ПИЛЬГЕРНЫЙ СТАН Российский патент 1998 года по МПК B21B21/00 

Изобретение касается пильгерного стана, содержащего рабочую клеть с возвратно-поступательным движением, которая при помощи двух шатунов соединена с пальцами кривошипа и силы инерции которой по меньшей мере частично могут выравниваться посредством противомасс, которые в виде центробежных весов расположены эксцентрично по отношению к оси вращения кривошипов и ос смещением на 180^o относительно точек воздействия на кривошипах.

Возвратно-поступательое движение клети обычных пильгерных станов достигается различными конструктивными формами кривошипного привода. Крупные подвижные инерционные массы клетей с валками вырабатывают очень большие силы инерции, которые делают необходимыми контрмеры относительно уменьшения вибрационной эмиссии. В простейших исполнения контрмеры ограничиваются установкой противовесов на кривошипе привода, которые, однако, плохо воздействуют на выравнивание массы и не пригодны для устранения вибрационной эмиссии.

большинство пильгерных станов оснащено системой для выравнивания крутящего момента и массы, благодаря которой возможно полное выравнивание усилия массы первого порядка и в той же степени, как и очень хорошее выравнивание крутящего момента. Известный пильгерный стан осуществляет это при помощи системы для выравнивания крутящего момента, которая шарнирно закреплена на кривошипном приводе и которая повторно применяет энергию движения, освобождающуюся при замедлении рабочей клети относительно положения мертвой точки, в которой расположенная на кривошипном приводе со смещением на 90^o и перемещаемая вертикально вверх и вниз выравнивающая масса накапливается и применяется при ускорении клети. Эта вертикальная система для выравнивания крутящего момента с привлечением крутящего момента валка влияет на ход вперед и назад, чтобы весь привод между приводным и коленчатым валом разгружается от временной возвращающейся энергии движения. Это означает, что при постоянном числе оборотов кривошипа приводной момент остается постоянным, т.к. кинетическая энергия проходит с возвратно-поступательным движением между частичными приводами, не загружая двигатель.

Хотя при такой конструктивной форме следует учитывать требования достаточного выравнивания массы и крутящего момента, известное решение имеет тот недостаток, что необходимы глубокие фундаменты, которые влекут за собой значительную долю инвестиционных затрат. Другим недостатком является то, что необходимо применять разъемные и вследствие этого дорогие опоры на изгибах кривошипа и в качестве средней опоры вала кривошипа.

Уже было предложено применять для труб небольшого диаметра планетарные кривошипные приводы, с помощью которых также возможно полное выравнивание массы и крутящего момента. У таких станов применяются также неразъемные опоры и следует здесь предусматривать небольшую глубину фундамента, но эту конструктивную форму нельзя перенести на пильгерные станы для крупных труб.

Известно (заявка ФРГ N 44124691, C1) упрощение кривошипного привода пильгерного стана за счет того, что он состоит из трех расположенных параллельно друг другу и на одинаковом расстоянии валов, средний из которых выполнен в виде коленчатого вала и соединен при помощи своего пальца шатуна с шатуном, соединяющим рабочую клеть. Главная масса расположена эксцентрично со смещением на кривошипе, а на обоих других валах находятся дополнительные массы, которые должны в основном выравнивать инерционную массу рабочей клети. С таким расположением привода едва ли возможно полное выравнивание усилия массы первого порядка при применении неразъемной опоры, но и здесь требуется относительно глубокий фундамент, т.к. весь привод, включая приводные цапфы, выравнивающие веса, опоры, зубчатые шестерни и корпус, расположен над жестко заданным центром прокатного стана, чтобы дать возможность свободному выходу прокатной трубы. В частности, у пильгерных станов для прокатки труб больших диаметров сложение минимальных высот этих компонентов ведет к общей высоте привода, которая вновь потребует подготовки глубоких приямков в фундаменте. Также и здесь известное предложение не предусматривает никаких контрмер против неравномерности угловой скорости кривошипа.

наиболее близким к предложенному является пильгерный стан холодной прокатки, содержащий рабочую клеть, установленную с возможностью возвратно-поступательного движения, ее привод и разделенную на две части кривошипно-шатунную передачу с уравновешивающими массами, установленными эксцентрично по отношению к осям поворота кривошипов со смещением в противоположную от шатунов сторону с расположением частей передачи симметрично по отношению к вертикальной плоскости, пересекающей ось прокатного стана с параллельными осями вращения частей передачи и с кривошипами, установленными в разных частях передачи с возможностью поворота в противоположных направлениях (см. патент СССР N 359788, B 21 B 21/00, 1972).

Недостатком конструкции являются очень большие зубчатые колеса и невозможность полного выравнивания масс. Для обеспечения жесткости корпуса требуются большие затраты.

Задачей изобретения является создание кривошипного привода для пильгерного стана, который будет конструктивно простым при оптимальном выравнивании массы и крутящего момента и при применении неразъемных опор потребует небольшой глубины фундамента и будет благодаря этому дешевым.

Для решения задачи согласно изобретению предлагается, что образованная из кривошипного привода и противомасс передача разделена на две части, расположенные зеркально в пересекающей вертикально ось прокатного стана плоскости, причем эти части связаны друг с другом посредством вала общей группы приводов, расположенной под плоскостью прокатного стана и состоящей из двигателя, муфты и конической зубчатой передачи, причем оси вращения частей привода расположены параллельно друг к другу и горизонтально, а кривошипы обеих частей привода имеют противоположное направление вращения.

Итак, предлагается кривошипный привод, состоящий из двух соответственно расположенных справа и слева от центра прокатного стана частичных передач, причем оси вращения валов частичных передач расположены горизонтально, преимущественно в одной общей плоскости, за исключением приводного вала. Разделение передач на две части позволяет осуществить свободный проход для прокатанной трубы с большим диаметром, причем передачи следует располагать под или также и над плоскостью прокатного стана. Благодаря этому будут нужны только плоские фундаменты.

Предложенная схема кривошипного привода позволит применять несмещенные кривошипы в качестве привода рабочей клети стана, что было невозможно сделать при помощи сегодняшних приводов, например, типа MEER, т.к. изготовленный в процессе пильгерной холодной прокатки труба должна выводиться через коленчатый вал.

В этой форме исполнения изобретения предусмотрено, что привод пильгерного стана имеет расположенный над плоскостью стана приводной двигатель с проходящим параллельно к оси прокатного стана приводным валом, который при промежуточном подключении муфты соединен с распределительной передачей, проходящей по обеим сторонам вертикально к оси стана и горизонтально половинки которой вводят приводной момент в части передачи. Таким образом необходимо только ввести изготовленную трубу через глубокорасположенный привод, в то время как кривошипные приводы расположены соответственно наполовину с двух сторон трубы.

В другой форме изобретения предусмотрено, что для выравнивания остающихся инерционных сил предусмотрены уравновешивающие массы, расположенные на параллельных оси вращения кривошипа каждой части передачи валах, которые через торцевые шестерни соединены с расположенными на кривошипном приводе торцевыми зубчатыми шестернями, зацепляясь таким образом, что центробежные веса (уравновешивающие массы) кривошипа и дополнительные центробежные веса (уравновешивающие массы) вращаются в противоположных направлениях.

Уравновешивающие массы на кривошипах частей передачи выравнивают центробежные силы вращающихся масс кривошипного привода и шатуна. Дополнительная часть уравновешивающих масс на каждом кривошипе, а также равные этой части уравновешивающие массы на вращающихся против часовой стрелки с числом оборотов кривошипа промежуточных валах обеспечивают полное выравнивание осциллирующей части инерционных сил первого порядка на рабочей клети стана и шатуне.

В другом положении изобретения для выравнивания осциллирующих инертных сил второго порядка предусмотрено установить на обоих приводных валах с двух сторон вертикальной плоскости эксцентрично расположенные и вращающиеся вертикально (уравновешивающие массы). Они приводятся в движение двойным числом оборотов кривошипа и с противоположным направлением вращения.

Дополнительные уравновешивающие массы каждой части передачи по другому предложению изобретения могут быть также соответственно разделены на два параллельных вала, которые расположены по обеим сторонам разъемного кривошипного привода каждой части передачи и синхронизированы торцевыми зубчатыми шестернями.

И так, кривошипный привод согласно изобретению решает задачу следующими эффектами для компенсации влияний масс: уравновешивающие массы на кривошипах сначала выравнивают центробежные силы вращающихся масс кривошипного привода и шатуна. Дополнительная часть уравновешивающих масс на каждом кривошипе, а также равные этой части уравновешивающие массы на вращающихся противоположно с числом оборотов кривошипа промежуточных валах позволяют выравнивать осциллирующую часть инерционных сил первого порядка рабочей клети стана и шатуна. Уравновешивающие массы на промежуточных валах могут быть при этом также разделены соответственно на два вала.

Специальное расположение частей передачи предотвращает возникновение моментов усилий масс вследствие центробежных весов, т.к. остающиеся в частях кривошипного привода моменты усилий масс компенсируются.

противоположное движение кривошипов влияет на компенсацию моментов масс шатунов.

Расположенные эксцентрично но связанных с приводной группой и частями передачи валах маховые массы компенсируют осциллирующие инерционные силы второго порядка. Дополнительно на приводном валу может быть предусмотрена одна уравновешивающая (маховая) масс, которая выравнивает число оборотов коленчатого вала и тем самым кривошипного привода.

Кривошипный привод согласно изобретению отличается полным выравниваем усилий масс первого и второго порядка, полным выравниваем всех моментов усилий масс первого порядка и полным выравниванием моментов масс шатунов. Устройство не требует большой глубины фундамента и никаких разъемных дорогих опор.

На чертежах даны варианты кинематики привода: три из них изображены и описаны ниже; на фиг. 1 - простейшая форма кривошипного привода согласно изобретению; на фиг. 2 - кривошипный привод согласно изобретению с полным выравниванием, на фиг. 3 - кривошипный привод согласно изобретению, у которого распределены дополнительные центробежные веса (уравновешивающие массы).

На фиг. 1 изображена рабочая клеть стана 1 с возвратно-поступательным движением, в котором установлена пара пильгерных валков 2 для холодной прокатки. На рабочей клети 1 в месте 3, по обеим сторонам расположено по одному шатуну 4 с вращением через шарнир, противоположная сторона 5 которого расположена на кольце кривошипа 6 каждого кривошипа 7, который со своей стороны в местах 8 и 9 размещен не на изображенном на чертеже корпусе.

Как видно из нижней половины чертежа на фиг. 1, по обеим сторонам проходящей вертикально через ось прокатного стана 10 воображаемой плоскости предусмотрены две части передачи с зеркальным расположением, которые содержат как кривошип 7, так и другие части привода. На каждом кривошипе каждой части передачи эксцентрично и со смещением на 180^o к пальцу кривошипа 6 расположена уравновешивающая масса 11, которая в сумме обеих частей передачи имеет такую величину, что все вращающиеся и осциллирующие инерционные силы первого порядка выравниваются.

Как видно, схема частей передачи по обеим сторонам оси стана позволяет осуществить свободный выход прокатанной трубы между двумя шатунами и через группу приводов. Группа приводов состоит, как показано на нижней половине чертежа фиг. 1, из двигателя 12, муфты 13 и конической зубчатой передачи 14, которая распределяет приводной момент на обе расположенных в одну линию полувала 15а и 15 b, проходящих вертикально к группе приводов и горизонтально. Каждый из полувалов 15а, 15b несет одну уравновешивающую (маховую) массу в виде маховика 16 для выравнивания числа оборотов коленчатого вала. Полувалы 15а и 15b расположены в опорах 17 и соответственно несут по одному цилиндрическому зубчатому колесу 18, которое в примере с цилиндрической шестерней 19 с передаточным отношением 4:1 входит в зацепление на кривошипном приводе 7 и приводит его во вращение. Маховики 16 и уравновешивающие массы 11 движутся по направлению стрелки с синхронизированным числом оборотов и позволяют, таким образом, осуществлять выравнивание.

Изображенная на фиг. 2 схема кривошипного привода позволяет осуществлять еще лучше выравнивание благодаря дополнительным уравновешивающим массам 20, которые вместе с массами 11 выравнивают на обоих кривошипах 7 центробежные силы вращающихся масс кривошипа и шатуна, а также осциллирующейся части инерционных сил первого порядка рабочей клети и шатуна. Дополнительные уравновешивающие массы 20 расположены на валах 21, которые размещены параллельно оси вращения кривошипов 7 в одной и той же горизонтальной плоскости и одновременно несут по одной цилиндрической шестерне 22, которые с одной стороны входят в зацепление с цилиндрическим зубчатым колесом 18 полувалов 15а и 15b, а с другой стороны с цилиндрическими шестернями 19 на кривошипах 7 и передают с соответствующей передачей крутящий момент привода. В этом примере исполнения расположенные на приводных полувалах 15а и 15b маховики 16 размещены эксцентрично таким образом, чтобы они компенсировали инерционные силы второго порядка, осциллирующие при удвоенном по сравнению с числом оборотов кривошипа числе оборотов. Подобные конструкционные детали одинаково изображены на фиг. 2.

Фиг. 3 представляет собой механизм, который делает возможным полное выравнивание усилий массы и моментов усилий масс первого порядка и при одинаковом числе оборотов обоих кривошипов 7, правда, в этом случае нет никакого выравнивания моментов массы шатунов. На показанной здесь схеме кривошипного метода согласно изобретению дополнительные уравновешивающие массы 20а и 20b поделены на два вала 21а и 21b, которые расположены по обеим сторонам и параллельно оси вращения кривошипов 7. Обе уравновешивающие массы 20а и 20b вращаются в противоположном к направлению вращения кривошипа направлении, причем приводной момент распределяется через цилиндрические зубчатые колеса (шестерни) 18, 22а, 19 и 22b.

Предлагается пильгерный стан холодной прокатки, содержащий рабочую клеть, которая имеет возможность возвратно-поступательного движения и которая через шатун соединена с пальцем шатуна кривошипа и инерционная масса которой может быть по меньшей мере частично выравнена противомассами, которые в виде центробежных весов расположены эксцентрично к оси вращения кривошипа и со смещением на 180^o относительно точки воздействия шатуна на кривошипе. Образованная из кривошипа и противомасс передача разделена на две части, расположенные зеркально к пересекающей в вертикальном направлении ось прокатного стана плоскости. Части передачи связаны друг с другом через вал общей группы приводов, расположенной под плоскостью прокатного стана и состоящей из двигателя, муфты и конической зубчатой передачи. Оси вращения частей передачи расположены параллельно друг другу и горизонтально и кривошипы обеих частей передачи имеют противоположные направления вращения, 4 з.п.ф-лы, 3 ил.

1. Пильгерный стан холодной прокатки, содержащий рабочую клеть, установленную с возможностью возвратно-поступательного перемещения, ее привод и разделенную на две части кривошипно-шатунную передачу с уравновешивающими массами, установленными эксцентрично по отношению к осям поворота кривошипов со смещением в противоположную от шатунов сторону, с расположением частей передачи симметрично по отношению к вертикальной плоскости, пересекающей ось прокатного стана, с параллельными осями вращения частей передачи и с кривошипами, установленными в разных частях передачи с возможностью поворота в противоположных направлениях, отличающийся тем, что оси вращения частей кривошипно-шатунной передачи размещены в горизонтальной плоскости, привод установлен ниже плоскости прокатного стана и состоит из двигателя, муфты и конической зубчатой передачи, при этом части кривошипно-шатунной передачи соединены друг с другом и общим валом привода посредством конической зубчатой передачи. 2. Стан по п.1, отличающийся тем, что общий вал двигателя размещен параллельно по отношению к оси стана, а приводные валы частей кривошипно-шатунной передачи - горизонтально и перпендикулярно по отношению к оси стана. 3. Стан по п.2, отличающийся тем, что каждая часть кривошипно-шатунной передачи снабжена дополнительными валами, параллельными осям вращения кривошипов, и установленными на дополнительных валаз дополнительными уравновешивающими массами и цилиндрическими шестернями, при этом на кривошипах также установлены цилиндрические шестерни с возможностью взаимодействия с шестернями дополнительных валов и вращения дополнительных уравновешивающих масс и уравновешивающих масс кривошипов во взаимно противоположных направлениях. 4. Стан по любому из пп.1 - 3, отличающийся тем, что на приводных валах частей кривошипно-шатунной передачи, взаимодействующих с конической зубчатой передачей, эксцентрично установлены с возможностью вращения в вертикальной плоскости уравновешивающие массы. 5. Стан по п.3, отличающийся тем, что каждая часть кривошипно-шатунной передачи снабжена вторыми, аналогичными первым, дополнительными валами с вторыми дополнительными уравновешивающими массами и цилиндрическими шестернями, при этом дополнительные валы установлены по обе стороны от кривошипов с возможностью синхронизации при вращении дополнительных уравновешивающих масс.