ПРОКАТНАЯ КЛЕТЬ Российский патент 1997 года по МПК B21B35/00 

Изобретение относится к прокатному производству.

Из уровня техники известна прокатная клеть, содержащая станину и валки, имеющие возможность вращения и привод от гидроцилиндров [1] Гидроцилиндры позволяют обеспечить только циклическую работу прокатной клети, что и имеет место в заявленном агрегате. Недостатком такой конструкции является невозможность обеспечения непрерывной работы клети, что требуется в большинстве вариантов прокатки.

Известна также прокатная клеть, имеющая привод от гидромотора [2] Гидромотор связан с валком прокатного стана зубчатой или фрикционной передачей. Недостатком является необходимость решения задачи сохранения работоспособности передачи при изменении межосевого расстояния.

В качестве прототипа служит конструкция прокатной клети, описанная в источнике [3] Известная конструкция прокатной клети содержит станину и размещенные своими шейками в подушках валки, привод валков от соединенных с источником высокого давления гидромоторов, статоры которых размещены непосредственно в клети, а роторы связаны разъемным соединением с шейкой валков.

За счет того, что из главной линии прокатного стана исключается такие сложные установки как редуктор и шестеренная клеть и сопутствующие им элементы трансмиссии: валы, муфты и т.д. достигнуты упрощение и безинерционность привода.

Однако в известном устройстве изменение и согласование скоростей привода оказались не разработанными.

Объемное регулирование скорости движения выходного звена осуществляется регулируемыми гидромашинами. Дроссельное регулирование осуществляется с помощью аппаратов, регулирующих расход масла. Первый способ более экономичен, однако в этом случае требуются регулируемые гидромашины, которые сложны по конструкции, более дороги и, как правило, менее долговечны по сравнению с нерегулируемыми.

При дроссельном способе регулирования в гидросистеме устанавливается регулируемое гидравлическое сопротивление (дроссель или регулятор расхода), которое ограничивает расход масла, поступающего к гидродвигателю. Из-за существенного разогрева масла на сопротивлении дроссельное регулирование применяется в приводах мощностью не более 3-5 кВт. Этой мощности достаточно для привода прокатных станов для производства гнутых профилей, поскольку для гибки моменты требуются небольшие, но совершенно недостаточно для привода станов, работающих с вытяжкой металла и требующих приводов от 30 до 300 кВт. Дроссельные регуляторы обеспечивают изменение расхода масла в пределах 10% от установленного, т.е. поле допуска колебаний скорости прокатки находится в пределах 20% Такую точность установки скорости прокатки не следует считать удовлетворительной, т.к. прокатка даже с верхним или нижним давлением на валках в 2% приводит к заметному изгибу полос.

Вместе с тем согласование привода валков прокатных станов требуется во многих случаях прокатки. При тонколистовой прокатке несогласованность вращения валков вызывает появление потертостей на продукции (особенно при прокатке мягких металлов и сплавов: алюминия, меди и др.). При толстолистовой прокатке разница в скоростях привода валков вызывает изгиб заготовки, который может вызвать поломку приемных столов или рольгангов. При сортовой прокатке по той же причине может быть допущено искажение получаемого профиля.

Таким образом, одно из основных преимуществ гидравлического привода: отсутствие редукторов и шестеренных клетей вызывает необходимость довольно точного согласования скоростей валков, а эта задача не решена в известных конструкциях прокатных клетей. Недостатком прокатной клети по известному техническому решению является невозможность точного согласования скоростей вращения валков.

Из уровня техники известно также, что прокатные валки выполняются обычно с двумя шейками, расположенными на противоположных концах валка. Шейками валок размещается в подшипниках. В известных конструкциях прокатных клетей привод валка осуществляется обычно со стороны одной из шеек. Причиной такого технического решения является то, что главная линия прокатного стана с приводом от электродвигателя слишком громоздка. Электродвигатели, редукторы и шестеренные клети часто размещают в отдельном помещении (машинном зале), а противоположную сторону стана освобождают от привода. Такая компоновка удобна для обслуживания, но обусловливает высокий уровень напряжений кручения в материале валка, поскольку привод осуществляется только через одну шейку.

Настоящим техническим решением предлагаются гидромоторы разных валков соединить с источником высокого давления посредством делителя потоков, а их статоры закрепить на подушках валков. Применение делителя потоков позволяет согласовать скорость вращения валков с достаточным для листовой и сортовой прокатки уровнем точности. В отличие от применяемых в аналогах средств энергоснабжения погрешность деления гидропотоков составляет не более 1% Этим достигается отсутствие потертостей и изгиба прокатной продукции, т.е. повышение ее качества. Закрепление статоров на подушках валков позволяет осуществить регулировку межосевого расстояния при переходе на новый типоразмер проката.

Предлагается также для разгрузки тела валка от напряжений кружения каждую из двух противоположных шеек валка механически соединить со своим гидромотором, причем гидромоторы, расположенные на одном валке, между собой соединить гидравлически параллельно. Это позволяет передать вращающий момент телу валка как с одного его торца, так и с другого, обычно не нагруженного торца. Возможность такого привода появляется именно при использовании гидромоторов, т. к. в отличие от электропривода габариты главной линии стана резко уменьшаются и становится возможным разместить привод как с одной так и с другой стороны клети.

На фиг. 1 изображена схема гидропривода прокатной клети с использованием делителей потока. На фиг. 2 изображена принципиальная схема подключения гидромоторов по предлагаемому решению. На фиг. 3 изображен вид эпюры напряжений, действующих на валок при приводе с одного торца и с двух торцев. На фиг. 4 показана фотография клети заявляемой конструкции.

Предлагаемая прокатная клеть состоит из станины (фиг. 1), внутри которой размещены рабочие валки 2 с помещенными в подушки 3 шейками, имеющие возможность вращения в подшипниках 4. Рабочие валки 2 имеют привод от гидромоторов 5, соединенных с источником высокого давления. Статоры гидромоторов 5 закреплены на подушках 3 валков 2 неподвижно, а роторы имеют шлицованную поверхность, входящую в полости шеек валков, которые имеют внутреннюю шлицованную поверхность, благодаря чему эти детали зафиксированы от проворачивания при передаче момента прокатки. Подушки 3 выполнены в виде колец с эксцентричной наружной боковой поверхностью, что позволяет при их повороте менять межвалковый зазор. Для поворота колец служит зубчатые венцы 6, выполненные на кольцах, и входящие в зацепление с червячным валом 7, имеющим ручной привод.

На фиг. 1 изображена клеть для прокатки сортового металла, имеющая короткие бочки валков. Естественно, что предложенная схема привода может быть распространена и на длинные валки листовых прокатных станов.

Согласование скоростей вращения соседних валков осуществляется соединением гидромоторов соседних валков с источником высокого давления посредством делителя потоков, что показано на фиг.2. Электродвигатель 11 приводит во вращение гидронасос 8, подающий жидкость высокого давления на делитель потока 9, снабжающий давлением гидромоторы 5. Для регистрации давления служат манометры 10.

Как показано на фиг.1, каждая шейка валка соединена со своим гидромотором. Гидромоторы, расположенные на одном валке, соединены параллельно. Это позволяет создать одинаковый крутящийся момент на всех шейках, при этом крутящий момент на каждую шейку понижается, что поясняется фиг.3, где в позиции "а" изображена схема нагружения и эпюра крутящего момента для привода валка с одной стороны, а в позиции "б" то же для привода валка со стороны обеих шеек. При возникающей при прокатке распределенной нагрузке на валок, что показано вертикальными стрелками, крутящий момент нарастает от неприводной стороны валка к приводной. То же явление наблюдается и при приводе валков с двух сторон, но крутящий момент на каждую шейку уменьшается вдвое. Поскольку напряжения кручения подсчитываются по формуле t M_кр/W, где M_кр крутящий момент, W момент сопротивления кручению, то снижение крутящего момента позволяет снизить напряжение в материале валка. С учетом напряжений изгиба результирующие напряжения в шейках валков также снижаются. Это позволяет либо увеличить передаваемый через шейки момент без опасности их поломки, либо уменьшить габариты шеек, что позволяет вписать в габариты подушки более мощные подшипники или заменить подшипники скольжения на подшипники качения, что снижает энергозатраты. Все это стало возможным благодаря уменьшению габаритов гидропривода по отношению к габаритам электропривода.

На фиг. 4 представлена фотография предлагаемого устройства.

Предлагаемое устройство работает следующим образом. Рабочие валки 3 (фиг. 1) приводятся во вращение от гидромоторов 5, благодаря жесткой связи в шлицевом соединении между шейками валков и приводным валом гидромоторов 5. Так как статоры гидромоторов закреплены на подушках 3, то при регулировке межвалкового зазора гидромоторы перемещаются вместе с подушками, что устраняет необходимость применения шпиндельных или иных соединений, компенсирующих перекосы при передаче момента. Тем самым упрощается конструкция клети в целом и экономятся энергозатраты.

При работе гидронасоса 8 (фиг. 2), приводимого электродвигателем 11 жидкость высокого давления поступает в делитель потока 9, который направляет ее в две магистрали для питания двух гидромоторов 5, вращающих валки прокатной клети при регистрации давления манометрами 10.

Техническим результатом от применения заявляемой конструкции является более точное согласование скорости вращения валков прокатки уровнем точности. В отличие от применяемых в аналогах средств энергосбережения погрешность деления гидропотоков составляет не более 1% Этим достигается отсутствие потертостей и изгиба прокатной продукции, т.е. повышение ее качества. Закрепление статоров на подушках валков позволяет осуществлять регулировку межосевого расстояния при переходе на новый типоразмер проката. Как показали эксперименты заявителей, применение в цепи питания делителей потоков позволяет повысить точность распределения жидкости высокого давления с 20% до 1% что повышает качество проката за счет устранения поверхностных дефектов. Двухсторонний привод валков позволяет разгрузить шейки валков от избыточных напряжений и решить задачу установки более совершенных подшипников, что приводит к экономии энергозатрат.

Использование: изобретение относится к области прокатного производства. Сущность изобретения: прокатная клеть содержит станину и валки, снабженные размещенными в подушках шейками, и имеющие возможность вращения и привод от гидромоторов, соединенных с источником высокого давления. Статоры гидромоторов закреплены на подушках валков, а роторы входят в полости шеек валков и зафиксированы в них разъемным соединением. Гидромоторы соседних валков соединены с источником высокого давления посредством делителя потоков. Каждая шейка валка соединена со своим гидромотором, и гидромоторы, расположенные на одном валке, соединены параллельно. Технический результат - уменьшение габаритов привода, снижение энергозатрат, повышение точности согласования скоростей валков. 1 з.п. ф-лы, 4 ил.

1. Прокатная клеть, содержащая станину и размещенные своими шейками в подушках валки, привод валков от соединенных с источником высокого давления гидромоторов, статоры которых размещены непосредственно в клети, а роторы связаны разъемным соединением с шейками валков, отличающаяся тем, что гидромоторы разных валков соединены с источником высокого давления посредством делителя потоков, а их статоры закреплены на подушках валков. 2. Клеть по п.1, отличающаяся тем, что каждая из двух противоположнных шеек валка механически соединена со своим гидромотором, причем гидромоторы, расположенные на одном валке, между собой соединены гидравлически параллельно.