一种低瓢曲-多从动辊系复合板高效轧制纹轧辊

本发明属于金属板材波纹轧制设备，具体涉及一种低瓢曲-多从动辊系复合板高效轧制纹轧辊。

背景技术：

1、金属板材的波纹轧制是金属板材在外力作用下表面形成波纹的一种轧制技术；和平轧相比，经波纹轧制后的金属板，具有更好的耐高压、耐腐蚀等性能，广泛应用于建筑、机械、航空航天等领域；其核心需求是保证波纹尺寸均匀性、降低表面缺陷率，并兼顾生产效率与设备合规性。目前，行业内波纹轧制设备主要采用波纹辊面结构，其基本原理是通过轧辊表面凹凸的辊面，使板材在辊系挤压作用下形成预设波纹形态。但现有波纹轧制设备存在明显技术缺陷，首先工作辊与板材之间多为滑动摩擦，接触应力集中，导致工作辊磨损不均、使用寿命短，需频繁更换部件；其次，轧制过程中工作辊的运动状态不可控，导致金属流动通道受限，易出现局部堆积、鼓包或边缘毛刺等现象，板材表面易产生裂纹；为解决上述问题，本发明设计一种带扭簧复位机构的凸轮工作辊波纹轧制装置，通过齿轮啮合驱动工作辊可控自转、扭簧实现精准复位的协同机制，优化金属流动状态，降低磨损，提升轧制精度。

技术实现思路

1、针对现有波纹轧制设备普遍存在的工作辊磨损严重、板材表面易产生裂纹、波纹精度差等问题，本发明的目的在于：提供一种带扭簧复位机构的凸轮工作辊波纹轧制装置，通过优化辊系结构与运动机制，实现工作辊的可控自转与精准复位，减少摩擦磨损，促进金属均匀流动，提升波纹成型质量与设备稳定性。

2、为实现上述目的，本发明所采用技术方案是：提供一种低瓢曲-多从动辊系复合板高效轧制纹轧辊，包括对称布置的平辊侧组件与波纹侧组件，两侧共同构成闭合轧制通道，用于金属板材的连续波纹成型；其中，所述平辊侧组件包括平辊侧中心辊、联轴器、传动齿轮；其中，所述中心辊两端通过联轴器与传动轴连接，传动轴由转动电机驱动，并通过传动齿轮啮合实现与波纹侧中心辊的同步旋转；所述波纹侧组件包括波纹侧中心辊、保持架、凸轮形工作辊、传动齿轮及合金钢垫片；其中，保持架与波纹侧中心辊为可拆卸固定连接，凸轮形工作辊两端通过轴套与保持架轴向定位，凸轮形工作辊两端固定安装有齿轮，用于与间歇齿轮环啮合；合金钢垫片内侧面与凸轮形工作辊侧面相切，实现凸轮形工作辊的径向定位与径向载荷缓冲。

3、所述平辊侧组件中，平辊侧中心辊作为波纹轧制的基准支撑件，提供均匀反向约束力，确保板材紧密贴合波纹侧工作辊的凸轮轮廓。

4、所述波纹侧组件中，保持架由内圈与外圈组成；其中，所述内圈朝向凸轮形工作辊的一端开设有沿周向对称布置槽孔，其内壁设有扭簧定位槽，用于安装扭簧；外圈内侧加工右旋梯形螺纹，通过顺时针旋转外圈可使外圈与内圈的螺纹面紧密贴合，实现内圈的轴向定位；外圈外侧周向均匀布置螺纹孔，通过圆柱螺栓与紧定螺钉的协同作用，实现保持架与波纹侧中心辊的可拆卸固定连接，保证连接刚度。

5、所述扭簧装配于保持架内圈的槽孔内；其中，扭簧的一端固定于槽孔内壁的扭簧定位槽，另一端与工作辊轴端凸台固定连接，自然状态下使工作辊保持初始周向位置，受力扭转时储存弹性势能，释能时驱动工作辊复位。

6、所述凸轮形工作辊外周面为凸轮形结构，偏心距 5-10mm，凸轮工作面曲率半径与预设波纹半径适配，确保波纹成型规整。

7、所述间歇齿轮环可拆卸安装于支撑外壳上，间歇齿轮环结构包括环形基体与齿段；间歇齿轮环的齿段沿环形基体周向设置，长度与前轧区对应；间歇齿轮环的非齿段为光滑弧面，避免后轧区啮合干涉；所述间歇齿轮环的环形基体上沿周向设有若干螺纹孔，装配时可根据轧制工艺需求计算出齿段相对于支撑外壳的安装方位，选定角度后通过螺栓与对应螺纹孔螺纹连接，实现间歇齿轮环与支撑外壳的固定装配，从而获得不同长度的前轧区与后轧区，以适配不同轧制工艺要求。

8、所述合金钢垫片沿凸轮形工作辊径向布置，由紧固螺栓与波纹侧中心辊连接；合金钢内侧面与凸轮形工作辊侧面相切，以此实现凸轮形工作辊的径向定位与径向载荷缓冲，降低局部应力峰值；所述合金钢垫片采用高强度、高耐磨、抗疲劳性能优良的合金材质制成，材料选取以现有产品为参照基准。

9、所述转动电机通过联轴器、传动齿轮带动平辊侧中心辊与波纹侧中心辊同步旋转，波纹侧中心辊驱动保持架绕中心轴线公转，进而带动 36 根凸轮形工作辊同步公转。

10、当金属板材进入轧制通道后，先经平辊侧中心辊定位，随后进入前轧区，凸轮形工作辊轴端齿轮与间歇齿轮环的齿段啮合；由于间歇齿轮环与支撑外壳固定连接，使得凸轮形工作辊轴端齿轮逆时针旋转，进而使凸轮形工作辊在公转的同时被迫逆时针自转，此时扭簧被扭转并储存弹性势能；

11、当凸轮形工作辊随保持架持续公转，板材进入后轧区时，凸轮形工作辊轴端齿轮与间歇齿轮环齿段脱离啮合，扭簧释放弹性势能，驱动凸轮形工作辊反向转动复位；由于工作辊为凸轮形结构，复位过程中其凸起端远离板材，使辊缝增大，扩张金属流动通道，避免金属局部堆积堵塞，促进金属均匀流动。

12、与现有技术相比，本发明的有益效果是：在前轧区阶段中，通过齿轮与间歇齿轮环齿段啮合驱动工作辊逆时针自转，将传统的滑动摩擦转为滚动摩擦，大幅减少工作辊与板材之间的摩擦损耗，同时避免滑动摩擦产生的局部过热，延长工作辊使用寿命与轧件性能稳定性，显著降低了工作辊磨损；所给出的凸轮形工作辊的轮廓设计与预设波纹精准匹配，同时扭簧复位机制确保工作辊复位精准，避免轧制过程中出现波纹偏差；工作辊为凸轮形结构，复位过程中其凸起端远离板材，使后轧区的辊缝增大，金属流动通道得到扩张，有效解决波纹轧制金属板材出现局部堆积、鼓包及边缘毛刺问题，使波峰成型更饱满规整；所使用的间歇齿轮环可拆卸且可周向微调，凸轮形工作辊的凸轮参数可根据不同波纹需求设计；配合保持架与扭簧等结构，可适配多种波长、振幅的波纹轧制，结构简化且通用性强；通过在波纹侧中心辊和凸轮形工作辊中间安装合金钢垫片，可吸收径向冲击载荷，降低局部应力集中，提升公转稳定性，进一步确保长期轧制的波纹精度一致性。

1.一种低瓢曲-多从动辊系复合板高效轧制纹轧辊，其特征在于：包括对称布置的波纹侧和平辊侧；所述波纹侧和平辊侧共同构成用于金属板材连续波纹成型的闭合轧制通道；

2.根据权利要求 1 所述的凸轮工作辊的波纹轧制装置，其特征在于，所述保持架外圈（7）内侧加工有右旋梯形螺纹，通过顺时针旋转外圈可使外圈（7）与内圈（8）的螺纹面紧密贴合，实现内圈（8）的轴向定位；所述外圈（7）外侧周向均匀布置有螺纹孔，通过圆柱螺栓与紧定螺钉的协同作用实现保持架与波纹侧中心辊的可拆卸固定连接。

3.根据权利要求 1 所述的凸轮工作辊的波纹轧制装置，其特征在于，所述凸轮形工作辊（9）的外周面为凸轮形结构，偏心距为 5-10mm，且凸轮工作面曲率半径与预设波纹半径适配。

4.根据权利要求 1 所述的凸轮工作辊的波纹轧制装置，其特征在于，所述间歇齿轮环（17）的环形基体通过螺栓与机架连接，且可沿周向微调位置以适配不同轧制需求。

5.根据权利要求 1 所述的凸轮工作辊的波纹轧制装置，其特征在于，所述凸轮形工作辊（9）的数量为 36 根，沿槽孔（81）周向均匀分布。

6.根据权利要求 1 所述的凸轮工作辊的波纹轧制装置，其特征在于，所述轴套（10）一侧开设有轴承孔和螺纹孔，所述轴承孔内安装有推力轴承（15），所述轴套（10）通过螺纹孔与保持架连接，实现凸轮形工作辊（9）的轴向定位。

7.根据权利要求 1 所述的凸轮工作辊的波纹轧制装置，其特征在于，所述圆柱齿轮（11）安装于轴套（10）与凸轮形工作辊（9）之间，用于与间歇齿轮环（17）啮合传动。