專利名稱：具有三個傳動軸的三輥軋機的制作方法
技術領域：
本發明涉及B21B13/10軋輥軸是不同方向的軋機機座，包括機架、軋輥和附件都有改進的減、定徑三輥軋機。
三輥軋機也稱Y型軋機。目前國內應用的三輥軋機無論是國產的或是進口的，均屬只有一個傳動軸的三輥軋機。它存在問題如下1．軋機不能調整在使用過程中，軋機的軋輥不能進行徑向、軸向調整，這將導致軋輥使用壽命低，消耗量大。2．只能采用專用的CNC機床，實行整機架同時加工三個軋輥的孔型。3．軋機的軋輥是通過機架內的兩對圓錐齒輪傳遞動力的，圓錐齒輪體積大、機架結構復雜、潤滑條件也差。因此，機架內的軸承和圓錐齒輪等零件的壽命低、消耗量大。
本發明的目的是克服只有一個傳動軸的三輥軋機的固有缺點，提供一種高精度的具有三個傳動軸的三輥軋機，充分發揮三輥軋機的優勢。
具有三個傳動軸的三輥軋機，包括由3-5個機架組成的連軋機組， 其特征是減速機的動力軸和軋機的機架之間有分速箱1、上分動箱3、下分動箱8及輔助設施；分速箱1的一端連接減速機的輸出軸，而另一端則有3-5組、每組具有上、中、下三個輸出動力軸；其中間動力軸與軋機的水平軸連接，上、下兩個動力軸通過上、下分動箱3、8轉換120°、并改變一次運動方向后再與軋機的另外兩個軸連接，從而使三輥軋機獲得具有三個傳動軸的主傳動；三個軋輥輥系互為120°中心角布置在左、右兩個方形機架5之間；三個輥系的偏心套筒37a、37b外表面M、N共用同一軸心線F-F，而套筒內表面及軋輥共用同一軸心線E-E，兩軸心線平行，偏心距為e，偏心套筒37a、37b聯結面為一60°扇形，其邊沿上有裝配螺栓，間隔30°角，設偏心套筒的D為起點，沿ω方向轉30°，即為0點標記；輥系Ⅰ的偏心套筒設有兩個圓錐齒輪，其位置相對于軋輥兩側，并且在N表面上還有一個蝸輪；輥系Ⅱ的偏心套筒設有一個圓錐齒輪，其位置相對于軋輥前端；輥系Ⅲ的偏心套筒設有一個圓錐齒輪，其位置相對于軋輥后端。
具有三個傳動軸的三輥軋機的優點可從其結構特點和工藝特點兩方面來說明1．結構特點a．軋機的軋輥是采用偏心套筒和微調裝置進行徑向和軸向調整的；通過一個蝸桿機構和兩對圓錐齒輪實現三個軋輥的同步調整和鎖緊。這樣即方便了軋機的調整、操作，又提高了軋輥的使用壽命。
b．機架內用傳遞運動的圓錐齒輪代替傳遞動力的圓錐齒輪，節省出的空間可以做到精選軸承，使軋機的彈性模量及允許承受的軋制力和軋制力距大幅度提高。因此，它特別適合軋制那些高變形抗力的以及目前市場需求日趨擴大的需進行機械熱處理的鋼種。
C．軋輥的的輥環重量輕、制造成本低。
d．備件大為減少，無需再備用圓錐齒輪等零件，維修費用相應大幅度降低。
2．工藝特點a．產品尺寸精度高，可實現精密軋制，尺寸精度可達±0.1mm。
b．可實現一定規格的自由軋制，不用改變孔型就能軋制直徑級差較小的一些產品，而對產品公差沒有什么影響。
c．孔型壽命高，只有當孔型完全磨損時才需要重新磨削。
d．機架更換后可立即進行軋制，無需任何試軋或檢驗，可無故障地工作。
e．可實現低溫軋制，提高鋼材的內在質量和強度等級。
f．軋輥的輥環切削加工容易，三個輥環為一組在磨床上同時加工孔型，不再需要專用的CNC機床。
g．換輥時間短，設備利用率可達90％。
本設計的具有三個傳動軸的三輥軋機即可作為熱連軋機使用，也可作為冷連軋機使用；即可用作精密定徑機，也可作為減徑、定徑機。


圖1 具有三個傳動軸的三輥軋機設備總圖；圖2 分速箱傳動示意圖；圖3 水平傳動齒輪系統；圖4 波形傳動齒輪系統；圖5 垂直傳動齒輪系統；圖6 分動箱傳動示意圖；圖7 機架結構示意圖；圖8 蝸桿機構示意圖；圖9 機架鎖緊示意圖；圖10 偏心套筒裝配圖；圖11 偏心套筒左視圖；實施例具有三個傳動軸的三輥軋機是一套由3-5個機架組成的集中傳動的連軋機組，如圖1所示，其特征是減速機的動力軸和軋機的機架之間有分速箱1、上分動箱3、下分動箱8及輔助設施；圖2-圖5所示是一個為三架連軋機配套的分速箱，圖2中箱體由五部分組成，從上向下依次為上箱11、中箱12、中箱13、中箱14和下箱15；圖中K1、K2、K3分別表示分速箱的三組動力輸出軸；圖3所示的上、下A-A兩組為具有相同技術參數的水平方向傳動的齒輪系統，圖4所示的中間B-B組為波形傳動的齒輪系統，而第4組，見圖5，C-C垂直方向傳動的齒輪系統將上、中、下3組齒輪聯結在一起，組成一個具有特殊功能的齒輪分速箱。分速箱1的一端連接減速機的輸出軸，而另一端則有3-5組、每組有上、中、下三個轉速相同，轉向也相同的動力輸出軸；相鄰兩組間的速比相同、而轉向相反。中間動力軸可與機架的水平軸，即圖7中的輥系Ⅱ連接；上、下兩個動力軸則通過上、下分動箱轉換120°、并改變一次運動方向后再與軋機的另外兩個軸，即圖7中的輥系Ⅰ、Ⅲ連接。這樣三輥軋機獲得了具有三個傳動軸的主傳動。機架作為軋機的核心，其實現軋輥徑向調整的關健是偏心套筒。三個輥系的偏心套筒37a、37b外表面M、N，見圖10，共用同一軸心線F-F，而套筒內表面及軋輥共用同一軸心線E-E，兩軸心線平行，偏心距為e；偏心套筒37a、37b兩個M面的邊緣為圓錐面，圓錐面也可為圓錐齒輪，套筒37a表面N上可有蝸輪。
分速箱的A-A水平方向傳動的齒輪系統如圖3所示A-A兩組的軸K1總成完全相同、軸K2總成的相同之處只是齒輪的技術參數相同、軸K3總成完全相同；軸K1裝有齒輪Z1，軸的兩端各有一套軸承16，軸承16為單列圓錐滾子軸承；軸K2依次裝有齒輪Z2、Z1和Z5，軸的兩端各有一套軸承16，下水平傳動的軸K2是分速箱的主動軸，而上水平傳動的軸K2是分速箱的從動軸。軸K3裝有齒輪Z2，軸的兩端各有一套軸承16。
B-B波形傳動的齒輪系統，如圖4所示，軸K1裝有齒輪Z3，軸的兩端各裝有一套軸承16。軸K2依次裝有齒輪Z4、Z3和Z5，軸的兩端各裝有一套軸承16。軸K3裝有齒輪Z4，軸的兩端各裝有一套軸承16。
C-C垂直方向傳動的齒輪系統，如圖5所示，它由3個齒輪Z5和兩個介輪Z6、Z7組成。3個齒輪Z5已經裝在上述的3個軸K2的同一端；下介輪軸19裝有介輪Z6，上介輪軸20裝有介輪Z7，這兩套軸與齒輪內孔都是以1∶50錐度配合并用圓螺母鎖緊的，軸的兩端各有一套軸承16。
分動箱是由三個軸總成組成兩級齒輪傳動系統，見圖6，分動箱有左、右兩個箱體，第一個軸總成是輸入軸21通過兩套單列圓錐滾子軸承16與軸承套24裝配在一起，然后將圓錐齒輪Z8安裝在軸21的末端；第二個軸總成是中間軸22裝有兩個齒輪Z9、Z10和兩套單列圓錐滾子軸承16；齒輪Z9安裝在軸22的前端，而齒輪Z10安裝在兩套軸承16的中間；第三個軸總成是輸出軸23裝有齒輪Z11，軸的兩端各安裝一套軸承16。分動箱的一級非正交圓錐齒輪傳動用以轉換120°方向，二級斜齒輪傳動用以改變一次運動方向，兩級齒輪傳動速比相同，均為i=1。
軋機的機架，見圖7，它包括三個軋輥輥系、一個蝸桿機構46和左、右兩個機架；機架的上、下各有兩個起重小軸48供機架吊裝使用。
圖7所示是右機架47，三個軋輥輥系互成120°中心角布置在左、右兩個方型機架之間，每個軋輥輥系包括偏心套筒、軸法蘭、主軸、輥環、芯軸、軸承等。三個軋輥輥系Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ的不同之處僅在于偏心套筒。偏心套筒由37a、37b兩部分組成，在偏心套筒37a內，由銷38將輥環39和主軸36連在一起，油封26、軸承41及外擋圈35位于主軸36和偏心套筒37a之間，套34位于軸承41和軸承16之間；調整墊片28位于套筒37a和軸承套29之間，兩套軸承16位于軸承套29之內；擋圈31、圓螺母30將軸承16內圈固定在主軸36上，墊片28位于軸承套29和壓蓋27之間，油封26位于主軸36和壓蓋27之間；油封26、軸承41、軸用彈簧擋圈42位于偏心套筒37b和軸法蘭40之間，芯軸33一端固定在軸法蘭40大端內螺孔中，芯軸33的另一端裝有墊45和螺母44。圖11所示的偏心套筒為一60°扇形面，其扇面上有配合螺栓，間隔30°角，設偏心套筒37a、37b的聯結面的D為起點，沿ω方向轉30°，即為0點標記，當偏心套筒從D旋轉150°時實現最大120°調整。輥系Ⅰ的偏心套筒設有兩個圓錐齒輪，其位置相對于軋輥兩側，并且在N表面上還有一個蝸輪；輥系Ⅱ的偏心套筒設有一個圓錐齒輪，其位置相對于軋輥前端；輥系Ⅲ的偏心套筒設有一個圓錐齒輪，其位置相對于軋輥后端。這三個軋輥輥系組成兩對圓錐齒輪是用來傳遞運動的，從圖7中可以看出，當轉動蝸桿46帶動蝸輪使輥系Ⅰ轉動時，通過兩對圓錐齒輪傳動，使兩個輥系Ⅱ、Ⅲ也同步、同方向轉動，實現軋機的徑向調整。其中蝸輪、蝸桿的自鎖功能又可防止三個輥系的松動。當偏心套筒的偏心距為e，調整角度α時，則軋輥的徑向調整量為h=(1-cosα)e。
圖8中的蝸桿機構是由蝸桿46和右機架47組成，蝸桿46的后端有套34，位于兩套軸承16之間，與其外面的軸承套29、墊片28構成蝸桿總成；蝸桿46的前端有單列向心球軸承49。
作為本設計的總體結構必不可少的輔助設施，見圖1，上座2的工作側面是用來裝配上分動箱3的；底座9的同一工作側面是用來裝配下分動箱8的，導軌6用于支撐支架5，固定在底座9和兩個支架7上面；將上座2和底座9用螺栓與兩個立柱10緊緊聯結在一起，組成一個具有一定鋼度的□形框架，以此保證軋機及上、下兩分動箱的運行平穩、可靠。
機架的鎖緊裝置，見圖9，機架5上有燕尾槽，燕尾板50固定在導軌6上，兩個支座51分別用螺栓固定在相鄰的兩個導軌6的內側面，用于固定橫軸52，拉桿53一端固定在橫軸52上，另一端穿過壓板54，用螺母固定，壓板54兩端分別壓在相鄰的兩個機架上。拉桿53相對于機架的鉛垂面H-H呈30°傾斜，以增加軋機的穩定性。
具有三個傳動軸的三輥軋機是一套高精度的連軋機組，除了要求很高的設計精度和制造精度外，對它的裝配精度也有很高的要求。下面結合結構簡介裝配關系。
1．分速箱的裝配程序分速箱的4組齒輪系統與5個箱體按下列次序進行裝配，見圖2-圖5；a．下箱15做為底座平放在地上，安裝下水平傳動A-A的K1、K2、K3 3個軸總成，其中K2為分速箱的主動軸。b．安裝中箱14，先將下介輪軸19、介輪Z6、圓螺母及2個軸承16裝在中箱14的中孔位置上，然后安裝波形傳動的K1、K3兩個軸總成。C．安裝中箱13，安裝波形傳動的軸K2總成。d．安裝中箱12，先將上介輪軸20、介輪Z7、圓螺母及兩個軸承16裝在中箱12的中孔位置上，然后安裝上水平傳動的K1、K2、K3 3個軸總成。e．安裝上箱體11。f．安裝壓蓋、調整墊片，安裝輸入軸的油封、擋蓋和軸套18；安裝輸出軸的油封、擋蓋和半聯軸器17。g．安裝視孔蓋、透氣帽以及潤滑油管等。
2．分動箱的裝配程序分動箱的3個軸總成和2個箱體按下列次序裝配，見圖6；a．水平放置好一個箱體，安裝輸入軸21總成。b．安裝中間軸22總成。c．安裝輸出軸23總成。d．安裝另一箱體。e．安裝壓蓋、調整墊片，安裝半聯軸器17。f．安裝透氣帽以及潤滑油管等。
3．蝸桿機構裝配程序見圖8；a．右機架47放在平地上，b．將蝸桿總成和調整墊片28裝入右機架47內，并安裝軸承49。c．安裝調整墊片28和壓蓋27。
4．軋輥輥系裝配程序各輥系按下列次序裝配a．水平放置偏心套筒37a，從大端依次裝入外擋圈35、雙列向心短圓柱滾子軸承41、油封26、主軸36、銷38、輥環39。b．在軸法蘭40的小端依次裝入油封26、雙列向心短圓柱滾子軸承41軸用彈簧擋圈42，再從另一大端安裝芯軸33并緊固。然后，將此組件的外花鍵部分裝入主軸36的內花鍵里。c．安裝偏心套筒37b，并緊固套筒的配合螺栓。d．從偏心套筒37a的小端依次裝入套34、調整墊片28、軸承套29、兩套軸承16、內擋圈31、圓螺母30、墊片28以及油封26及壓蓋27。e．在主軸36末端安裝墊45和兩個螺母44。
機架5是由左機架和右機架成對組成的，見圖7。機架的裝配次序a．水平放置右機架47，安裝蝸桿機構46，b．安裝軋輥輥系Ⅰ，注意其偏心套筒的零點位置標記應在相對位置。c．安裝軋輥輥系Ⅱ、Ⅲ，注意其偏心套筒的零點位置標記必須與輥系Ⅰ在同一個平面內。d．安裝起重小軸48。e．安裝左機架、裝上鎖緊螺母43及卡板32。f．按工藝要求安裝導衛裝置，g．在3個主軸的末端安裝3個帶內花鍵的半聯軸器25。
整體連接分速箱1、上分動箱3、下分動箱8和機架5之間聯結均采用十字萬向聯軸器4連接，以適應軋機因偏心套筒調整帶來的連接誤差。
權利要求1.一種具有三個傳動軸的三輥軋機，包括由3-5個機架組成的連軋機組，其特征是減速機的動力軸和軋機的機架之間有分速箱(1)、上分動箱(3)、下分動箱(8)及輔助設施；分速箱(1)的一端連接減速機的輸出軸，而另一端則有3-5組、每組具有上、中、下三個輸出動力軸；其中間動力軸與軋機的水平軸連接，上、下兩個動力軸通過上、下分動箱(3)、(8)轉換120°、并改變一次運動方向后再與軋機的另外兩個軸連接，從而使三輥軋機獲得具有三個傳動軸的主傳動；三個軋輥輥系互為120°中心角布置在左、右兩個方形機架5之間；三個輥系的偏心套筒(37a)、(37b)外表面M、N共用同一軸心線F-F，而套筒內表面及軋輥共用同一軸心線E-E，兩軸心線平行，偏心距為e，偏心套筒(37a)、(37b)聯結處為一60°扇形面，其邊沿上有裝配螺栓，間隔30°角，設偏心套筒的D為起點，沿ω方向轉30°，即為0點標記；輥系Ⅰ的偏心套筒設有兩個圓錐齒輪，其位置相對于軋輥兩側，并且在N表面上還有一個蝸輪；輥系Ⅱ的偏心套筒設有一個圓錐齒輪，其位置相對于軋輥前端；輥系Ⅲ的偏心套筒設有一個圓錐齒輪，其位置相對于軋輥后端。
2.根據權利要求1所述的軋機，其特征在于分速箱，其箱體由五部分組成，從上向下依次為上箱(11)、中箱(12)、中箱(13)、中箱(14)和下箱(15)a．A-A兩組為具有相同技術參數的水平方向傳動的齒輪系統，軸(K1)裝有齒輪(Z1)，軸的兩端各有一套軸承(16)，軸承(16)為單列圓錐滾子軸承，A-A兩組的軸(K1)總成完全相同；軸(K2)依次裝有齒輪(Z2)、(Z1)和(Z5)，軸的兩端各有一套軸承(16)；上、下兩組的軸(K2)總成的相同之處只是齒輪的技術參數相同；下水平傳動的軸(K2)是分速箱的主動軸，而上水平傳動的軸(K2)是分速箱的從動軸；軸(K3)有齒輪(Z2)，軸的兩端各有一套軸承(16)；上、下兩組軸(K3)總成完全相同；b．B-B組為波形傳動的齒輪系統，軸(K1)有齒輪(Z3)，軸的兩端各有一套軸承(16)；軸(K2)依次有齒輪(Z4)、(Z3)和(Z5)，軸的兩端各有一套軸承(16)；軸(K3)有齒輪(Z4)，軸的兩端各有一套軸承(16)；c．C-C垂直方向傳動的齒輪系統，三個軸(K2)的同一端分別有齒輪(Z5)，下介輪軸(19)上有介輪(Z6)，上介輪軸(20)有介輪(Z7)；分速箱(1)另一端各組具有上、中、下三個轉速相同、轉向也相同的動力輸出軸，且相鄰兩組之間的速比相同、而轉向相反；中間動力軸可與機架的水平軸，即輥系Ⅱ連接；而上、下兩個動力軸則通過上、下分動箱(3)、(8)與軋機的另外兩個軸，即輥系Ⅰ、Ⅲ連接。
3.根據權利要求1所述的軋機，其特征在于分動箱是由三個軸總成組成兩級齒輪傳動系統，分動箱有左、右兩個箱體，第一個軸總成是輸入軸(21)通過兩套單列圓錐滾子軸承(16)與軸承套(24)裝配在一起，軸(21)的末端有圓錐齒輪(Z8)；第二個軸總成是中間軸(22)前端有齒輪(Z9)、兩套單列圓錐滾子軸承(16)中間有齒輪(Z10)；第三個軸總成是輸出軸(23)裝有齒輪(Z11)，軸的兩端各安裝一套軸承(16)。
4.根據權利要求1所述的軋機，其特征在于蝸桿機構是由蝸桿(46)和右機架(47)組成，蝸桿(46)的后端有套(34)，位于兩套軸承(16)之間，與其外面的軸承套(29)、墊片(28)構成蝸桿總成；蝸桿(46)的前端有單列向心球軸承(49)。
5.根據權利要求1所述的軋機，其特征在于機架的鎖緊裝置，機架上有燕尾槽，燕尾板(50)固定在導軌(6)上，兩個支座(51)分別用螺栓固定在相鄰的兩個導軌(6)的內側面，用于固定橫軸(53)，拉桿(53)一端固定在橫軸(52)上，另一端穿過壓板(54)，用螺母固定，壓板(54)兩端分別壓在相鄰的兩個機架上；拉桿(53)與機架的鉛垂面H-H呈30°傾斜。
專利摘要一種具有三個傳動軸的三輥軋機,包括由3—5個機架組成的連軋機組,其特征是分速箱1一端連接減速機的一個輸出軸,而另一端則有3—5組、每組具有上、中、下三個輸出動力軸;其中間動力軸與軋機的水平軸連接,上、下兩個動力軸通過上、下分動箱3、8轉換120°后再與軋機的另外兩個軸連接,從而使三輥軋機獲得具有三個傳動軸的主傳動;本軋機既可作為熱連軋機使用,也可作為冷連軋機使用;既可用作精密定徑機,也可作為減徑、定徑機;尤其適合軋制那些高變形抗力的以及目前市場需求目趨擴大的需進行機械熱處理的鋼種。
文檔編號B21B13/10GK2437422SQ0021260
公開日2001年7月4日 申請日期2000年7月13日 優先權日2000年7月13日
發明者陳永惠 申請人:陳永惠