一种精密成形火车车轴毛坯的楔横轧机制造技术

一种精密成形火车车轴毛坯的特大型楔横轧机，由工作机座Ⅰ、传动系统Ⅱ和传动轴Ⅲ三大部分所组成，其特征在于： ａ、工作机座Ⅰ采用预应力机座，包括机架装配（１）、辊系（２）、压下装置（３）和导板机构（４）；机架装配由上横梁（１１）和下横梁（１４）将操作侧牌坊（１２）和传动侧牌坊（１３）装配在一起，并通过螺钉把合在底座（１５）上，牌坊为闭式结构；压下装置（３）固定于机架操作侧牌坊（１２）、传动侧牌坊（１３）和上横梁（１１）上，由压下电机（１６）驱动，通过蜗轮一蜗杆带动压下螺丝（１９）转动，压下螺丝和压下螺母（１８）啮合，通过半环（２０）、压盖（２１）和凸球面垫（２２）与辊系（２）中上轴承座（２３）相联，压下螺母（１８）固定于机架牌坊内不动，从而实现上轧辊的压下和抬升；当压下装置中的电磁离合器（１７）合上时，可以保证轧辊同步等距离平行移动；当轧件一边的径向尺寸到位，而另一边的径向尺寸未到位时，断开电磁离合器（１７），压下机构对轧辊单独调整；辊系（２）安装于机架牌坊窗口内，由上轴承座（２３）、预应力机构（２４）、下轴承座（２５）、轧辊（２６）、辊套（２７）、模具（２８）、轴向调节机构组成，将轧辊和辊套设计成组合式，模具（２８）安装于辊套（２７）上，辊套（２７）把合在轧辊（２６）上，通过传动系统Ⅱ和传动轴Ⅲ带动轧辊同向旋转而实现火车车轴的轧制；预应力机构（２４）安装于辊系中上下轧辊轴承座之间，轴向调节机构安装于下轴承座（２５）和操作侧机架牌坊（１２）上，铜螺母（３０）置于下轴承座（２５）凸耳处，通过转动调节螺钉（２９）、调节螺母（３１）实现对下轧辊的轴向调节；导板机构（４）安装于机架牌坊上，能够对导板进行上下、前后调节，这样就保证了轧制不同尺寸轧件的轧制工艺稳定性； ｂ、传动系统Ⅱ由齿轮机座（７）、标准减速机（１０）、主电机（９）组成；主电机（９）通过标准减速机（１０）带动齿轮机座（７）中人字齿轮输入轴（３３）转动，输出轴（３２）上装有与输入轴人字齿轮相啮合的大人字齿轮，实现两个输出轴的同向转动； ｃ、传动轴Ⅲ由上传动轴（６）、下传动轴（５）和轧辊相位角调整机构（８）组成；上传动轴（６）和下传动轴（５）联接上下轧辊和齿轮机座输出轴，将齿轮机座两个输出轴的动力与运动传递给工作机座中的两个轧辊；下传动轴（５）与齿轮机座输出轴（３２）相联接的半联轴器上安装有相位角调整机构（８），通过转动调整螺栓（３４），使调节键（３５）带动下半联轴器（３６）相对接手（３７）转动，下轧辊与接手（３７）联接，实现轧辊相位的调整，从而保证两个轧辊上模具的…。（*该技术在2023年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于轴类零件塑性成形设备
，特别是提供了一种精密成形火车车轴毛坯的楔横轧机，适用于轧制直径Φ180mm以上、长度超过2米的超大型轴类零件。
技术介绍
火车车轴是铁路建设的三大关键零件(重轨、车轴和车轮)之一，属于超大型轴类零件。目前国内外生产火车车轴毛坯的主要设备类型有三种1)自由锻造成形的压力机，它的生产效率为每分钟0.2～0.3根；2)锻造成形的精锻机，它的生产效率为每分钟0.3～0.5根；3)轧制成形的三辊仿形轧机，它的生产效率为每分钟0.3～0.6根。关于采用楔横轧技术轧制轴类零件，目前世界上研制的最大楔横轧机只能轧制直径在φ150mm以下，长度在1200mm以下的轴类零件，其模具最大直径为φ1400mm。对于火车车轴直径在φ180mm以上，长度在2300mm左右这样超大型轴类零件，目前现有的设备无法生产。因此，采用多楔精密轧制成形火车车轴工艺，研制特大型楔横轧机设备生产火车车轴毛坯，在世界上尚为首次。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种新型高效轧制火车车轴设备——二辊分体式特大型楔横轧机(图1、图2)，在楔横轧机辊系的上下轧辊上安装多楔模具，由传动系统带动轧辊同向旋转，轧制出火车车轴毛坯。本专利技术在满足多楔精密轧制成形火车车轴工艺要求基础上，按照“以轧代锻”提高产品精度和生产效率的轧钢思路，设计出二辊分体式多楔精密成形火车车轴毛坯的特大型楔横轧机(图1、图2)。该轧机由工作机座I、传动系统II和传动轴III三大部分所组成，主要技术参数为1)最大轧制力2600～3500KN；2)最大轧制力矩500～650KN.m；3)轧辊转速2～5rpm；4)主电机功率350～400KW；5)模具最大外径φ1500～1700mm；6)辊身长度2200～2300mm；7)轧件直径φ180～230mm；8)上轧辊上下调整量300～500mm；9)下轧辊轴向调整量±15mm；10)下轧辊相位调整角度±3°；11)压下电机功率6～10KW； 12)压下速度0.15～0.2mm/s。工作机座I采用预应力机座，主要包括机架装配1(图3)、辊系2(图5)、压下装置3(图4)和导板机构4。机架装配主要由上横梁11和下横梁14将操作侧牌坊12和传动侧牌坊13装配在一起，并通过螺钉把合在底座15上。牌坊为闭式结构，可以提高轧机刚度。压下装置3固定于机架操作侧牌坊12、传动侧牌坊13和上横梁11上，由压下电机16驱动，通过蜗轮-蜗杆带动压下螺丝19转动，压下螺丝和压下螺母18啮合，通过半环20、压盖21和凸球面垫22与辊系2中上轴承座23相联，压下螺母18固定于机架牌坊内不动，从而实现上轧辊的压下和抬升，其压下量为300～500mm。当压下装置中的电磁离合器17合上时，可以保证轧辊同步等距离平行移动；当轧件一边的径向尺寸到位，而另一边的径向尺寸未到位时，断开电磁离合器17，压下机构可以对轧辊单独调整。辊系2安装于机架牌坊窗口内，主要由上轴承座23、预应力机构24、下轴承座25、轧辊26、辊套27、模具28、轴向调节机构(图6)组成，将轧辊和辊套设计成组合式，可以减小机架窗口满足安装轧辊要求的尺寸。模具28安装于辊套27上，辊套27把合在轧辊26上，通过传动系统II和传动轴III带动轧辊同向旋转而实现火车车轴的轧制；预应力机构24安装于辊系中上下轧辊轴承座之间，通过液压缸系统在上下轧辊轴承座之间施加预应力，使得轧机总体刚度比无此装置的轧机提高约1.9倍；轴向调节机构(图6)安装于下轴承座25和操作侧机架牌坊12上，铜螺母30置于下轴承座25凸耳处，通过转动螺钉29、调节螺母31实现对下轧辊的轴向调节，其调节量为±10mm。导板机构4安装于机架牌坊上，能够对导板进行上下、前后调节，这样就保证了轧制不同尺寸轧件的轧制工艺稳定性。传动系统II由齿轮机座7(图7)、标准减速机10、主电机9组成。主电机9通过标准减速机10带动齿轮机座7中人字齿轮输入轴33转动，输出轴32上装有与输入轴人字齿轮相啮合的大人字齿轮，实现两个输出轴的同向转动。传动轴III由上传动轴6、下传动轴5和轧辊相位角调整机构8(图8)组成。上传动轴6和下传动轴5联接上下轧辊和齿轮机座输出轴，将齿轮机座两个输出轴的动力与运动传递给工作机座中的两个轧辊。下传动轴5与齿轮机座输出轴32相联接的半联轴器上安装有相位角调整机构8，通过转动调整螺栓34，使调节键35带动下半联轴器36相对接手37转动，下轧辊与接手37联接，实现轧辊相位的调整，从而保证两个轧辊上模具的型槽在圆周方向对正，其相位角的调整范围为±3°。本专利技术与现有现有生产火车车轴设备比较，优点如下1)轧机采用分体式结构，即工作机座与传动系统分开布置，二者之间用万向接轴联接。这种结构形式的主要优点是(1)采用闭式齿轮传动，齿轮的啮合条件及润滑条件好，寿命长，噪音小于60分贝，清洁生产；(2)在上下轴承座间安装预应力装置，提高轧机刚度约1.9倍；(3)工作机座与齿轮传动系统分开，安装、调整及维修方便；(4)轧辊轴承采用滚动轴承，显著降低能耗；(5)轧辊径向调整量大且不会影响轧辊相位的变化。(6)设置相位角调整机构，保证两个轧辊上模具的型槽在圆周方向对正；4)电动压下装置，压下系统采用蜗轮-蜗杆传动机构的电动压下装置，并装有电磁离合器，既可实现上轧辊的两轴承座同时压下，又可实现单独压下，从而可实现轧辊喇叭口的调整。2)单机生产率高。与自由锻比(目前我国80％的火车车轴采用该方法生产)高8倍以上；与奥地利精锻机(世界上最先进的方法)比高4倍以上；与三辊仿形轧制(俄罗斯)比高3倍以上；3)轧件材料利用率高。与自由锻比平均高20％；与精锻机比平均高10％；与仿形轧制比平均高15％，每根轴节材60～150kg。4)机加工工序减少。由于现有的三种工艺生产出的火车车轴毛坯尺寸精度不如楔横轧，加上直角台阶不如楔横轧容易成形(均有斜面过渡)，故都要经过粗加工后再精加工，楔横轧可直接进行精加工，节能工序。5)生产成本低。楔横轧与现有技术比较，具有效率高、节材、省加工工序等，其生产成本可下降15～30％。附图说明图1为本专利技术一种多楔精密成形火车车轴毛坯的特大型楔横轧机主视图，其中，机架装配1，辊系2，压下装置3，下传动轴5，上传动轴6，齿轮机座7，相位角调整机构8，标准减速机10。图2为本专利技术多楔精密成形火车车轴毛坯的特大型楔横轧机俯视图，其中，导板机构4，主电机9。图3为本专利技术机架装配图，其中，上横梁11，操作侧牌坊12，传动侧牌坊13，下横梁14，底座15。图4为本专利技术压下装置装配图，其中，压下电机16，电磁离合器17，压下螺母18，压下螺丝19。图5为本专利技术辊系装配图，其中，半环20，压盖21，凸球面垫22，上轴承座23，预应力机构24，下轴承座25，轧辊26，辊套27，模具28。图6为本专利技术轴向调节机构剖视图，其中，操作侧牌坊12，下轴承座25，调节螺钉29，铜螺母30，调节螺母31。图7为本专利技术齿轮机座装配图，其中，输出轴32，输入轴33。图8为本专利技术相位角调整机构剖视图，其中，调节螺栓34，调节键35，下半联轴器36，接手37。本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种精密成形火车车轴毛坯的特大型楔横轧机，由工作机座I、传动系统II和传动轴III三大部分所组成，其特征在于a、工作机座I采用预应力机座，包括机架装配(1)、辊系(2)、压下装置(3)和导板机构(4)；机架装配由上横梁(11)和下横梁(14)将操作侧牌坊(12)和传动侧牌坊(13)装配在一起，并通过螺钉把合在底座(15)上，牌坊为闭式结构；压下装置(3)固定于机架操作侧牌坊(12)、传动侧牌坊(13)和上横梁(11)上，由压下电机(16)驱动，通过蜗轮一蜗杆带动压下螺丝(19)转动，压下螺丝和压下螺母(18)啮合，通过半环(20)、压盖(21)和凸球面垫(22)与辊系(2)中上轴承座(23)相联，压下螺母(18)固定于机架牌坊内不动，从而实现上轧辊的压下和抬升；当压下装置中的电磁离合器(17)合上时，可以保证轧辊同步等距离平行移动；当轧件一边的径向尺寸到位，而另一边的径向尺寸未到位时，断开电磁离合器(17)，压下机构对轧辊单独调整；辊系(2)安装于机架牌坊窗口内，由上轴承座(23)、预应力机构(24)、下轴承座(25)、轧辊(26)、辊套(27)、模具(28)、轴向调节机构组成，将轧辊和辊套设计成组合式，模具(28)安装于辊套(27)上，辊套(27)把合在轧辊(26)上，通过传动系统II和传动轴III带动轧辊同向旋转而实现火车车轴的轧制；预应力机构(24)安装于辊系中上下轧辊轴承座之间，轴向调节机构安装于下轴承座(25)和操作侧机架牌坊(12)上，铜螺母(30)置于下轴承座(25)...

【专利技术属性】
技术研发人员：束学道，胡正寰，刘晋平，张巍，杨翠平，
申请(专利权)人：北京科技大学，
类型：发明
国别省市：