專利名稱：皮爾格冷軋管機(jī)變曲率節(jié)曲線非圓主動齒輪齒條機(jī)構(gòu)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型涉及一種適用于皮爾格二輥式無縫管冷軋機(jī)(以下簡稱冷軋管機(jī))變 曲率節(jié)曲線非圓主動齒輪(以下簡稱非圓齒輪)齒條機(jī)構(gòu)。
背景技術(shù)：
在冷軋管機(jī)的軋制過程中，安裝有軋輥孔型(以下簡稱孔型)的工作機(jī)架，在曲柄 連桿機(jī)構(gòu)的帶動下做往復(fù)水平直線運(yùn)動；同時孔型又通過其軸端的圓形主動齒輪，借助水 平地固定在冷軋管機(jī)機(jī)座上與之嚙合的齒條的驅(qū)動而旋轉(zhuǎn)，從而對夾在上下孔型之間的管 坯進(jìn)行軋制。這時主動齒輪與齒條嚙合線上的各點都是孔型旋轉(zhuǎn)的瞬時速度中心(以下簡 稱瞬心)。孔型上各點的速度，等于該點至瞬心的距離與其角速度的乘積，速度方向則取決 于孔型上該點的運(yùn)動方向。對于上孔型來說，位于瞬心以下的孔型各點，其速度小于所軋管料的速度而形成 前滑區(qū)；位于瞬心以上的孔型各點，其速度大于所軋管料的速度而形成后滑區(qū)。因為同一瞬 時變形區(qū)內(nèi)(以下簡稱同變區(qū))孔型與管料的接觸應(yīng)力基本相等，所以把能使同變區(qū)前、后 滑區(qū)面積相等的點至孔型中心的距離，稱為冷軋管機(jī)的軋制半徑。當(dāng)冷軋管機(jī)主動齒輪的節(jié)圓半徑小于軋制半徑時，同變區(qū)前滑區(qū)面積大于后滑區(qū) 面積，將產(chǎn)生向前的軸向力；反之，當(dāng)冷軋管機(jī)主動齒輪的節(jié)圓半徑大于軋制半徑時，同變 區(qū)前滑區(qū)面積小于后滑區(qū)面積，則產(chǎn)生向后的軸向力。軸向力過大將對軋制過程產(chǎn)生非常不利的嚴(yán)重影響如出現(xiàn)兩根相鄰管料端部互 相切入；送進(jìn)時管料工作錐從芯棒上脫開的阻力增加；芯棒桿縱向彎曲，造成端部裝料的 冷軋管機(jī)裝料的極大困難；送進(jìn)機(jī)構(gòu)磨損加?。簧踔脸霈F(xiàn)工作錐竄動，導(dǎo)致軋制過程無法 正常進(jìn)行；……等等。所以軸向力的大小在很大程度上決定著冷軋管機(jī)生產(chǎn)率的高低。綜上所述可知影響軋制過程軸向力的主要因素，是冷軋管機(jī)孔型主動齒輪的節(jié) 圓半徑。理想的主動齒輪節(jié)圓半徑，應(yīng)該始終等于軋制過程中的軋制半徑，這樣在整個軋制 過程中都沒有軸向力的產(chǎn)生。但普通的圓形主動齒輪是很難做到的。目前使用的冷軋管機(jī)為了平衡軋制過程中的軸向力，一般根據(jù)該機(jī)能夠軋制的成 品管平均半徑和管坯平均半徑，憑經(jīng)驗確定孔型主動齒輪的節(jié)圓半徑。這樣的冷軋管機(jī)圓 形主動齒輪，很難完全平衡軋制過程中的軸向力，離基本消除軸向力，或者將軸向力控制在 不影響軋制工作正常進(jìn)行范圍內(nèi)的目標(biāo)相去甚遠(yuǎn)。
發(fā)明內(nèi)容本實用新型提供了一種冷軋管機(jī)變曲率節(jié)曲線非圓主動齒輪齒條機(jī)構(gòu)，其中，機(jī) 構(gòu)中的變曲率節(jié)曲線非圓主動齒輪齒條節(jié)曲線的形狀，是與冷軋管機(jī)軋制半徑的軌跡曲線 相吻合的變曲率非圓曲線。進(jìn)一步地，機(jī)構(gòu)中與變曲率節(jié)曲線非圓主動齒輪嚙合的齒條，與水平面成0. 1° 5.0°的傾角，固定在冷軋管機(jī)機(jī)座的相應(yīng)部位。[0010]進(jìn)一步地，所述變曲率非圓曲線是螺線、擺線或者拋物線。本實用新型是這樣實現(xiàn)的根據(jù)冷軋管機(jī)機(jī)架總行程長度和孔型半徑、以及軋制的成品管半徑與管坯半徑等數(shù)據(jù)，用機(jī)械設(shè)計的普通方法，首先確定冷軋管機(jī)主動齒輪的 一般技術(shù)參數(shù)(如模數(shù)、齒寬等)，然后根據(jù)公式α = arctan[KX (P-Q)/H]..............................................(1)β =180° X [H/3i+2XMXcos(a)]/[G-KX (P+Q)/2]......................(2)A = G-KXQ+π XMXsin(a )............................................(3)B = G-KXP-π XMXsin(a )............................................(4)C = H/cos(a )+2X Ji XM...............................................(5)D = π XM............................................................(6)Z = ceil {H/[π XMX cos ( a ) ]+2}.......................................(7)式中a—齒條節(jié)曲線與水平面之間的傾角(以下簡稱齒條傾角)，單位(° )；β——冷軋管機(jī)非圓齒輪節(jié)曲線行程角，單位(° )；A——本實用新型機(jī)構(gòu)非圓齒輪節(jié)曲線的大端曲率半徑，單位毫米；B——本實用新型機(jī)構(gòu)非圓齒輪節(jié)曲線的小端曲率半徑，單位毫米；C——本實用新型機(jī)構(gòu)非圓齒輪齒條節(jié)曲線的弧長，單位毫米；D——本實用新型機(jī)構(gòu)非圓齒輪齒條每齒在其節(jié)曲線上所占弧長，單位毫米；G——冷軋管機(jī)的孔型半徑，單位毫米；H——冷軋管機(jī)機(jī)架的總行程長度，單位毫米；K——根據(jù)經(jīng)驗或?qū)嶒灤_定的系數(shù)，一般在0. 5 0. 9之間；M——本實用新型機(jī)構(gòu)非圓齒輪齒條的模數(shù)(GB/T1357-1987)；P—冷軋管機(jī)所軋管坯的半徑，單位毫米；Q——冷軋管機(jī)軋制的成品管半徑，單位毫米；Z——本實用新型機(jī)構(gòu)非圓齒輪的齒數(shù)。成品管半徑Q ；以及根據(jù)經(jīng)驗或?qū)嶒灤_定的系數(shù)K等，分別代入上述(1) (7)式， 得齒條傾角；非圓齒輪節(jié)曲線行程角；非圓齒輪的大端曲率半徑Α;小端曲 率半徑B;非圓齒輪齒條節(jié)曲線的弧長C;非圓齒輪齒條每齒在節(jié)曲線上所占的弧長D ；非 圓齒輪的齒數(shù)Z ；齒條的齒數(shù)Z-I等。利用上述數(shù)據(jù)，即可做出本實用新型機(jī)構(gòu)的非圓齒輪；齒條。把此實用新型的非圓齒輪，安裝于冷軋管機(jī)右機(jī)架牌坊、左機(jī)架牌坊兩邊孔型的 軸端部做軋制工作的主動齒輪。將與之嚙合的齒條，按由(1)式計算出的一般處于0. Γ 5. 0°之間的傾角，固定在冷軋管機(jī)機(jī)座的相應(yīng)部位。當(dāng)機(jī)架牌坊連同下孔型上孔型，在連桿曲柄齒輪機(jī)構(gòu)的帶動下，作往復(fù)水平直線 運(yùn)動的同時；上下孔型又在本實用新型機(jī)構(gòu)的驅(qū)動下，作相向旋轉(zhuǎn)運(yùn)動；周期性地逐步將 管坯軋制為成品無縫管。由以上所述和計算知本實用新型機(jī)構(gòu)非圓齒輪齒條節(jié)曲線形狀，是較大程度地 與該冷軋管機(jī)軋制半徑的軌跡曲線相吻合的直線、螺線、擺線或者拋物線等合理形式的變曲率非圓曲線。因此可使軋制過程中同變區(qū)前、后滑區(qū)面積基本相等。所以能夠顯著降低 軋制過程中的軸向力，從而不同程度地提高各種冷軋管機(jī)的工作條件和生產(chǎn)率。本實用新型既適用于以軋制鋼及其合金管材的冷軋管機(jī)，也適用于以軋制銅、鋁 等有色金屬及其合金管材的冷軋管機(jī)作軋制工作的主動齒輪齒條機(jī)構(gòu)。


圖1皮爾格冷軋管機(jī)變曲率節(jié)曲線非圓主動齒輪齒條機(jī)構(gòu)圖2本實用新型機(jī)構(gòu)在皮爾格冷軋管機(jī)中的具體實施方式
1非圓齒輪 2齒條 3右機(jī)架牌坊 4左機(jī)架牌坊 5冷軋管機(jī)機(jī)座6下軋輥孔型 7上軋輥孔型 8連桿 9曲柄齒輪11，12，13，-,20,…，36非圓齒輪按曲率半徑由大到小的齒數(shù)序號α齒條節(jié)曲線與水平面之間的傾角，單位(° )；β皮爾格冷軋管機(jī)變曲率節(jié)曲線非圓主動齒輪節(jié)曲線行程角，單位(° )；A本實用新型機(jī)構(gòu)非圓齒輪節(jié)曲線的大端曲率半徑，單位毫米；B本實用新型機(jī)構(gòu)非圓齒輪節(jié)曲線的小端曲率半徑，單位毫米；C本實用新型機(jī)構(gòu)非圓齒輪齒條節(jié)曲線的弧長，單位毫米；D本實用新型機(jī)構(gòu)非圓齒輪齒條每齒在其節(jié)曲線上所占弧長，單位毫米；H皮爾格冷軋管機(jī)機(jī)架的總行程長度，單位毫米；
具體實施方式
下面以LG60-H冷軋管機(jī)為例，說明本實用新型的具體實施方式
。LG60-H冷軋管機(jī)的主要性能參數(shù)如下孔型直徑370毫米；可軋制的成品管直徑32毫米 75毫米；管坯直徑45毫米 95毫米；主動齒輪模數(shù)M = 12毫米；主動齒輪齒寬100毫米；軋機(jī)機(jī)架的總行程長度H = 902. 6毫米?，F(xiàn)假設(shè)欲將半徑P = 45毫米的管坯，軋制為半徑Q = 20毫米之成品無縫管。按 經(jīng)驗取系數(shù)K = 0.8。將上述數(shù)據(jù)分別代入(1) (7)式得齒條傾角α = 1.2694° ；非圓齒輪節(jié)曲線行程角β = 352.4158° ；節(jié)曲線大端曲 率半徑A = 169. 8351毫米；小端曲率半徑B = 148. 1649毫米；節(jié)曲線的弧長C = 978. 2198 毫米；每齒在節(jié)曲線上的弧長D = 37. 6991毫米；非圓齒輪齒數(shù)Z = 26 ；齒條的齒數(shù)Z-I = 25。如圖1所示，本實施例非圓齒輪1、齒條2的繪制方法如下(一).在圖紙上建立以0為原點的極坐標(biāo)系；(二)·以大端曲率半徑A= 169. 8351毫米，小端曲率半徑B= 148. 1649毫米，弧 長C = 978. 2198毫米，行程角β = 352.4158°，作阿基米德螺線(本例為作圖方便將阿基 米德螺線延長至360° )；(三).由阿基米德螺線大端點開始，取弧長=D/2= 18. 8496毫米，得點11 ；(四).以1為起點、每齒弧長D= 37. 6991毫米，沿弧長C等分阿基米德螺線，得 分點 11，12，13，…，35，36;[0064](五)·以點11，12，13，…，35，36為非圓齒輪節(jié)曲線與各齒中線的交點，作出模數(shù) M= 12毫米，齒寬為100毫米的非圓齒輪1 ；(六).以節(jié)線弧長C= 978. 2198毫米，作出模數(shù)12毫米，齒數(shù)25，齒形符合GB/ T1356-2001要求，且左右對稱的齒條2。將按上述步驟做出的，具有本實用新型所述特征的非圓齒輪齒條機(jī)構(gòu)，依照發(fā)明 內(nèi)容中所述的方法，應(yīng)用于LG60-H冷軋管機(jī)作軋制工作的主動齒輪齒條機(jī)構(gòu)。經(jīng)過試軋和 測試，對不同規(guī)格與材質(zhì)的管料，均能顯著減少軋制過程中的軸向力；不同程度地提高冷軋
管機(jī)的生產(chǎn)率。
權(quán)利要求一種皮爾格冷軋管機(jī)變曲率節(jié)曲線非圓主動齒輪齒條機(jī)構(gòu)，其特征在于機(jī)構(gòu)中的變曲率節(jié)曲線非圓主動齒輪齒條節(jié)曲線的形狀，是與冷軋管機(jī)軋制半徑的軌跡曲線相吻合的變曲率非圓曲線。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的皮爾格冷軋管機(jī)變曲率節(jié)曲線非圓主動齒輪齒條機(jī)構(gòu)，其特 征在于機(jī)構(gòu)中與變曲率節(jié)曲線非圓主動齒輪嚙合的齒條，與水平面成0.1° 5.0°的傾 角，固定在冷軋管機(jī)機(jī)座的相應(yīng)部位。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的皮爾格冷軋管機(jī)變曲率節(jié)曲線非圓主動齒輪齒條機(jī)構(gòu)，其特 征在于所述變曲率非圓曲線是螺線、擺線或者拋物線。
專利摘要一種皮爾格冷軋管機(jī)變曲率節(jié)曲線非圓主動齒輪齒條機(jī)構(gòu)，機(jī)構(gòu)中的變曲率節(jié)曲線非圓主動齒輪齒條節(jié)曲線的形狀，是與冷軋管機(jī)軋制半徑的軌跡曲線相吻合的變曲率非圓曲線，因此可使同一瞬時變形區(qū)內(nèi)前、后滑區(qū)面積基本相等，所以能夠顯著降低軋制過程中的軸向力，不同程度地提高各種冷軋管機(jī)的生產(chǎn)率。本實用新型既適用于以軋制鋼及其合金管材的冷軋管機(jī)，也適用于以軋制銅、鋁等有色金屬及其合金管材的冷軋管機(jī)作軋制工作的主動齒輪齒條機(jī)構(gòu)。
文檔編號B21B35/12GK201558858SQ20092030170
公開日2010年8月25日 申請日期2009年3月28日 優(yōu)先權(quán)日2009年3月28日
發(fā)明者姜方余 申請人:溫州市金洛機(jī)械設(shè)備制造有限公司