СОСТАВНОЙ ВАЛКОВЫЙ ТОРСИОМЕТР Российский патент 2000 года по МПК G01L1/04 

Изобретение относится к измерительной технике, в частности к исследованию явления скольжения между валками прокатного стана и обрабатываемой полосой из абразивной массы на вулканитовой связке для последующего получения отрезных, шлифовальных и полировальных кругов.

Известен составной валковый торсиометр, содержащий измерительный (бочка валка) и вспомогательный элементы, при этом измерительный элемент выполнен совместно с шейками валка, смонтированными в подшипниках качения, размещенными в проемах станины клети, а вспомогательный элемент с зазором по бокам размещен в вырезе измерительного элемента, оба элемента связаны между собой пружиной, а на теле измерительного элемента смонтирован тензодатчик [1].

Недостатком данного устройства при выполнении на нем измерений контактных сил трения при прокатке абразивных масс на вулканитовой связке является их затекание в зазор между измерительным и вспомогательным элементами ввиду высоких вязкопластических свойств таких масс, что делает в целом непригодным данное устройство для проведения таких исследований.

Наиболее близкий по технической сущности и достигаемому эффекту составной валковый торсиометр содержит разрезной валок с подвижным элементом, который выполнен в виде вкладыша с линейной опорой, проходящей через ось валка, а упругие элементы с тензодатчиками в виде стержней или плоских лент, шарнирно закрепленных по концам [2].

Данное устройство позволяет вкладыш предварительно подтягивать к вертикальной плоскости паза с помощью гаек, что позволяет уменьшить зазор и препятствовать затеканию в него прокатываемого металла. Но в случае прокатывания на этом устройстве массы, обладающей высокими вязкопластическими свойствами, например абразивной на вулканитовой связке, она затечет в имеющийся разрез на стыке, что не позволит получить положительный результат в исследованиях. Кроме того, данное устройство рассчитано на восприятие высоких удельных давлений в очаге деформации при прокатке (наличие на вкладыше линейной опоры и т.д.) труднодеформируемых сталей и сплавов, где требуется достаточно высокая жесткость и прочность такого устройства, чтобы провести замеры, а его чувствительность при предельно малых давлениях не имеет практического значения.

Отсюда основным недостатком наиболее близкого аналога является его неудовлетворительная чувствительность при малых давлениях прокатки, а также наличие стыка на рабочей поверхности валка.

Задачей предлагаемого изобретения является создание валкового торсиометра для измерения контактных сил трения при прокатке вязкопластических материалов.

Поставленная задача в предлагаемом устройстве достигается тем, что в составном валковом торсиометре, содержащем разрезной валок и связанный с ним упругими элементами с тензодатчиками подвижный элемент, валок выполнен в виде обоймы с продольными пазами на внутренней поверхности, а подвижный элемент в виде установленного в ней цилиндра, выполненного совместно с шейками валка, на боковой поверхности которого выполнены продольные расточки с аналогичными продольными пазами, а упругие элементы в виде плоских гребенок, жестко установленных в продольных пазах обоймы и цилиндра, при этом как минимум на одном из выступов гребенки размещены тензодатчики.

То, что валок выполнен в виде обоймы с продольными пазами на внутренней поверхности, а подвижный элемент в виде установленного в ней цилиндра, выполненного совместно с шейками валка, на боковой поверхности которого выполнены продольные расточки с аналогичными пазами, а упругие элементы в виде плоских гребенок, жестко установленных в продольных пазах обоймы и цилиндра, при этом как минимум на одном из выступов гребенки размещены тензодатчики, позволяет обеспечить необходимую чувствительность измерительных элементов при прокатке вязкопластических материалов за счет взаимосвязи валка и подвижного элемента через упругие элементы, обладающие повышенной чувствительностью, жестко смонтированных в пазах обоймы и подвижного элемента и выполненных в виде плоских гребенок, которые позволяют получить за счет варьирования количеством и размерами выступов необходимую жесткость и соответственно чувствительность упругих элементов, оснащенных тензодатчиками, а выполнение валка в виде цельной наружной обоймы делает возможным определение контактных сил трения при прокатке таких масс на данном устройстве.

На фиг. 1 приведен общий вид составного валкового торсиометра; на фиг. 2 - сечение А-А по фиг. 1; на фиг. 3 - упругий элемент с тензодатчиками.

Составной валковый торсиометр содержит валок, выполненный в виде цельной обоймы 1, на внутренней поверхности которой выполнены сквозные продольные пазы 2, подвижный элемент, выполненный в виде цилиндра 3 совместно с шейками 4 валка, которые установлены на подшипниках качения 5 в проемах станины клети. На боковой поверхности подвижного элемента 3 выполнены продольные расточки 6 с пазами 7, которые аналогичны пазам 2 на внутренней поверхности обоймы 1. Подвижный элемент - цилиндр 3 взаимосвязан с обоймой 1 посредством упругих элементов, выполненных в виде плоских гребенок 8 и жестко смонтированных в продольных пазах 2 обоймы 1 и продольных пазах 7 цилиндра 3. На одном из выступов упругого элемента смонтированы тензодатчики 9.

Составной валковый торсиометр работает следующим образом.

Включается привод (не показан), в зазор между двумя вращающимися валками, один из которых представляет собой составной валковый торсиометр, задается плоская заготовка (не показана). При захвате заготовки валками на подвижном элементе, выполненном в виде цельного цилиндра 3 совместно с шейками 4 валка, вращающегося в подшипниках качения 5, смонтированных в проемах станины клети, возникает крутящий момент М_кр, в то же время на обойму 1 воздействует момент трения М_тр, направление которого противоположно М_кр. Поскольку обойма 1 и подвижный элемент (цилиндр) 3 взаимосвязаны между собой упругими элементами 8, размещенными в полости 6 и жестко смонтированными в пазах 2 обоймы 1 и пазах 7 подвижного элемента 3, обойма 1 под действием М_тр смещается относительно подвижного элемента 3 и изгибает упругие элементы 8, на одном из которых как минимум наклеены тензодатчики 9. Показания предварительно протарированных тензодатчиков 9 фиксируются стандартной тензометрической аппаратурой.

На основании предложенного решения был спроектирован и изготовлен составной валковый торсиометр для 2-валкового лабораторного стана с наружными диаметрами валков 80 мм и длиной 150 мм. Упругие элементы в виде плоской гребенки с тремя выступами изготовлены из термообработанной стали 45 в количестве четырех штук с толщиной 3 мм, длиной 140 мм и шириной 25 мм. На одном из выступов упругого элемента по полумостовой схеме смонтированы тензодатчики типа 2ПКБ-100-10 (сопротивление 100 Ом, база 10 мм).

Предлагаемый торсиометр целесообразно применять для измерения сил трения между валками прокатного стана и вязкопластической прокатываемой массой, например абразивной на вулканитовой связке.

Источники информации
1. Николаев В.А., Зыков Ю.С. Разрезной валок для замера продольных сил трения при прокатке. Материалы научно-технической конференции. Вып.III. Запорожье, 1968, c. 261-265.

2. Авт.свид. СССР N 177119. Торсиометр для измерения контактных сил трения при прокатке, кл. В 21 В 47/00. Опубл. в БИ N 24, 1.12.1965.

Использование: измерительная техника. Технический результат - возможность измерения контактных сил трения при прокатке вязкопластических материалов за счет повышения чувствительности. Сущность изобретения: валок выполнен в виде обоймы с продольными пазами на внутренней поверхности. Подвижный элемент в виде установленного в обойме цилиндра выполнен совместно с шейками валка, на боковой поверхности которого выполнены продольные расточки с аналогичными пазами. Упругие элементы в виде плоских гребенок жестко установлены в продольных пазах обоймы и цилиндра, при этом как минимум на одном из выступов гребенки размещены тензодатчики. 3 ил.

Составной валковый торсиометр, включающий разрезной валок и связанный с ним упругими элементами с тензодатчиками подвижный элемент, отличающийся тем, что валок выполнен в виде обоймы с продольными пазами на внутренней поверхности, а подвижный элемент - в виде установленного в ней цилиндра, выполненного совместно с шейками валка, на боковой поверхности которого выполнены продольные расточки с аналогичными обойме пазами, а упругие элементы выполнены в виде плоских гребенок, жестко установленных в продольных пазах обоймы и цилиндра, при этом, как минимум, на одном из выступов гребенки размещены тензодатчики.