專利名稱：吐絲機主軸組件及吐絲機和平衡吐絲機動不平衡的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種軋鋼機械，特別涉及一種吐絲機。
背景技術(shù)：
吐絲機是高速線材生產(chǎn)中將軋制的線材吐絲成卷以利收集的關(guān)鍵設(shè)備。軋件由吐絲機前的夾送輥夾送，進入高速旋轉(zhuǎn)的吐絲機中，經(jīng)吐絲管受力變形，將高速直線運動的軋件變成近似靜止的圓圈。其中的吐絲機的轉(zhuǎn)速可達到約2200r/min，且旋轉(zhuǎn)直徑大，約1070mm,此時的軋制線速度能達到約120m/s。如此高的轉(zhuǎn)速的軋制工況,必需要求吐絲機具有較高的動平衡能力，以減小吐絲機的振動。現(xiàn)有保證動平衡能力或減小吐絲機振動的方法有:一是，如專利200580005727.8所述，所述的吐絲機內(nèi)的轉(zhuǎn)子采用磁力軸承或液壓減振軸承，通過一定的控制或軸承的設(shè)置實現(xiàn)吐絲機的減振；二是，如專利201110195390.9所述，通過現(xiàn)場動平衡儀，進行吐絲頭動平衡的校正。但方法一采用的軸承減振方法，裝置復(fù)雜，且軸承制造成本高；方法二采用的現(xiàn)場動平衡方法，且一般需要雙面動平衡，平衡工藝繁瑣，如專利201120121776.0所述，為平衡吐絲機的轉(zhuǎn)子軸，還需要設(shè)置復(fù)雜的專用工裝，造成較長的停機時間。且不管是方法一還是方法二的平衡減振措施，都沒有從吐絲機振動產(chǎn)生的機理上去消除解決振動的產(chǎn)生，而是采用減振軸承或現(xiàn)場動平衡被動的去克服減小已經(jīng)產(chǎn)生的振動。分析吐絲機振動產(chǎn)生的機理主要是:由于吐絲機中的關(guān)鍵部件，用于將連續(xù)直型軋制產(chǎn)品形成線圈的吐絲管，為了獲得較平滑和小的曲率，其本身為非自平衡的部件，存在質(zhì)量偏心，當(dāng)軋件在吐絲管內(nèi)通過時，這段在吐絲管內(nèi)，并與吐絲管形狀相同的軋件也就會存在質(zhì)量偏心，而引起吐絲機的轉(zhuǎn)子不平衡而形成振動，且軋件規(guī)格多，范圍寬，軋件直徑Φ 可從Φ5ι πι Φ25ι πι,偏心質(zhì)量大,難以進行現(xiàn)場動平衡,對于這種使用非自平衡吐絲管的吐絲機，吐絲機振動主要是過鋼時在吐絲管內(nèi)的軋件不平衡重量引起的。·

發(fā)明內(nèi)容
有鑒于此，本發(fā)明的目的是提供一種平衡吐絲機動不平衡的方法、一種吐絲機主軸組件和一種吐絲機，以解決現(xiàn)有吐絲機存在的因自身質(zhì)量偏心導(dǎo)致的振動大的缺點，進而提高吐絲機的運行轉(zhuǎn)速。本發(fā)明平衡吐絲機動不平衡的方法，包括以下步驟:
a、以吐絲機的主軸軸心線為三維坐標(biāo)的Z軸建立三維圓柱坐標(biāo)系，并以r表示三維圓柱坐標(biāo)系中點到Z軸的徑向距離坐標(biāo)、以Θ表示三維圓柱坐標(biāo)系中點的方位角坐標(biāo)、并以z表示三維圓柱坐標(biāo)系中點在Z軸方向上的坐標(biāo)，找出吐絲管的質(zhì)心在三維圓柱坐標(biāo)系中的坐標(biāo)位置，并計吐絲管質(zhì)心的坐標(biāo)為(rl, Θ 1，zl)；
b、在吐絲機的主軸外表面上設(shè)置吐絲管平衡塊，所述吐絲管平衡塊質(zhì)心的坐標(biāo)為(r2，Θ2，ζ2)，其中 θ 2=Θ1+180。, z2=zl ；
C、在吐絲管平衡塊上設(shè)置平衡吐絲管中軋件的調(diào)節(jié)平衡塊，所述吐絲管平衡塊質(zhì)心的坐標(biāo)為(r3，Θ3，ζ3)，所述調(diào)節(jié)平衡塊與吐絲管平衡塊可拆分式固定連接，其中Θ 3= Θ 2= Θ 1+180° , ζ3= ζ2。進一步，所述平衡吐絲機動不平衡的方法，還包括步驟d:找出固定在吐絲機主軸上的吐絲管安裝裝置的質(zhì)心坐標(biāo)(r4，Θ4，z4)，在吐絲機的主軸上設(shè)置平衡吐絲管安裝裝置的主軸平衡塊，所述主軸平衡塊的坐標(biāo)為(r5，Θ5，ζ5)，其中Θ5=Θ4 +180°，ζ5= ζ4。本發(fā)明吐絲機主軸組件，包括主軸和固定在主軸上的吐絲管，所述主軸上設(shè)置有平衡吐絲管偏心質(zhì)量的吐絲管平衡塊，且過吐絲管平衡塊質(zhì)心和吐絲管質(zhì)心的直線與主軸的軸心線垂直相交。
進一步，所述吐絲管平衡塊上設(shè)置有平衡吐絲管內(nèi)軋件偏心質(zhì)量的調(diào)節(jié)平衡塊，所述調(diào)節(jié)平衡塊和吐絲管平衡塊可拆分式固定連接，且過所述調(diào)節(jié)平衡塊質(zhì)心和吐絲管質(zhì)心的直線與主軸的軸心線垂直相交。進一步，所述主軸為空心軸，主軸上固定設(shè)置有吐絲管安裝裝置，所述吐絲管安裝裝置包括螺旋安裝板，所述螺旋安裝板的棱邊上設(shè)置有固定吐絲管的凹槽和管夾，所述吐絲管位于凹槽中并通過管夾固定。進一步，所述主軸上還設(shè)置有平衡吐絲管安裝裝置偏心質(zhì)量的主軸平衡塊，連接吐絲管安裝裝置的質(zhì)心和主軸平衡塊的質(zhì)心的直線與主軸的軸心線垂直相交。本發(fā)明具有吐絲機主軸組件的吐絲機，包括箱體、電機、通過聯(lián)軸器與電機轉(zhuǎn)子連接的主動錐齒輪和固定在主軸上的從動錐齒輪，所述從動錐齒輪與主動錐齒輪嚙合，所述主軸通過軸承安裝在箱體上。進一步，所述吐絲機還包括保護罩，所述吐絲管和主軸位于箱體外的部分處于保護罩中。

本發(fā)明的有益效果:本發(fā)明通過在主軸上設(shè)置平衡吐絲管、吐絲管中軋件和主軸偏心質(zhì)量的平衡塊，并利用吐絲管過鋼時，位于吐絲管內(nèi)各規(guī)格軋件的質(zhì)心坐標(biāo)均相同不變、且與吐絲管的質(zhì)心坐標(biāo)相同的特性，從而在主軸上進行吐絲管平衡塊和調(diào)節(jié)平衡塊的配置，使吐絲機在工作時振動減小，進而使吐絲機的主軸轉(zhuǎn)速可進一步提高，能降低吐絲機故障率和提高吐絲機使用壽命；通過設(shè)置的可拆卸式調(diào)節(jié)平衡塊，當(dāng)生產(chǎn)線更換軋制規(guī)格吐絲機停機時，可快速更換上預(yù)先算出的對應(yīng)軋制規(guī)格軋件所需的調(diào)節(jié)平衡塊質(zhì)量，相比現(xiàn)場采用動平衡儀和雙面動平衡等繁瑣的平衡工藝，平衡配置快速、簡單、可靠，容易實現(xiàn)吐絲機平衡或振動的調(diào)節(jié)。


圖1為本發(fā)明吐絲機主軸組件的立體結(jié)構(gòu)示意 圖2為吐絲管2質(zhì)心ml在Z向的坐標(biāo)位置示意 圖3為吐絲管2質(zhì)心ml在X Y平面上的坐標(biāo)投影位置示意 圖4為吐絲管平衡塊和調(diào)節(jié)平衡塊的布置位置示意 圖5為主軸平衡塊的布置位置示意 圖6為吐絲機的結(jié)構(gòu)示意圖。
具體實施方式
下面結(jié)合附圖和實施例對本發(fā)明作進一步描述。如圖所示，本實施例平衡吐絲機動不平衡的方法，包括以下步驟:
a、以吐絲機的主軸I軸心線為三維坐標(biāo)的Z軸建立三維圓柱坐標(biāo)系，并以r表示三維圓柱坐標(biāo)系中點到Z軸的徑向距離坐標(biāo)、以Θ表示三維圓柱坐標(biāo)系中點的方位角坐標(biāo)、并以z表示三維圓柱坐標(biāo)系中點在Z軸方向上的坐標(biāo)，找出吐絲管2的質(zhì)心在三維圓柱坐標(biāo)系中的坐標(biāo)位置，并計吐絲管質(zhì)心的坐標(biāo)為(rl，Θ l，zl)，在具體實施中可通過三維仿真等方法算出吐絲管質(zhì)心坐標(biāo)的具體值；
b、在吐絲機的主軸外表面上設(shè)置吐絲管平衡塊3，所述吐絲管平衡塊質(zhì)心的坐標(biāo)為(r2, Θ2，ζ2)，其中Θ 2= Θ 1+180°，zl= z2。在具體實施中，吐絲管的質(zhì)量ml和吐絲管平衡塊的質(zhì)量m2滿足:m2= mlXrl/ r2，r2為安裝在主軸I上的吐絲管平衡塊3的質(zhì)心到主軸I軸心線的距離，r2的大小可根據(jù)具體的安裝需要設(shè)計和調(diào)整。通過本方法，可準確的找到吐絲管平衡塊的在主軸上的設(shè)置位置，并確定出吐絲管平衡塊的質(zhì)量，進而減小和消除主軸I轉(zhuǎn)動時吐絲管2偏心質(zhì)量造成的振動。本平衡吐絲機動不平衡的方法還包括步驟c:在吐絲管平衡塊3上設(shè)置平衡吐絲管中軋件的調(diào)節(jié)平衡塊4，所述吐絲管平衡塊4質(zhì)心的坐標(biāo)為(r3，Θ3，z3)，所述調(diào)節(jié)平衡塊4與吐絲管平衡塊3可拆分式固定連接，其中Θ3=Θ2，ζ3= ζ2。在具體實施中，調(diào)節(jié)平衡塊4的質(zhì)量m4和吐絲管中軋件的質(zhì)量m3滿足:m4= m3 Xrl/ r3，r3為安裝在主軸I上的調(diào)節(jié)平衡塊4的質(zhì)心到主軸I軸心線的距離，本實施例中，調(diào)節(jié)平衡塊4質(zhì)心的坐標(biāo)位于吐絲管平衡塊3上，便于吐絲管平衡塊3和調(diào)節(jié)平衡塊4的安裝設(shè)置。本方法利用吐絲管過鋼時，位于吐絲管2內(nèi)各規(guī)格軋件的質(zhì)量偏心坐標(biāo)均相同不變、且與吐絲管2質(zhì)心坐標(biāo)相同的特性，從而在主軸上的同一坐標(biāo)處，進行調(diào)節(jié)平衡塊的配置，通過設(shè)置可拆卸式調(diào)節(jié)平衡塊4，當(dāng)生產(chǎn)線更換軋制規(guī)格吐絲機停機時，可快速更換上預(yù)先算出的對應(yīng)軋制規(guī) 格軋件所需的調(diào)節(jié)平衡塊4，相比現(xiàn)場采用動平衡儀和雙面動平衡等繁瑣的平衡工藝，平衡配置快速、簡單、可靠，容易實現(xiàn)吐絲機平衡或振動的調(diào)節(jié)。作為對本實施例的改進，本平衡吐絲機動不平衡的方法，還包括步驟d:找出固定在吐絲機主軸I上的吐絲管安裝裝置的質(zhì)心坐標(biāo)(r4，Θ 4，z4)，在吐絲機的主軸上設(shè)置平衡吐絲管安裝裝置的主軸平衡塊7，所述主軸平衡塊7的坐標(biāo)為(r5，Θ5，ζ5)，其中Θ 5= Θ 4+180° , ζ5= ζ4;在具體實施中可通過三維仿真等技術(shù)算出吐絲管安裝裝置的質(zhì)心坐標(biāo)的具體值，同時主軸平衡塊7的質(zhì)量m6與吐絲管安裝裝置的質(zhì)量m5的關(guān)系為:m6= m5Xr4/r5, r5為安裝在主軸I上的主軸平衡塊7的質(zhì)心到主軸I軸心線的距離，r5的大小可根據(jù)具體的安裝需要設(shè)計和調(diào)整。本改進通過主軸平衡塊7可進一步降低主軸偏心質(zhì)量產(chǎn)生的振動，有利于提高主軸轉(zhuǎn)速和延長吐絲機的使用壽命。本實施例吐絲機主軸組件，包括主軸I和固定在主軸I上的吐絲管2，所述主軸I上設(shè)置有平衡吐絲管偏心質(zhì)量的吐絲管平衡塊3，且過吐絲管平衡塊質(zhì)心和吐絲管質(zhì)心的直線與主軸I的軸心線垂直相交。由于吐絲管2本身為非自平衡的部件，其質(zhì)量中心不在主軸的軸心線上，存在質(zhì)量偏心，因此在主軸I旋轉(zhuǎn)時，吐絲管2的偏心質(zhì)量會使吐絲機產(chǎn)生很大的振動，這使吐絲機主軸I的轉(zhuǎn)速不能太高，同時振動還會影響吐絲機的使用壽命。本實施例通過在主軸I上設(shè)置吐絲管平衡塊3，可減小、甚至消除吐絲管2因質(zhì)量偏心產(chǎn)生的動不平衡量，減小吐絲機振動，有利于提高吐絲機主軸的轉(zhuǎn)速和吐絲機的使用壽命。在具體實施中可通過前述平衡吐絲機動不平衡的方法找出在主軸I上設(shè)置吐絲管平衡塊3的位置和確定出吐絲管平衡塊3的質(zhì)量。
作為對本實施例的改進，所述吐絲管平衡塊3上設(shè)置有平衡吐絲管內(nèi)軋件偏心質(zhì)量的調(diào)節(jié)平衡塊4，所述調(diào)節(jié)平衡塊4和吐絲管平衡塊3可拆分式固定連接，且過所述調(diào)節(jié)平衡塊質(zhì)心和吐絲管質(zhì)心的直線與主軸I的軸心線垂直相交。本實施例中,調(diào)節(jié)平衡塊4質(zhì)心的坐標(biāo)位于吐絲管平衡塊3上，有利于調(diào)節(jié)平衡塊4和吐絲管平衡塊3的安裝設(shè)置；當(dāng)然在不同實施方式中，調(diào)節(jié)平衡塊4到主軸軸心線的距離還可根據(jù)具體的安裝需要設(shè)計和調(diào)整。在具體實施中，所述調(diào)節(jié)平衡塊4可預(yù)先根據(jù)所生產(chǎn)的不同規(guī)格的軋件設(shè)置多個，更換軋件時，換上對應(yīng)質(zhì)量的調(diào)節(jié)平衡塊4，即可減小和甚至消除吐絲管中軋件所導(dǎo)致吐絲機的振動。本改進可方便快捷的不同軋件導(dǎo)致的調(diào)節(jié)吐絲機振動，調(diào)平衡效果好，實用性強。作為對本實施的改進，所述主軸I為空心軸，主軸I上固定設(shè)置有吐絲管安裝裝置，所述吐絲管安裝裝置包括螺旋安裝板5，所述螺旋安裝板5的棱邊上設(shè)置有固定吐絲管2的凹槽51和管夾6，所述吐絲管2位于凹槽51中并通過管夾6固定。采用本結(jié)構(gòu)安裝吐絲管2，可保證吐絲管2在高速轉(zhuǎn)動過程中位置不會發(fā)生改變，且使吐絲管2的安裝方便簡單。作為對本實施例的改進，所述主軸I上還設(shè)置有平衡吐絲管安裝裝置偏心質(zhì)量的主軸平衡塊7，連接吐絲管安裝裝置的質(zhì)心和主軸平衡塊7的質(zhì)心的直線與主軸I的軸心線垂直相交。由于管夾6和螺旋安裝板5也存在的質(zhì)心也不在主軸I的軸心線上，在轉(zhuǎn)動過程中也會產(chǎn)生不平衡量，并導(dǎo)致吐絲機振動，因此設(shè)置主軸平衡塊7可進一步減小吐絲機的振動，有利于提高主軸I的 轉(zhuǎn)速和降低吐絲機的故障率。本實施具有吐絲機主軸組件的吐絲機，包括箱體8、電機9、通過聯(lián)軸器10與電機轉(zhuǎn)子連接的主動錐齒輪11和固定在主軸I上的從動錐齒輪12，所述從動錐齒輪12與主動錐齒輪11嚙合，所述主軸I通過軸承安裝在箱體8上。由于本吐絲機具有了可調(diào)節(jié)平衡的吐絲機主軸組件，因此其在生產(chǎn)過程中振動小，其主軸旋轉(zhuǎn)速度可以比現(xiàn)有吐絲機的主軸轉(zhuǎn)速更高，且其使用壽命更長，故障率更低。作為對本實施例的改進，本吐絲機還包括保護罩13，所述吐絲管2和主軸I位于箱體8外的部分處于保護罩13中；保護罩13可導(dǎo)向成圈軋件，并將軋機隔離，起到安全生產(chǎn)的作用。最后說明的是，以上實施例僅用以說明本發(fā)明的技術(shù)方案而非限制，盡管參照較佳實施例對本發(fā)明進行了詳細說明，本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)理解，可以對本發(fā)明的技術(shù)方案進行修改或者等同替換，而不脫離本發(fā)明技術(shù)方案的宗旨和范圍，其均應(yīng)涵蓋在本發(fā)明的權(quán)利要求范圍當(dāng)中。
權(quán)利要求
1.平衡吐絲機動不平衡的方法，其特征在于:包括以下步驟: a、以吐絲機的主軸軸心線為三維坐標(biāo)的Z軸建立三維圓柱坐標(biāo)系，并以r表示三維圓柱坐標(biāo)系中點到Z軸的徑向距離坐標(biāo)、以Θ表示三維圓柱坐標(biāo)系中點的方位角坐標(biāo)、并以z表示三維圓柱坐標(biāo)系中點在Z軸方向上的坐標(biāo)，找出吐絲管的質(zhì)心在三維圓柱坐標(biāo)系中的坐標(biāo)位置，并計吐絲管質(zhì)心的坐標(biāo)為(rl, Θ 1，zl)； b、在吐絲機的主軸外表面上設(shè)置吐絲管平衡塊，所述吐絲管平衡塊質(zhì)心的坐標(biāo)為(r2，Θ2，ζ2)，其中 θ 2=Θ1+180。, z2=zl ； C、在吐絲管平衡塊上設(shè)置平衡吐絲管中軋件的調(diào)節(jié)平衡塊，所述吐絲管平衡塊質(zhì)心的坐標(biāo)為(r3，Θ3，z3)，所述調(diào)節(jié)平衡塊與吐絲管平衡塊可拆分式固定連接，其中Θ 3= Θ 2= Θ 1+180° , z3= z2。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述平衡吐絲機動不平衡的方法，其特征在于:還包括步驟d:找出固定在吐絲機主軸上的吐絲管安裝裝置的質(zhì)心坐標(biāo)(r4，Θ 4, z4)，在吐絲機的主軸上設(shè)置平衡吐絲管安裝裝置的主軸平衡塊，所述主軸平衡塊的坐標(biāo)為(r5，Θ5，ζ5)，其中Θ5=Θ4+180。，ζ5= ζ4ο
3.吐絲機主軸組件，包括主軸和固定在主軸上的吐絲管，其特征在于:所述主軸上設(shè)置有平衡吐絲管偏心質(zhì)量的吐絲管平衡塊，且過吐絲管平衡塊質(zhì)心和吐絲管質(zhì)心的直線與主軸的軸心線垂直相交。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的吐絲機主軸組件，其特征在于:所述吐絲管平衡塊上設(shè)置有平衡吐絲管內(nèi)軋件偏心質(zhì)量的調(diào)節(jié)平衡塊，所述調(diào)節(jié)平衡塊和吐絲管平衡塊可拆分式固定連接，且過所述調(diào)節(jié)平衡塊質(zhì)心和吐絲管質(zhì)心的直線與主軸的軸心線垂直相交。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的吐絲機主軸組件，其特征在于:所述主軸為空心軸，主軸上固定設(shè)置有吐絲管安裝裝置，所述吐絲管安裝裝置包括螺旋安裝板，所述螺旋安裝板的棱邊上設(shè)置有固定吐絲管的凹槽和管夾，所述吐絲管位于凹槽中并通過管夾固定。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的吐絲機主軸組件，其特征在于:所述主軸上還設(shè)置有平衡吐絲管安裝裝置偏心質(zhì)量的主軸平衡塊，連接吐絲管安裝裝置的質(zhì)心和主軸平衡塊的質(zhì)心的直線與主軸的軸心線垂直相交。
7.具有權(quán)利要求4-6中任一所述吐絲機主軸組件的吐絲機，其特征在于:包括箱體、電機、通過聯(lián)軸器與電機轉(zhuǎn)子連接的主動錐齒輪和固定在主軸上的從動錐齒輪，所述從動錐齒輪與主動錐齒輪嚙合，所述主軸通過軸承安裝在箱體上。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的吐絲機，其特征在于:還包括保護罩，所述吐絲管和主軸位于箱體外的部分處于保護罩中。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種平衡吐絲機動不平衡的方法，還公開了一種吐絲機主軸組件，包括主軸和固定在主軸上的吐絲管，所述主軸上設(shè)置有平衡吐絲管偏心質(zhì)量的吐絲管平衡塊，以及公開了一種可調(diào)節(jié)平衡的吐絲機，包括箱體、電機、通過聯(lián)軸器與電機轉(zhuǎn)子連接的主動錐齒輪和固定在主軸上的從動錐齒輪，所述從動錐齒輪與主動錐齒輪嚙合，所述主軸通過軸承安裝在箱體上；本發(fā)明利用了吐絲管過鋼時，位于吐絲管內(nèi)各規(guī)格軋件的質(zhì)心坐標(biāo)均相同不變、且與吐絲管的質(zhì)心坐標(biāo)相同的特性，通過在主軸上設(shè)置平衡吐絲管、吐絲管中軋件和主軸偏心質(zhì)量的平衡塊，使吐絲機在工作時振動減小，進而使吐絲機的主軸轉(zhuǎn)速可進一步提高，能降低吐絲機故障率喝提高吐絲機使用壽命。
文檔編號F16F15/32GK103230939SQ20131016632
公開日2013年8月7日 申請日期2013年5月8日 優(yōu)先權(quán)日2013年5月8日
發(fā)明者陳義, 李圖學(xué), 張金波, 陳瑩卷, 牛強 申請人:中冶賽迪工程技術(shù)股份有限公司