[發(fā)明專利]一種軌道交通用大型車軸楔橫軋機(jī)智能預(yù)應(yīng)力裝置及方法

在審

• 申請?zhí)枺?/td>: 202110172114.4
• 申請日: 2021-02-08
• 公開（公告）號: CN112974539A
• 公開（公告）日: 2021-06-18
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 楚志兵;王寶雨;周新亮;李樹林;徐俊生;任忠凱;姬亞鋒;楊翠蘋;黃賢安;秦建新
• 申請（專利權(quán)）人: 太原科技大學(xué)
• 主分類號: B21B31/02
• 分類號: B21B31/02;B21B33/00;B21B37/00;B21B37/62
• 代理公司: 太原申立德知識產(chǎn)權(quán)代理事務(wù)所(特殊普通合伙) 14115
• 代理人: 程園園

本發(fā)明屬于軸類零件塑性成形設(shè)備技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種軌道交通用大型車軸楔橫軋機(jī)智能預(yù)應(yīng)力裝置，包括牌坊、設(shè)置在牌坊內(nèi)的上軸承座和下軸承座、設(shè)置在牌坊上的壓下組件和平衡組件，所述壓下組件包括兩個壓下液壓缸，所述平衡組件包括兩個平衡液壓缸，在每個相對應(yīng)的所述上軸承座和下軸承座之間設(shè)置有兩個預(yù)應(yīng)力液壓缸，所述壓下液壓缸、平衡液壓缸和預(yù)應(yīng)力液壓缸均連接有壓力傳感器，所述壓力傳感器與信號放大器的輸入端連接，所述信號放大器的輸出端與PLC控制器的輸入端連接，所述PLC控制器的輸出端與液壓控制系統(tǒng)連接。本發(fā)明可以根據(jù)產(chǎn)品規(guī)格，快速、智能調(diào)整預(yù)應(yīng)力數(shù)值大小，可以滿足大型車軸制備所需的大預(yù)應(yīng)力要求。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于軸類零件塑性成形設(shè)備技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種軌道交通用大型車軸楔橫軋機(jī)智能預(yù)應(yīng)力裝置及方法。

背景技術(shù)

大型車軸是高鐵、軌道交通、大型工程機(jī)械等領(lǐng)域核心零部件，需求日益增加。而傳統(tǒng)大型軸類零件制備方式主要采用快鍛機(jī)與精鍛機(jī)鍛造制備而成，快鍛過程需要人為干預(yù)，生產(chǎn)周期長、產(chǎn)品精度低、能耗高、效率低，后續(xù)生產(chǎn)過程需要進(jìn)行繁重的冷加工，切削量多的同時極大的破壞了產(chǎn)品表面的金屬流線，降低產(chǎn)品的力學(xué)性能；精鍛機(jī)完全被國外企業(yè)壟斷，盡管鍛造速度可以比快鍛的速度提升一倍以上且切削量有效減少，但制備一根車軸仍至少需要4分鐘以上，后續(xù)加工損耗以及產(chǎn)品力學(xué)性能依舊沒有得到改善，設(shè)備投入產(chǎn)出比較低，質(zhì)量穩(wěn)定性差。

楔橫軋是一種高效清潔的零件塑性成形技術(shù)，與目前現(xiàn)有生產(chǎn)方法比較，主要優(yōu)點(diǎn)為：1)生產(chǎn)效率提高2～3倍；2)節(jié)材率提高10～25％；3)產(chǎn)品精度高，減少機(jī)加工工序；4)無沖擊、低噪音；5)生產(chǎn)成本可下降30％左右。以生產(chǎn)火車RD2車軸為例：單支車軸制備時間可從10分鐘降低為1分鐘，生產(chǎn)效率提高3～5倍，節(jié)材50～100Kg，節(jié)材率提高10～20％。因此，采用楔橫軋技術(shù)制備軌道交通用大型車軸不僅提高車軸成形效率和精度，而且由于保留熱加工金屬流線，可以提高車軸壽命。

目前，世界上最大規(guī)格的楔橫軋機(jī)只能軋制直徑150mm、長度1200mm以下的大型軸類，而針對高鐵、軌道交通、大型工程機(jī)械等領(lǐng)域所需直徑200～250mm、長度2000～2800mm的大型軸類零件產(chǎn)品，現(xiàn)有楔橫軋設(shè)備結(jié)構(gòu)形式及生產(chǎn)能力均無法制備合格產(chǎn)品，因此采用楔橫軋機(jī)制備軌道交通用大型車軸屬于國際首創(chuàng)，這就對軋機(jī)的機(jī)架剛度提出更高要求，直接決定產(chǎn)品外形尺寸與精度。

楔橫軋機(jī)機(jī)架剛度提升依賴兩種途徑，主要為增強(qiáng)軋機(jī)機(jī)架強(qiáng)度與采用預(yù)應(yīng)力法提升設(shè)備剛度，增加機(jī)架強(qiáng)度通常采用增大尺寸方法，會導(dǎo)致設(shè)備結(jié)構(gòu)巨大，設(shè)備重量較大，導(dǎo)致產(chǎn)品運(yùn)輸過程困難同時，增加設(shè)備制造成本投入；采用預(yù)應(yīng)力法屬于較為經(jīng)濟(jì)的方法，主要是在楔橫軋機(jī)上下軋輥軸承座中間增加支撐柱，并且使其受到壓應(yīng)力形成彈性變形受壓縮效果，與此同時，上下軸承座就會受到向上的力，并且把力傳遞在軋機(jī)機(jī)架，機(jī)架發(fā)生彈性變形。當(dāng)軋機(jī)軋制產(chǎn)品時，軋制力會讓上下軋輥軸承座受到一個與支撐柱壓應(yīng)力方向相反的疊加外力，上下軋輥軸承座中間支撐柱受壓縮彈性變形量變小，支撐柱壓應(yīng)力數(shù)值減少，其減少的壓應(yīng)力數(shù)值與軋制力大小相等，兩者相互彌補(bǔ)，確保軋機(jī)機(jī)架受力恒定不變，實現(xiàn)軋制過程中機(jī)架彈性變形量恒定。

傳統(tǒng)楔橫軋機(jī)預(yù)應(yīng)力裝置主要是在上下軋輥軸承座中增加高度可調(diào)的支撐柱，支撐柱的壓應(yīng)力獲取途徑主要依靠壓下裝置中電機(jī)、蝸輪蝸桿機(jī)構(gòu)、壓下螺紋副結(jié)構(gòu)共同實現(xiàn)，這種方式結(jié)構(gòu)簡單、控制方便，但是僅僅能在需求較小預(yù)應(yīng)力效果的楔橫軋機(jī)上運(yùn)用，而針對大型車軸楔橫軋機(jī)來說，因軋制力數(shù)值較大，傳統(tǒng)結(jié)構(gòu)形式難以滿足占比50％—70％軋制力的預(yù)應(yīng)力要求。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明針對上述問題提供了一種軌道交通用大型車軸楔橫軋機(jī)智能預(yù)應(yīng)力裝置及方法。

為達(dá)到上述目的本發(fā)明采用了以下技術(shù)方案：