專利名稱：具有異型油腔的凸度可控式軋輥的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于板、帶、箔材軋機用的凸度可控式軋輥(包括支承輥和工作輥)。
目前，國內(nèi)外板、帶、箔材軋機廣泛使用的軋輥，多系整體式軋輥。其凸度控制則是采用原始凸度法，熱凸度法、彎輥法和CVC法，這些方法的缺點是板形控制不好、效率不高;彎輥機構(gòu)復(fù)雜，軋制響應(yīng)和控制速度低;軋輥易磨損、更換周期短;軋機生產(chǎn)率低等。
近些年來，在國外開始研究開發(fā)一種凸度可變式軋輥，即所謂的VC軋輥，如

圖1、2所示，VC軋輥屬于套筒型軋輥，是一種單油腔、單凸度可變式軋輥，油腔縱截面為矩形，這種矩形截面油腔的VC軋輥工作時，軋輥的凸度峰比較窄，其輥形坡度比較大，如圖1所示，雖然VC軋輥對帶材的中央部分控制效果較好，但是，對帶材兩端邊緣下垂部分控制效果較差，尤其是用于特寬闊平直材的軋制時，必須與彎輥機構(gòu)配合使用，因此，又需增加一套彎輥設(shè)備。
綜上所述，VC軋輥有待于進一步改進。
本發(fā)明的目的在于設(shè)計一種具有異型油腔的凸度可控式軋輥(以下簡稱AVC軋輥)，這種軋輥具有中央和邊緣板形控制效果好;不需要彎輥機構(gòu)相配合，軋制反應(yīng)快，軋材質(zhì)量好，生產(chǎn)效率高等優(yōu)點。
本發(fā)明所述的具有異形油腔的凸度可控式軋輥，是由芯軸、輥套、油腔、旋轉(zhuǎn)接軸等零部件組成。本發(fā)明的要點在于軋輥的油腔為異型油腔，即油腔的縱截面曲線為透鏡狀曲線，一種是把輥套的內(nèi)表面加工成凹透鏡狀曲線，另一種是把芯軸的表面加工成凸透鏡狀曲線，曲線的峰頂和芯軸(或輥套)接觸，使得芯軸支承輥套。同時，這種結(jié)構(gòu)使油腔的容積大為減小，以利于提高軋制響應(yīng)速度。軋輥油腔的數(shù)目根據(jù)軋材寬度和軋制工藝要求來確定，可以是單油腔，也可以是兩個以上的多個油腔，設(shè)計兩個以上油腔時，芯軸上開槽以連通相鄰的油腔。輥套和芯軸之間除靠兩個部件靜配合密封外，還需在芯軸的兩端肩部開環(huán)形槽，槽內(nèi)設(shè)置密封環(huán)，芯軸上開油路引進高壓液體介質(zhì)，以實現(xiàn)自緊式密封。
下面結(jié)合附圖及實施例對本發(fā)明進行詳細說明圖1和2是VC軋輥原理和結(jié)構(gòu)示意圖。
圖3是AVC軋輥的原理圖。
圖4、5是AVC軋輥的結(jié)構(gòu)示意圖。
圖6是AVC軋輥與VC軋輥輥形曲線圖。
圖7、8、9、10分別是AVC-Ⅱ、AVC-Ⅱ、AVC-Ⅲ、AVC-Ⅵ型軋輥結(jié)構(gòu)示意圖。
圖11是VC軋輥與AVC軋輥力學(xué)校直原理圖。
由附圖4可知AVC軋輥主要由輥套(4)、芯軸(2)、油腔(5)、旋轉(zhuǎn)接軸(6)、安全放氣閥(1)等零部件組成的。
芯軸(2)是一個具有特殊油路和油槽結(jié)構(gòu)的部件，芯軸的兩端肩部加工環(huán)形槽，槽內(nèi)設(shè)置密封環(huán)(3)，環(huán)形槽內(nèi)側(cè)有進油孔道，由油路進入的高壓液體施加在密封環(huán)上，以密封油腔。
輥套(4)內(nèi)表面加工成異形形狀，即將輥套(4)的內(nèi)表面加工成凸透鏡狀曲線，曲線的峰頂接觸芯軸(2)。輥套(4)的內(nèi)表面盡量采用曲線，過渡部分采用過液園角結(jié)構(gòu)，以避免應(yīng)力集中，影響輥套(4)的強度。輥套(4)的材料要求是其外表面應(yīng)具有一般軋輥的特性，其內(nèi)表面的要求應(yīng)具有高壓容器所具備的一切特性。
輥套(4)與芯軸(2)是熱裝靜配合聯(lián)接的，用自緊式密封圈結(jié)構(gòu)(3)實現(xiàn)高壓密封。
輥套曲線的峰頂部位與芯軸應(yīng)當(dāng)是過渡配合或者是動配合，從而實現(xiàn)芯軸(2)支承輥套(4)，而且使油腔(5)的容積減小到最小程度。
為了排除AVC軋輥內(nèi)油路、油槽、油腔的氣體，在輥頸的左端安裝具有特殊結(jié)構(gòu)的安全放氣閥(1)，其作用是一旦放氣閥失效時，確保高壓液體不會射出造成傷人事故。輥頸的右端是旋轉(zhuǎn)接軸(6)，這是一種具有壓力自平衡自緊式旋轉(zhuǎn)密封裝置，液壓系統(tǒng)提供的高壓液體是通過它進入軋輥油腔的。
AVC軋輥在液壓動力作用下發(fā)生的是純彈性液壓脹形，遵循虎克定律的規(guī)律，當(dāng)壓力去除后，軋輥表面迅速恢復(fù)至原始狀態(tài)。
如圖6所示，a為AVC軋輥輥形曲線，b為VC軋輥輥形曲線，AVC軋輥的輥形呈“丘形”，因此，AVC軋輥的凸度峰的寬度要比VC軋輥的凸度峰寬得多;而AVC軋輥輥形的坡度(陡)度則要比VC軋輥輥形的坡度(陡度)小一些。
兩個或兩個以上凸度AVC軋輥的凸度峰之間的距離S取決于相鄰兩個油腔中間部位的寬度和兩個油腔的結(jié)構(gòu)與尺寸。
圖7、8、9、10分別是AVC-Ⅱ、AVC-Ⅱ、AVC-Ⅲ、AVC-Ⅵ型軋輥結(jié)構(gòu)示意圖。
AVC軋輥的凸度和輥形取決于工作壓力的大小，輥套內(nèi)表面的形狀、輥套壁的厚度、輥套的材質(zhì)，以及凸度峰的位置有關(guān)。
AVC軋輥的油腔數(shù)量是根據(jù)軋制工藝要求確定的，如圖11所示，由軋輥的力學(xué)校直原理可知，在一定的Pi作用下，能夠校直的長度li是一定的，有一個臨界值Lik，隨著作用力Pi的作用寬度b的增大，被校直長度li的監(jiān)界值Lik也增長。監(jiān)界值Lik的大小與材質(zhì)、尺寸，作用力寬度b，一次變形量，變形溫度等有關(guān)。因此，正確地設(shè)計Pi值的大小，作用力的寬度b、相臨兩個凸度峰之間的距離S以及臨界值Lik等，是實現(xiàn)理想板形控制的關(guān)鍵所在。圖11中，a、b為VC軋輥力學(xué)校直原理圖，c、d為AVC軋輥力學(xué)校直原理圖，e、f為AVC-Ⅱ型軋輥力學(xué)校直原理圖，g為AVC-Ⅲ型軋輥力學(xué)校直原理圖，h為AVC-Ⅵ型軋輥力學(xué)校直原理圖。
AVC軋輥的工作壓力是由專門的液壓動力及其控制系統(tǒng)提供的，高壓液體通過旋轉(zhuǎn)接軸(6)、芯軸(2)上的油路、油槽、進入油腔(5)，油腔(5)中的氣體經(jīng)過安全放氣閥(1)排出，排出氣體后關(guān)閉放氣閥(1)。在油腔液體介質(zhì)壓力的作用下，油腔(5)部位的輥套(4)部分發(fā)生彈性脹形，輥套的外表面形成一定的輥形和凸度，凸度峰的大小與液體介質(zhì)的工作壓力成正比，控制液體介質(zhì)的工作壓力大小，就可以控制凸度峰的大小和輥形的變化。
軋制特寬闊平直帶材時，根據(jù)工藝要求，可選擇多油腔多凸度AVC軋輥，如圖7、8、9、10所示。
AVC軋輥不僅彌補了VC軋輥存在的不足，而且它還具備VC軋輥不能比擬的特色和優(yōu)點實現(xiàn)了芯軸支承輥套。在液壓動力系統(tǒng)失誤或超負荷異常軋制時，起到普通軋輥的作用，維持正常生產(chǎn)。
由于油腔容積小，使得軋制反應(yīng)迅速、控制速度高。
采用多凸度輥形時，不需與彎輥機構(gòu)配合，就可以實現(xiàn)對軋材中央和邊緣的板形同時加以控制，因此，大為節(jié)省設(shè)備投資。
對帶鋼板形和橫斷面(厚度均勻性)的控制精度高，效果好，所以，軋機生產(chǎn)率高，軋材質(zhì)量好等等。
由此可見，發(fā)明的AVC軋輥，是對現(xiàn)有的VC軋輥的進一步改進和發(fā)展，AVC軋輥不僅工作狀態(tài)穩(wěn)定，具有許多特色和優(yōu)點，而且對于軋制特寬闊平直的帶材更具有特殊的意義，這無疑會使板、帶、箔材的軋制技術(shù)、軋制工藝的發(fā)展，大大向前推進一步。
權(quán)利要求
1.一種具有異型油腔的凸度可控式軋輥，包括芯軸(2)、輥套(4)、旋轉(zhuǎn)接軸(6)等零部件所組成，其特征在于該軋輥具有一個或一個以上的油腔(5)，其縱截面為透鏡狀曲線，曲線的峰頂和芯軸(2)或輥套(4)接觸。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的具有異型油腔的凸度可控式軋輥，其特征在于芯軸(2)兩端肩部開環(huán)形槽，槽內(nèi)放置密封環(huán)(3)，并在芯軸上設(shè)有油路。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的具有異型油腔的凸度可控式軋輥，其特征在于輥套(4)的內(nèi)表面加工成凹透鏡狀曲線。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的具有異型油腔的凸度可控式軋輥，其特征在于芯軸(2)的表面加工成凸透鏡狀曲線。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的具有異型油腔的凸度可控式軋輥，其特征在于有兩個或兩個以上油腔的軋輥，在芯軸(2)上開有連通相鄰油腔的槽。
全文摘要
一種具有異型油腔的凸度可控式軋輥，其軋輥的油腔截面為凸透鏡狀曲線，曲線的峰頂和芯軸(或輥套)接觸，使得芯軸支承輥套，并使軋輥油腔的容積大為減小，以利于提高軋制響應(yīng)速度。根據(jù)軋材寬度和軋制工藝要求，該軋輥的油腔可以設(shè)計為一個或者一個以上。該軋輥克服了VC軋輥的缺點，具有中央和邊緣板形控制效果好，不需要彎輥機構(gòu)配合；軋制反應(yīng)快；軋材質(zhì)量好；生產(chǎn)效率高等優(yōu)點，有顯著的經(jīng)濟效益。
文檔編號B21B27/03GK1043644SQ8910863
公開日1990年7月11日 申請日期1989年11月22日 優(yōu)先權(quán)日1989年11月22日
發(fā)明者管述哲, 王學(xué)前 申請人:東北重型機械學(xué)院秦皇島分校