20辊森吉米尔轧机支撑辊挠性芯轴的制作方法

本发明涉及森吉米尔轧机芯轴，具体地指一种20辊森吉米尔轧机支撑辊挠性芯轴。

背景技术：

20辊森吉米尔轧机是最适合冷轧不锈钢、硅钢和高强度金属及合金薄带和极薄带的轧机。在多辊轧机中，森吉米尔轧机最具代表性，使用也最为成熟，世界上90％以上的冷轧不锈钢是由森吉米尔轧机轧制的。冷轧带钢生产技术发展的主攻方向是要不断提高产品质量，主要是带钢厚度精度和板形平直度，以满足现代化自动流水生产提出的苛刻要求，同时提高市场竞争能力。

但是，传统的一中间辊窜辊、锥形工作辊、二中间辊辊凸和支撑辊AS-U凸度调整很难改善板带1/4浪形，支撑辊B、C芯轴的刚度严重限制了1/4浪形的调节能力和调节范围。现虽有学者设计出开T形槽的芯轴来提高芯轴柔性，对板带1/4浪起到一定的抑制作用，但在结构方面仍存在缺陷：

1、若T形槽长度和宽度开的太大，在进行辊缝压下调节时，芯轴没有足够的扭转强度和刚度而出现过度扭曲，同时在进行AS-U凸度调节时，芯轴没有足够强度出现断裂，若T形槽的深度和宽度开的太小，1/4浪得不到改善。

2、T形槽上部两侧会出现较大的应力集中，在动载荷作用下极易出现疲劳裂纹。

二十辊森吉米尔轧机结构复杂，拆卸十分耗时，芯轴破环换轴迫使轧机停产，给企业造成了巨大的经济损失。

技术实现要素：

本发明就是针对现有技术的不足，提供了一种20辊森吉米尔轧机支撑辊挠性芯轴。具有足够柔性改善1/4浪形的同时，芯轴具有更大的扭转强度和刚度，在承受同样的压下载荷时，不超过芯轴材料的许用应力。

为了实现上述目的，本发明所设计的20辊森吉米尔轧机支撑辊挠性芯轴，包括连接有扇形齿轮、芯轴、内偏心环的芯轴，所述扇形齿轮连接在芯轴两端，所述内偏心环连接在两扇形齿轮之间的芯轴上，所述内偏心环外依次还连接有滚针和外偏心环，其特殊之处在于：所述芯轴上伞形调节槽，所述伞形调节槽包括径向的弧形通孔和连接弧形通孔与芯轴外表面的径向槽，所述弧形通孔的截面为弧形，所述伞形调节槽位于内偏心环下方，相对于芯轴轴线成对对称布置。

进一步地，所述内偏心环设置有6个，均布在芯轴上，芯轴两端的内偏心环紧邻扇形齿轮布置。

更进一步地，所述弧形通孔截面为半圆形。与T形槽开同样深度时，芯轴具有更大的扭转强度和刚度，在承受同样的压下载荷时，不超过芯轴材料的许用应力，可适当增加开槽深度，提高对板形的调节量。

再进一步地，所述弧形通孔的弧形段和直径段连接处设置有倒圆角。优选地，所述倒圆角半径为5mm。T形槽上部两端会产生较大的应力集中，在动载荷作用下极易出现疲劳裂纹，倒圆角能减小伞形槽弧形段和直径段连接处的应力集中，避免裂纹的产生。

再进一步地，所述弧形通孔的半径为20mm。使芯轴达到所需挠曲变形的同时，芯轴不发生破坏。

再进一步地，所述径向槽沿径向深度为25mm，沿轴向宽度为0.5mm。若径向深度过小，在进行凸度调节收到内偏心环挤压时，径向槽两侧的扇形体强度太小，容易发生弯曲变形。

再进一步地，所述芯轴两端的内偏心环对应位置未设置伞形调节槽。芯轴两端可看成悬臂梁，刚度小，容易变形，在AS-U凸度调解下能达到所需的变形量，若设置伞形槽，增加了工时成本。

本发明的优点在于：设计伞形调节槽，能实现内偏心环正下方关键的芯轴区域柔性增强，左右两侧非关键区域柔性略有减小，此时芯轴具有更大的扭转强度和刚度而不发生过度扭曲，在承受同样的压下载荷时，不超过芯轴材料的许用应力，使得开伞形槽芯轴对1/4浪的调节能力得到明显提高。且在弧形通孔内转角处设置倒圆角，减小了半圆两侧的应力集中，避免了裂纹的产生。该伞形槽芯轴延长了芯轴的使用寿命，极大的减小了由于更换芯轴给企业带来的巨大经济损失。

附图说明

图1为本发明整体结构二维示意图。

图2为图1的A-A剖视图。

图3为本发明内偏心环、滚针、外偏心环三维示意图。

图4为本发明伞形槽芯轴三维示意图。

图中：扇形齿轮1，外偏心环2，滚针3，内偏心环4，伞形调节槽6，键5，长键51，短键52，弧形通孔61，径向槽62，芯轴7。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步的详细描述：

如图所示的20辊森吉米尔轧机支撑辊挠性芯轴，包括连接有扇形齿轮1、内偏心环4的芯轴7，所述扇形齿轮1连接在芯轴7两端，内偏心环4连接在两扇形齿轮1之间的芯轴7上，内偏心环4外依次还连接有滚针3和外偏心环2，芯轴7上还设置有伞形调节槽6，伞形调节槽6包括径向的弧形通孔61和连接弧形通孔61与芯轴外表面的径向槽62，弧形通孔61的截面为弧形，伞形调节槽6位于内偏心环4下方，相对于芯轴7轴线成对对称布置。

芯轴外侧设置有用于安装扇形齿轮1和内偏心环4的键5，键5共设置有六个，包括两个长键51，四个短键52，扇形齿轮1和两个端部所述内偏心环41、42通过所述两个长键51与所述芯轴7连结，剩余四个所述内偏心环43通过四个所述短键52与所述芯轴7连接；四对伞形调节槽6轴向均匀分布于内偏心环4正下方，且所述每对伞形调节槽6与所述芯轴7中心线呈上下对称分布；

如图1至图4所示，扇形齿轮1旋转带动所述内偏心环4和所述芯轴7转动，实现芯轴7整体下压；所述扇形齿轮1卡死，所述外偏心环2旋转，挤压所述内偏心环4实现该偏心环处芯轴7局部弯曲变形。

优选地，弧形通孔61截面为半圆形，弧形通孔61的弧形段和直径段连接处设置有倒圆角63。优选地，倒圆角63半径为5mm。弧形通孔61的半径为20mm。径向槽62沿径向深度为25mm，沿轴向宽度为0.5mm。

本发明通过旋转芯轴7两端扇形齿轮1进行压下调节，使得内偏心环4和芯轴7同时转动，芯轴7整体向下平移。将扇形齿轮1卡死，旋转外偏心环2，挤压内偏心环4，芯轴7在内偏心环4处出现局部弯曲变形。伞形槽6提高了芯轴7在内偏心环4处柔性，增强了森吉米尔轧机对1/4浪形的调节能力，同时也提高了芯轴7在内偏心环4处的扭转强度和刚度，使得芯轴7不会发生过度扭曲和弯曲断裂，延长了芯轴7的使用寿命。

本发明能实现内偏心环4正下方关键的芯轴7区域柔性增强，左右两侧非关键区域柔性略有减小，此时芯轴7具有更大的扭转强度和刚度而不发生过度扭曲，在承受同样的压下载荷时，不超过芯轴7材料的许用应力，可比原T形槽尺寸开的更深。因惯性矩I＝hb³/12，如图2所示，b表示轴断面未切开的宽度，h表示断面扇形的弦长，槽开的越深，b值越小，惯性矩呈三次方减小，由挠曲线方程可得，内偏心环4处芯轴7的挠曲变形显著增加，使得开伞形调节槽芯轴对1/4浪的调节能力得到明显提高。在弧形通孔61上部半圆两侧倒圆角，减小了半圆两侧的应力集中，避免了裂纹的产生。延长了芯轴的使用寿命，极大的减小了由于更换芯轴给企业带来的巨大经济损失。

以上所述仅为本发明的优选实施例，并非因此限制本发明的专利，凡是利用本发明说明书及附图内容所作的等效结构或等效流程变换，或直接或间接运用在其他相关领域，均同理包括在本发明的专利保护范围内。