專利名稱：冷軋管軋機(jī)的曲軸傳動(dòng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種具有可往復(fù)運(yùn)動(dòng)的軋機(jī)機(jī)架的冷軋管軋機(jī)，軋機(jī)機(jī)架通過兩根連桿與兩根曲柄銷連接，它的慣性力可通過反向質(zhì)量至少部分平衡，反向質(zhì)量以離心配重的形式，相對(duì)于曲軸旋轉(zhuǎn)軸線與連桿鉸接點(diǎn)錯(cuò)開180°偏心地裝在曲軸上。
傳統(tǒng)的冷軋管軋機(jī)的軋機(jī)機(jī)架的往復(fù)運(yùn)動(dòng)，可同不同結(jié)構(gòu)形式的曲軸傳動(dòng)來產(chǎn)生。軋機(jī)機(jī)架和軋輥巨大的運(yùn)動(dòng)慣性質(zhì)量產(chǎn)生很大的慣性力，必須采取對(duì)抗性措施以減小振動(dòng)。在最簡單的結(jié)構(gòu)中，對(duì)抗性措施限于在曲軸傳動(dòng)裝置的曲軸上裝配重，但是它只能起一種較差的質(zhì)量平衡作用，并且不適用于防止振動(dòng)。
大多數(shù)冷軋管軋機(jī)配備有轉(zhuǎn)矩和質(zhì)量平衡系統(tǒng)，通過此系統(tǒng)同樣可以完全平衡一階慣性力，如同一個(gè)非常良好的轉(zhuǎn)矩平衡裝置那樣。在一種已知的冷軋管軋機(jī)中，用一個(gè)鉸接在曲軸傳動(dòng)裝置上的轉(zhuǎn)矩平衡系統(tǒng)來實(shí)現(xiàn)上述目標(biāo)，此系統(tǒng)將軋機(jī)機(jī)架向死點(diǎn)位置減速時(shí)釋放的動(dòng)能，儲(chǔ)存在錯(cuò)開90℃裝在曲軸傳動(dòng)位置中可上下垂直運(yùn)動(dòng)的平衡質(zhì)量中，并接著當(dāng)軋機(jī)機(jī)架速時(shí)重新利用此動(dòng)能。這種垂直式轉(zhuǎn)矩平衡系統(tǒng)，在計(jì)入正反行程的軋輥轉(zhuǎn)矩的情況下，引起驅(qū)動(dòng)馬達(dá)和曲軸之間因動(dòng)能一時(shí)回授使總的驅(qū)動(dòng)減荷。這意味著，在曲軸轉(zhuǎn)速為常數(shù)時(shí)，驅(qū)動(dòng)轉(zhuǎn)矩也基本為常數(shù)，因?yàn)閯?dòng)能在部分傳動(dòng)機(jī)構(gòu)之間來回流動(dòng)，不會(huì)加重馬達(dá)的負(fù)荷(MannesmannDemag冶金技術(shù)，“MaschinenandAnlagenzurHerstellungvonRohrennachdemKaltpilgeruerfahren”，18和19頁)。
雖然這種結(jié)構(gòu)形式滿足質(zhì)量和轉(zhuǎn)矩平衡的要求，但這種已知的方案有缺點(diǎn)，它要求有深厚的基礎(chǔ)，這占投資費(fèi)用的一大部分。另一個(gè)缺點(diǎn)是，在曲軸曲拐上作為中間的曲軸軸承，必須使用可分式因而是昂貴的軸承。
已經(jīng)建議，對(duì)于小尺寸管使用行星式曲軸傳動(dòng)，通過這種傳動(dòng)裝置同樣可以有完全的質(zhì)量平衡和完全的轉(zhuǎn)矩平衡。這種軋機(jī)還可以使用整體式軸承，并規(guī)定較小的基礎(chǔ)深度，不過這種結(jié)構(gòu)形式不可用于大尺寸管子的冷軋管軋機(jī)。
最后，由DE4124691C1還已知簡化的冷軋管軋機(jī)的曲軸傳動(dòng)，使曲軸傳動(dòng)裝置由三根彼此平行并等距排列的軸組成，其中，中間的設(shè)計(jì)作為曲軸的軸，通過其曲柄銷與可與軋機(jī)機(jī)架連接的連桿相連。一個(gè)主要質(zhì)量偏心地裝在曲軸上；在另兩根軸上裝有附加質(zhì)量，它們應(yīng)共同一階的慣性力，但是這里也要求有較厚的基礎(chǔ)，因?yàn)?，包括?qū)動(dòng)銷、平衡重量、軸承齒輪和外殼在內(nèi)的整個(gè)傳動(dòng)機(jī)構(gòu)，可設(shè)在固定的軋制中心線之下，以便能自由輸出軋制管。尤其對(duì)于大尺寸管的冷軋管軋機(jī)，再加上這些零件的最小高度，得出傳動(dòng)機(jī)構(gòu)的總高度，傳動(dòng)機(jī)構(gòu)仍然要求深坑作基礎(chǔ)。此外，已知的建議中，也沒有提出針對(duì)曲軸角速度不均勻性的對(duì)抗措施。
從DE4124691C1中所述類型的冷軋管軋機(jī)出發(fā)，本發(fā)明的目的是要制成一種此類的曲軸傳動(dòng)裝置，它在質(zhì)量與轉(zhuǎn)矩最佳平衡的情況下，結(jié)構(gòu)簡單，并在使用整體式軸承的情況下有較小的基礎(chǔ)深度便足夠了，并因而費(fèi)用合理。
按本發(fā)明為達(dá)到此目的建議，由曲軸傳動(dòng)和反向質(zhì)量構(gòu)成的傳動(dòng)機(jī)構(gòu)，在一個(gè)垂直通過輥軋軸線的平面兩側(cè)分成兩個(gè)鏡象的部分傳動(dòng)機(jī)構(gòu)，它們通過傳動(dòng)線路的軸互相連接起來，傳動(dòng)線路在軋別平面之下，由馬達(dá)、離合器和錐齒輪傳動(dòng)箱共同組成，部分傳動(dòng)機(jī)構(gòu)的旋轉(zhuǎn)軸線互相平行并水平設(shè)置，兩個(gè)部分傳動(dòng)機(jī)構(gòu)的曲軸的旋轉(zhuǎn)方向彼此相反。
對(duì)于曲軸傳動(dòng)裝置則建議，它由設(shè)在軋制中心線左右的兩個(gè)部分傳動(dòng)機(jī)構(gòu)組成，部分傳動(dòng)機(jī)構(gòu)的軸的旋轉(zhuǎn)軸線處于水平位置，除驅(qū)動(dòng)軸外，它們最好在一個(gè)公共的平面內(nèi)。將傳動(dòng)機(jī)構(gòu)分成兩個(gè)傳動(dòng)機(jī)構(gòu)部分，可以自由通過即使是大尺寸的軋制管，驅(qū)動(dòng)裝置可設(shè)在軋制平面之下，也可設(shè)在制平面之上。因此，只需要較淺的基礎(chǔ)。
所建議的曲軸傳動(dòng)裝置可以使用不錯(cuò)開的曲柄作為軋機(jī)機(jī)架的傳動(dòng)裝置，這一點(diǎn)在迄今為止的傳動(dòng)裝置中，例如MEER型的傳動(dòng)裝置中是不可能的，因?yàn)樵诶滠埞苘堉七^程中產(chǎn)生管子必須在曲軸上方移出。
在本發(fā)明的設(shè)計(jì)中規(guī)定，冷軋管軋機(jī)的驅(qū)動(dòng)裝置具有一臺(tái)設(shè)在軋制平面之下并帶有與輥軋軸線平行的驅(qū)動(dòng)軸的馬達(dá)，馬達(dá)通過離合器的中間連接與一個(gè)分配傳動(dòng)箱相連，傳動(dòng)箱兩側(cè)垂直于輥軋軸線并沿水平延伸困的驅(qū)動(dòng)半軸，將驅(qū)動(dòng)轉(zhuǎn)矩傳入部分傳動(dòng)機(jī)構(gòu)中。以此方式，使制出的管必須只能從較低處的驅(qū)動(dòng)裝置的上面移出，而在管的兩側(cè)各設(shè)有一半曲軸傳動(dòng)裝置。
在本發(fā)明進(jìn)一步的設(shè)計(jì)中規(guī)定，為了平衡剩余的慣性力，在與每一個(gè)部分傳動(dòng)機(jī)構(gòu)的曲軸旋轉(zhuǎn)軸線平行的軸上，裝設(shè)附加的離心配重它們通過齒輪與裝在曲軸上的齒輪互相嚙合地連接，使曲軸的離心配重與附加的離心配重反向旋轉(zhuǎn)。
在部分傳動(dòng)機(jī)構(gòu)曲軸上的離心配重，平衡曲軸傳動(dòng)裝置及連桿旋轉(zhuǎn)質(zhì)量的離心力。在每根曲軸上附加的離心配重部分以及在以曲軸轉(zhuǎn)速反向旋轉(zhuǎn)的中間軸上與此部分相同的離心配重，可以完全平衡軋機(jī)機(jī)架和連桿的一階振動(dòng)慣性力部分。
在本發(fā)明另一個(gè)建議中，為平衡二階振動(dòng)慣性力規(guī)定，在垂直平面兩側(cè)的兩根驅(qū)動(dòng)軸上，偏心地裝設(shè)垂直旋轉(zhuǎn)的飛輪質(zhì)量。它們被驅(qū)動(dòng)具有兩倍的曲軸轉(zhuǎn)速和彼此相反的旋轉(zhuǎn)方向。
按本發(fā)明另一個(gè)建議，每個(gè)部分傳動(dòng)機(jī)構(gòu)附加的離心配重，也可以各分配在兩根平行軸上，這些平行軸在每個(gè)部分傳動(dòng)機(jī)構(gòu)的分開的曲軸傳動(dòng)裝置的兩側(cè)，通過齒輪同步工作。
歸納起來按本發(fā)明的曲軸傳動(dòng)裝置是通過以下補(bǔ)償質(zhì)量作用的效果來達(dá)到本發(fā)明的目的的在曲軸上的離心配重首先平衡曲軸傳動(dòng)裝置和連桿的旋轉(zhuǎn)質(zhì)量離心力。
在每根曲軸上附加的離心配重部分以及在以曲軸轉(zhuǎn)速反向旋轉(zhuǎn)的中間軸上與此部分相同的離心配重，可以完全平衡軋機(jī)機(jī)架和連桿的一階振動(dòng)慣性部分。在中間軸上的離心配重也可以各分到兩根軸上。
部分傳動(dòng)機(jī)構(gòu)這種特殊的結(jié)構(gòu)，防止了由于離心配重產(chǎn)生慣性力矩；因?yàn)殡x心配重被補(bǔ)償了在曲軸傳動(dòng)裝置部分上剩余的慣性力矩。
曲軸的反向運(yùn)動(dòng)促使補(bǔ)償連桿的慣性矩。
偏心地裝在將傳動(dòng)線路與部分傳動(dòng)機(jī)構(gòu)連接起來的軸上的飛輪質(zhì)量，補(bǔ)償了二階的振動(dòng)慣性力。附加地還可以在驅(qū)動(dòng)軸上設(shè)一個(gè)飛輪質(zhì)量，用以穩(wěn)定曲軸的轉(zhuǎn)速，并因而穩(wěn)定曲軸傳動(dòng)裝置的工作。
按本發(fā)明的曲軸傳動(dòng)裝置的特點(diǎn)是完全平衡了一階和二階的慣性力，完全平衡了所有的一階慣性力矩，以及完全平衡了連桿的慣性矩。這種結(jié)構(gòu)有較小的基礎(chǔ)深度便已足夠，而且不需要昂貴的分開式的軸承?？梢钥紤]不同的傳動(dòng)運(yùn)動(dòng)學(xué)方案，其中的三種表示在附圖中，并在下文中說明。其中

圖1按本發(fā)明曲軸傳動(dòng)裝置的最簡單的形式；圖2按本發(fā)明完全平衡的曲軸傳動(dòng)裝置；以及圖3按本發(fā)明的曲軸傳動(dòng)裝置，其中將附加的離心配重分開放置。
圖1中用數(shù)字1表示往復(fù)運(yùn)動(dòng)的軋機(jī)機(jī)架，其中裝有冷軋輥對(duì)2。在軋機(jī)機(jī)架1兩側(cè)的軸3上各鉸接地裝著一根連桿4，連桿4的另一頭通過軸承5支承在每根曲軸7的曲柄銷6上，曲軸7則通過軸承8和9支承在圖上沒有表示的機(jī)殼上。
如圖1下半部所示，在一個(gè)垂直通過輥軋軸線10延伸的想象的平面兩側(cè)，設(shè)有兩個(gè)在成鏡象的傳動(dòng)機(jī)構(gòu)，它們既包括曲軸7，也包括其他傳動(dòng)部分。在每個(gè)傳動(dòng)機(jī)構(gòu)的曲軸7上，也包括其他傳動(dòng)部分。在每個(gè)傳動(dòng)機(jī)構(gòu)的曲軸7上，與曲柄銷6錯(cuò)開180°偏心地設(shè)有離心配重11，兩個(gè)傳動(dòng)機(jī)構(gòu)的兩個(gè)離心配重11的總重量，應(yīng)設(shè)計(jì)為全部一階旋轉(zhuǎn)和振動(dòng)慣性力均被平衡。
由輥軋軸線兩側(cè)傳動(dòng)機(jī)構(gòu)的布局可以看出，軋制管的自由出12在兩根連桿之間穿過，并經(jīng)過傳動(dòng)線路上方。如圖1下半部所示，傳動(dòng)線路由馬達(dá)12、離合器13和錐齒輪傳動(dòng)箱14組成，錐齒輪傳動(dòng)箱14將傳動(dòng)轉(zhuǎn)矩分配給兩個(gè)彼此對(duì)齊的半軸15a和15b，半軸15a和15b沿水平方向垂直于傳動(dòng)線路。每根半軸15a、15b上裝有一個(gè)飛輪16，以平穩(wěn)曲軸轉(zhuǎn)速。半軸15a和15b均通過軸承17支承，并各裝有一個(gè)齒輪18，在此實(shí)施例中，它與一個(gè)裝在曲軸7上傳動(dòng)比4∶1的齒輪19嚙合，并因而使曲軸旋轉(zhuǎn)。飛輪16和離心配重11沿箭頭方向同步旋轉(zhuǎn)，并能以此方式取得平衡。
在圖2中所示的曲軸傳動(dòng)裝置，通過附加的離心配重20，可進(jìn)一步改善平衡，它與兩根曲軸7上的離心配重11一起，平衡曲軸和連桿的旋轉(zhuǎn)質(zhì)量離心力以及軋機(jī)機(jī)架和連桿的一階振動(dòng)慣性力部分。另加的離心配重20裝在軸21上，軸21與曲軸7的旋轉(zhuǎn)軸線平行，并在同一個(gè)水平平面內(nèi)，同時(shí)，每根軸21上裝有一個(gè)齒輪22，齒輪22一方面與曲軸7上的齒輪19嚙合，另一方面與傳動(dòng)半軸15a和15b上的齒輪18嚙合，并通過適當(dāng)?shù)膫鲃?dòng)比傳遞傳動(dòng)轉(zhuǎn)矩。在此實(shí)施例中，在傳動(dòng)半軸15a和15b上的飛輪16安裝成偏心的，使之補(bǔ)9償在相對(duì)于曲軸轉(zhuǎn)速為兩倍轉(zhuǎn)速時(shí)的二階振動(dòng)慣性力。同類構(gòu)件在圖2中用相同符號(hào)表示。
圖3表示了一種機(jī)構(gòu)，它可以在兩個(gè)曲軸7具有相同旋轉(zhuǎn)方向的情況下，完全平衡一階慣性力和慣性力矩，當(dāng)然沒有平衡連桿的慣性矩。在圖中所表示的按本發(fā)明曲軸傳動(dòng)的結(jié)構(gòu)，附加的離心配重20a和20b沿著與曲軸轉(zhuǎn)相反的方向轉(zhuǎn)動(dòng)，此時(shí)，傳動(dòng)力矩通過齒輪18、22a、19和22b傳遞。
權(quán)利要求
1.具有往復(fù)運(yùn)動(dòng)的軋機(jī)機(jī)架的冷軋管軋機(jī)，軋機(jī)機(jī)架通過連桿與曲軸的曲柄銷連接，它的慣性質(zhì)量可通過反向質(zhì)量至少部分平衡，反向質(zhì)量以離心配重的形式，相對(duì)于曲軸的旋轉(zhuǎn)軸線與連桿的鉸接點(diǎn)錯(cuò)開180°偏心地裝在曲軸上，其特征為由曲軸(7)和反向質(zhì)量構(gòu)成的傳動(dòng)機(jī)構(gòu)，在一個(gè)垂直通過輥軋軸線(10)的平面兩側(cè)分成兩個(gè)鏡象的部分傳動(dòng)機(jī)構(gòu)，它們通過傳動(dòng)線路的軸(15a、15b)互相連接起來，此傳動(dòng)線路在軋制平面之下由馬達(dá)(12)、離合器(13)和錐齒輪傳動(dòng)箱(14)共同組成，部分傳動(dòng)機(jī)構(gòu)的旋轉(zhuǎn)軸線互相平行并水平設(shè)置，兩個(gè)部分傳動(dòng)機(jī)構(gòu)的曲軸(7)的旋轉(zhuǎn)方向彼此相反。
2.按照權(quán)利要求1所述之冷軋管軋機(jī)，其特征為冷軋管軋機(jī)的驅(qū)動(dòng)裝置具有一臺(tái)設(shè)在軋制平面之下并帶有與輥軋軸線平行的驅(qū)動(dòng)軸的馬達(dá)(12)，馬達(dá)(12)通過離合器(13)的中間連接與一個(gè)分配傳動(dòng)箱(錐齒輪傳動(dòng)箱14)相連，傳動(dòng)箱兩側(cè)垂直于輥軋軸線并沿水平伸展的驅(qū)動(dòng)半軸(15a、15b)，將驅(qū)動(dòng)轉(zhuǎn)矩傳入部分傳動(dòng)機(jī)構(gòu)中。
3.按照權(quán)利要求1和2所述之冷軋管軋機(jī)，其特征為為了平衡剩余的慣性力，在與每一個(gè)部分傳動(dòng)機(jī)構(gòu)的曲軸(7)旋轉(zhuǎn)軸線平行的軸(21)上裝設(shè)附加的離心配重(20)，它們通過齒輪(22)與裝在曲軸(7)上的齒輪(19)互相嚙合地連接，使曲軸(7)的離心配重(11)與附加的離心配重(20)反向旋轉(zhuǎn)。
4.按照權(quán)利要求1至3所述之冷軋管軋機(jī)，其特征為為了平衡二階振動(dòng)慣性力，在垂直平面兩側(cè)連接驅(qū)動(dòng)線路與部分傳動(dòng)機(jī)構(gòu)的軸(15a、15b)上，偏心地裝有垂直旋轉(zhuǎn)的飛輪質(zhì)量(16)。
5.按照權(quán)利要求3所述之冷軋管軋機(jī)，其特征為每個(gè)部分傳動(dòng)機(jī)構(gòu)附加的離心配重(20)各分配在兩根平行軸(21a、21b)上，它們?cè)O(shè)在每個(gè)部分傳動(dòng)機(jī)構(gòu)的曲軸(7)兩側(cè)，通過齒輪(19、22a、22b)同步工作。
6.按照權(quán)利要求1至5所述之冷軋管軋機(jī)，其特征為這兩個(gè)部分傳動(dòng)機(jī)構(gòu)的曲軸(7)具有彼此相反的旋轉(zhuǎn)方向。
全文摘要
具有往復(fù)運(yùn)動(dòng)的軋機(jī)機(jī)架的冷軋管軋機(jī)，軋機(jī)機(jī)架通過連桿與曲軸的曲柄銷連接，它的慣性質(zhì)量可通過反向質(zhì)量至少部分平衡，反向質(zhì)量以離心配重的形式，相對(duì)于曲軸的旋轉(zhuǎn)軸線與連桿的鉸接點(diǎn)錯(cuò)開180°偏心地裝在曲軸上，由曲軸和反向質(zhì)量構(gòu)成的傳動(dòng)機(jī)構(gòu)，在一個(gè)垂直通過輥軋軸線的平面兩側(cè)分成兩個(gè)鏡象的部分傳動(dòng)機(jī)構(gòu)，它們通過傳動(dòng)線路的軸互相連接起來，此傳動(dòng)線路在軋制平面之下由馬達(dá)、離合器和錐齒輪傳動(dòng)箱共同組成，部分傳動(dòng)機(jī)構(gòu)的旋轉(zhuǎn)軸線互相平行并水平設(shè)置，兩個(gè)部分傳動(dòng)機(jī)構(gòu)的曲軸的旋轉(zhuǎn)方向彼此相反。
文檔編號(hào)B21B21/00GK1104940SQ94117110
公開日1995年7月12日 申請(qǐng)日期1994年10月14日 優(yōu)先權(quán)日1993年10月20日
發(fā)明者米歇爾·貝斯奇, 拉爾夫·邦瑟爾斯 申請(qǐng)人:曼內(nèi)斯曼股份公司