РАБОЧАЯ КЛЕТЬ СТАНА ХОЛОДНОЙ ПРОКАТКИ ТРУБ КОРЖОВА Н.Н. Российский патент 1996 года по МПК B21B21/00 

Изобретение относится к трубопрокатному оборудованию, конкретно к рабочим клетям станов холодной прокатки труб.

Чрезвычайно важно иметь в трубопрокатном оборудовании универсальные станы для прокатки труб. Универсальность их должна заключаться в быстрой переналадке замене клетей, роликовой на валковую и наоборот. Не менее важно, чтобы валковая клеть была малогабаритной, т.е. была бы приблизительно одинакового веса с роликовой клетью.

Известна валковая клеть с "плавающими" валками по СССР N 88997, В21 В 21/00, 1948 г. в которой валки в качестве опорной поверхности имеют бочку, опирающуюся на опорные плиты. Валки с опорными плитами и поджимающими плиты клиньями заключены в подвижный корпус. Валки обкатываются по опорным плитам и имеют по две соединительно-приводных шестерни, симметрично расположенные относительно бочки валка с делительным диаметром, равным диаметру бочки валка, и входящими в зацепление как между собой так и с рейками, крепящимися к опорным плитам. Эти шестерни служат как для привода вращательного движения при обкатывании без скольжения по опорным плитам, так и для угловой синхронизации поворота валков. Для придания определенного закона движения валкам по деформируемой трубе верхний валок имеет еще две, симметрично на нем расположенные приводные сменные шестерни с делительным диаметром равным среднему катающему диаметру валка, которые входят в зацепление с неподвижными рейками, закрепленными в станине стана.

Клеть громоздка, имеет сложный реечно-шестеренный привод, низкую точность настройки на катающий диаметр, малый ход валков по деформируемой трубе в сравнении с ходом клети.

Целью изобретения является создание вилковой клети для роликового стана ХПТР 8 15. Это достигается синтезом известной валковой клети с кривошипным приводом подвижного корпуса кассеты.

Ход валков известной клети определяется выражением:

Заменив диаметры D_б и D_к на соответствующие значения зубьев шестерен получим:

где
D_б- диаметр бочки "плавающего" валка известной клети;
D_к- средний катающийся диаметр валка известной клети;
Z_б- число зубьев приводных шестерен с делительным диаметром, равным диаметру бочки "плавающего" валка. Z_б- число зубьев приводных сменных шестерен с диаметром делительной окружности, равным (близким) среднему катающему диаметру валка.

В выражении (2) есть все необходимые и достаточные элементы кинематики для работы клети. Приводные шестерни с Z_б сообщают валкам вращательное и синхронизирующее движение, зацепляющиеся как между собой, так и с приводными подвижными вместе с корпусом клети рейками. Приводные сменные шестерни сообщают валкам поступательное движение, т.к.эти шестерни зацепляются c неподвижными рейками.

Ход валков предлагаемой клети определяется точно таким же выражением (1), но недостаточным для работы клети. При попытке заменить диаметры на соответствующие значения зубьев шестерен обнаружим, что в кинематике предлагаемой клети отсутствуют шестерни с Z_кс (приводные, сменные) для поступательного перемещения валков и неподвижные рейки, с которыми эти шестерни зацепляются. Таким образом, для поступательного перемещения валков по деформируемой трубе используем качающийся кривошип по аналогии с приводом сепаратора в роликовых станах.

Ход валков, он же и ход корпуса кассеты (сепаратора) при приводе от подвижной рейки в корпусе клети определится из выражения:

Ход валков (кассеты) при приводе их от кривошипа радиусам определится:

где
S_кас-ход корпуса кассеты, он же ход валков;
R_н- настроечный радиус качающегося рычага;
r-радиус кривошипа привода кассеты (сепаратора) на качающемся рычаге.

Анализируя выражения (1) и (2) для хода валков в известной клети видно, что выражение (1) это теоретический ход валков по деформируемой трубе, а выражение (2) является отражением реальной кинематики клети, в котором задействованы конкретные шестерни равные, либо близкие своими делительными диаметрами к диаметрам D_б и D_к.Чем ближе эти выражения (1) и (2) друг к другу, тем лучше работает клеть.

Анализируя выражения (3) м (4) для предлагаемой клети видно, что клеть может работать только с участием двух механизмов привода валков (кассеты) - реечного и кривошипного. Чем ближе величины перемещений и скорости кассеты по выражениям (3) и (4), тем лучше работает клеть. Таким образом, предлагаемая клеть отличается от известной механизмом привода поступательного перемещения валков (кассеты), который имеет точную регулировку (настройку) при помощи настроечного радиуса качающегося рычага. Приравняв выражения (3) и (4) и решив относительно R_н получим:

В этом выражении , практически (1,03-1,2)
Если посмотреть на аналогичную формулу настройки рычага привода кривошипа роликовой клети, то увидим следующее:

практически (0,5 0,7). D_ц- диаметр цапф роликов, валков. Следовательно, изменение типа валков, вызывает только этому типу валков присущее изменение соотношения радиусов R_н (настроечного) и радиуса кривошипа привода кассеты r:

что принципиально отличает рычаг привода валковой кассеты в предлагаемой клети от рычага привода сепаратора в роликовой клети, т.к.в формулу настройки R_н входит кинематический элемент D_δ диаметр бочки валка, что вносит другие соотношения скоростей и перемещений валковой кассеты. При ходе клети роликового стана в пределах 450-500 мм, ход валков по деформируемой трубе будет равен менее половины хода клети. При условии полного оборота валков за ход клети, диаметр валков с опорными бочками будет равен менее половины хода клети. При условии полного оборота валков за ход клети диаметр валков с опорными бочками будет равен 75 80 мм. Именно таким должен быть диаметр валков, чтобы валковая клеть к роликовому стану ХПТР 8-15 была сопоставима по весу с роликовой клетью.

Конструкция клети имеет несколько особенностей. Валки удерживаются в одной плоскости подшипниковыми цапфами, входящими в опоры, которые в виде узла пары валков крепится к корпусу кассеты. Кинематическое соответствие валков относительно корпуса клети осуществляется соединительно-приводными шестернями, которые зацепляются с верхними приводными рейками. С точки зрения обслуживания клети, лучше иметь приводные рейки сверху сокращается время на перевалку, а с точки зрения увеличения жесткости клети лучше иметь приводные рейки сверху и снизу ширина реек и шестерен в два раза меньше, клеть уже.

Анализируя выражения (5) и (6), видно, что величина радиуса настройки качающегося рычага для предлагаемой клети и роликовой будет равна соответственно:
R_н( 2,03-2,2)r и R_н=(1,5-1,7)r
откуда видно, что диапазон регулирования R_н трудно выполним.

Рычаг привода кассеты для предлагаемой клети и привода сепаратора для роликовой клети должен быть таким, чтобы удовлетворять требованиям настройки при переходе с роликовой клети на валковую и наоборот. Таким требованиям удовлетворяет рычаг, который имеет два шарнира качания, каждый из которых применяется только при работе со "своей" клетью. При переходе с валковой клети на роликовую верхний шарнир фиксируется шинами (по аналогии с медицинским термином), при помощи которых верхний шарнир становится жестким, а из нижнего шарнира вынимаются стопоры,которые становятся шинами для верхнего шарнира.

Клеть имеет предохранительное устройство в механизме привода кассеты (сепаратора). При сходе заготовки с оправки (с конической в особенности) на величину, значительно превышающую величину подачи (при броске заготовки) валки получают большую порцию металла заготовки и заклиниваются. Слабое звено ломается независимо от типа клети. Им оказывается рычаг привода сепаратора(кассеты), либо цапфы инструмента.

Выполним серьги, соединяющие рычаг привода сепаратора (кассеты) в виде цилиндрических штанг, а в рычаге установим поворачивающиеся сухари, в пазу которых установлены шайбы с упругими компенсирующими элементами с двух сторон. Шайбу соединим с цилиндрической штангой штифтом, который в случае перегрузки срезается и штанги начинают скользить сквозь сухарь несколько двойных ходов клети до остановки. Бурт на конце штанг служит для удержания сепаратора при создавшейся возможности выхода сепаратора (кассеты) из обоймы(корпуса)клети в направлении прокатки.

На фиг. 1 представлена предлагаемая клеть продольный разрез с рычажным приводом валковой кассеты;
на фиг. 2 сечение по А-А (предохранительное устройство);
на фиг. 3 сечение no Б-Б;
на фиг. 4 сечение по В- В;
на фиг. 5 сечение по Г-Г.

Рабочая клеть состоит из корпуса 1, валков с опорными бочками 2, контактирующих бочками с опорными калиброванными плитами 3, ограниченными с боков фланцами. Они сверху и снизу закреплены подпружиненными винтами 4. Опорные плиты поджаты к опорным бочкам валков нажимными клиньями 5, которые имеют винты 6 для их перемещения. Валки имеют по две соединительно-приводные шестерни 7, зацепляющиеся с подвижными вместе с клетью рейками 8, которые одним концом шарнирно крепятся к опорной плите в конце ее при помощи шарнира 9, а другим концом опираются на винт 10, при помощи которого можно поворачивать рейку относительно плиты, выводя ее тем самым из зацепления с приводными шестернями валков. Концы валков с установленными на них подшипниками 11 входят в опоры 12, а каждая пара валков с собранными боковыми опорами представляет собой узел 13 пары валков, который задвигается по направляющим 14 с передней стороны клети при поднятых рейках до упора в корпусе кассеты 15. Валковый узел крепится винтами 16 к корпусу кассеты, а при работе двумя парами валков два валковых узла крепятся винтами, наращивая при этом длину кассеты в сборе с валковыми узлами.

Корпус кассеты имеет проушины 17 для соединения при помощи двух цилиндрических штанг 18 с рычагом 19 привода кассеты. В стойках рычага установлены поворачивающиеся (качающиеся) сухари 20 в пазах которых установлены фиксирующие шайбы 21 с штифтами 22. С двух сторон фиксирующих шайб установлены упругие элементы 23 в полузакрытых цилиндрических объемах для компенсации люфтов, зазоров, неточностей изготовления и выравнивания усилий в штангах 18.

Рычаг 19 привода кассеты, соединенный регулировочной тягой 24 с корпусом клети, имеет два шарнира качания на оси 25 и на оси 26. Нижний шарнир для работы с роликовой клетью, а верхний шарнир для работы с валковой клетью. Для работы с роликовой клетью стопоры 27 вынимаются и вставляются а вертикальные отверстия 28 при вертикальном положении рычага. Стопоры при этом выполняют роль шин для верхнего шарнира.

Работает клеть следующим образом.

На концы валков надевают подшипниковые опоры 12 и объединяют их в валковый узел 13. Нужно установить клеть в крайнее заднее положение и развести рейки 8 при помощи винтов 10. Установить валковый узел на направляющие 14 при совмещенных зевах калибровок валков и задвинуть его внутрь корпуса клети по направляющим до упора в корпус кассеты 15. Закрепить валковый узел винтами 16, а потом винтами 10 ввести рейки в зацепление с шестернями 7. Зафиксировать нижний шарнир рычага привода кассеты стопорами 27. Радиус настройки R_н определяют по выражению (5).

Предлагаемая клеть может быть использована предпочтительно в роликовых станах ХПТР 8-15 в связи с малыми размерами инструмента диаметр валков с опорными бочками приблизительно равен 75-80 мм.

Возможности стана ХПТР 8-15 при наличии такой клети значительно расширяются, более того, невозможность изготовления инструмента для труб малого диаметра к стану ХПТ 32 делает эту клеть в ряде случаев незаменимой.

Наличие предохранительного устройства делает эту клеть более безопасной в работе. Предохранительное устройство больше подходит к этой клети, т.к. валковые клети работают в основном с конической оправкой, а сход заготовки с конической оправки да еще и с короткой (малая длина хода валков) наиболее вероятен. Наличие универсального рычага привода кассеты, пригодного для привода сепаратора при переходе на роликовую клеть, делает стан очень мобильным, что значительно сокращает простои, сокращает цикличность производства труб. ЫЫЫ2 ЫЫЫ4

Использование: при холодной прокатке труб. Контактирующие с опорными плитами в корпусе валки заключены в подвижную кассету съемно, которая имеет привод возвратно-поступательного движения от рычага, имеющего два шарнира качания - один для работы с роликовой клетью, другой для работы с валковой клетью. Валки с опорными бочками имеют на цапфах по две соединительно-приводных шестерни, зацепляющиеся с зубчатыми рейками, которые подвижны вместе с клетью. Передаточное отношение рычага привода кассеты пропорционально отношению диаметров бочки валка и катающего. Соединение корпуса кассеты с рычагом привода выполнено в виде штанг и штифтов, установленных в фиксирующих шайбах с упругими элементами в пазах качающихся сухарей, размещенных в стойках рычага. Штанги на концах имеют ограничительный выступ. 1 з.п. ф-лы, 5 ил.

1. Рабочая клеть стана холодной прокатки труб, содержащая подвижный корпус, размещенные в нем калиброванные опорные плиты с крепящимися к ним зубчатыми рейками, контактирующие с опорными плитами валки с опорными бочками и несущие на цапфах шестерни, зацепляющиеся с зубчатыми рейками, отличающаяся тем, что она снабжена подвижной кассетой, к которой съемно прикреплены узлы пар валков и которая штангами соединена с приводом подвижного корпуса, выполненного рычажным с двумя шарнирами, имеющими фиксаторы рабочего положения, причем соотношение плеч рычага привода кассеты определяется из выражения

где R_н настроечный радиус качающегося рычага;
r радиус кривошипа привода кассеты на качающемся рычаге;
D_б диаметр бочки валка;
D_к катающий диаметр валка. 2. Рабочая клеть по п. 1, отличающаяся тем, что соединение корпуса с рычагом привода выполнено в виде штанг, имеющих на концах ограничительные выступы, и предохранительных штифтов, установленных в фиксирующих шайбах с люфтовыбирающими упругими элементами, под которые в размещенных в стойках рычага качающихся сухарях выполнены пазы.