УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ ДЕФОРМАЦИИ КЛЕТИ ПРОКАТНОГО СТАНА Российский патент 1995 года по МПК G01L1/12 

Изобретение относится к контрольно-измерительной технике и может быть использовано для измерения деформации стойки клети прокатного стана.

Известно устройство, называемое трансформатором деформации, которое воспринимает деформацию станины клети, пропорциональную усилию прокатки. Трансформатор деформации состоит из стержневых элементов двух различных сечений, одно из которых намного больше другого. На стержне меньшего сечения (измерительном) наклеены тензорезисторы. При этом длина измерительного стержня меньше расстояния между местами крепления всего трансформатора деформации, поэтому измеряемое относительное удлинение станины во столько раз превышает относительное удлинение станины, во сколько раз длина стержня с тензодатчиками меньше длины участка станины, на котором укреплен трансформатор деформации [1]
Недостатки устройства объясняются использованием для измерения тензорезисторов, что определяет малую мощность выходного сигнала, плохую помехозащищенность, а также высокую температурную погрешность, обусловленную наличием в выходном сигнале устройства квазистатической составляющей, определяемой температурными деформациями стойки и датчика.

Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату к изобретению является устройство для измерения деформации клети прокатного стана, содержащее магнитоупругий датчик, элементы крепления датчика к стойке клети, упругие тяги, кожух и электронную аппаратуру для возбуждения датчика и обработки его выходного сигнала [2]
Это устройство позволяет получить более мощный выходной сигнал, а также несколько снизить температурную погрешность благодаря обнулению выходного сигнала в интервалах между проходами металла.

Однако устройство имеет существенный недостаток. В период пуска стана либо после капремонта или профилактических остановок скорость изменения температуры нагрева клети и датчика может быть существенной. При значительных по времени паузах между проходами металла это обуславливает температурный дрейф выходного сигнала, поскольку время обнуления заведомо меньше длительности паузы между двумя последовательными проходами металла через клеть.

Целью изобретения является повышение точности измерения за счет уменьшения температурного дрейфа выходного сигнала.

Указанная цель достигается тем, что в устройстве для измерения деформации клети прокатного стана, содержащем размещенные в защитном кожухе магнитоупругий силоизмерительный преобразователь с двумя упругими тягами, установленными в кронштейнах, жестко закрепленных в стойке клети вдоль ее нейтрали, упругие тяги выполнены из материалов с разными коэффициентами теплового расширения и разной длины, определяемой по следующим зависимостям:
l₁=
l₂ l_ст l_д l₁, где α₁ и α₂ температурные коэффициенты теплового расширения материалов тяг длиной l₁ и l₂ соответственно;
α_ст температурный коэффициент теплового расширения стойки клети;
l_ст длина базы стойки клети, на которой закреплен магнитоупругий силоизмерительный преобразователь;
α_д температурный коэффициент теплового расширения магнитоупругого силоизмерительного преобразователя длиной l_д.

На чертеже представлено поперечное сечение устройства.

Устройство содержит магнитоупругий силоизмерительный преобразователь 1 длиной l_д с температурным коэффициентом теплового расширения материала чувствительного элемента α_д, упругую тягу 2 длиной l₁ и температурным коэффициентом теплового расширения α₁, упругую тягу 3 длиной l₂ и температурным коэффициентом теплового расширения α₂, два кронштейна 4, прикрепленных, например, сваркой к стойке 5 клети вдоль ее нейтрали на базе длиной l_ст, и теплоизолирующий кожух 6.

Упругие тяги 2 и 3 соединены с чувствительным элементом силоизмерительного преобразователя 1 с помощью резьбового соединения. Установка силоизмерительной цепи, состоящей из магнитоупругого силоизмерительного преобразователя 1 и двух упругих тяг 2 и 3, в кронштейнах 4 осуществляется, например, с помощью сферических гаек 7, плоской контргайки 8 и стопорной шайбы 9.

Наличие теплоизолирующего кожуха 6, закрывающего силоизмерительную цепь и кронштейны и прикрепленного к стойке клети 5, позволяет выравнять температуру нагрева стойки в месте установки силоизме- рительной цепи и самой цепи. Как известно, тепловая деформация части стойки Δ l_ст^t длиной l_ст и температурным коэффициентом теплового расширения α_ст определяется при изменении температуры нагрева на Δ t зависимостью
Δ l_ст^t α_ст ˙ l_ст ˙ Δt.

Тепловые деформации силоизмерительного преобразователя Δ lд^t и двух тяг Δ l₁^t и Δ l₂^t будут соответственно равны
Δ l_д^t α_дI_д Δt;
Δ l₁^t α₁l₁ Δt;
Δ l₂^t α₂l₂ Δt.

Из условия равенства тепловых деформаций части стойки и силоизмерительной цепи имеем:
Δl_ст^t=Δl_д^t+Δl₁^t+Δl₂^t или
α_стl_ст=α_дl_д+α₁l₁+α₂l₂
Дополнив это уравнение условием
l_ст l_д + l₁ + l₂ и решив их совместно, получаем выражения, позволяющие определить требуемые длины тяг в силоизмерительной цепи:
l₁=
l₂ l_ст l_д l₁
На практике при необходимости применения устройства для конкретной клети выполняют вначале расчеты, которые позволяют определить требуемый размер базы l_ст. Когда известен материал станины, значит, известна и величина α_ст. Известны также габариты и материал чувствительного элемента силоизмерительного преобразователя (α_д, l_д). Исходя из тяжелых условий работы устройства в цехах прокатных станов, целесообразно выбирать для тяг коррозионностойкие материалы, такие, например, как 44НХ10, 34НХ10, Х18Н91 и подобные. Выбрав пару материалов для тяг, проводят расчет l₁ и l₂, исходя из формулы изобретения.

В общем случае тяги могут быть изготовлены одинаковыми по длине (несколько большими по длине, чем наибольшая по расчету из тяг). А при сборке силоизмерительной цепи и ее установке в кронштейны с помощью специального крепежа сферической гайки, контргайки и стопорной шайбы регулируют размер тяг в цепочке в соответствие с выполненным по формуле изобретения расчетом.

Сущность изобретения: устройство содержит магнитоупругий силоизмерительный преобразователь 1 с двумя упругими 2 и 3 разной длины, выполненными из материалов с разными коэффициентами теплового расширения. Упругие тяги установлены в кронштейнах 4, которые жестко закреплены в стойке 5 клети прокатного стана вдоль ее нейтрали. 1 ил.

УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ ДЕФОРМАЦИИ КЛЕТИ ПРОКАТНОГО СТАНА, содержащее размещенные в защитном кожухе магнитоупругий силоизмерительный преобразователь с двумя упругими тягами, установленными в кронштейнах, жестко закрепленных в стойке клети вдоль ее нейтрали, отличающееся тем, что, с целью повышения точности за счет уменьшения температурной погрешности, упругие тяги выполнены из материалов с разными коэффициентами теплового расширения и разной длины, определяемой по следующим зависимостям:

l₂ l_ст l_д l₁,
где α₁ и α₂ температурные коэффициенты теплового расширения материалов тяг длиной l₁ и l₂ соответственно;
α_ст температурный коэффициент теплового расширения стойки клети;
l_ст длина базы стойки клети, на которой закреплен магнитоупругий силоизмерительный преобразователь;
α_д температурный коэффициент теплового расширения магнитоупругого силоизмерительного преобразователя длиной l_д.