一种金属轴向连轧机集体传动系统 一、技术领域
本发明涉及金属轧制设备，特别是一种金属轴向连轧机集体传动系统。
二、背景技术
众所周知，金属轴向连轧工艺要实现稳态轧制必须以轧件通过各轧机轧辊的秒流量相等为先决条件。为满足这一条件，目前的金属轴向连轧机一般采用计算机自动控制和高精度集体传动两种方式。采用计算机自动控制，要在每架轧机上加装低惯量电机和变频调控装置，每两架轧机之间加装活套生成器，要对工艺装备的相关工位先进行反复周密的参数测定，然后根据测定的参数制定轧制规程，建立数学模型，开发相应软件，给设备配置相应的P-C系统。此控制方式结构和技术复杂，投资巨大，而且因各架次轧机的动力电机都存在一定惯量，响应速度有限，控制精度有限，不可能完全消除堆拉事故的发生。采用高精度集体传动，以目前普遍使用的摩根轧机为代表，虽然轧制速度快，但对轧机的精度和轧件的精度要求很高，轧机制造费用昂贵，维护周期长，且整个轧机只限于线材生产。
为克服上述技术缺陷，公开号为CN1279138的中国发明专利申请说明书披露了一种金属轴向连轧机集体传动系统。该系统采用一台交流电机为动力，由与轧机架次数量相等的对称式圆锥行星齿轮差速器和与之配套的减速机构及单向超越离合器等部件构成。该传动系统采用对称式圆锥行星齿轮差速器及其组件对轧机驱动辊进行集体传动与控制，虽然能够实现秒流量自动匹配，满足秒流量相等的轧制条件，且具有结构简单、制造费用低的优点，但该传动系统也因存在以下缺点使其难以推广使用：一是该传动系统的多台对称式圆锥行星齿轮差速器相互之间采用一根普通轴连接，使其在平面内只能成两列分布，这就使采用该系统的连轧机组只能安装在它的上部，为满足传动要求，轧机轧辊的长度必须与两列对称式圆锥行星齿轮差速器的跨度相等，使轧辊长度较长，只能轧宽带材，这就限制了该传动系统的应用范围；同时因连接轴较长，也难以保证系统的精度要求。二是该传动系统没有考虑带有卷曲装置的连轧机，不能同时传动连轧机的卷曲装置，对于带有卷曲装置的连轧机必须单设卷曲装置传动机构。三是该传动系统以一台电机为动力，功率有限，没有考虑当功率不能满足轧机要求时系统如何提高动力输出问题。四是该传动系统为实现轧机轧件退出功能，特设了由圆锥齿轮减速器、蜗轮减速机和两级渐开线圆柱齿轮减速器构成的轧件退出机构，增加了系统结构的复杂程度。五是该传动系统中与各对称式圆锥行星齿轮差速器相匹配的减速机与差速器做成一体，部件不易标准化，制造成本高。
三、发明内容
本发明的目的是针对上述连轧机集体传动系统的缺点加以改进，提供一种应用范围广、能够同时传动连轧机卷曲装置、能用多台电机组合增加动力、结构简单和部件易于标准化的金属轴向连轧机集体传动系统。
本发明提供的金属轴向连轧机集体传动系统由动力机构和传动机构组成，其动力机构为以下三种中的一种：
1)由一台交流电机与万向传动轴的一端相接；
2)由两台交流电机分别与对称式圆锥行星齿轮差速器的两个半轴相接，对称式圆锥行星齿轮差速器的主动齿轮轴与万向传动轴的一端相接；
3)将四台交流电机分成两组，每组两台，分别与对称式圆锥行星齿轮差速器的两个半轴相接，对称式圆锥行星齿轮差速器的主动齿轮轴分别通过万向传动轴与另一对称式圆锥行星齿轮差速器的两个半轴相接，该对称式圆锥行星齿轮差速器的主动齿轮轴与另一万向传动轴的一端相接；
所述传动机构包括与首架次轧机相对应的单级减速机、与首架次轧机后续轧机及卷曲装置相对应的对称式圆锥行星齿轮差速器、与对称式圆锥行星齿轮差速器相对应的单级减速机和单级增速机；其中与首架次轧机相对应的单级减速机和与首架次轧机后续轧机及卷曲装置相对应的对称式圆锥行星齿轮差速器与轧机机组在平面内并行排列，与对称式圆锥行星齿轮差速器相对应的单级减速机与轧机机组在平面内亦并行排列；与卷曲装置相对应的末架对称式圆锥行星齿轮差速器的主动齿轮轴与所说的动力机构中的万向传动轴另一端相接，其余对称式圆锥行星齿轮差速器的主动齿轮轴分别通过万向传动轴与单级减速机和单级增速机的被动齿轮轴相接；单级减速机和单级增速机的主动齿轮轴分别通过万向传动轴与对称式圆锥行星齿轮差速器的右半轴相接；对称式圆锥行星齿轮差速器的左半轴与其壳体之间安装有单向超越离合器，并通过万向传动轴分别与轧机的驱动辊和卷曲装置相接；与首架次轧机相对应的单级减速机的主动齿轮轴通过万向传动轴与次级单级减速机的被动齿轮轴相接，被动齿轮轴则通过万向传动轴与首架次轧机的驱动辊相接。
本发明用于不带卷曲装置的连轧机时，可将上述传动系统中的单级增速机改换成单级减速机；将原对应卷曲装置的对称式圆锥行星齿轮差速器的左半轴通过万向传动轴与末架次轧机地驱动辊相接，其余部件和连接方式均与上述相同。
本发明传动系统对轧机的精度没有过高要求，系统只要求各架次轧机轧辊的直径和转速比大体相等，即前一架次轧机轧辊名誉公称与相邻的后一架次轧机轧辊直径略同，且转速比稍小于0.5即可。这一条件唾手可得，而各架次轧机也因此获得较为宽松的延伸率。以无齿轮座的板带精轧机为例，其轧制过程是：当轧机空转时，各架次轧机轧辊没有载荷，此时在单向超越离合器的作用下对称式圆锥行星齿轮差速器的两个半轴与其壳体都处于相对闭锁状态，同速运转；当轧件咬入时，各架次单向超越离合器与对称式圆锥行星齿轮差速器的壳体依次开启脱离，各架次轧机轧辊在轧件微张力和对称式圆锥行星齿轮差速器的控制下瞬息转化为自动匹配状态；当轧件退出时，从第二架次轧机轧辊开始，依次迅速通过万向传动轴和单向超越离合器，使对称式圆锥行星齿轮差速器半轴与其壳体逐次锁紧，直至最末架次轧机完成轧制卷曲为止，从而完成一个轧制周期，整个包括调试在内的轧制全过程都随机完成。
本发明传动系统除了具有能通过秒流量自动匹配实现秒流量相等的轧制条件和结构简单、制造费用低的优点外，还具有以下优点：一是采用将单级减速机与对称式圆锥行星齿轮差速器分开、并用万向传动轴将其与多个对称式圆锥行星齿轮差速器连接的方式，使对称式圆锥行星齿轮差速器能与轧机机组在平面内并列分布，这就使传动系统能够安装在连轧机组的一侧，对轧机轧辊的长度没有要求，从而扩大了该传动系统的适用范围，不仅适用于加工型钢、板带钢、管材、线材的各种连轧机，还可用于各种金属拉拔工艺设备；二是系统精度要求不高，易于采用标准化部件，制造成本进一步降低；三是系统只需将一个单级增速机改换成单级减速机就使其既可用于带有卷曲装置的连轧机，也可用于不带卷曲装置的连轧机；四是系统采用多台电机组合的形式增加动力，可满足不同载荷轧机的需要；五是轧件退出只靠每个对称式圆锥行星齿轮差速器上附设的单向超越离合器即可实现，没有其它部件，系统结构进一步简化。
本发明传动系统中对称式圆锥行星齿轮差速器的数量与所传动的连轧机的轧机和卷曲装置的数量相等。
目前，对称式圆锥行星齿轮差速器已能做得非常紧凑小巧，其最大载荷能力可以达到2400KNM，这就为本发明的实施提供了极为有利的条件。
四、附图说明
图1为本发明的一个实施例——用于带有卷曲装置的七架次连轧机、并由一台交流电机提供动力的集体传动系统的结构示意图；
图2为由两台交流电机构成的动力机构的结构示意图；
图3为由四台交流电机构成的动力机构的结构示意图。
五、具体实施方式
参照图1，带有卷曲装置的七架次连轧机集体传动系统，由一台交流电机1提供动力，交流电机1通过万向传动轴3-15与对应卷曲装置7-8的对称式圆锥行星齿轮差速器4-7的主动齿轮轴相接，从而构成一个完整的动力体系，交流电机的输出转矩与转速根据需要而定。对称式圆锥行星齿轮差速器4-7的壳体与左半轴之间安装单向超越离合器5-7，左半轴通过万向传动轴6-8与卷曲装置7-8相接，对称式圆锥行星齿轮差速器4-7的右半轴通过万向传动轴3-14与单级增速机2-8相接，单级增速机2-8通过万向传动轴3-13与相邻的前架次对称式圆锥行星齿轮差速器4-6的主动齿轮轴相接，对称式圆锥行星齿轮差速器4-6的壳体与左半轴之间安装单向超越离合器5-6，左半轴通过万向传动轴6-7与轧机的驱动辊7-7相接，对称式圆锥行星齿轮差速器4-6的右半轴通过万向传动轴3-12与单级减速机2-7相接，单级减速机2-7通过万向传动轴3-11与相邻的前架次对称式圆锥行星齿轮差速器4-5的主动齿轮轴相连接，该对称式圆锥行星齿轮差速器4-5的壳体与左半轴之间安装单向超越离合器5-5，左半轴通过万向传动轴6-6与轧机的驱动辊7-6相接，对称式圆锥行星齿轮差速器4-5的右半轴通过万向传动轴3-10与单级减速机2-6相接，单级减速机2-6通过万向传动轴3-9与相邻的前架次对称式圆锥行星齿轮差速器4-4的主动齿轮轴连接，该对称式圆锥行星齿轮差速器4-4的壳体与左半轴之间安装单向超越离合器5-4，左半轴通过万向传动轴6-5与轧机的驱动辊7-5相接，对称式圆锥行星齿轮差速器4-4的右半轴通过万向传动轴3-8与单级减速机2-5相接，单级减速机2-5通过万向传动轴3-7与相邻的前架次对称式圆锥行星齿轮差速器4-3的主动齿轮轴连接，该对称式圆锥行星齿轮差速器4-3的壳体与左半轴之间安装单向超越离合器5-3，左半轴通过万向传动轴6-4与轧机的驱动辊7-4相接，对称式圆锥行星齿轮差速器4-3的右半轴通过万向传动轴3-6与单级减速机2-4相接，单级减速机2-4通过万向传动轴3-5与相邻的前架次对称式圆锥行星齿轮差速器4-2的主动齿轮轴连接，该对称式圆锥行星齿轮差速器4-2的壳体与左半轴之间安装单向超越离合器5-2，左半轴通过万向传动轴6-3与轧机的驱动辊7-3相接，对称式圆锥行星齿轮差速器4-2的右半轴通过万向传动轴3-4与单级减速机2-3相接，单级减速机2-3通过万向传动轴3-3与相邻的前架次对称式圆锥行星齿轮差速器4-1的主动齿轮轴连接，对称式圆锥行星齿轮差速器4-1的壳体与左半轴之间安装单向超越离合器5-1，左半轴通过万向传动轴6-2与轧机的驱动辊7-2相接，对称式圆锥行星齿轮差速器4-1的右半轴通过万向传动轴3-2与单级减速机2-2相接，单级减速机2-2的被动齿轮轴与万向传动轴3-1的一端相接，万向传动轴3-1的另一端与单级减速机2-1的主动齿轮轴连接，单级减速机2-1的被动齿轮轴通过万向传动轴6-1与首架次轧机的驱动辊7-1相接。
参照图2，由两台交流电机构成的动力机构是将两台交流电机1′-1和1′-2分别与对称式圆锥行星齿轮差速器4′的两个半轴相连接，对称式圆锥行星齿轮差速器4′的主动齿轮轴与万向传动轴3′的一端相接。使用时，用其代替图1中由单台交流电机1-1构成的动力机构，将万向传动轴3′的另一端与对应连轧机卷曲装置7-8的对称式圆锥行星齿轮差速器4-7的主动齿轮轴相接即可。
参照图3，由四台交流电机构成的动力机构是将四台交流电机1″-1、1″-2、1″-3、1″-4分成两组，每组两台，分别与对称式圆锥行星齿轮差速器4″-1和4″-2的两个半轴相接，对称式圆锥行星齿轮差速器4″-1和4″-2的主动齿轮轴分别通过万向传动轴3″-2和3″-3与对称式圆锥行星齿轮差速器4″-3的两个半轴相接，对称式圆锥行星齿轮差速器4″-3的主动齿轮轴与万向传动轴3″-1一端相接。使用时，用其代替图1中由单台交流电机1-1构成的动力机构，将万向传动轴3″-1的另一端与对应连轧机卷曲装置7-8的对称式圆锥行星齿轮差速器4-7的主动齿轮轴相接即可。
如前所述，当上述传动系统用于不带卷曲装置的连轧机时，只需将其中的单级增速机改换成单级减速机即可，其余均不变。需要说明的是，如此改动后的传动系统仍在本发明的保护范围之内。