ПРОФИЛЕГИБОЧНЫЙ АГРЕГАТ Российский патент 1997 года по МПК B21D5/06 

Изобретение относится к оборудованию для обработки металлов давлением и может быть использовано при производстве гнутых профилей относительно небольших размеров.

Для производства сортовых гнутых профилей (уголковых, швеллерных, корытных и др.) применяют профилегибочные агрегаты, конструкции которых описаны, например, в книге под ред. И.С.Тришевского "Производство гнутых профилей (оборудование и технология)", М. "Металлургия", 1982, с.71-78 и 83-90. В состав оборудования современных профилегибочных агрегатов обязательно входят разматыватель, тянущие ролики, режущее устройство (обычно летучие ножницы) и стан с формующими клетями и др.

Известен профилегибочный агрегат, содержащий последовательно установленные неприводные формующие клети с силовыми гидроцилиндрами и тянущую клеть (а.с. СССР N 1555013). Недостаток агрегата возможность травмирования готовых профилей валками тянущей клети при необходимости увеличения усилия протяжки (например, при профилировании в неприводных клетях утолщенных участков полосы).

Известен также универсальный профилегибочный агрегат, содержащий разматыватель, правильную и сварочную машины, петлевой накопитель, устройство предварительной поперечной надрезки заготовки, ряд формующих клетей, устройство для протяжки и разделения профилей на мерные длины (а.с.СССР N 1532122). Недостаток этого агрегата большой состав оборудования и необходимость перемещения устройства для протяжки на расстояние, определяемое максимальной длиной готового профиля, что снижает производительность и повышает производственные затраты.

Наиболее близким аналогом к заявляемому объекту является профилегибочный агрегат 2 ^oC 8 х 100 ^oC 600, описанный в книге И.С. Тришевского и М.Е.Докторова "Теоретические основы процесса профилирования", М. "Металлургия", 1980, с.12-13, рис. 13.

Этот агрегат содержит последовательно расположенные разматыватель, тянущие ролики, летучие ножницы и стан с клетями дуо и характеризуется двухопорным креплением формующих валков стана, приводимых во вращение через шпиндели и шестеренные клети. Недостатком известного агрегата является сложность конструкции его оборудования, что затрудняет эксплуатацию и повышает капитальные затраты и производственные расходы, в особенности при изготовлении профилей относительно малых размеров.

Действительно, привод стана, включающий шестеренные клети с коническими шестернями, продольные валы большой длины между этими клетями и универсальные шарнирные шпиндели, дорог и сложен в изготовлении и эксплуатации, требует постоянного наличия большого парка запасных частей.

Летучие ножницы также сложны в устройстве и регулировке эксцентрикового привода (см. упомянутую книгу "Производство гнутых профилей", с.135-138).

Двухопорное крепление валков (т.е. наличие у каждой рабочей клети двух станин) затрудняет из перевалку и приводит к быстрому износу подшипников и валов (из-за необходимости снятия подушек для разборки составного валка).

Все это обусловливает либо малую эффективность, либо прямую убыточность производства гнутых профилей с относительно малыми размерами, что вынуждает повышать отпускную цену продукции и, таким образом, снижать ее конкурентоспособность.

Основная задача, решаемая изобретением, уменьшение производственных затрат при изготовлении гнутых профилей относительно малых размеров без снижения уровня их качества.

Для решения этой задачи у профилегибочного агрегата, содержащего последовательно расположенные разматыватель, тянущие ролики, режущее устройство и стан с черновыми, промежуточными и чистовыми клетями дуо, режущее устройство выполнено в виде барабанных ножниц с барабанами разных диаметров, кинематически связанных с тянущими роликами, и диаметры барабанов и бочек роликов выбраны из условия равенства их окружных скоростей, а стан выполнен с цепным приводом консольно-установленных в подушках-опорах нижних валков и верхних валков двух первых и двух последних клетей, при этом верхние подушки второй и последней клетей выполнены с кронштейном для размещения в нем натяжных зубчатых колес и одна из промежуточных клетей может быть выполнена с обоими приводными валками и с двумя кронштейнами на верхней подушке-опоре.

Сущность изобретения состоит в значительном упрощении конструкции профилегибочного стана и его эксплуатации (без ущерба для качества производимых гнутых профилей) за счет использования барабанных ножниц, кинематически связанных с тянущими роликами, применения консольной установки рабочих валков, приводимых во вращение от простейшей цепной передачи, а также выбора оптимального местоположения и количества полноприводных клетей с измененной конструкцией подушек-опор.

На фиг. 1 показано расположение основного оборудования предлагаемого профилегибочного агрегата; на фиг. 2 схема цепного привода стана; на фиг. 3 верхние подушки-опоры с одним (а) и двумя (б) кронштейнами для натяжных зубчатых колес.

Агрегат (фиг. 1) содержит неприводной разматыватель 1, тянущие ролики (ТР)2, кинематически связанные (например, с помощью цепи и зубчатых колес) с барабанными ножницами (БН)3, имеющими индивидуальный привод 4, вводное (проводковое) устройство 5, формовочный стан 6 (например, с девятью клетями) с приводом 7 и отводящий рольганг 8. Привод стана расположен за последней (IX) клетью.

Приводное колесо 9 стана 6 (фиг. 2) передает вращение через цепь 10 либо четырем верхним зубчатым колесам 11, установленным на концах валов I и II черновых клетей (фиг.1) и VII и IX чистовых клетей, либо пяти (например, дополнительно V промежуточной клети), а также нижним зубчатым колесом 12 всех клетей, в результате чего приводятся во вращение профилирующие валки стана. Для увеличения угла охвата цепью зубчатых колес имеются натяжные зубчатые колеса 13 малого диаметра, а для регулирования натяжения цепи дополнительное колесо 14. Все натяжные колеса 13 установлены ниже уровня соответствующей ветви цепи 10.

Для размещения верхних натяжных колес верхние подушки 15 (фиг. 3а) второй и последней (VIII) клетей выполнены с кронштейном 16, расположенным на верхней части одной из боковых граней подушки и с отверстием 17 для оси натяжного колеса. Верхняя подушка 18 (фиг. 13б) полнопроводной промежуточной клети (например, V) выполнена с двумя кронштейнами 19, расположенными на верхних частях обеих боковых граней подушки, что увеличивает угол охвата цепью зубчатого колеса верхнего валка, усиливая его привод.

Агрегат работает следующим образом. Установленный в разматыватель 1 рулон полосовой заготовки разматывается с помощью тянущих роликов 2 и полоса подается к ножницам 3, осуществляющим поперечный разрез заготовки. Требуемая ее длина определяется соотношением величин диаметров верхнего (большого) и нижнего (меньшего) барабанов (см. например, книгу А.А.Королева "Конструкция и расчет машин и механизмов прокатных станов", М. "Металлургия", 1985, с. 254-255).

Кинематическая связь ТР и БН, во-первых, дает возможность иметь для них один привод и, во-вторых, упрощает достижение одинаковых окружных скоростей бочек ТР и барабанов БН, равных скорости движения полосовой заготовки.

Часть полосы с заданной длиной "l" задается в стан с помощью проводок 5 и 1 (задающий с "гладкими" бочками валков) клети. Если величина "l" больше расстояния между клетями I-IX стана, то рез БН будет осуществлен после выхода переднего конца сформированной полосы из стана. Формуемая полоса фиксируется в поперечном направлении вертикальными роликами 20.

Практика показала, что для предотвращения задачи в I клеть стана одновременно двух полос окружная скорость рабочих валков должна быть больше окружной скорости блока ТР+БН на 0,2-0,5%
Формовочный стан, входящий в состав предлагаемого агрегата, имеет следующие существенные отличия от аналогичного известного стана, описанного в пат. СССР N 1819171:
1) расположение привода на выходе, что обеспечивает постоянное натяжение наиболее нагруженной нижней ветки цепи, исключая тем самым вращение валков рывками;
2) увеличение числа приводных верхних валков, что предотвращает проскальзывание валков и позволяет интенсифицировать процесс профилирования (принять большие углы подгибки за проход), а также формовать (при полном приводе одной из промежуточных клетей) такие сложные профили, как С-образные и коробчатые;
3) использование для натяжения цепи (увеличения углов охвата зубчатых колес на валах) не гладких роликов, а зубчаток, что исключает их остановку и повышенный износ;
4) изменение конструкции двух (или трех) верхних подушек-опор за счет оснащения их кронштейнами, наличие которых делает неизменным положение натяжного колеса (и угла охвата его цепью) относительно верхней подушки при движении ее по вертикали (при настройке стана).

Опытную проверку заявляемого объекта производили на девятиклетьевом профилегибочном агрегате 0,3^oC1,5x 20^oC80 АО "Магнитогорский меткомбинат" с консольными формующими валками.

Были опробованы различные варианты конструкции агрегата. Наилучшие результаты (минимум производственных затрат при удовлетворительном качестве гнутых профилей: уголков, швеллеров, корытных и коробчатых) получены при использовании агрегата заявляемой конструкции.

Использование блока ТР-БН без жесткой кинематической связи в раде случаев приводило к некачественному резу заготовки и ускоренному износу ножей ножниц.

При равенстве окружных скоростей блока ТР-БН и валков стана наблюдались застревания заготовки вследствие задачи в I (тянущую) клеть стана одновременно двух полос.

Отсутствие кронштейнов на соответствующих верхних подушках стана затрудняло его настройку (в особенности при изменении высоты формуемого профиля), а в отдельных случаях приводило к "сбрасыванию" цепи с зубчатых верхних колес.

Применение только двух приводных клетей в большинстве случаев вызывало пробуксовку валков, что увеличивало их износ и ухудшало качество готовых профилей.

При профилировании коробчатого профиля выявилась необходимость использования еще одной полноприводной клети (У), что обеспечило получение продукции с требуемой геометрией и качеством поверхности.

Сравнительный экономический анализ производства гнутых профилей на предлагаемом агрегате и уголков 60x60x3 мм и швеллеров 60x40x3 мм на профилегибочном агрегате 2^oC8x100^oC600 АО "ММК" (эти профили - минимальных размеров для его сортимента) показал, что относительная стоимость передела агрегатов выше, чем на предлагаемом, в 1,5-2,5 раза при одинаковом уровне качества готового проката.

Таким образом, опыты подтвердили приемлемость найденного технического решения для выполнения поставленной задачи и его технико-экономические преимущества перед известным объектом.

Пример конкретного выполнения
Профилегибочный агрегат 0,3^oC1,5x20^oC80 для производства сортовых гнутых профилей из заготовки с σ_в≅ 47 кгс/мм² толщиной 0,3-1,5 мм и шириной 20-80 мм содержит последовательно расположенные неприводной разматываетль для бунтов полосовой заготовки весом до 1,5 т, тянущие ролики (⊘ бочки 120 мм) и барабанные ножницы (рабочий o верхнего барабана 250 мм, нижнего 200 мм), кинематически связанные между собой цепью (передаточное число зубчатых колес i= 1,67) и имеющие общий привод с N 5 кВт, вводную проводку, 9-клетевой формовочный стан и отводящий рольганг.

Каждая из клетей стана имеет два валка, консольно установленные в двух подушках-опорах; катающие диаметры валков: нижнего 95 мм, верхнего 133 мм; межклетевое расстояние (по осям валков) 250 мм. Привод стана (N 7 кВт) - групповой цепной и расположен на выходе. Полноприводными являются две первые и две последние клети (возможен привод и одной из промежуточных клетей). Для натяжения цепи использованы восемь нижних и два (или четыре) верхних зубчатых колеса, последние из которых размещены в отверстиях кронштейнов на боковых гранях верхних подушек второй и предпоследней клетей. Для привода верхнего валка промежуточной клети используется подушка-опора с двумя кронштейнами. Стан оборудован вертикальными роликами за каждой клетью. Скорость профилирования до 0,4 м/с, причем окружная скорость рабочих валков стана на 0,3% больше окружной скорости блока ТР+БН.

Изобретение относится к оборудованию для обработки металлов давлением, в частности, к агрегатам для производства сортовых гнутых профилей. Основная задача, решаемая изобретением, - уменьшение производственных затрат при изготовлении гнутых профилей малых сечений без снижения уровня их качества. Профилегибочный агрегат содержит последовательно расположенные разматыватель, тянущие ролики, режущее устройство и стан с черновыми, промежуточными и чистовыми клетями дуо и отличается тем, что режущее устройство выполнено в виде барабанных ножниц с барабанами разных диаметров, кинематически связанных с тянущими роликами, и диаметры барабанов и бочек роликов выбраны из условия равенства их окружных скоростей, а стан выполнен с цепным приводом консольно-установленных в подушках-опорах нижних валков и верхних валков двух первых и двух последних клетей, при этом верхние подушки второй и предпоследней клетей выполнены с кронштейном для размещения в нем натяжных зубчатых колес, а при приводе верхнего валка одной из промежуточных клетей она выполнена с двумя кронштейнами на верхней подушке-опоре. 1 з.п.ф-лы, 3 ил.

1. Профилегибочный агрегат, содержащий последовательно расположенные разматыватель, тянущие ролики, режущее устройство и стан с черновыми, промежуточными и чистовыми клетями дуо, состоящими из валков, установленных консольно в подушках-опорах, а также привод клетей стана, отличающийся тем, что режущее устройство выполнено в виде барабанных ножниц с барабанами разных диаметров, кинематически связанных с тянущими роликами, причем диаметры барабанов и бочек роликов выбраны из условия равенства их окружных скоростей, нижние и верхние валки двух первых и двух последних клетей выполнены с цепным приводом, а верхние подушки второй и последней клетей снабжены кронштейном с размещенными в нем натяжными зубчатыми колесами. 2. Агрегат по п. 1, отличающийся тем, что промежуточная клеть стана выполнена с обоими приводными валками и с двумя кронштейнами на верхней подушке-опоре.