朝向轧制轴线L伸出或缩回，从而带动与其连接的转鼓210一起向轧制轴线L靠近或远离。

在一个可选的例子中，如图4所示，转鼓210的外壁上设有盲孔用于安装压下螺杆2411，在盲孔的侧壁上凸设有键2416，压下螺杆2411的底端插入上述盲孔中，键2416键嵌设于压下螺杆2411的侧壁上，以保证转鼓210的外壁与压下螺杆2411之间不会发生相对转动，压下螺杆2411贯穿上述盲孔，并在压下螺杆2411的底端设有轴端挡板2418，轴端挡板2418通过螺栓2417与压下螺杆2411固定连接。如图4所示，转鼓210与机架100间安装可伸缩的防护罩247，以保证压下螺杆2411和转鼓210之间的连接不受外界影响。

在本发明一个可选的例子中，如图2、图4所示，驱动机构242包括压下电机243、驱动蜗轮减速机244和编码器245，驱动蜗轮减速机244包括固定设置在机架100上的箱体2441和设置在箱体2441内的圆螺母2442、蜗轮2443和蜗杆2444，蜗轮2443套设于止推套2413外并通过圆螺母2442与止推套2413固定连接，蜗杆2444与蜗轮2443相互啮合，蜗杆2444的一端与压下电机243连接，蜗杆2444的另一端与编码器245连接。其中，箱体2441可由上箱体和下箱体对扣而成，下箱体固接在机架100上，上箱体扣合在下箱体的顶端并通过螺纹固定连接；上箱体的顶端还可固设有盖板，将箱体2441封闭。

在本发明一个可选的例子中，如图2、图4所示，压下装置240还包括第二平衡液压缸246，第二平衡液压缸246的活塞杆固定连接于压下螺杆2411背向转鼓210的另一端。具体的，第二平衡液压缸246其活塞杆的端部设有T形缸头，在压下螺杆2411的端部开设有与T形缸头对应配合的凹槽，T形缸头插入上述凹槽中，进而实现活塞杆与压下螺杆2411的固定连接。第二平衡液压缸246能够消除间隙，使得压下螺杆2411对转鼓位置的调节更为精确。

在本发明中每个转鼓单元200均具有一个压下装置240，三个压下装置240呈120°分布，每个压下装置240仅对各自对应的转鼓210有调节作用，如位于机架上部的上转鼓210与位于上部的压下装置240对应(可称之为上压下装置)，位于机架下部左右两侧的转鼓210，其下压下装置240分立在机架下部左右两侧(可分别称左侧压下装置和右侧压下装置)，压下装置240仅对各自对应的位于同侧的转鼓210有调节作用。

在本发明一个可选的例子中，如图2、图5、图6所示，机架100包括上机架110和下机架120，上机架110和下机架120均为焊接结构，下机架120固设在底座170上，上机架110扣合在下机架120上并通过锁紧装置140固定连接在一起，上机架110和下机架120合围形成封闭框架，该框架的内部形成一个中空的安装腔，三个转鼓单元200均设置在安装腔内。锁紧装置140包括锁紧液压缸141、锁杆142、耐磨块143和垫块144，垫块144设置在上机架110上，下机架120上具有用于安装锁紧液压缸141的支座145，锁紧缸141通过耳轴安装固定在该支座145上，锁杆142的一端铰接在下机架120上，锁杆142的另一端固定连接有耐磨块143，耐磨块143与垫块144对应配合并能卡合在垫块144的上表面，锁紧液压缸141其活塞杆的端部铰接于锁杆142的中部，并推动锁杆142绕其与下机架120的铰接点摆动，当锁杆142向上摆动至其另一端的耐磨块143与垫块144卡合时，即将上机架110和下机架120锁紧。如图2所示，在一个可选的例子中，机架100的左右两侧各设置有两个锁紧装置140，耐磨块143能提高锁紧装置140的使用寿命。

在一个可选的例子中，如图2、图5和图6所示，在上机架110上设有一个转鼓单元200，在下机架120的左右两侧各设置有一个转鼓单元200，

在一个可选的例子中，如图2所示，机架100上还设置有入口导嘴150，入口导嘴150位于三个转鼓单元200的中间，入口导嘴150为呈管状的套筒结构，通过导套支架固定在机架100上，具体的，导套支架固接在下机架120上，入口导嘴150套设在导套支架上，入口导嘴150和导套支架之间设有焊接的连接块，

本发明提出的三辊穿孔机，为每个安装有轧辊的转鼓单元单独设有送进角调整装置和压下装置，能够对每个轧辊的送进角和轧辊位置进行单独调整；同时送进角调整装置设有止推杆和第一平衡液压缸用以消除间隙，压下装置设有第二平衡液压缸用以消除消隙，保证了对每个轧辊的送进角和位置调整的准确度，保证了轧辊中心定位的准确，提高了穿孔质量。

针对上述各实施方式的详细解释，其目的仅在于对本发明进行解释，以便于能够更好地理解本发明，但是，这些描述不能以任何理由解释成是对本发明的限制，特别是，在不同的实施方式中描述的各个特征也可以相互任意组合，从而组成其他实施方式，除了有明确相反的描述，这些特征应被理解为能够应用于任何一个实施方式中，而并不仅局限于所描述的实施方式。