CN111842742B - 一种锥齿轮传动的单环辊旋轧机构 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种锥齿轮传动的单环辊旋轧机构，包括环辊组件，机架，底板座和传动组件；环辊组件安装于机架内；机架设置于底板座上方，并与底板座转动连接；传动组件固定设置于机架上；传动组件贯穿机架并与环辊组件的从动锥齿轮啮合。本发明反向利用了锥齿轮啮合原理，采用从动齿轮整体绕主动齿轮旋转的方法，将环辊支架的摆动与主、从动齿轮的啮合关系结合在一起，解决了送进角的调整与换辊传动的干涉和空间布局问题，使机构布局紧凑、节省空间且调整原理巧妙合理。

Description

一种锥齿轮传动的单环辊旋轧机构

技术领域

本发明涉及旋压和轧制成型技术领域，特别是涉及一种锥齿轮传动的单环辊旋轧机构。

背景技术

管筒形工件在工业中用量巨大，高端的管筒形工件大都采用旋压或者轧制来实现。现有旋压机和轧机多为变形模具的外表面与工件外表面接触，其旋轮或轧辊与管筒形工件的坯料接触变形区接触包角小，易产生纵向裂纹及表面产生明显波纹等缺陷。

因此，设计一种环辊旋轧机构，使环辊内表面对管筒形工件进行接触和旋轧加工，从而与管筒形坯料接触变形区有更大的包角，材料有更小的周向变形和径向变形速率，同时有较大的金属轴向延伸率。

发明内容

本发明的目的是提供一种锥齿轮传动的单环辊旋轧机构，以解决上述现有技术存在的问题，能够送进角的调整与换辊传动的干涉和空间布局问题，使旋轧机的机构布局紧凑、节省空间且调整原理巧妙合理。

为实现上述目的，本发明提供了如下方案：本发明提供一种锥齿轮传动的单环辊旋轧机构，包括：环辊组件，机架，底板座和传动组件；所述环辊组件安装于所述机架内；所述机架设置于所述底板座上方，并与所述底板座转动连接；所述传动组件固定设置于所述机架上；所述传动组件贯穿所述机架并与所述环辊组件的从动锥齿轮啮合；所述机架立面中心均开设有一机架圆孔。

优选的，本发明基于环辊的内表面与管筒形工件外表面进行接触和旋轧加工，从而与管筒形坯料接触变形区有更大的包角，材料有更小的周向变形和径向变形速率，同时有较大的金属轴向延伸率，是一种经济、快速成形薄壁回转体零件的技术；同时可以实现压下减薄量、轧辊偏转角和送进角的单独调整，通过主动锥齿轮轴与管筒形工件轴线的垂直布置，解决了轧辊传动装置与管筒形工件两端支撑、管筒形工件传动的干涉问题和送进角的调整问题，送进角的调整和主传动布局的问题。

优选的，所述机架为矩形结构。

所述环辊组件还包括环辊，环辊筒体，第一支撑轴承和支架；所述环辊为环筒形轧辊；所述环辊安装于所述环辊筒体内表面，所述从动锥齿轮安装于环辊筒体上，所述从动锥齿轮两侧各设置有一轴承。

优选的，所述环辊可安装于环辊筒体内表面或环辊筒体一端。

所述环辊的内表面凸向环辊的中轴线，由弧形曲母线扫掠形成的环形曲面。

所述支架上两相对侧面中心各开设有一第一圆孔；所述支架另外两侧面中心各向外形成有套筒；两所述第一圆孔通过所述轴承与所述环辊筒体相配合；两所述套筒分别安装在两所述机架圆孔内；所述第一圆孔和环辊筒体的中轴线重合。

所述机架底部还设置有底板，所述底板包括中心部，置于所述中心部一侧的第一延长部；所述中心部中心底面向下形成有凸台，所述凸台安装于所述底板座上开设的第二圆孔内；所述第一延长部上固定设置有所述传动组件。

所述传动组件包括主动锥齿轮轴，马达和联轴器；所述联轴器上套设有两轴承，且所述联轴器完全贯穿所述套筒内腔；所述联轴器一端与所述主动锥齿轮轴键连接，另一端与所述马达的输出端传动连接；所述主动锥齿轮轴与所述从动锥齿轮啮合；所述主动锥齿轮轴，联轴器和套筒的中轴线重合。

优选的，将所述环辊的中轴线设为X1，将所述主动锥齿轮轴的中轴线设为X2，

优选的，主动锥齿轮轴的轴端滑键或者导向平键与联轴器连接；所述的主、从动锥齿轮垂直啮合，各自的分锥角α1和α2的顶点汇聚于环辊的轴向X1与主动锥齿轮轴的轴线X2的交点。

还设置有侧推调整顶丝和送进角调整顶丝；所述侧推调整顶丝设置于所述机架安装传动装置的两相对面；所述送进角调整顶丝设置于所述机架另两相对面；所述侧推调整顶丝和送进角调整顶丝均设置有若干个，且均贯穿其所属立面并与所述支架侧壁抵触。

还设置有机架调整顶丝；所述底板座上表面边缘还形成有两立柱，两所述立柱关于所述第二圆孔中心对称；两立柱上均开设有相同的安装孔；所述机架调整顶丝设置有两个，安装在两所述立柱的安装孔内，且与所述送进角调整顶丝设置于同一侧，且分别贯穿所属立面并与所述支架侧壁抵触。

优选的机架调整顶丝，侧推调整顶丝和送进角调整顶丝对环辊位置进行调整，分别产生调整角γ，减薄量Δt，和送进角β，从而针对坯料根据不同要求进行成型旋轧。

本发明公开了以下技术效果：本发明反向利用了锥齿轮啮合原理，采用从动齿轮整体绕主动齿轮旋转的方法，将环辊支架的摆动与主、从动齿轮的啮合关系结合在一起，解决了送进角的调整与换辊传动的干涉和空间布局问题，使旋轧机的机构布局紧凑、节省空间且调整原理巧妙合理。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是本发明结构示意图。

图2是本发明环辊组件示意图。

图3是本发明环辊结构示意图。

图4是本发明机架结构等轴侧视图。

图5是本发明底板座结构示意图。

图6是本发明支架结构示意图。

图7是本发明传动组件示意图。

其中，1-环辊组件；11-环辊；12-环辊筒体；13-从动锥齿轮；14-环形曲面；2-机架；21-机架圆孔，22-凸台；23-底板；24-第一延长部；3-底板座；31-第二圆孔；32-立柱；4-支架；41-第一圆孔；42-套筒；5-传动组件；51-主动锥齿轮轴；52-联轴器；53-马达；6-侧推调整顶丝；7-送进角调整顶丝；8-机架调整顶丝；9-管筒形工件；10-芯棒；X1-环辊中轴线；X2-主动锥齿轮轴中轴线；α-分锥角；γ-调整角；Δt-减薄量和β-送进角。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。

本发明提供一种锥齿轮传动的单环辊旋轧机构，包括：环辊组件1，机架2，底板座3和传动组件5；环辊组件1安装在机架2内；机架2设置于底板座3上方，并与底板座3转动连接；传动组件5固定设置于机架2上；传动组件5贯穿机架2并与环辊组件1的从动锥齿轮13啮合；机架2立面中心均开设有一机架圆孔21。

环辊组件1还包括环辊11，环辊筒体12和支架4；环辊11为环筒形轧辊；环辊11安装于环辊筒体12内表面，从动锥齿轮13安装于环辊筒体12上，从动锥齿轮13两侧各设置有一轴承。

环辊11的内表面凸向环辊11的中轴线，由弧形曲母线扫掠形成环形曲面14。

支架4上两相对侧面中心各开设有一第一圆孔41；支架4另外两侧面中心各向外形成有套筒42；两第一圆孔41通过轴承与环辊筒体12相配合；两套筒42分别安装在两机架圆孔21内。

机架2底部还设有底板23，底板23包括中心部，设置于中心部一侧的第一延长部24；中心部中心底面向下形成有凸台22，凸台22安装于底板座3上开设的第二圆孔31内；第一延长部24上固定设置有传动组件5。

传动组件5包括主动锥齿轮轴51，马达53和联轴器52；联轴器52上套设有两轴承，且联轴器52完全贯穿套筒42内腔；联轴器52一端与主动锥齿轮轴51键连接，另一端与马达53的输出端传动连接；主动锥齿轮轴51与从动锥齿轮13啮合；主动锥齿轮轴51，联轴器52和套筒42的中轴线重合。

还设置有侧推调整顶丝6和送进角调整顶丝7；侧推调整顶丝6设置于机架2安装传动装置5的两相对面；送进角调整顶丝7设置于机架另两相对面；侧推调整顶丝6和送进角调整顶丝7均设置有若干个，且均贯穿其所属立面并与支架4侧壁抵触。

还设置有机架调整顶丝8；底板座3上表面边缘还形成有两立柱32，两立柱32关于第二圆孔31中心对称；两立柱32上均开设有相同的安装孔；机架调整顶丝8设置有两个，安装在两安装孔内，且与送进角调整顶丝7设置于同一侧，且分别贯穿所属立面并与支架4侧壁抵触。

本发明中，管筒形工件9旋轧加工过程为：管筒形工件9的内表面套于芯棒10的外表面，并沿着平行于轴线X1的方向穿过两机架圆孔21置于环辊11和环辊筒体12的中心孔并与环形曲面14接触；侧推调整顶丝6进行调整，将环辊11内表面的环形曲面14压入管筒形工件9的外表面，形成减薄量Δt，设压入点为A。调整送进角调整顶丝7，使环辊组件1绕X2轴转动，同时每个从动锥齿轮13在不改变与主动锥齿轮51啮合关系的同时整体绕主动锥齿轮51的轴线X2转动，使两个环辊11以压入点A为支撑点相对于X1轴发生偏转，形成送进角β。所述的机架调整顶丝8进行调整，使矩形机架绕着凸台22和第二圆孔31的共同回转中心线旋转，形成调整角γ，用以改变旋轧工艺参数如压下量和环辊与管筒形工件的接触角度。

在本发明的一个实施例中，侧推调整顶丝6和送进角调整顶丝7均在一个立面上等间距均匀设置有四个。

在本发明的另一个实施例中，为了便于安装，机架2和支架4可以剖分为上下两部分组装。

在本发明的再一个实施例中，以加工坯料尺寸φ57mm的无缝钢管为例，调整设备结构，以达到加工要求。管筒形工件9坯料尺寸为：外径φ57mm，壁厚35mm；芯模10尺寸：内径φ50mm所述的管筒形工件9的内表面套于芯棒10的外表面。

具体调整组件过程如下：

环辊11安装于环辊筒体12的内表面，送进角调整顶丝7运行，使两组支架4中的套筒42绕机架2中的机架圆孔21轴线X2转动，调整送进角β1＝05°；机架调整顶丝8运行，推动机架2绕凸台22和第二圆孔31在轴线内转动，调整调整角γ＝10°；管筒形工件9及芯模10沿轴线X1穿过另外两机架圆孔21和两组支架4的两第一圆孔41移动至与环形曲面14最低轴向位置处；调整侧推调整顶丝6，使两组环筒形轧辊11的环形曲面14与管筒形工件9坯料外表面接触，确定减薄量调整基点A，管筒形工件9退出，侧推调整顶丝6运行，使基点A向轴线X1方向移动调整减薄量，调整后减薄量分别为Δt＝1.5mm。

传动组件5运行，马达53分别安装于延长部24上；马达53运转时通过联轴器52带动主动锥齿轮轴51在套筒42中转动，带动从动锥齿轮13转动；从动锥齿轮13与环辊筒体12连接，并带动环辊筒体12在支架4的第一圆孔41中绕轴X2转动；环辊11安装于环辊筒体12内表面，随环辊筒体12转动。马达输入转速n＝800rpm，锥齿轮减速比i＝4，环辊输出转速n’＝200rpm。

坯料匀速送进，送进速度v＝2mm/s，管筒形工件9坯料在环辊11转动加工下加均匀加工。

本发明公开了以下技术效果：本发明反向利用了锥齿轮啮合原理，采用从动齿轮整体绕主动齿轮旋转的方法，将环辊支架的摆动与主、从动齿轮的啮合关系结合在一起，解决了送进角的调整与换辊传动的干涉和空间布局问题，使旋轧机的机构布局紧凑、节省空间且调整原理巧妙合理。

在本发明的描述中，需要理解的是，术语“纵向”、“横向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。

以上所述的实施例仅是对本发明的优选方式进行描述，并非对本发明的范围进行限定，在不脱离本发明设计精神的前提下，本领域普通技术人员对本发明的技术方案做出的各种变形和改进，均应落入本发明权利要求书确定的保护范围内。

Claims (1)

1.一种锥齿轮传动的单环辊旋轧机构，其特征在于，包括：环辊组件（1），机架（2），底板座（3）和传动组件（5）；所述环辊组件（1）安装在所述机架（2）内；所述机架（2）设置于所述底板座（3）上方，并与所述底板座（3）转动连接；所述传动组件（5）固定设置于所述机架（2）上；所述传动组件（5）贯穿所述机架（2）并与所述环辊组件（1）的从动锥齿轮（13）啮合；所述机架（2）立面中心均开设有一机架圆孔（21）；

所述环辊组件（1）还包括环辊（11），环辊筒体（12）和支架（4）；所述环辊（11）为环筒形轧辊；所述环辊（11）安装于所述环辊筒体（12）内表面，所述从动锥齿轮（13）安装于环辊筒体（12）上，所述从动锥齿轮（13）两侧各设置有一轴承；

所述环辊（11）的内表面凸向环辊（11）的中轴线，由弧形曲母线扫掠形成环形曲面（14）；

所述机架（2）底部还设有底板（23），所述底板（23）包括中心部，设置于所述中心部一侧的第一延长部（24）；所述中心部中心底面向下形成有凸台（22），所述凸台（22）安装于所述底板座（3）上开设的第二圆孔（31）内；所述第一延长部（24）上固定设置有所述传动组件（5）；

所述支架（4）上两相对侧面中心各开设有一第一圆孔（41）；所述支架（4）另外两侧面中心各向外形成有套筒（42）；两所述第一圆孔（41）通过所述轴承与所述环辊筒体（12）相配合；两所述套筒（42）分别安装在两所述机架圆孔（21）内；

还设置有侧推调整顶丝（6）和送进角调整顶丝（7）；所述侧推调整顶丝（6）设置于所述机架（2）安装传动组件（5）的两相对面；所述送进角调整顶丝（7）设置于所述机架另两相对面；所述侧推调整顶丝（6）和送进角调整顶丝（7）均设置有若干个，且均贯穿其所属立面并与所述支架（4）侧壁抵触；还设置有机架调整顶丝（8）；所述底板座（3）上表面边缘还形成有两立柱（32），两所述立柱（32）关于所述第二圆孔（31）中心对称；两所述立柱（32）上均开设有相同的安装孔；所述机架调整顶丝（8）设置有两个，安装在两所述安装孔内，且与所述送进角调整顶丝（7）设置于同一侧；所述的机架调整顶丝（8）进行调整，使矩形机架绕着凸台（22）和第二圆孔（31）的共同回转中心线旋转；

所述传动组件（5）包括主动锥齿轮轴（51），马达（53）和联轴器（52）；所述联轴器（52）上套设有两轴承，且所述联轴器（52）完全贯穿所述套筒（42）内腔；所述联轴器（52）一端与所述主动锥齿轮轴（51）键连接，另一端与所述马达（53）的输出端传动连接；所述主动锥齿轮轴（51）与所述从动锥齿轮（13）啮合；所述主动锥齿轮轴（51），联轴器（52）和套筒（42）的中轴线重合；还设置有坯料，所述坯料完全贯穿两所述机架圆孔（21）；所述坯料包括芯棒（10）和套设于所述芯棒（10）外表面的管筒形工件（9）；所述管筒形工件（9）的外表面与所述环形曲面（14）相接触。

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