专利名称：高速轧制界面轧辊磨损量及摩擦系数的测定装置的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种轧辊材质摩擦磨损性能的测定装置，尤其是涉及一种高速轧制界面轧辊磨损量及摩擦系数的测定装置，属于摩擦磨损技术领域。
背景技术：
轧辊是轧制机械设备中的关键部件，其磨损量大，工况条件恶劣。据调查，我国每年因磨损消耗的轧辊材料近20万t，价值数十亿元，给国家造成巨大的经济损失。轧辊的使用寿命已成为决定生产成本、生产效率、劳动强度及社会可持续性发展的重要因素之一。在影响轧辊使用寿命的所有因素中，轧辊的耐磨性是最为关键的因素，所以对轧辊耐磨性的研究一直受到人们的重视，当前所用研究方法及装置也多种多样，从总体上看，主要有两类一是利用各种磨损试验机，二是利用专门设计的装置进行研究。 长期以来，在磨损试验机上进行材质磨损性能测定简便易行，所以此类装置应用比较普遍。但是高速轧制条件下，轧辊的磨损在物理和几何条件上与一般磨损有重大差别，如周期性接触；轧件上的氧化皮可作为磨粒进入辊缝；伴有冷却液和润滑液的作用；受热的影响等等。可见轧辊在实际工作的条件下，影响磨损的因素特别复杂，一般的磨损试验机是反映不出这些复杂因素的影响的。而根据轧辊工作的实际工况而设计的测定装置就可以真实地反映出轧辊的磨损性能及磨损过程。
发明内容本实用新型针对现有技术的不足，提供了一种高速轧制界面轧辊磨损量及摩擦系数的测定装置。高速轧制界面轧辊磨损量及摩擦系数的测定装置，由动力系统、加力系统、轧制系统、工件支撑系统、被轧工件、测力和数据采集系统组成。所述的动力系统由电动机、减速器组成；减速器的输入轴水平放置，输出轴垂直向上与轧辊动力轴连接，电动机和减速器之间以及减速器和轧辊动力轴之间分别用万向联轴器和弹性套筒联接。所述的加力系统由伺服电机、加力螺杆、弹簧、丝杠、丝杠支架、左压板、右压板、左压板上的丝杠螺母组成；在左压板、右压板固定有套筒，弹簧安装在固定套筒上；加力螺杆穿过左压板、右压板上的套筒，右端同加压轴承座相连；丝杠支架是固定在支架上的，丝杠一端安装在丝杠支架上，丝杠和丝杠支架之间安装有轴承；丝杠具有自锁功能，丝杠与左压板上的丝杠螺母螺纹配合；伺服电机和丝杠之间安装有减速器。所述的轧制系统由动力轧辊、加压轧辊组成；动力轧辊、加压轧辊的结构相似，均由辊轴及辊套组成，辊轴及辊套之间由螺钉连接；动力轧辊上的辊套由要测定的轧辊的材料组成，辊套为对开式；加压轧辊的辊套为整体式。所述的工件支撑系统由加压轴承座、动力轴承座、支架、工作台、工件托辊、立柱组成；在工件托辊上安装有两个轴承支撑工件，工件托辊用螺母安装在立柱上，立柱固定在支架，工件托辊和立柱之间套有弹簧；工作台上有燕尾槽和滑块，滑块安装在工作台的燕尾槽内并可以沿燕尾槽滑移，右压板固定在滑块上，左压板和加压轴承座安装在滑块的燕尾槽内，可沿燕尾槽滑动；动力轴承座固定安装在支架上；动力轧辊和加压轧辊分别安装在动力轴承座和加压轴承座上。所述的被轧工件是呈圆筒状，安装在工件托辊上，并由工件托辊的轴承支撑。所述的测力和数据采集系统由扭矩传感器、压力传感器、扭矩测量仪、测压应变仪、计算机、电机控制器组成；扭矩传感器安装在动力轧辊轴和减速器输出轴之间，动力轧辊轴与减速器输出轴之间采用弹性套筒连接；扭矩传感器与扭矩测量仪相连，扭矩值由测量仪直接读出；压力传感器的输出端与测压应变仪相连，测压应变仪将各种被测参数转换成数字信号，经输出接口与计算机相连；计算机与电机控制器相连，当压力传感器测得的压力值达到计算机设定的值时，计算机发出信号，通过电机控制器使得伺服电机停止工作，进而停止加压。本实用新型的有益效果本实用新型提出的测定装置是根据轧辊工作的实际工况设计的，该装置能够准确地测定轧辊磨损量及摩擦系数，从而为轧辊的选材及实际应用提·供有力的参考依据。

图I是测定装置的整体结构图；图2是工件托辊的结构图；图3是动力轧辊和加压轧辊图；图4是动力轧辊和加压轧辊的结构安装图；I、伺服电机2、减速器3、丝杠支架 4、丝杠螺母5、左压板6、丝杠 7、加力螺杆8、右压板 9、套筒 10、加压轴承座 11、加压轧辊 12、被扎工件及工件托辊13、动力轧辊 14、动力轴承座 15、支架 16、工作台17、驱动电机18、万向联轴器19、减速器20、弹性套筒21、扭矩传感器22、扭矩测量仪23、滑块24、测压应变仪25、压力传感器26、电机控制器27、计算机28、轴承 29、通信电缆30、轴承 31、工件托辊32、弹簧33、垫圈34、螺母35、立柱36、螺钉37、辊轴38、辊套。
具体实施方式
以下结合附图对本实用新型作进一步说明。如图I所示的测定装置的整体结构图，动力系统由驱动电动机17、减速器19组成。减速器的输入轴水平放置，输出轴垂直向上与轧辊动力轴连接，驱动电动机17和减速器19之间用万向联轴器18联接，这样可以防止轴与轴之间同轴度低时，轴发生扭断；扭矩传感器21安装时的同轴度要求较高，为解决同轴度不高的问题，减速器19和扭矩传感器21之间用弹性套筒20联接；加力系统由伺服电机I、减速器2、加力螺杆7、弹簧32、丝杠6、丝杠支架3、左压板5、右压板8及左压板上的丝杠螺母4组成。弹簧32安装在固定套筒9上，为防止弹簧32在加力螺杆7上径向移动太大，在左压板5和右压板6上固定套筒9，加力螺杆7穿过左压板5和右压板6上的套筒，右端同加压轴承座10相连；丝杠6的一端由丝杠支架3支撑，丝杠和丝杠支架之间有轴承28，丝杠6具有自锁功能，以防开动机器后丝杠后退；伺服电机I和丝杠6之间安装有减速器2。轧制系统由动力轧辊13、加压轧辊11组成。如图3和图4所示，动力轧辊13、力口压轧辊11的结构相同，均由辊轴37及辊套38组成，辊轴及辊套之间由螺钉36连接；动力轧辊上的辊套由要测定的轧辊的材料组成，为了便于更换，辊套为对开式；加压轧辊的辊套由于不需经常更换，辊套为整体式。工件支撑系统由加压轴承座10、动力轴承座14、支架15、工作台16、工件托辊31组成。如图2所示，被轧工件12安装在工件托辊31上，在工件托辊31上安装有两个轴承30支撑工件，一方面可以减小由于工件内外圈线速度不同所造成的干扰，另一方面，轴承和工件之间属于滚动摩擦,磨损量小,这样可以延长轴承和工件的使用寿命。工件托辊31安装在用螺母34安装在立柱35上，工件托辊和立柱之间有弹簧32，螺母34和工件托辊31之间有垫圈33，这样当工件震动大时，1 可以通过弹簧的缓冲作用减少对轴承的冲击，又可以在一定程度上调整工件的平行度，以保证工件的稳定运行；工作台16上有燕尾槽和滑块23，滑块23安装在工作台的燕尾槽内并可以沿燕尾槽滑移，右压板固定在滑块上，左压板和加压轴承座安装在滑块23的燕尾槽内，可沿燕尾槽滑动。被轧工件安装在工件托辊上，并由工件托辊的轴承支撑。工件托辊安装在支架上。测力和数据采集系统由扭矩传感器21、压力传感器25、扭矩测量仪22、测压应变仪24、计算机27、电机控制器26组成。扭矩传感器21安装在动力轧辊轴和减速器输出轴之间，由于扭矩传感器安装时的同轴度要求较高，所以动力轧辊轴和减速器输出轴之间采用弹性套筒连接，以解决同轴度不高的问题；扭矩传感器21与扭矩测量仪22用通信电缆29相连，扭矩值由测量仪直接读出，根据扭矩、轧辊半径及轧制压力值推算出摩擦系数；压力传感器25的输出端与测压应变仪24用通信电缆29相连，测压应变仪24将各种被测参数转换成数字信号，再经输出接口与计算机相连。实验结果可以以数据、表格、曲线或拟合公式的形式通过外围设备(打印机、绘图仪)输出。计算机27与电机控制器26用通信电缆29相连，当压力传感器测得的压力值达到计算机设定的值时，计算机发出信号，通过电机控制器使得伺服电机停止工作，进而停止加压。该装置进行工作时，如图I所示的测定装置的整体结构图，将结构如图3和图4所示的动力轧辊和加压轧辊分别安装在动力轴承座和加压轴承座上，将被轧工件安装在工件托辊上。首先接通电源，驱动电机17经万向联轴器18带动减速器2及扭矩传感器21及动力轧辊13开始转动。然后根据加压轧辊11所要施加的轧制力，通过计算机26和电机控制器27设定伺服电机I所带动丝杠6的行程，使得当压力传感器25检测到轧制力达到设定值时伺服电机I停止转动。接通伺服电机I的电源，伺服电机及减速器带动丝杠6 —起在丝杠螺母4中转动，从而使左压板5和右压板8及弹簧32 —起沿加力螺杆7向前移动，当右压板8上的压力传感器25与加压轴承座10相接触时，整个加力系统推动加压轴承座10，使加压轴承座10通过与其固定在一起的滑块23在工作台16上的燕尾槽内向前移动。当加压轧辊11与被轧工件12相接触时，加压轴承座10座停止移动。伺服电机继续带动丝杠6转动，左压板5开始压缩弹簧32，弹簧32的弹力通过右压板8、压力传感器25、力口压轴承座10及加压轧辊11，施加在被轧工件12和动力轧辊13上，当弹簧的压力达到一定值时，在摩擦力的带动下，工件开始转动。扭矩数值由数字式扭矩测量仪22读出，压力数值经应变仪24及计算机27的处理由计算机输出。[0025]例如可以利用45钢作为轧辊材料(即动力轧辊的辊套材料为45钢)，轧制压力分别为9kN及7kN，每种压力下分别轧制两个试样，轧制时间全部为10h，轧制后用精度为Img的电子天平称量动力轧辊13的磨损量，将结果记录在表格中。在两种轧制力作用下，由数字式扭矩仪读出扭矩值，进而求解得到摩擦力的大 小，经过计算得出摩擦系数。
权利要求1.高速轧制界面轧辊磨损量及摩擦系数的測定装置，由动カ系统、加カ系统、轧制系统、エ件支撑系统、被轧エ件、测カ和数据采集系统组成，其特征在干 所述的动カ系统由电动机、減速器组成；减速器的输入轴水平放置，输出轴垂直向上与轧辊动力轴连接，电动机和減速器之间以及減速器和轧辊动力轴之间分别用万向联轴器和弾性套筒联接； 所述的加力系统由伺服电机、加カ螺杆、弹簧、丝杠、丝杠支架、左压板、右压板、左压板上的丝杠螺母组成；在左压板、右压板固定有套筒，弹簧安装在固定套筒上；加カ螺杆穿过左压板、右压板上的套筒，右端同加压轴承座相连；丝杠支架是固定在支架上的，丝杠一端安装在丝杠支架上，丝杠和丝杠支架之间安装有轴承；丝杠具有自锁功能，丝杠与左压板上的丝杠螺母螺纹配合；伺服电机和丝杠之间安装有減速器； 所述的轧制系统由动カ轧辊、加压轧辊组成；动カ轧辊、加压轧辊的结构相似，均由辊轴及辊套组成，辊轴及辊套之间由螺钉连接；动力轧辊上的辊套由要測定的轧辊的材料组成，辊套为对开式；加压轧辊的辊套为整体式； 所述的エ件支撑系统由加压轴承座、动カ轴承座、支架、工作台、エ件托辊、立柱组成；在エ件托辊上安装有两个轴承支撑エ件，エ件托辊用螺母安装在立柱上，立柱固定在支架，エ件托辊和立柱之间套有弹簧；工作台上有燕尾槽和滑块，滑块安装在工作台的燕尾槽内并可以沿燕尾槽滑移，右压板固定在滑块上，左压板和加压轴承座安装在滑块的燕尾槽内，可沿燕尾槽滑动；动カ轴承座固定安装在支架上；动力轧辊和加压轧辊分别安装在动カ轴承座和加压轴承座上； 所述的被轧エ件是呈圆筒状，安装在エ件托辊上，并由エ件托辊的轴承支撑； 所述的测力和数据采集系统由扭矩传感器、压カ传感器、扭矩测量仪、测压应变仪、计算机、电机控制器组成；扭矩传感器安装在动カ轧辊轴和減速器输出轴之间，动カ轧辊轴与減速器输出轴之间采用弾性套筒连接；扭矩传感器与扭矩测量仪相连，扭矩值由测量仪直接读出；压カ传感器的输出端与测压应变仪相连，测压应变仪将各种被测參数转换成数字信号，经输出接ロ与计算机相连；计算机与电机控制器相连，当压カ传感器测得的压カ值达到计算机设定的值时，计算机发出信号，通过电机控制器使得伺服电机停止工作，进而停止加压。
专利摘要本实用新型公开了一种高速轧制界面轧辊磨损量及摩擦系数的测定装置，包括动力系统、加力系统、轧制系统、测力和数据采集系统、被轧工件、工件支撑系统和工作台。动力系统包电动机、减速器，其中电动机和减速器之间以及减速器和轧辊动力轴之间用万向联轴器联接；加力系统包括伺服电机、加力螺杆、弹簧、丝杠、左压板、右压板及左压板上的丝杠螺母；轧制系统包括两轴承座、动力轧辊、加压轧辊；测力和数据采集系统包括扭矩传感器、压力传感器、扭矩测量仪、测压应变仪、计算机、电机控制器。本装置能够准确地测定轧辊磨损量及摩擦系数，从而判断轧辊材质摩擦磨损性能，为轧辊的选材及实际应用提供有力的参考依据。
文档编号G01N3/56GK202471536SQ20122006788
公开日2012年10月3日 申请日期2012年2月28日 优先权日2012年2月28日
发明者朱瑶, 王桥医, 高瑞进 申请人:杭州电子科技大学