[發明專利]徑-軸向輾環實驗測試裝置與實驗測試方法

無效

• 申請號: 201210356217.7
• 申請日: 2012-09-21
• 公開（公告）號: CN102861841A
• 公開（公告）日: 2013-01-09
• 發明（設計）人: 王強;談玉龍;韓雙慧;趙東;何芳
• 申請（專利權）人: 濟南大學
• 主分類號: B21H1/06
• 分類號: B21H1/06;B21B38/08
• 代理公司: 濟南圣達知識產權代理有限公司 37221
• 代理人: 張勇

技術領域

本發明涉及一種徑-軸向輾環實驗測試裝置與實驗測試方法，用于室溫環境下進行軟金屬材料小型環件的軋制，獲得軸向軋制力、軸向軋制力矩以及徑向軋制力、徑向軋制力矩等力能參數，為制定大型環件軋制工藝、環件軋制理論研究創造實驗條件。

背景技術

大型環件軋制是借助徑-軸向輾環機使環件產生連續局部塑性變形，進而實現壁厚減小、直徑擴大、截面輪廓成形的塑性加工工藝。該工藝適用于生產各種形狀和尺寸的環形機械零件，如軸承環、齒圈、法蘭、輪轂、薄壁筒形件、風電法蘭、高頸法蘭等各類無縫環形鍛件。由于徑-軸向軋制技術具有節能、節材、高效、優質等技術經濟優點，大幅度降低了高性能大型環件的生產成本，受到各行業的廣泛關注。

徑-軸向輾環機設備體積大，無法直接獲取相關力能參數，只能通過設備的液壓系統壓力值及電機的電壓值、電流值等參數間接獲取。由于液壓泄露、摩擦等因素的干擾，會使間接獲取的參數存在較大的誤差，給研究工作帶來諸多影響。同時利用徑-軸向輾環機進行實驗成本高，實驗難度大，無法開展大量的實驗研究。對于徑-軸向輾環研究較少，不僅是因為徑軸向輾環工藝較徑向輾環受力情況復雜，缺少實驗設備是限制其深入研究的最大瓶頸。

發明內容

本發明的目的就是為了解決現有技術的缺點，提供一種徑-軸向輾環實驗測試裝置與實驗測試方法，用于室溫環境下進行軟金屬材料小型環件的軋制，獲得軸向軋制力、軸向軋制力矩以及徑向軋制力、徑向軋制力矩等力能參數，為制定大型環件軋制工藝、環件軋制理論研究創造實驗條件。

本發明的目的是通過以下技術方案實現的：

徑-軸向輾環實驗測試裝置，包括徑向軋制機構、軸向軋制機構以及機座，所述的徑向軋制機構和軸向軋制機構均活動連接在機座上；所述的徑向軋制機構主要包括主輥裝置、芯輥裝置、兩套檢測裝置Ⅰ、兩套驅動裝置Ⅰ，所述的主輥裝置和芯輥裝置分別與兩套檢測裝置Ⅰ相連，所述的兩套驅動裝置Ⅰ分別驅動芯輥裝置水平運動和主輥裝置軸向轉動；所述的軸向軋制機構包括上錐輥裝置、下錐輥裝置、上錐輥滑塊裝置、三套檢測裝置Ⅱ、四套驅動裝置Ⅱ和軸向機構機架，所述的上錐輥裝置位于上錐輥滑塊裝置上，所述的上錐輥滑塊裝置、下錐輥裝置分別與軸向機構機架相連，上錐輥裝置、下錐輥裝置和上錐輥滑塊裝置分別與三套檢測裝置Ⅱ相連，所述的四套驅動裝置Ⅱ分別驅動上錐輥裝置、下錐輥裝置做轉動，上錐輥滑塊裝置做垂直運動，軸向機構機架做水平運動。

所述的徑向軋制機構和軸向軋制機構均通過導軌滑塊安裝在機座。

所述的主輥裝置包括主輥和主輥座，所述的主輥安裝在主輥座上，主輥座與機座固定連接；所述的兩套檢測裝置Ⅰ包括扭矩傳感器Ⅰ，壓力傳感器Ⅰ；所述的兩套驅動裝置Ⅰ包括伺服電機Ⅰ和伺服電機Ⅱ；所述的伺服電機Ⅱ通過伺服減速機、聯軸器與扭矩傳感器Ⅰ相連；所述的扭矩傳感器Ⅰ通過聯軸器與主輥相連；

所述的芯輥裝置包括芯輥和芯輥支架，所述的芯輥安裝于芯輥支架上，芯輥支架通過導軌滑塊安裝在機座上；所述的芯輥支架通過聯軸器、絲杠與伺服電機Ⅰ相連，所述的伺服電機Ⅰ驅動芯輥支架做水平運動；所述的絲杠通過絲杠螺母與壓力傳感器Ⅰ相連。

所述的三套檢測裝置Ⅱ包括扭矩傳感器Ⅱ、扭矩傳感器Ⅲ、壓力傳感器Ⅱ；所述的四套驅動裝置Ⅱ包括伺服電機Ⅲ、伺服電機Ⅳ、伺服電機Ⅴ和伺服電機Ⅵ；所述的上錐輥滑塊通過導軌滑塊與軸向機構機架相連，所述的上錐輥滑塊通過絲杠在伺服電機Ⅲ的驅動下垂直運動；所述的絲杠通過絲杠螺母與壓力傳感器Ⅱ相連。

所述的上錐輥裝置包括上錐輥，所述的上錐輥通過聯軸器連接扭矩傳感器Ⅱ，所述的扭矩傳感器Ⅱ通過聯軸器和伺服減速機與伺服電機Ⅳ相連，所述伺服電機Ⅳ的驅動上錐輥轉動。

所述的下錐輥裝置包括下錐輥，所述的下錐輥通過聯軸器連接扭矩傳感器Ⅲ，所述的扭矩傳感器Ⅲ通過聯軸器和伺服減速機與伺服電機Ⅴ相連，所述的伺服電機Ⅴ驅動下錐輥轉動。

所述的伺服電機Ⅵ通過聯軸器和伺服減速機與絲杠相連，所述的絲杠通過絲杠螺母與軸向機構機架相連。

所述的下錐輥裝置安裝在軸向機架上，不可垂直運動。

所述軸向軋制機構通過絲杠在伺服電機的驅動下水平運動。軸向軋制機構產生的軸向軋制力矩通過扭矩傳感器得到，軸向軋制力通過絲杠螺母連接的壓力傳感器測量得到。

徑向軋制機構上安裝有扭矩傳感器和壓力傳感器，用于檢測軋制過程中產生的徑向軋制力和徑向軋制力矩。軸向軋制機構上安裝有扭矩傳感器和壓力傳感器，用于檢測軋制過程中產生的軸向軋制力和軸向軋制力矩。