ПРИВОД ПЕРЕМЕЩЕНИЯ КЛЕТИ СТАНА ХОЛОДНОЙ ПРОКАТКИ ТРУБ Российский патент 1995 года по МПК B21B21/00 B21B35/06 

Изобретение относится к периодической прокатке, преимущественно холодной прокатки труб.

Известен привод перемещения клети стана холодной прокатки труб, содержащий кривошипно-шатунный механизм, шатуны которого соединены с клетью и с пальцами кривошипных зубчатых колес [1].

Известный привод перемещения клети имеет простую конструкцию. Благодаря использованию шатунов большой длины в значительной мере достигается компенсация неточностей изготовления деталей привода. Кроме того, в известной конструкции количество кинематических пар минимально, что также определяет надежность работы привода.

Недостатками известной конструкции является низкая производительность, определяемая быстроходностью рабочей клети (числом двойных ходов в единицу времени) и обусловленная неблагоприятным режимом работы привода, на который действуют значительные динамические нагрузки от возвратно-поступательного движения клети и от сложного качательного движения шатунов механизма привода. Кроме того, известный привод не позволяет изменять длину хода клети, что ограничивает технологические возможности стана.

Известен привод стана холодной прокатки труб, содержащий кривошипно-шатунный механизм и уравновешивающее устройство в виде кривошипно-шатунного механизма, размещенного под углом 90 или 180^о по отношению к приводу клети [2].

В известном приводе благодаря уравновешивающему механизму снижаются динамические нагрузки в линии привода, что позволяет повысить производительность стана и надежность работы деталей привода на части кинематической цепи от двигателя до зубчатых колес кривошипно-шатунного механизма.

Недостатками конструкции является увеличение веса и габаритов привода в 2-3 раза, повышение инерционных нагрузок за счет дополнительных звеньев и кинематических пар кривошипно-шатунного уравновешивающего механизма и снижение общей надежности привода клети. Кроме того, технологические возможности такого стана также ограничены.

Известен привод перемещения клети стана холодной прокатки труб, включающий приводной вал с ведущими шестернями, связанные с ними зубчатыми венцами параллельно расположенные между собой водила, имеющие кривошипы, на каждый из которых с одной стороны насажена сателлитная шестерня, а на другой стороне выполнен выступ, несущий палец для соединения с клетью, ось которого расположена от оси кривошипа на расстоянии, равном радиусу начальной окружности сателлитной шестерни, и стационарного колеса с внутренними зубчатыми венцами, имеющими внутренний диаметр вдвое больше диаметра зацепления с ними сателлитных шестерен, и снабжен грузами, неподвижно закрепленными на каждом кривошипе на стороне расположения выступа через 180^о относительно него и на расстоянии от оси вращения кривошипа, определяемом выражением
L = l , где L - расстояние от оси вращения кривошипа до центра тяжести груза G_гр;
l - расстояние от оси пальца до оси вращения кривошипа [3].

В известном приводе перемещения клети благодаря установке грузов обеспечивается снижение динамических нагрузок в приводе и компенсация инерционных сил, возникающих при возвратно-поступательном движении клети.

Недостатками известного привода является то, что размеры сателлитов и стационарных колес жестко ограничиваются ходом клети. Это снижает надежность привода. Кроме того, при непосредственном соединении пальцев кривошипа с клетью возникает циркуляция мощности и соответствующие перегрузки привода. В приводе затруднена замена калибров в клети, нет возможности изменять длину хода клети, что ограничивает технологические возможности стана.

Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому является привод перемещения клети стана холодной прокатки труб, содержащий приводное от зубчатой пары водило и кривошип, кинематически связанный с зубчатой парой водила [4] . Кинематическая связь выполнена в виде планетарного зубчатого механизма, в котором стационарное соосное с ведущей шестерней колесо с внутренним зубчатым венцом, а также дополнительные сателлиты с зубчатой нарезкой, размещены по кругу в водиле; включает дополнительное центральное, поворотно установленное относительно водила колесо с двумя внутренними зубчатыми венцами, один из которых выполнен под ведомый сателлит, другой - под одноименные ступени дополнительных сателлитов, а их другие одноименные ступени установлены в контакте со стационарными колесами и ведущей шестерней.

Недостатком известного привода является небольшой срок службы вследствие практической сложности достижения соосности трех планетарных последовательно установленных передач. Компоновка привода делает его неудобным для осмотров и ремонтных работ. Кроме того, конструкцией не предусмотрена возможность изменения длины хода клети.

Цель изобретения - повышение надежности работы деталей привода.

Поставленная задача достигается тем, что в известном приводе перемещение клети стана холодной прокатки труб, включающем приводное от зубчатой пары водило и кривошип, кинематически связанный с зубчатой парой водила, в соответствии с изобретением реализуется кинематическую связь в виде стационарного редуктора с двумя выходными валами, один из которых через расцепную муфту связан с валом зубчатой пары, другой через универсальный шпиндель - с валом кривошипа, под который в водиле выполнено эксцентрично расположенное отверстие.

В предлагаемом приводе перемещения клети стана холодной прокатки труб механизм преобразования движения содержит водило и кривошип, которые имеют отдельный подвод крутящего момента от стационарных валов приводного механизма. Это позволяет повысить срок службы привода. Водило и кривошип связаны кинематической связью с общим передаточным числом n = 1, что обеспечивает преобразование вращения водила и кривошипа в сложное движение. При этом, если расстояние l от оси кривошипа до оси пальца равно расстоянию R от оси водила до оси кривошипа, т.е. l = R, то палец совершает возвратно-поступательное движение, а при нахождении оси водила кривошипа и пальца кривошипа в крайних положениях в одной плоскости обеспечивается максимальный ход клети L = 4 l. Если l ≠ R, то палец совершает движение по эллипсу, а при нахождении оси водила, кривошипа и пальца в крайних положениях (несогласование положений водила и кривошипа) достигается уменьшение хода клети. Пори встраивании в кинематическую цепь привода водила и кривошипа регулировочной муфты можно обеспечивать различное рассогласование положений водила и кривошипа, а следова- тельно, изменение длины хода клети в промежутке 4 l ≥ L > 0. Это позволяет расширить технологические возможности стана ХПТ. Кроме того, разделение привода перемещения клети стана ХПТ на два отдельных механизма, а именно механизм преобразования движения (водило и кривошип с пальцем под шатун) и зубчатый механизм (редуктор, муфта, универсальный шпиндель), повышается его ремонтопригодность.

На фиг. 1 показан общий вид предлагаемого привода; на фиг. 2 - кинематическая схема преобразующей части привода, при угле ϕ рассогласования, равном нулю; на фиг. 3 - то же, при угле ϕ рассогласования, отличном от нуля.

Привод перемещения клети стана холодной прокатки труб включает преобразующую часть, состоящую из водила 1, в эксцентричной расточке которого на расстоянии R от оси водила размещен кривошип 2 с пальцем, который через шатун 3 соединен с клетью 4, причем водило снабжено уравновешивающим грузом 5, а кривошип - грузом 6. Водило 1, размещенное в неподвижном корпусе 7, снабжено колесом 8, находящимся в зацеплении с шестерней 9. Вал шестерни 9 соединен через муфты 10 и 11 и валопровод 12 с зубчатыми колесами 13-15 и универсальным шпинделем 16 с кривошипом 2. Передаточное отношение кинематической цепи от водила 1 через зубчатые колеса 8, 9, 13, 14 и 15 к кривошипу 2 равно минус единице. При этом с валом главного двигателя может быть соединен любой из валов колес 13-15. В качестве примера двигатель соединен с валом колеса 14.

Привод перемещения клети стана ХПТ работает следующим образом.

От вала главного двигателя крутящий момент передается, например на вал зубчатого колеса 14, с которого через стационарные зубчатые колеса 13, 9 и 8 сообщается водилу 1, а с другой стороны - через колесо 15 и универсальный шарнир 16 на кривошип 2. Так как общее передаточное отношение при = от водила 1 до кривошипа 21 равно минус единице, то водило 1 и кривошип 2 вращаются с равными по модулю угловыми скоростями, но в противоположном направлении. При этом, если радиальное смещение оси кривошипа равно расстоянию от оси кривошипа до оси шатуна (R = l), ось кривошипного пальца движется прямолинейно возвратно-поступательно, сообщая через шатун 3 движение клети 4. Уравновешивающие группы 6 и 5 уравновешивают момент от инерционных сил клети в возвратно-поступательном движении и центробежные силы, в результате чего разгружаются подшипники водила. При помощи муфт 10 и 11 можно рассогласовать взаимное расположение водила и кривошипа, а следовательно, изменить длину хода клети.

Предложенный привод перемещения клети стана ХПТ позволяет габаритно и компановочно разделить преобразующую (водило с кривошипом) и зубчатую (приводной вал с приводами водила и кривошипа) части, что дает возможность независимого и неограниченного выбора параметров приводной части. В результате этого увеличивается срок службы привода. Коэффициент запаса прочности предложенного механизма может быть выбран не ниже любого наперед заданного значения, что увеличивает общий срок службы стана и межремонтные сроки независимо от быстроходности. Кроме того, предложенный разделенный привод обладает лучшей ремонтопригодностью. Достоинством привода перемещения клети стана является расширение его технологических возможностей.

Использование: в прокатке. В приводе перемещения клети стана холодной прокатки труб кинематическая связь кривошипа с зубчатой парой водила выполнена в виде стационарного редуктора с двумя выходными валами, один из которых через расцепную муфту связан с валом зубчатой пары , другой через универсальный шпиндель - с валом кривошипа, под который в водиле выполнено эксцентрично расположенное отверстие. 3 ил.

ПРИВОД ПЕРЕМЕЩЕНИЯ КЛЕТИ СТАНА ХОЛОДНОЙ ПРОКАТКИ ТРУБ, включающий приводное от зубчатой пары водило и кривошип, кинематически связанный с зубчатой парой водила, отличающийся тем, что, с целью повышения надежности в работе деталей привода, кинематическая связь выполнена в виде стационарного редуктора с двумя выходными валами, один из которых через расцепную муфту связан с валом зубчатой пары водила, а другой через универсальный шпиндель - с валом кривошипа, под опоры которого в водиле выполнено эксцентрично расположенное отверстие.