ВОЛОЧИЛЬНЫЙ СТАН Российский патент 1997 года по МПК B21C1/16 

Изобретение относится к области волочильного производства и может быть использовано как один из основных участков непрерывного волочильного стана при изготовлении проволоки, в том числе медной из расплава отходов меди.

Из патентной литературы известно тянущее устройство непрерывного волочильного стана (а. с. N 485797, М. кл. 5 В 21 С 1/16, СССР, 1976 г.), включающее гибкий замкнутый тяговый орган с закрепленными на нем каретками с захватами в виде плашек, установленными на направляющих, перемещаемый по рабочему участку (участку зажима заготовки) параллельно оси волочения и участку освобождения заготовки, причем тяговый орган на участке освобождения заготовки расположен под углом к оси волочения, а в зоне захвата установлены упоры с возможностью их воздействия на плашки захватов для обеспечения захвата заготовки. К недостаткам указанного устройства относится то, что при захвате соответствующая каретка наезжает своими плашками на упоры, а плашки и упоры испытывают при этом значительные усилия взаимного трения друг о друга, приводящего к их преждевременному износу, что снижает надежность работы устройства.

Наиболее близким к предлагаемому изобретению по своей технической сущности является волочильный стан (а. с. N 510286, М. кл. 5 В 21 С 1/16, СССР, 1976 г. ), включающий станину, на которой закреплены волока, направляющая, упоры и зубчатые рейки для перемещения по ним захватной каретки, содержащей гидроцилиндры со штоками, на которых крепятся соответственно храповые механизмы, шестерни, взаимодействующие с зубчатыми рейками.

Однако, указанный волочильный стан имеет следующие существенные недостатки, обуславливающие его низку производительность:
стан может работать лишь в режиме прерывистого волочения, т.к. непрерывность волочения ограничена длиной направляющей;
ограниченной длиной направляющей обусловлен обязательный возврат захватной каретки в исходное положение, т.е. холостой ход;
поскольку конструктивно не предусмотрена возможность автоматического перехвата проволоки от одной каретки к другой, значит исключена возможность установки на одной направляющей двух и более захватных кареток, тем более, что конструктивно предусмотрено движение каретки при рабочем и холостом ходах лишь на полную длину направляющей, т.к. упоры переключения храповых механизмов с рабочего движения каретки на обратный, холостой ход и, наоборот, установлены по концам направляющей, чем исключена возможность использования времени холостого хода каретки непосредственно для волочения другой кареткой;
конструкция волочильного стана усложнена тем, что гидроцилиндры захватной каретки обслуживаются гидросистемой, обязательно включающей гидронасос с приводным механизмом насоса и гидромагистрали, в т.ч. гибкие.

Предлагаемое изобретение направлено на решение задачи повышения КПД при волочении, упрощения конструкции стана, повышения надежности при его работе.

При осуществлении изобретения может быть получен технический результат - повышение производительности стана при волочении за счет непрерывности волочения, снижение металлоемкости при его изготовлении и затрат энергии при волочении за счет упрощения конструкции стана, в том числе за счет исключения применения сложных промежуточных звеньев для передачи механической энергии на каретку от механического звена привода, например, гидронасоса и гидротрубопроводов с соответствующими распределительно-командными устройствами, расширение функциональных возможностей стана за счет его применения как при холодном волочении, так и из расплава, и притом с различными скоростями волочения, а также за счет возможности использования стана для волочения длинномерной продукции как круглого, так и иного профиля путем минимальной перерегулировки стана посредством незначительной переналадки и замены одних профилирующих элементов и захватных кареток на другие.

Для достижения требуемого технического результата предложенный волочильный стан содержит станину с направляющей, каретку с захватами, установленную на направляющей с возможностью возвратно поступательного перемещения по ней, волоку, закрепленную на станине соосно с направляющей, и привод перемещения каретки, дополнительные каретки, размещенные в направляющей последовательно друг за другом с возможностью возвратно-поступательного перемещения каждой из них на своем участке, привод каждой каретки выполнен в виде кривошипно-шатунного механизма с регулируемой длиной кривошипа, в каретках выполнен сквозной продольный канал и наклонные каналы, сходящиеся навстречу направления волочения и выходящие своими открытыми концами в продольный канал, при этом в каждом продольном канале размещен подпружиненный к оси канала захват, а наружная опорная поверхность кареток соответствует внутренней поверхности направляющей, кривошип выполнен в виде кривошипной шестерни с радиальным пазом, в котором, с возможностью перемещения по нему, размещена колодка с полуосью, шарнирно соединенной с одной из головок шатуна, при этом колодка имеет средства ее фиксации на различном расстоянии от оси шестерни, шатун соединен с захватной кареткой посредством двуплечей качалки, ось которой закреплена на станине, одно плечо шарнирно соединено со второй головкой шатуна, а на конце второго плеча установлен ролик, размещенный в опорном радиальном пазу, выполненным в приливе каретки, с возможностью перемещения вдоль него, каретка имеет общий привод, при этом кривошипные шестерни их индивидуальных приводов соединены с общим приводом посредством зубчатого зацепления. Стан также снабжен парными направляющими роликами, установленными перед входным участком стана и подпружиненными друг к другу; центральный сквозной канал и наклонные каналы выполнены круглого сечения, при этом захваты выполнены в виде шариков; наклонные каналы кареток могут быть выполнены прямоугольного сечения, захваты в виде роликов, расположенных перпендикулярно оси волочения, а их образующие и противолежащие стенки центрального канала каждой из кареток выполнены соответствующими профилю требуемого проката; сечение центрального канала каждой из кареток и проходное отверстие волоки выполнены соответствующими друг другу.

При волочении профиля из расплава, волочильный стан агрегатно объединен с плавильной печью, оснащенной кристаллизатором, фильерой и охладителем.

Для волочения профиля сечением, отличного от круглого, например, овального, центральный канал каретки соответственно овального сечения, наклонные сходящиеся каналы прямоугольного сечения, а захваты в них - ролики, образующая которых соответственна поверхности профиля; калибрующий канал волоки соответственно также овального сечения.

Для волочения проволоки или иного профиля из расплава, волочильный стан агрегатно объединен с плавильной печью, оснащенной кристаллизатором, фильерой и охладителем.

Изобретение поясняется чертежами, где на фиг. 1 схематично изображен вид стана сбоку с продольным разрезом станины, кривошипно-шатунные шестерни условно прозрачны; на фиг. 2 вид стана сверху с продольным разрезом станины; на фиг. 3 вид стана сбоку, кривошипно-шатунные механизмы которого включают двуплечие качалки; на фигурах 4 и 5 соответственно продольный и поперечный разрезы захватной каретки для волочения проволоки круглого сечения, каретка снабжена полуосью под головку шатуна; на фигурах 6 и 7 продольный и поперечный разрезы захватной каретки для волочения профиля овального сечения, каретка снабжена приливом с пазом под ролик двуплечей качалки.

Для достижения требуемого технического результата предложенный волочильный стан содержит станину (1) с направляющей (2), каретку (3) с захватами, установленную на направляющей с возможностью возвратно - поступательного перемещения по ней, волоку (4), закрепленную на станине соосно с направляющей, и привод перемещения каретки, дополнительные каретки (3), размещенные в направляющей последовательно друг за другом с возможностью возвратно поступательного перемещения каждой из них на своем участке, привод каждой каретки выполнен в виде кривошипно-шатунного сквозной продольный канал (6) и наклонные каналы (7), сходящиеся навстречу направления волочения и выходящие своими открытыми концами в продольный канал, при этом в каждом продольном канале размещен подпружиненный к оси канала захват (8), а наружная опорная поверхность кареток соответствует внутренней поверхности направляющей, кривошип выполнен в виде кривошипной шестерни (10) с радиальным пазом (11), в котором, с возможностью перемещения по нему, размещена колодка (12) с полуосью (13), шарнирно соединенной с одной из головок шатуна (9), при этом колодка имеет средства ее фиксации на различном расстоянии от оси шестерни, шатун соединен с захватной кареткой посредством двуплечей качалки (15), ось (16) которой закреплена на станине, одно плечо шарнирно соединено со второй головкой шатуна, а на конце второго плеча установлен ролик (18), размещенный в опорном радиальном пазу, выполненным в приливе (19) каретки, с возможностью перемещения вдоль него, каретка имеет общий привод, при этом кривошипные шестерни их индивидуальных приводов соединены с общим приводом (20) посредством зубчатого зацепления. Стан также снабжен парными направляющими роликами (5), установленными перед входным участком стана и подпружиненными друг к другу; центральный сквозной канал и наклонные каналы выполнены круглого сечения, при этом захваты выполнены в виде шариков (22); наклонные каналы кареток могут быть выполнены прямоугольного сечения, захваты в виде роликов (23), расположенных перпендикулярно оси волочения, а их образующие и противолежащие стенки центрального канала каждой из кареток выполнены соответствующими профилю требуемого проката; сечение центрального канала каждой из кареток и проходное отверстие волоки выполнены соответствующими друг другу.

Для волочения профиля сечением, отличного от круглого, например, овального, центральный канал каретки соответственно овального сечения, наклонные сходящиеся каналы прямоугольного сечения, а захваты в них ролики (23), образующая которых соответственна поверхности профиля; калибрующий канал волоки соответственно также овального сечения.

Для волочения проволоки или иного профиля из расплавы, волочильный стан агрегатно объединен с плавильной печью (24), оснащенной кристаллизатором (25), фильерой (26) и охладителем (27).

Волочильный стан работает следующим образом.

В исходном положении захватная каретка, которая расположена первой навстречу волочения, должна находиться в конце своего участка волочения. Начальный конец профиля волочения расположен впритык к указанной каретке. При включении стана указанная захватная каретка своим холостым ходом навстречу направления волочения надвигается на неподвижный начальный конец профиля волочения, который свободно проходит сквозь центральный канал каретки. При обратном, рабочем ходе, по направлению волочения, захваты каретки, поскольку они подпружинены на сближение друг с другом в сходящихся каналах и прижаты вследствие этого к поверхности профиля, увлекаемые профилем, перекатываются в сходящихся каналах и прочно зажимают профиль тем сильнее, чем сильнее противодействие волочению, в результате чего движущаяся по направлению волочения каретка протягивает за собой волочимый профиль. При обратном холостом ходе каретки ее захваты автоматически освобождают профиль, который продолжает движение в сторону волочения, увлекаемый другой кареткой при ее рабочем ходе. При четырех и более каретках, установленных на движение в различных относительно друг друга фазах, захват профиля, а значит и волочение осуществляется кареткой, имеющей наибольшую скорость движения при рабочем ходе, а поскольку рабочий ход имеют одновременно более, чем одна каретка, то движение профиля в сторону волочения осуществляется практически равномерно и непрерывно, т.к. если одна из кареток замедляет свой ход, другая увеличивает его, автоматически перехватывая профиль, если у одной каретки происходит проскальзывание захватов по профилю, то другая каретка перехватывает его. В целом при работе стана захватные каретки, двигаясь возвратно-поступательно "вразнобой", как бы передают профиль одна другой, причем, величина передачи, а значит и скорость волочения легко перерегулируема. Для этого достаточно изменить длину кривошипа передвижением колодки по пазу кривошипной шестерни, зафиксировав его в требуемом положении, учитывая, что чем длиннее кривошип, тем большую амплитуду имеют каретки, тем выше скорость волочения.

Для применения стана для волочения профиля из расплава при первоначальном захвате профиля используют металлическую затравку соответствующего профиля.

Осуществление предлагаемого изобретения приводит к следующему техническому результату:
повышение производительности при волочении за счет непрерывности волочения при максимально допустимой скорости волочения;
повышение надежности работы стана за счет упрощения его конструкции и использовании нескольких захватных кареток;
расширение функциональных возможностей стана позволяет производить волочение как круглого профиля в достаточно широком диапазоне диаметров, так и профиля отличного от круглого, в том числе и из расплава;
повышение удобства при эксплуатации в различных конструктивных вариантах стана за счет простоты конструкции и несложной его перенастройки;
снижение металлоемкости и энергетических затрат при изготовлении стана;
кроме всего прочего, на указанном стане, при необходимости, можно производить прерывистое волочение, оставив работающей лишь одну из захватных кареток, отключив от приводного устройства остальные каретки, например, просто путем перемещения колодки вдоль паза к центру кривошипной шестерни.

Использование: повышение производительности и надежности непрерывного волочильного стана при изготовлении проволоки или иного профиля, в т.ч. из расплава. Сущность: волочильный стан содержит станину с направляющей, захватную каретку, волоку и приводное устройство каретки, выполненное по типу кривошипно-шатунного механизма, кривошип которого выполнен в виде кривошипной шестерни с радиальным пазом, в котором установлена колодка с полуосью под головку шатуна. В захватной каретке выполнен центральный сквозной канал для пропуска волочильного профиля. Вокруг центрального канала выполнены наклонные под некоторым к нему углом сходящиеся каналы со свободным выходом во входную часть центрального канала, в которых размещены подпружиненные на схождение шариковые или роликовые захваты. На направляющей может быть установлено две или более, предпочтительно не менее четырех, захватные каретки. При работе стана захватные каретки за счет кривошипно-шатунных механизмов движутся по свободным участкам направляющей возвратно-поступательно независимо одна от другой с некоторым фазным сдвигом относительно друг друга при этом они своими захватами поочередно при рабочем ходе захватывают профиль, как бы передавая его одна другой и протаскивают профиль вдоль оси и по направлению волочения. За счет передвижения с последующей жесткой фиксацией колодки вдоль радиального паза регулируют амплитуду возвратно-поступательного движения, а значит и скорость волочения. 7 з. п. ф-лы, 7 ил.

1. Волочильный стан, содержащий станину с направляющей, каретку с захватами, установленную на направляющей с возможностью возвратно-поступательного перемещения по ней, волоку, закрепленную на станине соосно с направляющей, и привод перемещения каретки, отличающийся тем, что он снабжен дополнительными приводными каретками, размещенными в направляющей последовательно друг за другом с возможностью возвратно-пступательного перемещения каждой из них на своем участке, привод каждой каретки выполнен в виде кривошипно-шатунного механизма с регулируемой длиной кривошипа, в каретках выполнен сквозной продольный канал и наклонные каналы, сходящиеся навстречу направлению волочения и выходящие своими открытыми концами в продольный канал, при этом в каждом продольном канале размещен подпружиненный к оси канала захват, а наружная опорная поверхность кареток соответствует внутренней поверхности направляющей. 2. Стан по п.1, отличающийся тем, что кривошип выполнен в виде кривошипной шестерни с радиальным пазом, в котором с возможностью перемещения по нему размещена колодка с полуосью, шарнирно соединенной с одной из головок шатуна, при этом колодка имеет средства ее фиксации на различном расстоянии от оси шестерни. 3. Стан по пп.1 и 2, отличающийся тем, что шатун соединен с захватной кареткой посредством двуплечей качалки, ось которой закреплена на станине, одно плечо шарнирно соединено с второй головкой шатуна, а на конце второго плеча установлен ролик, размещенный в опорном радиальном пазу, выполненном в приливе каретки, с возможностью перемещения вдоль него. 4. Стан по любому из пп.1 3, отличающийся тем, что каретка имеет общий привод, при этом кривошипные шестерни их индивидуальных приводов соединены с общим приводом посредством зубчатого зацепления. 5. Стан по любому из пп.1 4, отличающийся тем, что он снабжен парными направляющими роликами, установленными перед входным участком стана и подпружиненными друг к другу. 6. Стан по любому из пп.1 5, отличающийся тем, что центральный сквозной канал и наклонные каналы выполнены круглого сечения, при этом захваты выполнены в виде шариков. 7. Стан по любому из пп.1 5, отличающийся тем, что наклонные каналы кареток выполнены прямоугольного сечения, захваты в виде роликов, расположенных перпендикулярно оси волочения, а их образующие и противолежащие стенки центрального канала каждой из кареток выполнены соответствующими профилю требуемого проката. 8. Стан по любому из пп.1 5, отличающийся тем, что сечение центрального канала каждой из кареток и проходное отверстие волоки выполнены соответствующими друг другу.