一种用于三辊轧管机出口的三辊导向装置

摘要

本发明是一种用于三辊轧管机出口的三辊导向装置，包括有设置于轧制线下方的机架，在机架的一侧上方铰装有一托架，托架的底部平行于轧制线方向安装有下导向辊A和下导向辊B，托架底部中间位置铰接有一液压缸A，液压缸A的另一端铰装在机架底部，机架底部装有两台螺旋升降机，在托架底部位于液压缸A的两侧对称安装有一对弧形板，在液压缸A的作用下，托架通过一对弧形板紧压在相应的两台螺旋升降机的顶部；在机架的另一侧单独设有一支架，该支架上铰接有一带位移传感器的液压缸B，液压缸B的另一端铰接有一杠杆，所述杠杆的另一端装有上导向辊；本发明结构简单、坚固，具有良好的维修可达性和运行稳定性。

说明书

技术领域

本发明属于三辊轧管机生产的辅助设备，尤其是一种用于三辊轧管机出口的三辊导向装置。

背景技术

三辊轧管机是轧制无缝钢管的一种重要机型，三辊轧管机将经过穿孔后的空心管坯（以下称工件）在轧辊和一根长芯棒之间进行旋转碾轧，在此过程中，工件随芯棒一起旋转前进完成减壁变形并得以延伸。为保证轧制过程的顺利进行，限制工件及芯棒的甩动，必须在轧机出口处沿钢管前进方向设置导向装置。三辊轧管机的三个轧辊分别通过万向接轴与主减速机输出轴相连，由主电机驱动旋转。导向装置就安装在轧管机出口与主减速机之间。这一结构上的特点决定了导向装置只能布置在三个万向接轴所围成的狭小空间里，而且在安装空间有限的条件下，设备功能不仅要满足生产工艺要求而且必须具备较高的可靠性。

目前用于三辊轧管机出口的导向装置主要有导槽式和导向辊式两种类型。

1）导槽式导向装置：导槽式导向装置采用沿轧制线方向具有一定长度的、横截面呈U形的导槽，并在导槽开口上方设有盖板，构成一段封闭空间。从轧管机延伸出来的工件就被限制在这一段封闭空间内旋转、前进。这种结构的导向装置设备结构简单，造价低，维护方便，但导槽的开口尺寸在生产中不可调，必须事先根据工件外径的变化范围按一定组距准备若干组开口尺寸不同的导槽，然后在生产之前按照给定的工件外径选择、安装对应开口尺寸的导槽。因此，这种导向装置不仅需要一定数量的备用导槽，而且更换导槽增大了工人的劳动强度，更重要的是导槽内表面与荒管之间是滑动摩擦，容易造成钢管表面损伤，影响产品外观质量。

2）导向辊式导向装置：导向辊式导向装置一般以轧制线为中心沿圆周设置三个轴线平行于轧制线的导向辊，上方一个，下方两个；导向辊之间的距离可根据工件的外径进行调整，一般情况下三个导向辊之间的内切圆直径比工件的外径大10mm即可。导向辊式导向装置两个下辊的位置事先根据工件外径调整好之后即固定不动，而上辊则在生产过程中需按指令打开或者闭合。在轧制过程中，当工件从轧管机机架延伸出来之后，上辊闭合，使工件只能在三个导向辊之间所围成的空间内旋转、前进，从而防止工件和芯棒甩出；轧制完成后，上辊向上打开，升降辊道升起即可将工件送走。三辊导向装置结构虽比导槽式复杂，但导向辊间距调整方便，导向效果好而且辊子与工件之间是滚动摩擦，不易造成钢管表面损伤，有利于保证产品外观质量，因此三辊导向装置得到更广泛的应用。

三辊导向装置主要有以下两种型式：

①具有长导辊结构的三辊导向装置，该装置下辊为两套与轧制方向平行布置的长导辊（长度可接近于工件轧后长度），分别位于轧制线两侧；长导辊为主动辊，由电动机单独驱动以均匀转速旋转，可防止工件表面划伤和薄壁管发生表面扭曲现象；长导辊底座可以根据工件外径的不同整体上下调整高度；上辊沿轧制线方向依次布置，由液压缸带动抬起或压下。在轧制过程中，当工件从轧管机机架延伸出来之后，上辊依次压下，工件在上、下导向辊之间所围成的空间内旋转、前进；轧制完成后，上辊向上打开，两个下导辊之间的输送辊升起，将工件送出。这种型式的三辊导向装置采用主动传动的长导向辊对工件进行全程主动导向，可以减少工件与长导向辊之间的相对摩擦，产品表面质量较高。

为了给布置长导辊留下足够的空间，这种型式的三辊导向装置需要轧管机轧辊采取单独驱动的传动方式，即由3台主电机分别通过减速机、万向接轴直接传动3个轧辊，所以占地面积大、设备投资高。近年新建的200mm以上规格的三辊轧管机组均采用这种结构的导向装置。

②具有独立机架的三辊导向装置，该装置沿轧制方向按一定间隔布置若干台（一般3台左右）独立的三辊导向装置。每台导向装置的三个导向辊均为被动辊，两个下辊高度可调，上辊可由液压缸带动抬起或压下；被动辊内装滚动轴承，可被工件带动旋转。相邻的两台导向装置之间安装有升降辊道。在轧制过程中，当工件从轧管机机架延伸出来之后，各机架上辊依次压下，工件在上下导向辊之间所围成的空间内旋转前进，轧制完成后，所有上辊向上打开，升降辊道升起，将工件送出。这种形式的三辊导向装置结构紧凑、占地面积小，适用于轧辊集中传动的三辊轧管机，一般用于200mm以下中小规格的三辊轧管机组。

参见图1-图2，为现有技术的具有独立机架的三辊导向装置机构原理图，轧制线方向垂直于纸面向里，图1中2个下导向辊2左右平行安装于托架A1上，托架1的左端铰接于机架（图中未示出）左侧，底部与螺旋升降机A4铰接，右侧与连杆6铰接，连杆6的另一端与铰接于机架右侧的摇杆8相连，摇杆8下侧固定安装有凸轮9；螺旋升降机A4的顶部与托架A1铰接，底部与机架铰接；液压缸C5铰接安装于机架内部下方，活塞杆与机架右侧的杠杆A10铰接并在铰接处有滚轮7，杠杆A10另一端装有上导向辊A3。

托架A1连同2个下导向辊2一起在螺旋升降机A4的带动下绕机架左侧的铰接点摆动，可以根据工件的外径调节2个下导向辊2的高度；托架A1在摆动的同时通过连杆6使摇杆8的位置发生改变，摇杆8上安装的凸轮9也随之变化；液压缸C5动作可使上导向辊A3在杠杆A10的带动下上升或者下降。

在轧制过程中，当工件经过导向装置时，液压缸C5伸出，上导向辊A3压下，直至位于杠杆A10上的滚轮7与凸轮9接触时停止，这样上导向辊A3与下导向辊2之间的开口尺寸即可确定，工件最终就被限制在三个导向辊之间一边旋转一边前进。

这种设计可以实现所有的工艺要求，但是存在以下问题：

（1）与托架1相连的连杆机构运动副过多，工件在轧制过程中所产生的高频冲击载荷极易造成机构各处的销轴、轴端挡板以及紧固件松脱；

（2）上导向辊A3压下后，工件在轧制过程中所产生的冲击载荷交替作用在三个导向辊上，因安装空间狭小，液压缸C5尺寸受限，推力不足，致使连杆机构运动副间隙难以消除，各铰链中的关节轴承以及托架A1下部的螺旋升降机A4内的轴承极易破损；

（3）因安装位置的限制，液压缸C5活塞杆较长，杠杆A10的主动臂长度过短，造成液压缸C5活塞杆工作时稳定性不好，液压缸前端泄漏频繁，而且安装位置隐蔽，日常检查、检修困难；

（4）起定位作用的滚轮7、凸轮9表面接触应力大，凸轮9在频繁的撞击下极易磨损、松动，无法可靠地起到确定导向辊开口度的作用；

（5）受安装空间的限制，导向装置内部结构非常紧凑，导致机架、连杆等零部件的刚性不足，使螺旋升降机A4以及液压缸C5在剧烈的高频冲击载荷作用下故障频繁而且维修不便。

发明内容

本发明的目的就是针对上述导向装置存在的问题，提供一种适用于轧辊集中传动的三辊轧管机出口的三辊导向装置。

本发明的具体方案是：一种用于三辊轧管机出口的三辊导向装置，包括有设置于轧制线下方的机架，在机架的一侧上方铰装有一托架，托架的底部平行于轧制线方向安装有下导向辊A和下导向辊B，托架底部中间位置铰接有一液压缸A，液压缸A的另一端铰装在机架底部，机架底部装有两台螺旋升降机，其高度可由旋转编码器测得，并且两台螺旋升降机可通过联轴器相连在电机驱动下同步旋转，在所述托架底部位于液压缸A的两侧对称安装有一对弧形板，在液压缸A的作用下，托架通过所述的一对弧形板紧压在相应的两台螺旋升降机的顶部；在机架的另一侧单独设有一支架，该支架上铰接有一带位移传感器的液压缸B,液压缸B的另一端铰接有一杠杆，所述杠杆的中部支点铰接在机架的该侧位置上，所述杠杆的两条支臂为大开口的“V”形设置，且主动臂长度大于另一端支臂长度，所述杠杆的另一端装有上导向辊。

本发明中所述机架的外形轮廓呈“Y”形设置。

本发明由于带动上导向辊的液压缸B单独设置于机架外，改善了液压缸的受力条件和工作环境，降低了故障率而且便于检查维护；同时使液压缸尺寸增大成为可能，而且上导向辊杠杆的主动臂长度加大，受力状况得到很大的改善，整个机构的承载能力得到显著增强。

由于导向装置内部空间扩大后，可以安装两台螺旋升降机，并增设一台液压缸用以消除传动间隙，因液压缸A的拉力始终与工件作用在两个下导向辊上的作用力一致，所以可以完全消除托架以及螺旋升降机各处的传动间隙，大大提高了设备承受高频冲击载荷的能力。

本发明结构简单、坚固，具有良好的维修可达性和运行稳定性，液压缸、螺旋升降机等重要零部件可以实现在线更换，检修时间也大大缩短，提高了企业的生产效率和经济效益。

附图说明

图1是现有三辊导向装置上辊打开状态时机构原理图；

图2是现有三辊导向装置上辊闭合状态时机构原理图；

图3是本发明主视方向结构示意图；

图4是图3的X向结构示意图；

图5是图3的Y向结构示意图。

图中：1—托架A，2—下导向辊，3—上导向辊A，4—螺旋升降机A，5—液压缸C，6—连杆，7—滚轮，8—摇杆，9—凸轮，10—杠杆A，11—轧制线，12—托架，13—下导向辊A，14—轧辊主传动万向接轴，15—弧形板，16—螺旋升降机，17—液压缸A，18—机架，19—上导向辊，20—杠杆，21—下导向辊B，22—液压缸B，23—支架，24—联轴器，25—万向接轴。

具体实施方式

参见图3-图5，本发明是一种用于三辊轧管机出口的三辊导向装置，包括有设置于轧制线11下方的机架18，在机架的一侧上方铰装有一托架12，托架的底部平行于轧制线11方向安装有下导向辊A13和下导向辊B21，托架底部中间位置铰接有一液压缸A17，液压缸A的另一端铰装在机架底部，机架底部装有两台螺旋升降机16，其高度可由旋转编码器测得，并且两台螺旋升降机可通过联轴器24相连在电机驱动下同步旋转，在所述托架12底部位于液压缸A17的两侧对称安装有一对弧形板15，在液压缸A17的作用下，托架12通过所述的一对弧形板15紧压在相应的两台螺旋升降机16的顶部；在机架18的另一侧单独设有一支架23，该支架上铰接有一带位移传感器的液压缸B22,液压缸B的另一端铰接有一杠杆20，所述杠杆的中部支点铰接在机架的该侧位置上，所述杠杆的两条支臂为大开口的“V”形设置，且主动臂长度大于另一端支臂长度，所述杠杆的另一端装有上导向辊19。

本发明中所述机架18的外形轮廓呈“Y”形设置。

参见图3-图5，需要说明的是：尽管托架12绕铰接点摆动不能保证下导向辊A13与下导向辊B21的内切圆圆心水平位置始终与轧制线11一致，但是只要合理地确定托架铰接点的位置、下导向辊A与下导向辊B在托架上的安装位置，那么在保证内切圆圆心高度与轧制线高度一致的前提下，水平位置与轧制线之间的偏差在整个调整区间内可以控制在很小的范围内（小于2mm），而且三个导向辊之间的内切圆直径一般比工件外径大10mm左右，所以不会影响工件顺利通过。

在生产准备阶段，操作人员首先根据工件的外径确定三个导向辊之间的内切圆直径，然后将该值输入到计算机中，计算机经过运算，确定带位移传感器的液压缸B22所对应的伸出长度，并自动调整螺旋升降机16使所有的下导向辊到达指定的高度；同时可以根据轧制工件的长短，将多台本发明的导向装置通过螺旋升降机两端的万向接轴连接在一起联动，以便于多台装置同时工作。

参见图3-图5，轧制之前，下导向辊A13与下导向辊B21被调整到指定高度，液压缸A17活塞杆缩回，锁紧螺旋升降机16；液压缸B22活塞杆缩回，所有的导向装置上的导向辊全部打开。

轧制开始后，工件从轧管机机架延伸出来，在进入机架出口处的第一个导向装置一段距离之后，热金属探测器发信，上导向辊19压下，位置由液压缸B22内的位移传感器确定，工件被限制在三个导向辊之间的空间内旋转前进。

随后，工件继续前进，依次经过每一台导向装置，各导向装置的上导向辊按上述过程按前后顺序依次压下，直到所有的上导向辊全部压下并保持到轧制过程结束。

轧制完成之后，所有的上导向辊一同打开，升降辊道升起，将工件运送到下一工序。

本发明中的液压缸A17、液压缸B22、杠杆20及杠杆“V”形开口大小等的规格、尺寸、制作材料可以根据实际情况作出调整，这些调整并无实质性原理上的改变，均属于本发明的保护范围。