УСТРОЙСТВО ДЛЯ УСТАНОВКИ ВАЛКА ОБЖИМНОГО СТАНА Российский патент 1998 года по МПК B21B31/32 

Изобретение относится к прокатному оборудованию, преимущественно к установочным устройствам валков рабочих клетей прокатных станов.

Известно нажимное устройство, содержащее механический узел и гидравлическую систему, имеющую гидроцилиндры предварительного напряжения и гидроцилидры, воспринимающие усилие прокатки, систему золотников и систему управления с обратной связью (а.с. СССР N 854474, кл. B 21 B 31/32, 1979).

Недостатками данного устройства являются сложность конструкции ввиду наличия гидроцилиндров различного функционального назначения и сложность системы управления с обратной связью. Известно гидромеханическое устройство установки рабочего валка, содержащее винтовые передачи с электромеханическим приводом винтов, уравновешивающие цилиндры, нажимные цилиндры, соединенные независимыми трубопроводами с цилиндрами высокого давления сдвоенного мультипликатора и посредством независимых трубопроводов и обратных клапанов через редукционный клапан - с насосно-аккумуляторной станцией, электромагнит и золотник, связанные трубопроводами с цилиндром низкого давления мультипликатора и насосно-аккумуляторной станцией, систему переключения, снабженную упругими элементами, взаимодействующими с подушками нижнего валка и станиной, переключатели, установленные с возможностью взаимодействия с подушками нижнего валка и связанные с электромагнитом золотника цилиндра низкого давления мультипликатора (а.с. СССР N 1733140, кл. B 21 B 31/32, 1990).

Недостатком данного устройства является снижение эксплуатационных качеств, вследствие следующих факторов:
1. Перекос валков, возникающий при несимметричном расположении зоны деформации валков из-за различной степени сжатия жидкости в замкнутых объемах "нажимной цилиндр - цилиндр высокого давления мультипликатора";
2. Отсутствие средств контроля и регулирования величины дополнительного обжатия полосы;
3. Возможный незахват необжатой полосы.

Действительно, касаясь последнего случая, включение мультипликатора может произойти в самом начале захвата полосы. Начавшийся при этом процесс сближения валков может прерывать процесс захвата полосы.

Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату к предлагаемому является гидромеханическое установочное устройство рабочего валка, содержащее винтовые передачи с электромеханическим приводом винтов, уравновешивающие цилиндры, нажимные цилиндры, насосно-аккумуляторную станцию, систему трубопроводов, сдвоенный мультипликатор, цилиндр низкого давления которого через распределитель жидкости с электромагнитом подключен к насосно-аккумуляторной станции и к сливной магистрали, а цилиндры высокого давления независимыми трубопроводами соединены с нажимными цилиндрами и к ним подключены реле давления и через отсечной распределитель жидкости с электромагнитом - наполнительный бак (а.с. СССР N 1328017, кл. B 21 B 31/32, 1986).

Недостатком данного устройства является снижение эксплуатационных качеств, вследствие перекоса валков, возникающего при несимметричном расположении зоны деформации валков, из-за различной степени сжатия жидкости в замкнутых объемах "нажимной - цилиндр высокого давления мультипликатора и из-за отсутствия средств контроля дополнительного обжатия полосы.

Недостатком устройства является также трудность настройки переключения реле давления, так как пружины, от которых зависит их срабатывание, расположены в нажимных цилиндрах.

Цель изобретения - повышение эксплуатационных качеств устройства, за счет снижения величины перекоса валков при несимметричном расположении зоны деформации, а также за счет контроля дополнительного обжатия полосы и за счет обеспечения надежного захвата необжатой полосы.

Поставленная цель достигается тем, что в устройстве для установки рабочего валка обжимного стана, содержащем винтовые передачи с электромеханическим приводом винтов, нажимные цилиндры, уравновешивающие цилиндры, насосно-аккумуляторную станцию, систему трубопроводов, сдвоенный мультипликатор, цилиндр низкого давления которого через распределитель жидкости с электромагнитом подключен к насосно-аккумуляторной станции и к сливной магистрали, а цилиндры высокого давления независимыми трубопроводами соединены с нажимными цилиндрами и к ним подключены реле давления и через отсечной распределитель жидкости с электромагнитом - наполнительный бак, систему переключения, снабженную упругими элементами, взаимодействующими с подушками нижнего валка и станиной, и переключателями, установленными с возможностью взаимодействия с подушками нижнего валка, согласно изобретению, к независимым трубопроводам, соединяющим цилиндры высокого давления мультипликатора с нажимными цилиндрами, подключено реле разности давлений с микропереключателями и через параллельно установленные отсечной золотник с электромагнитом и подпорный клапан подключены дополнительные закрытые емкости с жидкостью, при этом микропереключатели реле разности давлений связаны с электромагнитами отсечных золотников дополнительных закрытых емкостей с жидкостью, а переключатели системы переключения связаны с электромагнитом отсечного распределителя жидкости наполнительного бака и через реле времени с электромагнитом распределителя жидкости цилиндра низкого давления мультипликатора. Конструктивно реле разности давлений выполнено в виде двух плунжерных пар с общим плунжером, уравновешенным пружинами и взаимодействующими с микропереключателями.

Дополнительно для повышения эксплуатационных качеств мультипликатор снабжен датчиками контроля положения подвижных элементов, а на трубопроводе его цилиндра низкого давления установлен дополнительный отсечной золотник с электромагнитом, связанным через переключатели системы переключения с микропереключателями реле давлений, подключенных к независимым трубопроводам, соединяющим нажимные цилиндры с цилиндрами высокого давления мультипликатора, и с датчиками контроля положения подвижных элементов мультипликатора.

Подключение к независимым трубопроводам, соединяющим цилиндры высокого давления мультипликатора с нажимными цилиндрами, реле разности давлений с микропереключателями и через параллельно установленные отсечной золотник с электромагнитом и подпорный клапан дополнительных закрытых емкостей с жидкостью, а также обеспечение электрической связи указанных микропереключателей и электромагнитов, позволяет в период прокатки при несимметричном расположении зоны деформации валков, автоматически подключать к менее нагруженному нажимному цилиндру дополнительную закрытую емкость с жидкостью, что будет снижать перекос валков и повышать эксплуатационные качества устройства.

Обеспечение электрической связи переключателей системы переключения с электромагнитом распределителя жидкости цилиндра низкого давления мультипликатора через реле времени позволяет включать в работу мультипликатор с некоторой задержкой во времени по отношению к моменту начала захвата полосы. Этим обеспечивается надежный захват полосы, что также повышает эксплуатационные качества устройства.

Установка на мультипликаторе датчиков контроля положения подвижных элементов и на трубопроводе его цилиндра низкого давления отсечного золотника с электромагнитом и обеспечение электрической связи этого электромагнита через переключатели системы переключения с датчиками контроля положения подвижных элементов мультипликатора и с микропереключателями реле давлений, подключенных к независимым трубопроводам, соединяющим нажимные цилиндры с цилиндрами высокого давления мультипликатора, позволяет косвенно контролировать дополнительное обжатие полосы. Достигается это путем ограничения хода плунжеров нажимных цилиндров, за счет ограничения хода подвижных элементов мультипликатора (контролируют датчики положения подвижных элементов мультипликатора) и путем ограничения максимального давления в нажимных цилиндрах (контролируют реле давления). Возможность контроля дополнительного обжатия полосы также повышает эксплуатационные качества устройства.

Устройство для установки валка обжимного стана поясняется чертежом, где показана схема устройства.

Устройство для установки рабочего валка обжимного стана состоит из винтовых передач 1 с электромеханическим приводом винтов (на схеме не показан), нажимных цилиндров 2, уравновешивающих цилиндров 3, которые взаимодействуют с подушками 4 верхнего валка 5. Уравновешивающие цилиндры постоянно подключены к насосно0-аккумлуяторной станции (НАС) 6, а нажимные цилиндры независимыми трубопроводами 7 и 8 соединены с цилиндрами 9 и 10 высокого давления сдвоенного мультипликатора 11. Последний содержит также цилиндр 12 низкого давления, подключенный к НАС и к сливной магистрали через двухпозиционный распределитель жидкости 13 с электромагнитом 14 и возвратный цилиндр 15, подключенный к НАС через параллельно установленные обратный клапан 16 и дроссель 17. Все цилиндры мультипликатора установлены в раме 18, а плунжеры цилиндров вместе с подвижной траверсой 19 образуют систему подвижных элементов мультипликатора, положение которых контролируется датчиками 20. Эти датчики электрической цепью (электрические цепи на схеме не показаны) связаны с электромагнитом 21 дополнительного отсечного золотника 22, установленного на трубопроводе цилиндра низкого давления мультипликатора. Каждый нажимной цилиндр 2 (из двух) вместе с цилиндрами 9 и 10 высокого давления мультипликатора и независимыми трубопроводами 7 и 8 образуют замкнутые системы "нажимной цилиндр - мультипликатор", которые независимыми трубопроводами через отсечной распределитель жидкости 23 с электромагнитом 24 соединены с наполнительным баком 25 и с реле разности давлений 26. Данное реле состоит из двух плунжерных пар 27 и 28, имеющих общий (сдвоенный) плунжер 29, который уравновешивается в среднем положении пружинами 30 и 31, и который через связанную с ним скобу 32 взаимодействует с микропереключателями 33 и 34. К замкнутым системам "нажимной цилиндр - мультипликатор" подключены также реле давления 35 и 36, микропереключатели которых соединены с электромагнитом 21 дополнительного отсечного золотника 22, и, через параллельно установленные подпорные клапаны 37 и 38 и отсечные золотники 39 и 40 с электромагнитами 41 и 42 - дополнительные закрытые емкости 43 и 44 с жидкостью. Электромагниты 41 и 42 отсечных золотников 39 и 40 соединены электрическими цепями с микропереключателями 33 и 34 реле разности давлений 26 попарно, соответственно, электромагнит 41 с микропереключателем 34 и электромагнит 42 с микропереключателем 33. Подушки 45 нижнего валка 46 опираются на станину 47 через упругие прокладки 48 и штангами 49 взаимодействуют с переключателями 50, контакты которых электрическими цепями связаны с электромагнитом 24 отсечного распределителя жидкости 23 и через реле времени с электромагнитом 14 двухпозиционного распределителя жидкости 13.

Устройство работает следующим образом.

При выходе прокатываемой полосы из валков упругие прокладки 48 своей силой упругости удерживают подушки 45 нижнего валка 46 на расстоянии "а" от станины 47. Контакты переключателя 50 находятся в исходном положении, обеспечивающем отключение электромагнитов 14, 21 и 24. Золотники 13, 22 и 24 занимают исходные позиции, что обеспечивает связь замкнутых систем "нажимной цилиндр - мультипликатор" с наполнительным баком, а цилиндр 12 низкого давления мультипликатора 11 со сливной магистралью. Под действием усилия, развиваемого уравновешивающими цилиндрами 3 верхний валок 5 с подушками 4 и с плунжерами нажимных цилиндров 2 будет двигаться вверх до упора плунжеров в дно цилиндров, а подвижные элементы мультипликатора под действием усилия, развиваемого возвратным цилиндром 15, будут перемещаться в исходное положение, при котором плунжер цилиндра 12 низкого давления упирается в его дно. При указанных движениях жидкость из цилиндра 12 низкого давления мультипликатора вытесняется в сливной бак, а жидкость, вытесняемая из нажимных цилиндров 2, заполняет цилиндры 9 и 10 высокого давления мультипликатора по независимым трубопроводам 7 и 8. Наполнительный бак 25 при этом поддерживает в замкнутых системах "нажимной цилиндр - мультипликатор" небольшое избыточное давление и компенсирует утечки жидкости. Поскольку в трубопроводах 7 и 8 поддерживается равное давление сдвоенный плунжер 29 реле разности давлений 26 под действием пружин 30 и 31 занимает среднее положение (на равном расстоянии "е" от дна корпуса плунжерных пар 27 и 28) и контакты микропереключателей 33 и 34 находятся в исходном положении, обеспечивающем отключение электромагнитов 41 и 42. Золотники 39 и 40 занимают исходные позиции, что обеспечивает отключение дополнительных замкнутых емкостей 43 и 44 с жидкостью от независимых трубопроводов 7 и 8 и в этих емкостях устанавливается давление превышающее давление в наполнительном баке на величину давления, необходимого для открывания подпорных клапанов 37 и 38.

Перед прокаткой винтовыми передатчиками 1 верхний валок 5 устанавливается на необходимом расстоянии от нижнего валка 46.

При входе прокатываемой полосы в валки возрастающее усилие прокатки, действуя на валки, сжимая упругие прокладки 48 и перемещает подушки 45 на величину "а" до упора в станину 47. При этом штанги 49, взаимодействуя с переключателями 50, изменяют положение из контактов, что подготавливает электрическую цепь включения электромагнита 21, обеспечивает включение электромагнита 24 и включает реле времени в цепи электромагнита 14. Золотник 23 переходит в позицию, при которой наполнительный бак 25 отсекается от замкнутых систем "нажимной цилиндр - мультипликатор" и эти системы (две) изолируются друг от друга. Через установленный промежуток времени, обеспечивающий полный захват полосы валками, срабатывает реле времени и включает электромагнит 14. Золотник 13 переходит в позицию, при которой цилиндр 12 низкого давления мультипликатора подключается к НАС 6. Начинается движение подвижных элементов мультипликатора из исходного положения с вытеснением жидкости из цилиндров 9 и 10 высокого давления мультипликатора по независимым трубопроводам 7 и 8 в нажимные цилиндры 2. При симметричном расположении зоны деформации (b=c) в нажимных цилиндрах будет равное давление, что обеспечит равную степень сжатия жидкости. В этом случае равное количество жидкости, вытесняемое из цилиндров 9 и 10, обеспечит синхронное движение плунжеров нажимных цилиндров 2 и подушек 4, а значит и необходимое поступательное перемещение верхнего валка 5 вниз и дополнительное обжатие полосы. При несимметричном расположении зоны деформации (b≠c) на нажимные цилиндры будут действовать не равные усилия, что при включении мультипликатора в работу обеспечит в замкнутых системах "нажимной цилиндр - мультипликатор" не равные давления. Например, при b < c более нагруженным будет левый нажимной цилиндр и в левой замкнутой системе будет большее давление. Под действием разности давлений в левой и правой замкнутых системах сдвоенный плунжер 29 реле разности давлений 26 переместится на величину "l" вправо и связанная с ним скоба 32 изменит положение контактов микропереключателя 34, что обеспечит включение электромагнита 41 и, отсеченный золотник 39, поменяв позицию, подключит к правой замкнутой системе дополнительную закрытую емкость 43. Относительный перекос валков, вызванный сжатием жидкости в замкнутых системах, составит при этом величину

где
Δ - относительный перекос валков;
R - усилие прокатки;
E - модуль упругости жидкости;
F - площадь плунжера нажимного цилиндра;
V - объем замкнутой системы "нажимной цилиндр - мультипликатор";
V_g - объем дополнительной закрытой емкости с жидкостью;
c и b - плечи зоны деформации.

Как видно из приведенной зависимости подключение к правой замкнутой системе дополнительной закрытой емкости с жидкостью в рассматриваемом случае (b < c) снижает относительный перекос валков, а при соответствующем соотношении объемов V и V_g этот перекос можно сделать вообще равным нулю. Это соотношение имеет вид:
V_g = V(c/b -1).

В случае смещения зоны деформации вправо (b > c) сдвоенный плунжер 29 реле разности давлений 26 переместится на величину "l" влево и связанная с ним скоба изменит положение контактов микропереключателя 33, что обеспечит включение электромагнита 42. Отсечной золотник 40, поменяв позицию, подключит к левой замкнутой системе дополнительную закрытую емкость 44. И в этом случае будет обеспечено уменьшение величины перекоса валка. Величина перекоса и соотношение объемов V и V_g будут определяться приведенными выше зависимостями, в которых величины b и c нужно поменять местами.

Во всех случаях верхний валок будет перемещаться вниз и осуществлять дополнительное обжатие полосы до тех пор, пока в одном из нажимных цилиндров не будет достигнуто контрольное значение рабочего давления (контролируют реле давления 35 и 36) или пока подвижные элементы мультипликатора не пройдут контрольное расстояние (контролируют датчики контроля положения подвижных элементов мультипликатора 20). И микропереключатели реле давления и датчики контроля положения подвижных элементов мультипликатора через ранее подготовленную переключателями 50 электрическую цепь включают электромагнит 21. Дополнительный отсечной золотник 22, поменяв позицию, отключает цилиндр 12 низкого давления мультипликатора от НАС 6. Прекращается движение подвижных элементов мультипликатора и связанное с этим дополнительное обжатие полосы.

При выходе прокатываемой полосы из валков цикл работы устройства повторяется.

Использование устройства позволит увеличить производительность обжимных станов за счет увеличения разовых обжатий полосы и сокращения в итоге числа проходов.

Использование: изобретение относится к прокатному оборудованию, преимущественно к установочным устройствам валков рабочих клетей прокатных станов, и позволяет улучшить эксплуатационные качества устройства. Сущность изобретения: устройство содержит винтовой электропривод, гидравлический привод синхронного перемещения подушек верхнего валка и систему переключения. Гидравлический привод включает насосно-аккумуляторную станцию /НАС/, исполнительный бак, уравновешивающие цилиндры, нажимные цилиндры, сдвоенный мультипликатор, систему трубопроводов и гидроаппаратов, при этом нажимные цилиндры и цилиндры высокого давления мультипликатора связаны независимыми трубопроводами вместе с ним образуют замкнутые системы, к которым подключены реле давления, реле разности давлений, через отсечной золотник-наполнительный бак и через независимые параллельно установленные отсечной золотник и подпорный клапан - дополнительные замкнутые емкости с жидкостью. Цилиндр низкого давления мультипликатора соединен с НАС через последовательно установленные отсечной и реверсивный золотники. Мультипликатор снабжен также возвратным цилиндром, подключенным к НАС, и датчиками контроля положения подвижных элементов. Система переключения при входе полосы в валки отключает наполнительный бак от замкнутых систем и включает в работу мультипликатор с некоторой задержкой во времени. Это обеспечивает надежный захват и дальнейшее дополнительное обжатие полосы. При несимметричном расположении зоны деформации реле разности давлений подключает к менее нагруженному нажимному цилиндру дополнительную емкость, что уменьшает перекос валков. Величина дополнительного обжатия контролируется датчиками контроля положения подвижных элементов мультипликатора и реле давления. В обоих случаях срабатывает отсечной золотник на трубопроводе цилиндра давления мультипликатора. 2 з. п. ф-лы, 1 ил.

1. Устройство для установки валка обжимного стана, содержащее винтовые передачи с электромеханическим приводом винтов, нажимные цилиндры, уравновешивающие цилиндры, насосно-аккумуляторную станцию, систему трубопроводов, сдвоенный мультипликатор, цилиндр низкого давления которого через распределитель жидкости с электромагнитом подключен к насосно-аккумуляторной станции и к сливной магистрали, а цилиндры высокого давления независимыми трубопроводами соединены с нажимными цилиндрами и к ним подключены реле давления и через отсечной распределитель жидкости с электромагнитом наполнительный бак, систему переключения, снабженную упругими элементами, взаимодействующими с подушками нижнего валка и станиной, и переключателями, установленными с возможностью взаимодействия с подушками нижнего валка, отличающееся тем, что к независимым трубопроводам, соединяющим цилиндры высокого давления мультипликатора с нажимными цилиндрами, подключено реле разности давлений с микропереключателями и через параллельно установленные отсечной золотник с электромагнитом и подпорный клапан подключены дополнительные закрытые емкости с жидкостью, при этом микропереключатели реле разности давлений связаны с электромагнитами отсечных золотников дополнительных закрытых емкостей с жидкостью, а переключатели системы переключения связаны с электромагнитом отсечного распределителя жидкости наполнительного бака и через реле времени с электромагнитом распределителя жидкости цилиндра низкого давления мультипликатора. 2. Устройство по п.1, отличающееся тем, что реле разности давлений выполнено в виде двух плунжерных пар с общим плунжером, уравновешенным пружинами и взаимодействующим с микропереключателями. 3. Устройство по п.1, отличающееся тем, что мультипликатор снабжен датчиками контроля положения подвижных элементов, и на трубопроводе его цилиндра низкого давления установлен дополнительный отсечной золотник с электромагнитом, связанным через переключатели системы переключения с микропереключателями реле давлений, подключенных к независимым трубопроводам, соединяющим нажимные цилиндры с цилиндром высокого давления мультипликатора и с датчиками контроля положения подвижных элементов мультипликатора.