可调偏移距的地下卷取机夹送辊装置及其调整方法 【技术领域】
本发明涉及冶金行业带钢热连轧线和薄板坯连轧线上的地下卷取机，具体地说，涉及一种可调偏移距的地下卷取机夹送辊装置。
背景技术
迄今为止，国内外带钢热连轧线和薄板坯连轧线上的地下卷取机夹送辊装置(卷取带钢厚度0.8-25mm)采用两种结构形式：一种是上夹送辊垂直运动调整辊缝的直动式，下夹送辊固定；另一种是上夹送辊摆动运动调整辊缝的摆动式，下夹送辊也固定。这两种结构形式都是只调整辊缝大小来夹送不同厚度的带钢，而上、下夹送辊的偏移距e值(上、下夹送辊地水平中心距)固定不变。
经检索，日本[公开特许公报]1993.1.19公开了一种《连续压延ラィンのピンチロ一ル装置》(JP5-7933A)。该装置目的在于保持带钢生产的连续性，沿带钢运动方向前后设置两台卷取机，当前一台卷取机卷完一段带钢后，便将夹送辊松开，退出运行，让下一段带钢进入后一台卷取机。此时，前一台的下夹送辊仅起普通辊子的作用，但由于下夹送辊与后面的机上辊道的第一根辊子间有较大距离的空隙，为防止带钢头落在第一根辊道辊子下，故将下夹送辊移至中央，消除偏移距，与上夹送辊在同一中垂线上，并在下夹送辊前后空隙处分别设有防止带钢头落下的机构；该卷取机在工作时，仍只调整夹送辊的辊缝大小来夹送不同厚度的带钢，并不调整偏移距。日本[公开特许公报]1997.11.25还公开了一种《热间压延设备》(JP9-300017A)。该设备通过倾斜移动上夹送辊来调整辊缝大小，辊缝变化的同时，偏移距也会随之变化，辊缝大偏移距也大，即偏移距与带钢的厚度成正比，但此偏移距所形成的带钢形状并不适合卷取机卷取。
概言之，现有夹送辊装置，在设计时都只考虑了两点：1.改变辊缝大小来夹送不同厚度的带钢；2.为使带钢变形弯曲，能卷裹在卷筒上，上、下夹送辊之间设有一定的偏移距，但没有考虑偏移距的大小对带钢弯曲形状的影响，此偏移距不能保证夹送不同厚度的带钢时所要求的带钢弯曲形状。
由弹塑性力学分析可知，地下卷取机夹送辊在夹送带钢时，使带钢产生弹塑性弯曲变形，若偏移距e值固定不变，对于不同厚度、不同材质的带钢，弯曲变形的曲率即带钢的弯曲半径是不同的，带钢越厚，弯曲半径越大。而夹送辊与卷取机的卷筒之间的相对位置决定了弯曲半径只有在某一特定范围(由卷筒和1号助卷辊之间的间隙决定)内的带钢，其头部才能对准卷取机的卷筒和1号助卷辊之间的间隙顺利进入并被卷取，弯曲半径不在此范围的带钢，头部不能顺利地进入卷取机的卷筒和1号助卷辊之间的间隙进行卷取，并会对卷取机的卷筒、导板和助卷辊产生冲击，缩短设备寿命，影响带钢头部质量。若偏移距e值可变，则要看偏移距如何变化，由前分析，带钢越厚，弯曲半径越大，为使弯曲半径不变，带钢越厚，偏移距应越小，即偏移距应与带钢的厚度成反比；显然，前述《热间压延设备》的偏移距变化方向相反，只会使弯曲半径更易超出卷取机许可的范围，加重上述不利后果。
【发明内容】
根据弹塑性力学分析，带钢的弯曲半径主要由两个辊子间的偏移距e值和带钢的材质决定，当带钢的材质确定时，弯曲半径则由偏移距e值决定，因此可通过调整偏移距e值，使不同厚度的带钢形成大致相同的且符合卷取机要求的弯曲半径；同理，当带钢的厚度确定时，可通过调整偏移距e值，使不同材质的带钢形成大致相同的且符合卷取机要求的弯曲半径，从而避免发生上述不利后果。本发明的目的就是提供一种通过调偏移距使各种带钢的弯曲半径符合要求的地下卷取机夹送辊装置及其调整方法。
为实现上述目的，本发明所采取的技术解决方案如下：
本发明可调偏移距的地下卷取机夹送辊装置，包括上下布置的两个夹送辊及其支承机构、机架、偏移距调整机构，两个夹送辊分别与各自的支承机构连接，支承机构与机架连接，其特征在于：至少一个夹送辊的支承机构与机架的连接是可调连接，通过偏移距调整机构调整辊子的支承机构，使两个夹送辊发生水平方向上的平行相对位移，位移满足下式
设符合卷取机弯曲半径要求的带钢厚度为1.0mm时的偏移距为e0，当卷取厚度＞1.0mm时，带钢厚度每增加0.5mm，偏移距减少Δemm，则
e＝e0-n·Δe
式中：e—偏移距(mm)
e0—卷取厚度为1.0mm时的偏移距(mm)
n—相应带钢厚度的级别量
Δe—单位级别的偏移距增量(mm)。
所述的可调上夹送辊的支承机构由依次相连的轴承座、摆架、支座构成，支座与机架相连接的安装处有调整间隙；所述偏移距调整机构由一个调节液压缸和四个锁紧液压缸构成，调节液压缸与支座相连并固定在机架上，锁紧液压缸通过安装孔将支座固定在机架上。
所述的可调下夹送辊的支承机构是轴承座，轴承座与机架滑动配合，并通过偏移距调整机构固定在机架上；所述的偏移距调整机构包括两组动作方向相反的调整机构，对称设置于每个轴承座两侧。
所述的可调下夹送辊的第一种调整机构的结构形式为：每组调整机构由两个螺旋千斤顶和一个锁紧液压缸构成。
所述的可调下夹送辊的第二种调整机构的结构形式为：每组调整机构由一个螺旋千斤顶和两个锁紧液压缸构成。
所述的可调下夹送辊的第三种调整机构的结构形式为：每组调整机构还可以由一个调节液压缸和两个锁紧液压缸构成。
所述的螺旋千斤顶的传动轴线与螺旋丝杆的轴线相互垂直。
本发明地下卷取机夹送辊装置调整偏移距的方法，包括以下步骤：
(一)、设定符合卷取机卷弯曲半径要求的带钢最小厚度(1mm)对应的偏移距e0。
(二)、操作偏移距调整机构，按下式调整偏移距
当卷取厚度＞1.0mm时，带钢厚度每增加0.5mm，偏移距减少Δemm，则
e＝e0-n·Δe
式中：e—偏移距(mm)
e0—卷取厚度为1.0mm时的偏移距(mm)
n—相应带钢厚度的级别量
Δe—单位级别的偏移距增量(mm)。
本发明的有益效果是：由于地下卷取机夹送辊装置的两个辊子的偏移距e值可调整，不同厚度、不同材质的带钢均可形成大致相同的符合卷取机要求的弯曲半径，从而能很好地卷裹在卷筒上，尤其是带钢头能顺利地进入卷取机的卷筒和1号助卷辊之间进行卷取，不会对卷取机的卷筒、导板和助卷辊产生冲击。
【附图说明】
以下结合附图和具体实施方式对本发明作进一步说明：
图1是本发明的一种结构图；
图2是图1的A向侧视图。
图3是本发明的另一种结构图；
图4是图3的侧视图。
图5是本发明的第三种结构图；
图6是图5的侧视图。
图7是本发明的第四种结构图；
图8是图7的侧视图。
【具体实施方式】
为了使夹送辊能够顺利咬入带钢，使带钢头部向下弯曲并沿着导板方向顺利地进入卷筒和助卷辊之间进行卷取，并且使带钢产生一定量的弹塑性弯曲变形，上夹送辊应相对于下夹送辊向带钢前进方向偏移一定距离e。但是，当e减小时，夹送辊对带钢的弯曲程度减弱；极端情况下，当e为零时，对带钢不会产生弯曲变形，因此，也就不可能使带钢头部向下弯曲。具体调整方法是：
步骤一设定符合卷取机卷弯曲半径要求的带钢最小厚度对应的偏移距。
为了使带钢能够正确地进行卷取，需要确定一个最大偏移距，这就是在夹送带钢的厚度范围内，最小厚度(通常取1.0mm)对应的偏移距e0
设上、下夹送辊的中心连线和铅垂线之间的夹角为α，则e0值计算公式为：
e0＝(R1+R2)·cosα (1)
式中：R1是上夹送辊的半径，R2是下夹送辊的半径。
α的计算公式为：α=Dπ·Eσs3A·γ(arcsin1-B(1-k)2-C)---(2)]]>
式中：A、B、C、D是常数；E是材料的弹性模量；γ是材料的比重；σs是材料的屈服极限；k是带钢弯曲时的塑性渗透率。
在该公式中，带钢的偏移距与带钢的材质有关，即与带钢在卷取时的机械性能有关，在公式中表示为与σs和e0有关。并且与带钢厚度h、比重γ和弯曲程度，即塑性渗透率k的大小有关。
在实际应用中，应根据卷取带钢时，卷取机所要求的带钢出夹送辊时的弯曲半径ρ，卷取的带钢厚度h，以及带钢的材质，用下列公式计算出塑性渗透率k：k=1-2σs·ρE·h---(3)]]>
计算时，先根据带钢厚度h，卷取机要求的带钢弯曲半径ρ，由(3)式计算塑性渗透率k。再根据材料的机械性能选择常数A、B、C、D，用(2)式计算α角，再用(1)式计算偏移距。
步骤二操作偏移距调整机构，按下式调整偏移距
当卷取厚度＞1.0mm时，带钢厚度每增加0.5mm，偏移距减少Δemm，则
e＝e0-n·Δe
式中：e—偏移距(mm)
e0—卷取厚度为1.0mm时的偏移距(mm)
n—相应带钢厚度的级别量
Δe—单位级别的偏移距增量(mm)
当生产带钢的材质改变时，即将该材质的相关参数代入公式(3)、(2)、(1)，按步骤一重新设定最小厚度带钢对应的偏移距e0，再按步骤二调整偏移距。
由上可见，使用本发明所提供的偏移距调整方法，可使不同厚度、不同材质的带钢形成大致相同的且符合卷取机要求的弯曲半径。
实施例一
参见图1、图2：图中所示结构为本发明的摆动式夹送辊装置。该装置两侧对称，故只需说明一侧。但需指出，下述操作、动作过程两侧是同步进行的。
本摆动式夹送辊装置：包括机架10、下夹送辊19及其轴承座9、上夹送辊3及其由依次相连的轴承座18、摆架2、支座4组成的支承机构，辊缝调整液压缸8、由电机12、接轴11、蜗轮蜗杆减速器13、丝杆1组成的辊缝锁紧机构，由一个调节液压缸6和四个锁紧液压缸5构成的偏移距调整机构。
摆架2的一端通过支座4与机架10相连、另一端与液压缸8的活塞杆相连并锁定在丝杆1锁定在机架10上；丝杆1固定在摆架2上、并支承在机架10上；液压缸8的活塞杆伸缩，带动摆架2做以支座4为支点的上下摆动可调整辊缝大小，电机12传动接轴11、蜗轮蜗杆减速器13、丝杆1调整辊缝大小，并由液压缸8锁紧定位；上、下夹送辊(3、19)分别由其电机(17、16)经接轴(14、15)驱动，此为现有技术不予详述。
上夹送辊3的摆架2通过支座4与机架10相连，所连接的安装处有调整间隙，由锁紧液压缸5通过安装孔将支座4锁紧固定在机架10上，支座4还与偏移距调节液压缸6相连，调节液压缸6固定在机架10上。需要调整偏移距e值时，松开锁紧液压缸5，操作调节液压缸6使其活塞杆伸缩，依次带动支座4、摆架2、上夹送辊3在机架10上水平移动，至偏移距e值符合要求，再操作锁紧液压缸5，将支座4锁紧固定在机架10上。
实施例二
参见图3、图4：图中所示结构为本发明的直动式夹送辊装置(I)。该装置两侧对称，故只需说明一侧。但需指出，下述操作、动作过程两侧是同步进行的。
本直动式夹送辊装置(I)：包括固定在轨座4上的机架1、上夹送辊装置2、由蜗轮蜗杆减速器8、压下丝杆9、接轴11、电机12构成的上夹送辊压下机构，由平衡液压缸7、平衡梁10构成的上夹送辊平衡机构及定位板3，这些机构配合作用可调整辊缝大小，上、下夹送辊分别由其电机(16、15)经接轴(14、13)驱动，此为现有技术不予详述。
下夹送辊5的轴承座22与机架1滑动配合，轴承座22两侧各有一组偏移距调整机构，每组有两个螺旋千斤顶21和一个液压缸20；轴承座22通过调整板6与液压缸20、螺旋千斤顶21相连，液压缸20、螺旋千斤顶21固定在机架1上。螺旋千斤顶21主要起调整作用，液压缸20主要起锁紧、平衡作用；同一侧的两个螺旋千斤顶21由一个电机17通过鼓型齿接轴18、蜗轮19驱动，使两个螺旋千斤顶21同步；并调整好两侧电机17的旋转方向，一个使由它驱动的两个螺旋千斤顶21顶出，另一个则使由它驱动的两个螺旋千斤顶21退回；调整板6起保护轴承座22的作用，作为易损件可随时更换。
需要调整偏移距e值时，根据偏移距e值需调大还是调小，确定移动方向，同时启动两侧螺旋千斤顶21的电机17，经接轴18、蜗轮19驱动两侧四个螺旋千斤顶21同步动作，克服两侧液压缸20的阻尼，使轴承座22在机架1上移动，至偏移距e值符合要求。需要特别说明的是，两侧液压缸20在调整偏移距e值时也不松开，目的是使轴承座22始终保持平衡。
实施例三
参见图5、图6：图中所示结构为本发明的直动式夹送辊装置(II)。它与实施例二不同的是：轴承座22两侧的调整机构每组有两个液压缸20和一个螺旋千斤顶21，螺旋千斤顶21主要起调整作用，液压缸20主要起锁紧、平衡作用。
需要调整偏移距e值时，根据偏移距e值需调大还是调小，确定移动方向，同时启动两侧螺旋千斤顶21的电机17，经接轴18、蜗轮19驱动两个螺旋千斤顶21同步动作，克服两侧液压缸20的阻尼，使轴承座22在机架1上移动，至偏移距e值符合要求。
实施例四
参见图7、图8：图中所示结构为本发明的直动式夹送辊装置(III)。它与实施例二不同的是：无电机17、接轴18及蜗轮19，轴承座22两侧的调整机构每组有三个液压缸(20、20’)，中间一个主液压缸20’主要起调整作用，另两个液压缸20主要起锁紧、平衡作用；由液压控制系统预先设置好两侧主液压缸20’活塞杆的伸缩方向，使之相反。
需要调整偏移距e值时，根据偏移距e值需调大还是调小，确定移动方向，同时启动两侧主液压缸20’使之同步动作，克服液压缸20的阻尼，使轴承座22在机架1上移动，至偏移距e值符合要求。
上述实施例三、四与实施例二在结构上仅偏移距调整机构不同，其它结构均与实施例二相同。
上述实施例二、三、四中通过调整下夹送辊5的轴承座22来调整偏移距的结构形式，任何一种都可用于实施例一，能实现上、下夹送辊都可调整偏移距。
上述实施例二、三中的螺旋千斤顶采用电动蜗轮蜗杆螺旋千斤顶，因其传动轴线与螺旋丝杆的轴线相互垂直，便于夹送辊装置的空间布置，使整体结构紧凑、合理；也可采用其它类似结构的螺旋千斤顶，如电动锥齿轮螺旋千斤顶，或液压马达蜗轮蜗杆螺旋千斤顶，或液压马达锥齿轮螺旋千斤顶等。
上述实施例是考虑用户的使用条件可能提出的订货要求而设计，属于一个总的发明构思。实际上，根据所述原理和方法，还可设计出更多形式的本发明的产品。