УПОР ДЛЯ ОСТАНОВКИ ПРОКАТА Российский патент 1997 года по МПК B23D23/00 

Изобретение относится к области прокатного производства, а точнее к устройствам для остановки проката на рольганге перед порезкой пилами или ножницами.

Известен упор для остановки проката, содержащий каретку с приводом ее продольного перемещения, рычаг с приводом поворота и направляющую. Недостатком такой конструкции упора является низкая его надежность вследствие частого выхода из строя качающегося рычага. Такие выходы из строя вызваны аварийными ситуациями, когда удар проката по рычагу превышает допустимые пределы. Например, когда не отключился вовремя привод рольганга. Удар в рассматриваемой конструкции воспринимается только амортизатором, а в случае превышения нагрузки механизмом перемещения рычага. Поэтому такой упор нельзя применять для остановки больших по сечению и длине раскатов.

Известен также упор, состоящий из хобота с амортизатором, установленного на ходовом винте. Недостаток этой конструкции тот же, что и предыдущей - низкая надежность в работе. Причины подробно описаны выше.

Из известных конструкций упоров для остановки проката наиболее близким по технической сущности является упор, который состоит из каретки с приводом ее продольного перемещения, поворотного рычага с буфером и рычагом-контргрузом, предохранительного элемента и амортизатора, взаимодействующего с поворотным рычагом.

В такой конструкции в отличие от предыдущих при подводе проката к упору со скоростью, предусмотренной технологией, энергию движущегося проката поглощают пружины амортизатора. В аварийном случае, то есть когда скорость движения проката при подходе к буферу не погашена, разрывается предохранитель, позволяя таким образом рычагу, поворачиваясь, пропустить заготовку.

Однако, наряду с этим, описываемая конструкция имеет несколько существенных недостатков. Первый из них заключается в том, что при разрушении предохранителя требуется время на его замену, в результате чего снижается производительность стана. Другими недостатками являются невысокая надежность упора и неудовлетворительная точность отмера длины заготовки. Дело в том, что при использовании в амортизаторе пружины малой жесткости увеличивается ход проката в процессе его остановки и затрудняется его возврат в исходное положение. В результате этого увеличивается длина отрезаемой заготовки выше пределов, установленных стандартом. При использовании пружин повышенной жесткости уменьшается ход проката в процессе его остановки. Однако при этом возрастает импульс силы и, следовательно, увеличивается нагрузка на основные узлы упора. Кроме того, увеличивается отброс проката при обратном ходе амортизатора, что приводит к отрезке более короткой заготовки. В связи с тем что сила ударов проката в буфер упора значительно колеблется в зависимости от скорости его движения, длины и профиля, подобрать пружины требуемой жесткости оказывается практически невозможно. Результатом описанного выше является недостаточная точность отмера заготовок или стабильная работа на одном сортаменте и неудовлетворительная на другом. Задача, решаемая изобретением,
точная остановка всего сортамента прокатываемых на стане профилей. Кроме того, независимо от веса и скорости движения проката, нагрузки на основные узлы упора не должны превышать допустимых при отсутствии каких-либо разрушающихся элементов.

Упор для остановки проката, содержащий каретку с приводом ее продольного перемещения, поворотный рычаг с буфером и рычагом-контргрузом и амортизатор снабжен качающимся рычагом, шарнирно соединенным со штоком амортизатора и роликом, закрепленным на рычаге-контргрузе с возможностью взаимодействия с поворотным рычагом, при этом длина рычага-контргруза, высота буфера и расстояние между осями вокруг которых поворачивается рычаг-контргруз и качающийся рычаг, выбираются с учетом условия

где a длина рычага-контргруза;
H высота буфера;
b расстояние между осями, вокруг которых поворачивается рычаг-контргруз и качающийся рычаг;
г максимальный ход нижней кромки буфера;
δ_o угол между рычагом-контргрузом и линией, проходящей через оси поворота рычага-контргруза и качающегося рычага до взаимодействия проката с буфером.

На фиг. 1 изображен предлагаемый упор; на фиг. 2 кинематическая схема каретки упора; на фиг. 3 силовая характеристика упора.

Подобное выполнение упора (фиг. 1) позволяет получить силовую характеристику упора в виде кривых, представленных на фиг. 3. Вид кривых обусловлен изменением в процессе демпфирования углов между рычагом-контргрузом 9 (фиг. 2) и качающимся рычагом 11, а также между качающимся рычагом 11 и штоком амортизатора 12. Кроме того, влияние оказывает изменение плеча рычага 11 при перемещении по нему ролика 10.

При гашении кинетической энергии проката, движущегося с предусмотренной технологией скоростью, буфер перемещается на величину, обозначенную на фиг. 3 как номинальный ход буфера. При этом усилие на буфере изменяется от P_б0 до P_б1. Величина P_б0 незначительно превышает силу трения проката максимального веса о рольганг для обеспечения возврата проката в исходное положение при обратном ходе буфера. Величина P_б1 выбирается из условия полного поглощения кинетической энергии проката. Значения требуемых усилий на пружине P_п0 и P_п1 получаются из P_б0 и P_б1 соответственно путем кинематического расчета механизма. Как видно из фиг. 2, на отрезке номинального хода буфера значения усилий на буфере и на пружине отличаются незначительно.

При гашении кинетической энергии проката, движущегося со скоростью, превышающей допустимую (аварийный случай), происходит дальнейшее сжатие пружины амортизатора и, следовательно, возрастает на ней усилие. Усилие на буфере при этом уменьшается, достигая при этом своего минимального значения P_б2 в точке максимального хода буфера. В этой точке величина отклонения буфера обеспечивает пропуск под его нижней кромкой проката наибольшего сечения. Значение P_б2 невелико, благодаря чему не происходит деформирование проката в месте взаимодействия с нижней кромкой буфера. Усилие P_б2 необходимо для возврата буфера в исходное положение при подъеме буфера. В случае если длина рычага-контргруза, высота буфера и расстояние между осями, вокруг которых поворачивается рычаг-контргруз и качающийся рычаг будут выбраны так, что не будет выполняться условие

то усилие P_б2 будет либо равным нулю, либо отрицательным (противоположнонаправленным). Следовательно, не будет обеспечиваться возврат буфера в исходное положение при остановке проката, независимо от его скорости, чем ограничивается работоспособность упора.

Из вышеизложенного следует, что независимо от кинетической энергии останавливаемого проката, усилие на буфере не превышает определенной, заранее предусмотренной величины P_б1, ограничивая, таким образом, нагрузки на основные узлы упора механизм передвижения каретки, опоры, поворотный рычаг с буфером и контргрузом. Упор обеспечивает гарантированный возврат в исходное положение всех прокатываемых на стане профилей при движении их как со скоростью, предусмотренной технологией, так и значительно ее превышающей.

Возникающие в аварийных случаях значительные усилия на пружине P_п2 замыкаются в системе "амортизатор качающийся рычаг" и не передаются на основные узлы упора, не влияя, таким образом, на его работоспособность.

Передвижной упор содержит каретку 1, которая посредством винта 2 электродвигателем 3 перемещается по направляющим 4 вдоль рольганга 5 параллельно оси движения проката 6. На каретке установлен поворотный рычаг 7, на одном конце которого укреплен буфер 8, а на другом рычаг-контргруз 9 с роликом 10. Последний взаимодействует с качающимся рычагом 11, шарнирно связанным со штоком амортизатора 12. Опускание буфера 8 для остановки проката 6 производится с помощью цилиндра 13, соединенного посредством направляющих 4 с кареткой 1.

Передвижной упор работает следующим образом.

Каретка 1 с помощью винта 2 выставляется в заданное положение, и после подачи сигнала срабатывает цилиндр 13, поворачивая направляющую 4 и наклоняя каретку, а с ней и поворотный рычаг 7 до перекрытия буфером 8 зоны прохождения проката 6. Скорость движения проката гасится при утыкании его в буфер 8 за счет поворота рычага-контргруза 9, воздействующего на пружины амортизатора 12 посредством ролика 10 и качающегося рычага 1. Под воздействием этих же пружин происходит возврат рычага-контргруза 9, а следовательно, и проката 6 в исходное положение. После прорезки проката в порядке обратном описанному каретка 1, возвращаясь в горизонтальное положение, поднимает буфер 8, пропуская, таким образом, прокат 6. Далее цикл работы повторяется.

В аварийном случае, когда скорость движения проката при подходе к буферу не погашена, возможны два варианта остановки: прокат не прошел под нижней кромкой буфера, буфер повернулся на величину, обеспечивающую проход проката под нижней кромкой буфера. При первом варианте возврат проката осуществляется под действием пружин аналогично описанному выше возврату при нормальной скорости движения проката. При втором варианте осуществляется подъем буфера, отвод проката назад противовключением рольганга, и далее осуществляется описанный выше цикл остановки проката.

Определение конструктивных параметров упора осуществляется в описанной ниже последовательности. Вначале, исходя из допустимых габаритных размеров, прочностных расчетов, возможности взаимного расположения узлов и деталей упора, выбираются: длина рычага-контргруза a, высота буфера H, расстояние между осями поворота рычага-контргруза и поворотного рычага b угол между рычагом-контргрузом и линией, проходящей через оси поворота рычага-контргруза и поворотного рычага в исходном положении устройства δ_o.

Так для упора, предназначенного для остановки проката 80 270 мм и максимальным весом P 8000 кг, движущегося со скоростью не более 2 м/с, приняты следующие параметры: a 500 мм, H 800 мм, b 900 мм, δ_o 0^o.

Максимальный ход нижней кромки буфера есть перемещение буфера, при котором прокат максимального сечения проходит под нижней кромкой буфера. Величина максимального хода определяется по формуле, полученной путем тригонометрического расчета зависимости высоты подъема нижней кромки буфера от его хода

где d_max максимальный диаметр проката, мм;
Δ - зазор между буфером и рольгангом, мм.

Для приведенного выше варианта выполнения упора величина будет равна

Далее проверяется соответствие выбранных конструктивных параметров упора неравенству, приведенному в формуле изобретения. При невыполнении неравенства осуществляется корректировка параметров. Для приведенного варианта

т.е. неравенство выполняется.

Данный передвижной упор обеспечивает остановку и гарантированный возврат в исходное положение проката всех катаемых на стане профилей при движении его как со скоростью, предусмотренной технологией, так и значительно ее превышающей. Кроме того, нагрузки на основные узлы упора не превышают определенной заранее предусмотренной величины независимо от кинетической энергии останавливаемого проката, что позволяет говорить о повышенной надежности упора.

Использование: повышение точности остановки проката широкого сортамента и уменьшение воздействия динамических нагрузок на упор в прокатном производстве. Сущность: упор имеет каретку с приводом ее продольного перемещения, поворотный рычаг с буфером и рычагом-контргрузом и амортизатор. Дополнительно упор содержит качающийся рычаг, закрепленный на рычаге-контргрузе с возможностью взаимодействия с поворотным рычагом. Соотношение длины рычага-контргруза, высоты буфера и расстояния между осями, вокруг которых поворачиваются оба рычага, регламентированы математической зависимостью. 3 ил.

Упор для остановки проката, содержащий каретку с приводом ее продольного перемещения, поворотный рычаг с буфером и рычагом -контргрузом и амортизатор, отличающийся тем, что он снабжен качающимся рычагом, шарнирно соединенным со штоком амортизатора и роликом, закрепленным на рычаге-контргрузе с возможностью взаимодействия с поворотным рычагом, при этом длина контргруза, высота и расстояние между осями поворота рычага контргруза и качающегося рычага регламентируется неравенством

где a длина рычага-контргруза;
Н высота буфера;
b расстояние между осями, вокруг которых поворачивается рычаг;
r максимальный ход нижней кромки буфера;
δ_o угол между рычагом-контргрузом и линией, проходящей через оси поворота рычага-контгруза и качающегося рычага до взаимодействия проката с буфером.