專利名稱：靜壓懸浮軸輥裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于冶金技術(shù)領(lǐng)域，特別是一種用于金屬輥軋的靜壓懸浮軸輥裝置。
背景技術(shù)：
在冶金行業(yè)，寬厚板熱軋機組中的成型一般采用四輥結(jié)構(gòu)的輥軋機，其結(jié)構(gòu)是由兩個工作輥和兩個支承輥組成的四輥機構(gòu)，每個軸輥的兩端分別安裝在兩個滾動軸承內(nèi)，且軸承分別安裝在兩端的機架內(nèi)。工作時兩工作輥之間是被軋制的鋼板，軋輥的另ー邊與支承輥呈線性接觸，由支撐輥承受工作輥承受的徑向載荷，當支承輥轉(zhuǎn)動時由徑向載荷在支承輥內(nèi)引起的彎曲應カ是對材料強度最為不利的交變型動載荷。因此，一方面為了有足夠的剛度來保證被軋制鋼板的平整性，同吋，為了提高支承輥的抗疲勞強度和増加工作輥的減磨量，支承輥和工作輥的直都會做的很大而且對其材料的質(zhì)量要求也很高。對于3. 5米軋機而言其支承輥的直徑可達2米以上，工作輥的直徑也有I米左右，僅成型部分的重量就達300噸之多。由于工作時的軋制カ很大導致兩端的軸承受カ很大，軸承的機械效率損耗為92%-95%造成了很大的能源浪費。并時常要停機更換，造成運行費用很高。另外，為了保證工作輥工作時的熱強度，采用開放式的水冷卻的方法，這樣雖說軋輥表面受到了冷卻但也加快了エ件的冷卻，導致了軋制カ的増加，也就増加了成型部件的機械損耗，同時也浪費了大量能耗。因此，現(xiàn)有技術(shù)中的輥軋設(shè)備存在以上問題
I、結(jié)構(gòu)龐大，就3. 5米的4輥熱軋機為例，其成型部分的重量就達320噸，由于軸輥的受カ復雜，均為交變的動載荷，則對軸輥的材質(zhì)要求很高，這兩者導致設(shè)備的造價很高；
2、軸輥兩端的軸承為專用軋機用軸承，工作輥由于載荷大且復雜，機械磨損很大，常需停機更換，導致運行費用高且影響經(jīng)濟效益；
3、軸輥兩端的軸承傳動效率為；0.92-0. 95對于熱軋機組的4000KW大功率傳動來說由于滾動軸承的摩擦而引起的能耗達200-250kw。電カ浪費嚴重。開放式的水冷卻導致水用量很大，同時進一歩造成設(shè)備的機械磨損和能源的浪費。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是為了解決上述技術(shù)問題，提供靜壓懸浮軸輥裝置，以期實現(xiàn)降低設(shè)備重量，延長設(shè)備使用壽命，減少設(shè)備能耗。本發(fā)明采取的技術(shù)方案是
ー種靜壓懸浮軸輥裝置，包括軸輥和軸輥座，所述軸輥可轉(zhuǎn)動設(shè)置在所述軸輥座上，其特征是，所述軸輥座包覆所述軸輥，所述軸輥的工作面暴露在所述軸輥座的外部，所述軸輥座與所述軸輥通過密封組件形成ー個密封內(nèi)腔，所述靜壓懸浮軸輥裝置還包括梁體，所述軸輥座設(shè)置在所述梁體上，所述密閉內(nèi)腔連接ー個高壓源，所述高壓源提供高壓對抗所述軸輥工作時產(chǎn)生的徑向力。進ー步，所述密閉內(nèi)腔通過高壓鋼管與所述高壓源相連接，所述高壓鋼管與所述密閉內(nèi)腔有多個孔道相通，所述高壓源為壓カ流量可控的高壓水泵。進ー步，在所述軸輥座與所述軸輥之間設(shè)置軸瓦，在所述軸瓦上開設(shè)多個通孔，所述通孔連接所述軸瓦的兩側(cè)空腔，所述密閉內(nèi)腔上的多個孔道與所述軸瓦上的多個通孔的位置相對應。進 ー步，所述軸瓦在所述軸輥軸截面上覆蓋小于軸輥三分之一的部分。進ー步,所述軸棍座與所述梁體是一體的。進ー步，所述軸輥座覆蓋所述軸輥三分之一至三分之ニ的部分。進ー步，所述密封組件包括軸輥兩端部設(shè)置的密封骨架和密封件，所述密封件密封所述軸輥座與軸輥的連接部位以及密封骨架與所述軸輥的連接部位，所述密封件為整塊設(shè)置，中間開設(shè)有暴露所述軸輥工作面的開ロ，所述開ロ部位與所述軸輥的接觸面的軸向上開有除塵沿ロ。進ー步，所述密封件位于所述軸輥座內(nèi)部的端部沿所述軸輥軸線方向開有燕尾槽。本發(fā)明的有益效果是
1、由于軸輥是安裝在軸輥座內(nèi)的，軸輥表面的接觸應カ是面接觸，且十分均勻，只有現(xiàn)有技術(shù)的2%-8%，因此克服了現(xiàn)有技術(shù)中軸輥磨損嚴重，使用壽命短的問題；
2、通過高壓水使軸輥產(chǎn)生靜壓懸浮，軸輥表面與軸瓦之間產(chǎn)生液膜，兩者之間的接觸力在液體壓カ的作用下可以趨于零，因此，其摩擦損耗是現(xiàn)有技術(shù)中的滾動軸承的5%-20%，節(jié)能效果十分顯著；
3、密封腔內(nèi)的高壓液體對軸輥的表面也起到了冷卻的作用，克服了現(xiàn)有技術(shù)中的開放式冷卻浪費水嚴重的問題；
4、軸輥在軸輥座內(nèi)旋轉(zhuǎn)而軸輥座被安裝在梁體的槽內(nèi)，工作時梁體不做旋轉(zhuǎn)運動，因此節(jié)省了十分昂貴的滾動軸承，降低了設(shè)備的運行成本，同時改善了梁體的受カ環(huán)境，降低了梁體的材質(zhì)要求，大幅度的降低了設(shè)備的制造成本。


附圖I是本發(fā)明局部剖視的結(jié)構(gòu)示意 附圖2是附圖I中的A-A剖視 附圖3是本發(fā)明中密封件平面結(jié)構(gòu)示意 附圖4是附圖3中B-B剖視 附圖5是密封件的燕尾槽的結(jié)構(gòu)示意 附圖6是本發(fā)明中高壓鋼管的安裝結(jié)構(gòu)示意 附圖7是附圖6中C-C剖視 附圖8是附圖6中的D的局部放大圖。附圖中的標記為
1.軸輥；11.工作面；
2.軸輥座；21.封閉內(nèi)腔；
22.密封骨架；23.密封件；
231.沿ロ ；232.燕尾槽；3.梁體；4.聯(lián)軸器；
41.軸套；42.端蓋；
5.高壓鋼管；51.連接通道；
52.堵頭；6.軸瓦；
61.通孔。
具體實施方式
下面結(jié)合附圖對本發(fā)明靜壓懸浮軸輥裝置的具體實施方式
作詳細說明。參見附圖1、2，靜壓懸浮軸輥裝置包括軸輥I和軸輥座2，軸輥I通過滑動軸承設(shè)置在軸輥座2上，軸輥座2在軸輥I和軸向方向上包覆住軸輥1，軸輥I的工作面11暴露在軸輥座2的外面，軸輥座2與軸輥I主體以及軸輥I的兩端形成一個封閉內(nèi)腔21，軸輥座2與軸輥I的兩端通過密封骨架22圍住軸輥I，封閉內(nèi)腔21通過密封件23將與外界密封(參見附圖3、4)。本靜壓懸浮軸輥裝置還包括一個梁體3，軸輥座2通過緊固件固定設(shè)置在梁體3上，在密閉內(nèi)腔21上通過高壓鋼管5連接ー個高壓源，高壓源提供高壓液體(通常使用高壓水)，高壓液體對軸輥I產(chǎn)生徑向的力，當軸輥2工作時，此徑向カ對抗軸輥I工作時產(chǎn)生的相反的徑向力，兩個カ相抵，使軸輥I工作時的徑向力大大減小乃至趨于零。高壓對軸輥I產(chǎn)生的表面應カ為面接觸應力，它遠遠地小于現(xiàn)有技術(shù)的線接觸應力，同時軸輥I與軸輥座2內(nèi)的滑動軸承之間的摩擦力也大大減少,從而達到節(jié)能的目的。軸輥座2包覆軸輥
I的部分在軸輥I的橫截面上占到三分之一至三分之ニ，大的覆蓋面積用于安裝密封件23，使高壓下的密封性能更佳。繼續(xù)參見附圖1、2，在軸輥座2內(nèi)，安裝一個軸瓦6，軸瓦6包住軸輥I的三分之一以下的面積，軸瓦6減小軸輥I的轉(zhuǎn)動阻力，軸瓦6上開設(shè)多個通孔61，通孔61均布在軸瓦6的表面。軸瓦6的內(nèi)表面與軸輥I形成ー個間隙空間，多個通孔61可以讓高壓水均勻地施加于軸棍I的表面上。參見附圖1、6、7、8，高壓鋼管5與封密內(nèi)腔21的連接通道51可設(shè)置多個，以達到高壓水能均勻施加于軸輥I表面的功率，在使用軸瓦6的情況下，高壓鋼管5的連接通道51可設(shè)置成與軸瓦6上的通孔61的位置相對應，減小高壓水的壓カ浪費。高壓鋼管5焊接在軸輥座2的底部，高壓鋼管5的一端用堵頭52堵住，一端連接高壓水泵(圖中未示出)，高壓鋼管5的連接通道51與軸輥座2之間密封。參見附圖3、4、5，密封件23為整塊設(shè)置，可以提高密封性能，在軸輥I與軸輥座2的接ロ位置，密封件23在其兩端都有延伸，密封件23的缺ロ使軸輥I的工作面露出，在軸輥I的軸向上，密封件23開有除塵沿ロ 231，當軸輥I轉(zhuǎn)動時，沿ロ 231刮除軸輥I沾到的灰塵。密封件23的內(nèi)側(cè)均有燕尾槽232，燕尾槽232使高壓水作用于槽內(nèi)，將兩側(cè)密封部分緊壓在軸輥座的內(nèi)壁上，起到更好的密封作用。參見附圖1，軸輥座2的兩端連接聯(lián)軸器4，聯(lián)軸器4包括軸套41和端蓋42，當軸輥I的一端通過花鍵套與旋轉(zhuǎn)動カ通過聯(lián)軸器4聯(lián)接后軸輥I在軸輥座2內(nèi)旋轉(zhuǎn)，進行輥軋工作。本發(fā)明的工作過程是，按附圖I安裝好軸輥裝置后，調(diào)節(jié)好軸輥間的間距，啟動高壓水泵，使軸輥座2與軸輥I之間產(chǎn)生靜壓，通過聯(lián)軸器傳送動力至軸輥I，將待軋制的鋼板放入軸輥I之間，同時調(diào)節(jié)水壓，使軋制產(chǎn)生的徑向カ與高壓水產(chǎn)生的力相抵銷，由于梁體3固定，軸輥I在軸輥2內(nèi)轉(zhuǎn)動時，軸輥2也只受到很小的力，因此，可以將梁體3與軸輥座2制成一體。軋制鋼板的過程中，鋼板產(chǎn)生的熱量傳導至軸輥1，高壓水同時取到了冷卻液的作用，這樣的冷卻方法比開放式的節(jié)水更加顯著，同時也避免了被軋制エ件冷卻過快的情況。軸輥座2通過緊固件固定在梁體3的槽內(nèi)，由梁體3來承受軸輥I所承受的徑向載荷，工作時梁體3本身不旋轉(zhuǎn)，因此梁體3所受的載荷的方向是保持不變的可視為靜載荷或幅度不大的脈沖載荷，這樣就大大的改善了梁體3的力學環(huán)境，與現(xiàn)有的技術(shù)中的支撐輥相比降低了梁體3的材質(zhì)要求，其材質(zhì)可以下降ー個等級。由于梁體3工作時不用像現(xiàn)有的技術(shù)中支撐輥旋轉(zhuǎn)的工作，因此也就省去了兩端十分昂貴的滾動軸承。同時也就不存在軸承的滾動摩擦損耗，梁體3的兩端通過適當?shù)慕Y(jié)構(gòu)設(shè)計可以較簡單的安裝在兩端的機架上。 下面通過ー個例子說明本發(fā)明的積極效果，以3. 5米的四輥熱軋機為例。其與本發(fā)明具有相同功能的4輥組件及軸承的總重量是320噸，如采用本發(fā)明，其重量只有130-135噸，材料節(jié)省了 55%-60%。大幅度的降低了設(shè)備的制造成本。另外也降低了材質(zhì)的要求，改善了軸輥的受理環(huán)境延長了使用壽命，采用靜壓技術(shù)大幅度的降低了機械傳動能源損耗，其摩擦引起的損耗是3. 5米熱軋機組的能源損耗的10%-20%，同時由于不用滾動軸承，也就無需更換軸承，因此本發(fā)明大幅度的提高了軋機的生產(chǎn)效率，大幅度的降低了設(shè)備的運行成本。以上所述僅是本發(fā)明的優(yōu)選實施方式，應當指出，對于本技術(shù)領(lǐng)域的普通技術(shù)人員，在不脫離本發(fā)明原理的前提下，還可以做出若干改進和潤飾，這些改進和潤飾也應視為本發(fā)明的保護范圍。
權(quán)利要求
1.ー種靜壓懸浮軸輥裝置，包括軸輥和軸輥座，所述軸輥可轉(zhuǎn)動設(shè)置在所述軸輥座上，其特征在于所述軸輥座包覆所述軸輥，所述軸輥的工作面暴露在所述軸輥座的外部，所述軸輥座與所述軸輥通過密封組件形成ー個密封內(nèi)腔，所述靜壓懸浮軸輥裝置還包括梁體，所述軸輥座設(shè)置在所述梁體上，所述密閉內(nèi)腔連接ー個高壓源，所述高壓源提供高壓對抗所述軸輥工作時產(chǎn)生的徑向力。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的靜壓懸浮軸輥裝置，其特征在于所述密閉內(nèi)腔通過高壓鋼管與所述高壓源相連接，所述高壓鋼管與所述密閉內(nèi)腔有多個孔道相通，所述高壓源為壓力流量可控的高壓水泵。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的靜壓懸浮軸輥裝置，其特征在于在所述軸輥座與所述軸輥之間設(shè)置軸瓦，在所述軸瓦上開設(shè)多個通孔，所述通孔連接所述軸瓦的兩側(cè)空腔，所述密閉內(nèi)腔上的多個孔道與所述軸瓦上的多個通孔的位置相對應。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的靜壓懸浮軸輥裝置，其特征在于所述軸瓦在所述軸輥軸截面上覆蓋小于軸棍三分之一的部分。
5.根據(jù)權(quán)利要求I至4中任一項所述的靜壓懸浮軸輥裝置，其特征在于所述軸輥座與所述梁體是一體的。
6.根據(jù)權(quán)利要求I至4中任一項所述的靜壓懸浮軸輥裝置，其特征在于所述軸輥座覆蓋所述軸輥三分之一至三分之ニ的部分。
7.根據(jù)權(quán)利要求I至4中任一項所述的靜壓懸浮軸輥裝置，其特征在于所述密封組件包括軸輥兩端部設(shè)置的密封骨架和密封件，所述密封件密封所述軸輥座與軸輥的連接部位以及密封骨架與所述軸輥的連接部位，所述密封件為整塊設(shè)置，中間開設(shè)有暴露所述軸輥工作面的開ロ，所述開ロ部位與所述軸輥的接觸面的軸向上開有除塵沿ロ。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的靜壓懸浮軸輥裝置，其特征在于所述密封件位于所述軸輥座內(nèi)部的端部沿所述軸輥軸線方向開有燕尾槽。
全文摘要
本發(fā)明涉及冶金技術(shù)領(lǐng)域，提供一種靜壓懸浮軸輥裝置，包括軸輥和軸輥座，軸輥可轉(zhuǎn)動設(shè)置在軸輥座上，軸輥座包覆軸輥，軸輥的工作面暴露在軸輥座的外部，軸輥座與軸輥通過密封組件形成一個密封內(nèi)腔，還包括梁體，軸輥座設(shè)置在梁體上，密閉內(nèi)腔連接一個高壓源，高壓源提供高壓對抗軸輥工作時產(chǎn)生的徑向力。本發(fā)明通過靜壓使軸輥的受力抵銷，改善了軸輥的受力條件、延長了軸輥的使用壽命，同時降低了支承輥的材質(zhì)要求，大幅度降低了軋機的制造成本。
文檔編號B21B31/02GK102688891SQ201210170069
公開日2012年9月26日 申請日期2012年5月29日 優(yōu)先權(quán)日2012年5月29日
發(fā)明者朱為 申請人:上海電機學院