一种大型立式复合轧环机及控制方法技术
【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于立式热轧环机的
，尤其涉及一种大型立式复合轧环机及控制方法。
技术介绍
随着国民经济和国防建设的不断发展，大型复杂环件在工业中的使用比例越来越大，直径1米以上、具有复杂截面形状的大型厚壁深槽类环件，如双边法兰、高压球阀体、石油管道端接头和回转支承等在工程机械、电力、石油化工等领域被广泛应用。复合轧环工艺是成形此类环件的新技术，具有低耗、高效、优质成形等优点，该类环件的成形分为两个阶段：1)普通轧环阶段，环件在主动辊旋转和芯辊进给的作用下壁厚减小，直径扩大，凹槽初步成形，此阶段从动辊不参与环件的轧制成形；2)三辊横轧阶段，随着轧制的进行，从动辊开始与环件接触并参与轧制成形，此时环件直径不再扩大，在从动辊挤压作用下，环坯外表面金属沿径向填充轧辊型腔，逐渐成形凹槽。我国目前有各式小型复合轧环机数千台，然而现有复合轧环机无法满足直径1米以上的厚壁深槽类环件轧制生产的力能和空间尺寸要求，且复合轧环生产机械化、自动化程度较低，轧制过程主要靠人工目测和手动控制热轧环过程，即操作者根据实践经验来决定轧辊闭合速率、轧制力，相关厂家针对该类设备采用了简单的数显技术，但是缺乏控制模型，生产过程仍需要人工操作，不具备自动控制功能，因此亟需设计开发新型大型立式复合热轧环机及相关控制系统和方法。
技术实现思路
本专利技术所要解决的技术问题在于针对上述存在的问题，提供一种大型立式复合轧环机及控制方法，可实现立式复合轧环机的自动...
【技术保护点】
一种大型立式复合轧环机，包括机架、轧辊机构、左副轧辊机构、右副轧辊机构、芯辊机构和控制装置，所述轧辊机构包括辗压轮、滑块、轧辊油缸和轧辊电机，所述轧辊电机的输出轴通过万向联轴器与传动轴一端相连，所述传动轴的另一端与所述辗压轮相连，传动轴另一端端头与所述滑块相连，滑块与轧辊油缸的活塞杆相连，所述轧辊油缸设于所述机架的上横梁，滑块可在轧辊油缸驱动下沿设置于机架上的导轨上下滑动；所述左副轧辊机构包括左副轧辊和左副油缸，左副轧辊机构的径向中心线与所述机架的竖直中心线呈50°～60°夹角，所述左副轧辊与左副油缸的活塞杆相连，左副油缸安装在机架上；所述右副轧辊机构包括右副轧辊和右副油缸，右副轧辊机构的径向中心线与机架的竖直中心线呈60°～70°夹角，右副轧辊与右副油缸的活塞杆相连，右副油缸安装在机架上；所述芯辊机构的轴向中心线与机架的竖直中心线垂直相交，所述辗压轮设于芯辊机构的芯辊的正上方，左副轧辊机构的左副轧辊设于芯辊机构的芯辊的左下方，右副轧辊机构的右副轧辊设于芯辊机构的芯辊的右下方；所述控制装置用以控制所述轧辊机构、左副轧辊机构、右副轧辊机构和芯辊机构的运行，其特征在于，所述芯辊机构包括芯辊...
【技术特征摘要】
1.一种大型立式复合轧环机，包括机架、轧辊机构、左副轧辊机构、右副轧辊机构、芯
辊机构和控制装置，所述轧辊机构包括辗压轮、滑块、轧辊油缸和轧辊电机，所述轧辊电机
的输出轴通过万向联轴器与传动轴一端相连，所述传动轴的另一端与所述辗压轮相连，传动
轴另一端端头与所述滑块相连，滑块与轧辊油缸的活塞杆相连，所述轧辊油缸设于所述机架
的上横梁，滑块可在轧辊油缸驱动下沿设置于机架上的导轨上下滑动；所述左副轧辊机构包
括左副轧辊和左副油缸，左副轧辊机构的径向中心线与所述机架的竖直中心线呈50°～60°
夹角，所述左副轧辊与左副油缸的活塞杆相连，左副油缸安装在机架上；所述右副轧辊机构
包括右副轧辊和右副油缸，右副轧辊机构的径向中心线与机架的竖直中心线呈60°～70°夹
角，右副轧辊与右副油缸的活塞杆相连，右副油缸安装在机架上；所述芯辊机构的轴向中心
线与机架的竖直中心线垂直相交，所述辗压轮设于芯辊机构的芯辊的正上方，左副轧辊机构
的左副轧辊设于芯辊机构的芯辊的左下方，右副轧辊机构的右副轧辊设于芯辊机构的芯辊的
右下方；所述控制装置用以控制所述轧辊机构、左副轧辊机构、右副轧辊机构和芯辊机构的
运行，其特征在于，所述芯辊机构包括芯辊、固定支座、活动支座、芯辊底座、升降驱动装
置，所述芯辊两端分别与所述固定支座、活动支座的上端相连，固定支座的下端固定于芯辊
底座上平面的一端，活动支座的下端位于芯辊底座上平面的另一端，所述升降驱动装置安设
于芯辊底座上平面中间位置，活动支座的下端与升降驱动装置相连，所述芯辊底座固定于所
述机架的底座上平面；
所述控制装置包括PLC控制器、行程开关、传感器、液压阀组和比例阀，所
述传感器包括位移传感器、压力传感器和温度传感器，所述滑块与第一位移传感器的输入端
相连，所述左副油缸和右副油缸内分别安设第二位移传感器、第三位移传感器，第一位移传
感器、第二位移传感器、第三位移传感器的输出端分别与PLC控制器的输入端相连；所述轧
辊油缸与第一压力传感器的输入端相连，所述左副油缸与第二压力传感器的输入端相连，所
述右副油缸与第三压力传感器的输入端相连，第一压力传感器、第二压力传感器、第三压力
传感器的输出端分别与PLC控制器的输入端相连；所述温度传感器用以监测环件温度，温度
传感器的输出端与PLC控制器的输入端相连；所述行程开关包括辗压轮行程开关、左副轧辊
行程开关、右副轧辊行程开关、活动支座行程开关，所述行程开关分别安设于辗压轮、左副
轧辊、右副轧辊和活动支座的行程两端的极限位置上，辗压轮行程开关、左副轧辊行程开关、
右副轧辊行程开关、活动支座行程开关的输出端分别与PLC控制器的输入端相连；所述液压
阀组分别设于所述轧辊油缸、左副油缸、右副油缸的油路上，液压阀组均与所述PLC控制器
的输出端相连；所述比例阀包括安设于所述轧辊油缸油路上的比例调速阀和安设于左副油缸、
右副油缸油路上的比例换向阀，所述比例调速阀和比例换向阀分别连接有比例放大器，所述
\t比例放大器的输入端与PLC的输出端相连。
2.根据上述权利要求1所述的一种大型立式复合轧环机，其特征在于，所述活动支座包
括支撑锥套、活动支架和顶出装置，所述活动支架包括中间的三角连接板和上下两端的圆筒
结构，上端圆筒轴线与所述芯辊轴线平行，下端圆筒轴线与芯辊轴线垂直，下端圆筒外壁连
接摆臂，所述摆臂与所述升降驱动装置相连；所述顶出装置与上端圆筒外侧端面相连；所述
下端圆筒通过转轴分别于对称设置于芯辊底座上平面两侧的支撑座相铰接；所述支撑锥套为
一端开口的内腔为锥形的套筒，安设于所述上端圆筒内腔中心位置，支撑锥套与上端圆筒和
顶出装置分别通过轴承相连接，支撑锥套外套于所述芯辊的一端，支撑锥套与芯辊相配置。
3.根据权利要求2所述的一种大型立式复合轧环机，其特征在于，所述顶出装置包括顶
出油缸、油缸端盖和顶出活塞杆，所述顶出油缸一端与所述油缸端盖相连，另一端与所述上
端圆筒外侧端面相连，所述顶出活塞杆安设于顶出油缸内腔，顶出活塞杆依次穿过顶出油缸
内侧端面中心位置的通孔及所述支撑锥套内侧端面中心位置的通孔，进入支撑锥套内腔；所
述摆臂为相对下端圆筒中心对称安设的两个下端开有通孔的臂板，所述升降驱动装置为活塞
式油缸，油缸的活塞杆端头位于所述两个臂板中间并通过转轴相铰接，油缸安装于芯辊底座
上平面设置的油缸底座上；所述顶出油缸和活塞式油缸的油路上均设有液压阀组，所述液压
阀组均与所述PLC控制器的输出端相连。
4.根据权利要求1或2所述的一种大型立式复合轧环机，其特征在于，所述固定支座包
括连接套、固定支架和旋转驱动装置，所述固定支架包括底部固定于所述芯辊底座上平面的
三角连接板和三角连接板顶部的圆筒，所述圆筒轴线与所述芯辊轴线平行；所述连接套为内
侧一端设有凸缘的圆柱套筒，连接套外套于所述芯辊的另一端，连接套内侧通过芯辊的台阶
定位，连接套外侧通过芯辊另一端端头的锁紧螺母定位，连接套设于所述圆筒的中心位置并
通过轴承相连；所述旋转驱动装置包括箱体、液压马达、减速器主动齿轮、减速器从动齿轮，
所述箱体内侧开口的端面与所述圆筒外侧端面相连，所述液压马达安装于箱体下部外壁上，
液压马达的传动轴穿过箱体外壁进入箱体内腔，所述减速器主动轮安装于所述传动轴上，所
述减速器从动轮外套于所述连接套外侧圆周面并与减速器主动轮相联动，减速器从动轮内侧
通过连接套外侧台阶定位，减速器从动轮外侧通过设于连接套圆周面上的锁紧螺母定位。
5.根据权利要求4所述的一种大型立式复合轧环机，其特征在于，还包括定位挡板机构，
所述定位挡板机构包括开有中心通孔的定位板、两根导向杆、定位油缸、导向杆支架、第四
位移传感器和传感器支架，所述芯辊穿过定位板中心通孔，定位板位于所述活动支座及固定
支座之...
【专利技术属性】
技术研发人员：汪小凯，华林，钱东升，吴剑，戴玉同，朱乾皓，
申请(专利权)人：张家港海陆环形锻件有限公司，武汉理工大学，
类型：发明
国别省市：江苏;32
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