[发明专利]高速螺旋圈卷盘架

说明书

本发明一般地涉及高速线材轧机，尤其是关于被用来将这种轧机的热轧产品在冷却输送带等上面形成螺旋形环圈结构以便存放的螺旋圈卷盘架的改进。

一种传统的螺旋圈卷盘架在图1中用标号10表示。所述的螺旋圈卷盘架具有一轴承座12和一支承在第一轴承组件16和第二轴承组件18之间的用于绕其轴线“X”旋转的活动套筒14。轴承16和18的中心线位于相互间隔距离为“B”的各个基准平面P1和P2上。所述第二轴承组件18的孔径为“D”。

所述套筒14带有一与一大直径的锥齿轮22啮合的伞形齿轮20，所述锥齿轮22由传统的装置(未图示)驱动。一螺旋圈卷盘管24装在套筒上随之一起转动。该螺旋圈卷盘管具有一进入段24a，它们位于第一轴承组件16和第二轴承组件18间的套筒轴线上，以及一三锥弯曲的中间段24b，它从所述进入段通过基准平面P2通向输出端24c。该输出端离开所述基准平面P2一个外延伸距离“A”，并径向地离开轴线“X”以形成具有直径“F”的一个圆形路径。螺旋圈卷盘管由一个管子支撑结构26固定，该支撑结构包括从套筒14径向地伸出的多个臂。热轧产品被引进螺旋圈卷盘管的进入段24a中，而以一具有直径F的连续螺旋形结构从所述输出端24c输出。

参看图2，从图中可看到，在静态状况下，包括有套筒、螺旋圈卷盘管和支撑结构件的转动组件在其自重“W”作用下挠曲，如曲线28(为便于说明而加以放大)所示。因此，转动组件的重心30就横向离开旋转轴线X一个距离“Y”。重心横向偏移Y所达到的最小值作为对该螺旋圈卷盘架的“刚度”的度量标准。

一般认为螺旋圈卷盘架的安全工作速度不应大于约转动组件临界共振转速的65％。临界共振速度与横向偏移值Y的平方根成反比。

螺旋圈卷盘架目前可以大约以100至110米/秒的轧制输出速度良好地工作。然而当这个速度继续提高到120米/秒或更大些时，传统的螺旋圈卷盘架要在如此高速的情况下能良好地工作便会面临越来越多问题。其原因就是其刚度不够，刚性不够不仅会使转动组件的临界共振转速降低，而且会引起大得令人难以接受的振动。

本发明的目的是要使螺旋圈卷盘架的刚度显著提高因而克服已有技术中存在的问题并能满足现代轧机速度不断提高的要求。

为实现本发明的上述目的，本发明提供了一种用于接受至少以120米/秒的速度轴向运动的线材等形式的单股产品并使所述产品成为连续的一系列环圈的轧机的螺旋圈卷盘架，它包括：一具有一纵向轴线的套筒；围绕并支承所述套筒使之绕所述轴线旋转的第一和第二轴承组件，所述的第一和第二轴承组件的中心线分别位于垂直于所述轴线的相互分开的第一和第二基准平面上；用于使所述套筒绕所述轴线旋转的装置；以及一由所述套筒带动用于随它绕所述轴线转动的螺旋圈卷盘管，所述螺旋圈卷盘管具有位于第一和第二轴承间的所述轴线上并引导所述产品进入的一个进入段，和一个三维弯曲的中间段，它从所述进入段通过所述第二基准平面而终止于供形成所述一系列连续环圈的产品输出的输出端，所述输出端径向地离开所述轴线以形成一个围绕所述轴线用于输出端的圆形路径，其中，所述圆形路径的直径等于所述环圈直径，所述输出端与所述第二平面离开一个小于所述圆形路径直径的悬伸距离。

本发明是基于对这一事实的确定，即造成螺旋圈卷盘架刚度不够的主要因素是套筒和螺旋圈卷盘管悬伸出第二轴承组件。在传统的螺旋圈卷盘架中，所述的悬伸长度总是大于由该螺旋圈卷盘架形成的螺旋环圈直径和在第一与第二轴承组件之间的轴向间距。按照本发明，该悬伸长度要减小到上述这些尺寸的几分之一由此产生可在较高速度可靠地平衡和安全地工作的一个刚度结构。

图1示出一传统轧机的螺旋圈卷盘架的主要零件；

图2是一螺旋圈卷盘架在静态状态时挠曲受力分析；以及

图3示出螺旋圈卷盘管悬伸长度与第二轴承组件的孔径的关系。

已往，对由速度引起的轴承失效的忧惧始终影响着本技术领域的技术人员，他们始终把第二轴承组件18的所谓“DmN值”(平均直径×转/分)保持低于约1,000,000。这样，由于螺旋圈卷盘架的转速必需提高以保持与轧机输出速度的提高步调相一致以及为了使DmN的值保持在被认为是安全的限值范围内，轴承孔径被减小到最低限度。然而，如图3所示，螺旋圈卷盘管悬伸长度A是第二轴承组件18的孔径D的函数。