CN118371536B - 一种长尺寸高性能金属管材轧制成形装置 - Google Patents

Abstract

本发明属于盘管轧制技术领域，具体涉及一种长尺寸高性能金属管材轧制成形装置，包括机架、成形机构、驱动机构和送料机构，所述机架与地基固连，所述成形机构、驱动机构和送料机构依次设置，所述成形机构与驱动机构均安装在机架上，所述成形机构用于对管坯进行轧制，所述驱动机构用于驱动成形机构动作，完成轧制工作，所述送料机构固定在地基上，用于向成形机构输送管坯；本发明的回转支撑座内均布8个中心距可调的U型滚轮，结构强度高，能有效约束成形机构的径向自由度，提高整机稳定性，减少轧制时成形机构的振动，提高管材表面精度及工艺研究准确性。

Description

一种长尺寸高性能金属管材轧制成形装置

技术领域

本发明属于盘管轧制技术领域，具体涉及一种长尺寸高性能金属管材轧制成形装置。

背景技术

现阶段，长尺寸高性能金属管材在现代工业和科技发展中的应用范围越来越广。具有大变形-大应变的三辊行星轧机因其结构稳定，一道次减径量大，生产效率高而可被用作金属盘管轧制成形的主设备，该设备依靠三组轧辊的公转和自转运动提供三向压力和摩擦力对管坯进行塑性加工，其中转速的匹配关系、轧辊倾斜角及送进速度等工艺参数都会交叉影响管材质量，不合理的参数设置会导致管材表面形成螺旋痕和裂纹，国内与之相关的研究起步晚、数量少，并且现有的工艺研究集中在理论计算和有限元模拟或者是仅对某一个参数进行实验分析，难以结合大量实验对不同初始条件下各参数产生的影响加以验证，主要的原因是设备整机昂贵，制造周期长，实验难度大、成本高，不能为工艺研究提供便捷条件，因此需要设计一种结构稳定、制造成本低、控制简洁、占地面积小，同时还可以将众多工艺参数对管材质量产生的综合交叉影响做定向定量研究的长尺寸高性能金属盘管轧制成形装置，以解决上述问题。

发明内容

本发明针对上述问题提供了一种长尺寸高性能金属管材轧制成形装置。

为达到上述目的本发明采用了以下技术方案：

一种长尺寸高性能金属管材轧制成形装置，包括机架、成形机构、驱动机构和送料机构，所述机架与地基固连，所述成形机构、驱动机构和送料机构依次设置，所述成形机构与驱动机构均安装在机架上，所述成形机构用于对管坯进行轧制，所述驱动机构用于驱动成形机构动作，完成轧制工作，所述送料机构固定在地基上，用于向成形机构输送管坯；

所述机架包括支撑基座、端部支撑座、回转支撑座和驱动底座，所述支撑基座与地基固连，所述端部支撑座、回转支撑座和驱动底座从前往后依次安装在支撑基座的上表面，在所述端部支撑座上安装有回转轴承，所述回转轴承通过螺栓与成形机构中的端部支撑盘的端面固定连接，在所述回转支撑座的前部和后部均设置有滚动支撑组件，两组所述滚动支撑组件分别用于对成形机构中的端部支撑盘和大盘支撑环进行周向的支撑和定位，所述滚动支撑组件包括4个沿轧制中心线环形均匀分布的U型滚轮，所述U型滚轮通过调节组件与回转支撑座连接。

进一步，所述调节组件包括H型安装架，所述U型滚轮安装在H型安装架的内侧端，在所述H型安装架的横板上由内向外穿设有两个一号调节螺栓，所述一号调节螺栓与回转支撑座上的调节螺纹孔螺纹连接，在所述H型安装架的侧板上开设有调节槽，在所述调节槽内穿设有固定螺栓，所述固定螺栓与回转支撑座螺纹连接，在所述H型安装架的外侧端通过螺栓连接有固定板，在所述固定板上穿设有两个二号调节螺栓，所述二号调节螺栓与对应的一号调节螺栓螺纹连接在相同的调节螺纹孔内。

再进一步，所述成形机构包括端部支撑盘和大盘支撑环，在所述端部支撑盘与大盘支撑环之间设置有回转连接件，所述回转连接件的两端分别通过螺栓与端部支撑盘和大盘支撑环连接，在所述回转连接件上呈圆周均匀排列设置有三个通槽，在所述通槽内设置有轧辊固定组件，所述轧辊固定组件的前端和后端分别与端部支撑盘和大盘支撑环连接，所述轧辊固定组件的前侧呈倾斜设置，在所述轧辊固定组件的前部转动安装有轧辊轴，在所述轧辊轴的端部安装有轧辊，在所述轧辊轴的中部安装有一号锥齿轮，所述一号锥齿轮啮合连接有二号锥齿轮，所述二号锥齿轮安装在行星轴上，所述行星轴转动安装在轧辊固定组件内部，在所述行星轴上安装有行星齿轮，三个所述行星齿轮共同啮合连接有太阳齿轮，所述太阳齿轮与副输出空心轴固定连接，在所述大盘支撑环外侧面的中部通过法兰与主输出空心轴固定连接。

更进一步，所述驱动机构包括箱体、主电机和副电机，在所述箱体内设置有横向的隔板，所述主电机的输出轴与主减速器的输入轴连接，在所述主减速器的输出轴上安装有主输入锥齿轮，所述主输入锥齿轮啮合连接有主从动锥齿轮，所述主从动锥齿轮安装在主传动轴上，所述主传动轴转动安装在箱体内，在所述主传动轴上还安装有主小齿轮，所述主小齿轮啮合连接有主大齿轮，所述主大齿轮安装在主输出空心轴上，所述主输出空心轴通过法兰与大盘支撑环连接，所述主输出空心轴通过轴承与隔板以及箱体的前壁转动连接，所述副电机的输出轴与副减速器的输入轴连接，在所述副减速器的输出轴上安装有副输入锥齿轮，所述副输入锥齿轮啮合连接有副从动锥齿轮，所述副从动锥齿轮安装在副传动轴上，在所述副传动轴上安装有副小齿轮，所述副小齿轮啮合连接有副大齿轮，所述副大齿轮安装在副输出空心轴上，所述副输出空心轴通过轴承与箱体的后壁以及隔板转动连接，所述副输出空心轴套插在主输出空心轴内。

更进一步，所述送料机构包括送料基座和送料电机，所述送料基座与地基固连，在所述送料基座的上表面安装有滑轨，在所述滑轨上滑动设置有送料小车，所述送料小车用于实现管坯的送进，在所述送料基座上安装有链条传动机构，所述送料小车与链条传动机构中的链条固定连接，所述送料电机用于驱动链条传动机构运动，在所述送料基座上表面的后端安装有芯棒固定装置，所述芯棒固定装置用于夹持变截面芯棒，在所述送料基座上表面的前端安装有支撑滚轮，用于对管坯进行支撑。

与现有技术相比本发明具有以下优点：

1、本发明设计合理，结构紧凑，总重低，制造成本低，可靠性高，可以与有限元模拟结合对不同工艺参数产生的交叉影响进行定量分析，大幅降低研究损耗，缩短研究时间；

2、本发明的回转支撑座内均布8个中心距可调的U型滚轮，结构强度高，能有效约束成形机构的径向自由度，提高整机稳定性，减少轧制时成形机构的振动，提高管材表面精度及工艺研究准确性；

3、本发明可通过变截面芯棒提供缓冲锥度，释放部分冲击载荷，减轻表面螺旋痕迹，提高优质成品率。

附图说明

图1为本发明的结构示意图；

图2为本发明机架的结构示意图；

图3为本发明回转支撑座的剖视图；

图4为本发明图3中A部的剖视图；

图5为本发明图3中B-B截面的剖视图；

图6为本发明调节组件的结构示意图；

图7为本发明成形机构的结构示意图；

图8为本发明成形机构的剖视图；

图9为本发明轧辊固定组件的剖视图；

图10为本发明驱动机构的结构示意图；

图11为本发明箱体的内部结构示意图；

图12为本发明箱体的剖视图；

图13为本发明送料机构的结构示意图；

图中，机架1，成形机构2，驱动机构3，送料机构4，支撑基座101，端部支撑座102，回转支撑座103，驱动底座104，回转轴承105，U型滚轮106，调节组件107，H型安装架1071，一号调节螺栓1072，调节螺纹孔1073，调节槽1074，固定螺栓1075，固定板1076，二号调节螺栓1077，端部支撑盘201，大盘支撑环202，回转连接件203，轧辊固定组件204，轧辊轴205，轧辊206，一号锥齿轮207，二号锥齿轮208，行星轴209，行星齿轮210，太阳齿轮211，箱体301，主电机302，副电机303，隔板304，主减速器305，主输入锥齿轮306，主从动锥齿轮307，主传动轴308，主小齿轮309，主大齿轮310，主输出空心轴311，副减速器312，副输入锥齿轮313，副从动锥齿轮314，副传动轴315，副小齿轮316，副大齿轮317，副输出空心轴318，送料基座401，送料电机402，滑轨403，送料小车404，链条传动机构405，芯棒固定装置406，支撑滚轮407。

具体实施方式

为了进一步阐述本发明的技术方案，下面通过实施例对本发明进行进一步说明。

如图1至图13所示，一种长尺寸高性能金属管材轧制成形装置，包括机架1、成形机构2、驱动机构3和送料机构4，所述机架1与地基固连，所述成形机构2、驱动机构3和送料机构4依次设置，所述成形机构2与驱动机构3均安装在机架1上，所述成形机构2用于对管坯进行轧制，所述驱动机构3用于驱动成形机构2动作，完成轧制工作，所述送料机构4固定在地基上，用于向成形机构2输送管坯；

所述机架1包括支撑基座101、端部支撑座102、回转支撑座103和驱动底座104，所述支撑基座101与地基固连，所述端部支撑座102、回转支撑座103和驱动底座104从前往后依次安装在支撑基座101的上表面，在所述端部支撑座102上安装有回转轴承105，所述回转轴承105通过螺栓与成形机构2中的端部支撑盘201的端面固定连接，在所述回转支撑座103的前部和后部均设置有滚动支撑组件，两组所述滚动支撑组件分别用于对成形机构2中的端部支撑盘201和大盘支撑环202进行周向的支撑和定位，所述滚动支撑组件包括4个沿轧制中心线环形均匀分布的U型滚轮106，所述U型滚轮106通过调节组件107与回转支撑座103连接；所述调节组件107包括H型安装架1071，所述U型滚轮106安装在H型安装架1071的内侧端，在所述H型安装架1071的横板上由内向外穿设有两个一号调节螺栓1072，所述一号调节螺栓1072与回转支撑座103上的调节螺纹孔1073螺纹连接，在所述H型安装架1071的侧板上开设有调节槽1074，在所述调节槽1074内穿设有固定螺栓1075，所述固定螺栓1075与回转支撑座103螺纹连接，在所述H型安装架1071的外侧端通过螺栓连接有固定板1076，在所述固定板1076上穿设有两个二号调节螺栓1077，所述二号调节螺栓1077与对应的一号调节螺栓1072螺纹连接在相同的调节螺纹孔1073内。

所述成形机构2包括端部支撑盘201和大盘支撑环202，在所述端部支撑盘201与大盘支撑环202之间设置有回转连接件203，所述回转连接件203的两端分别通过螺栓与端部支撑盘201和大盘支撑环202连接，在所述回转连接件203上呈圆周均匀排列设置有三个通槽，在所述通槽内设置有轧辊固定组件204，所述轧辊固定组件204的前端和后端分别与端部支撑盘201和大盘支撑环202连接，所述轧辊固定组件204的前侧呈倾斜设置，在所述轧辊固定组件204的前部转动安装有轧辊轴205，在所述轧辊轴205的端部安装有轧辊206，在所述轧辊轴205的中部安装有一号锥齿轮207，所述一号锥齿轮207啮合连接有二号锥齿轮208，所述二号锥齿轮208安装在行星轴209上，所述行星轴209转动安装在轧辊固定组件204内部，在所述行星轴209上安装有行星齿轮210，三个所述行星齿轮210共同啮合连接有太阳齿轮211，所述太阳齿轮211与副输出空心轴318固定连接，在所述大盘支撑环202外侧面的中部通过法兰与主输出空心轴311固定连接。

所述驱动机构3包括箱体301、主电机302和副电机303，在所述箱体301内设置有横向的隔板304，所述主电机302的输出轴与主减速器305的输入轴连接，在所述主减速器305的输出轴上安装有主输入锥齿轮306，所述主输入锥齿轮306啮合连接有主从动锥齿轮307，所述主从动锥齿轮307安装在主传动轴308上，所述主传动轴308转动安装在箱体301内，在所述主传动轴308上还安装有主小齿轮309，所述主小齿轮309啮合连接有主大齿轮310，所述主大齿轮310安装在主输出空心轴311上，所述主输出空心轴311通过法兰与大盘支撑环202连接，所述主输出空心轴311通过轴承与隔板304以及箱体301的前壁转动连接，所述副电机303的输出轴与副减速器312的输入轴连接，在所述副减速器312的输出轴上安装有副输入锥齿轮313，所述副输入锥齿轮313啮合连接有副从动锥齿轮314，所述副从动锥齿轮314安装在副传动轴315上，在所述副传动轴315上安装有副小齿轮316，所述副小齿轮316啮合连接有副大齿轮317，所述副大齿轮317安装在副输出空心轴318上，所述副输出空心轴318通过轴承与箱体301的后壁以及隔板304转动连接，所述副输出空心轴318套插在主输出空心轴311内。

所述送料机构4包括送料基座401和送料电机402，所述送料基座401与地基固连，在所述送料基座401的上表面安装有滑轨403，在所述滑轨403上滑动设置有送料小车404，所述送料小车404用于实现管坯的送进，在所述送料基座401上安装有链条传动机构405，所述送料小车404与链条传动机构405中的链条固定连接，所述送料电机402用于驱动链条传动机构405运动，在所述送料基座401上表面的后端安装有芯棒固定装置406，所述芯棒固定装置406用于夹持变截面芯棒，在所述送料基座401上表面的前端安装有支撑滚轮407，用于对管坯进行支撑。

以上显示和描述了本发明的主要特征和优点,对于本领域技术人员而言，显然本发明不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本发明的精神或基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现本发明。因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本发明的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化囊括在本发明内。

此外，应当理解，虽然本说明书按照实施方式加以描述，但并非每个实施方式仅包含一个独立的技术方案，说明书的这种叙述方式仅仅是为清楚起见，本领域技术人员应当将说明书作为一个整体，各实施例中的技术方案也可以经适当组合，形成本领域技术人员可以理解的其他实施方式。

Claims (4)

1.一种长尺寸高性能金属管材轧制成形装置，其特征在于：包括机架（1）、成形机构（2）、驱动机构（3）和送料机构（4），所述机架（1）与地基固连，所述成形机构（2）、驱动机构（3）和送料机构（4）依次设置，所述成形机构（2）与驱动机构（3）均安装在机架（1）上，所述成形机构（2）用于对管坯进行轧制，所述驱动机构（3）用于驱动成形机构（2）动作，完成轧制工作，所述送料机构（4）固定在地基上，用于向成形机构（2）输送管坯；

所述机架（1）包括支撑基座（101）、端部支撑座（102）、回转支撑座（103）和驱动底座（104），所述支撑基座（101）与地基固连，所述端部支撑座（102）、回转支撑座（103）和驱动底座（104）从前往后依次安装在支撑基座（101）的上表面，在所述端部支撑座（102）上安装有回转轴承（105），所述回转轴承（105）通过螺栓与成形机构（2）中的端部支撑盘（201）的端面固定连接，在所述回转支撑座（103）的前部和后部均设置有滚动支撑组件，两组所述滚动支撑组件分别用于对成形机构（2）中的端部支撑盘（201）和大盘支撑环（202）进行周向的支撑和定位，所述滚动支撑组件包括4个沿轧制中心线环形均匀分布的U型滚轮（106），所述U型滚轮（106）通过调节组件（107）与回转支撑座（103）连接；

所述调节组件（107）包括H型安装架（1071），所述U型滚轮（106）安装在H型安装架（1071）的内侧端，在所述H型安装架（1071）的横板上由内向外穿设有两个一号调节螺栓（1072），所述一号调节螺栓（1072）与回转支撑座（103）上的调节螺纹孔（1073）螺纹连接，在所述H型安装架（1071）的侧板上开设有调节槽（1074），在所述调节槽（1074）内穿设有固定螺栓（1075），所述固定螺栓（1075）与回转支撑座（103）螺纹连接，在所述H型安装架（1071）的外侧端通过螺栓连接有固定板（1076），在所述固定板（1076）上穿设有两个二号调节螺栓（1077），所述二号调节螺栓（1077）与对应的一号调节螺栓（1072）螺纹连接在相同的调节螺纹孔（1073）内。

2.根据权利要求1所述的一种长尺寸高性能金属管材轧制成形装置，其特征在于：所述成形机构（2）包括端部支撑盘（201）和大盘支撑环（202），在所述端部支撑盘（201）与大盘支撑环（202）之间设置有回转连接件（203），所述回转连接件（203）的两端分别通过螺栓与端部支撑盘（201）和大盘支撑环（202）连接，在所述回转连接件（203）上呈圆周均匀排列设置有三个通槽，在所述通槽内设置有轧辊固定组件（204），所述轧辊固定组件（204）的前端和后端分别与端部支撑盘（201）和大盘支撑环（202）连接，所述轧辊固定组件（204）的前侧呈倾斜设置，在所述轧辊固定组件（204）的前部转动安装有轧辊轴（205），在所述轧辊轴（205）的端部安装有轧辊（206），在所述轧辊轴（205）的中部安装有一号锥齿轮（207），所述一号锥齿轮（207）啮合连接有二号锥齿轮（208），所述二号锥齿轮（208）安装在行星轴（209）上，所述行星轴（209）转动安装在轧辊固定组件（204）内部，在所述行星轴（209）上安装有行星齿轮（210），三个所述行星齿轮（210）共同啮合连接有太阳齿轮（211），所述太阳齿轮（211）与副输出空心轴（318）固定连接，在所述大盘支撑环（202）外侧面的中部通过法兰与主输出空心轴（311）固定连接。

3.根据权利要求1所述的一种长尺寸高性能金属管材轧制成形装置，其特征在于：所述驱动机构（3）包括箱体（301）、主电机（302）和副电机（303），在所述箱体（301）内设置有横向的隔板（304），所述主电机（302）的输出轴与主减速器（305）的输入轴连接，在所述主减速器（305）的输出轴上安装有主输入锥齿轮（306），所述主输入锥齿轮（306）啮合连接有主从动锥齿轮（307），所述主从动锥齿轮（307）安装在主传动轴（308）上，所述主传动轴（308）转动安装在箱体（301）内，在所述主传动轴（308）上还安装有主小齿轮（309），所述主小齿轮（309）啮合连接有主大齿轮（310），所述主大齿轮（310）安装在主输出空心轴（311）上，所述主输出空心轴（311）通过法兰与大盘支撑环（202）连接，所述主输出空心轴（311）通过轴承与隔板（304）以及箱体（301）的前壁转动连接，所述副电机（303）的输出轴与副减速器（312）的输入轴连接，在所述副减速器（312）的输出轴上安装有副输入锥齿轮（313），所述副输入锥齿轮（313）啮合连接有副从动锥齿轮（314），所述副从动锥齿轮（314）安装在副传动轴（315）上，在所述副传动轴（315）上安装有副小齿轮（316），所述副小齿轮（316）啮合连接有副大齿轮（317），所述副大齿轮（317）安装在副输出空心轴（318）上，所述副输出空心轴（318）通过轴承与箱体（301）的后壁以及隔板（304）转动连接，所述副输出空心轴（318）套插在主输出空心轴（311）内。

4.根据权利要求1所述的一种长尺寸高性能金属管材轧制成形装置，其特征在于：所述送料机构（4）包括送料基座（401）和送料电机（402），所述送料基座（401）与地基固连，在所述送料基座（401）的上表面安装有滑轨（403），在所述滑轨（403）上滑动设置有送料小车（404），所述送料小车（404）用于实现管坯的送进，在所述送料基座（401）上安装有链条传动机构（405），所述送料小车（404）与链条传动机构（405）中的链条固定连接，所述送料电机（402）用于驱动链条传动机构（405）运动，在所述送料基座（401）上表面的后端安装有芯棒固定装置（406），所述芯棒固定装置（406）用于夹持变截面芯棒，在所述送料基座（401）上表面的前端安装有支撑滚轮（407），用于对管坯进行支撑。