СТОПОРНОЕ УСТРОЙСТВО ДЛЯ НАЖИМНОГО ВИНТА ОБЖИМНОГО СТАНА С НИЖНИМ РАСПОЛОЖЕНИЕМ ОТНОСИТЕЛЬНО ГАЙКИ Российский патент 2002 года по МПК B21B31/24 

Изобретение может быть использовано в машиностроительной и металлургической промышленности при изготовлении и эксплуатации тяжелых прокатных станов: блюмингов, слябингов и черновых клетей листопрокатных станов, а также для повышения производительности этих станов при модернизации.

Известна винтовая пара, содержащая винт и гайку, взаимодействующую с опорными кольцами и выполненную из двух частей, бронзовой гайки и стального кожуха в виде двух колец, монтированных на верхней и нижней цилиндрических поверхностях гайки, причем нижнее кольцо выполнено с мембраной для смягчения напряжений в кожухе при сжатии бронзовой гайки под действием усилия прокатки.

Недостатки известного устройства:
- в этом устройстве торможение винта в гайке при задаче полосы в валки осуществляется только за счет сил трения между винтом и гайкой, а эти силы при задаче полосы в валки не удерживают винт от откручивания в гайке.

В нажимном устройстве тяжелого обжимного стана во время захвата полосы валками осевое усилие на винт почти ударно возрастает от усилия переуравновешивания в 80-150 кН до усилия прокатки Р_пр=7-15 мН, при этом реактивные силы, возникающие на винтах гайки винтовой пары создают момент, направленный на откручивание винта. Этому моменту противостоят моменты сил трения в винтовой паре и опоре винта, но даже при нормальной работе стана в летнее время на станах с малым углом подъема винтовой линии резьбы винтовой пары α≤1^o40′ в нажимном устройстве силы трения не удерживают винт и во время захвата полосы валками происходит отжим винтов на 3-5 мм. В зимнее время, когда масло в нажимном устройства загустевает, коэффициент трения в винтовой паре снижается, отжим винтов и валка доходит до 20 мм, что приводит к браку при прокатке полосы.

Задачей, на решение которой направлено изобретение, является полное исключение отжима винта в любое время года путем стопорения винта в нажимном устройстве стана при прокатке полосы.

Поставленная задача достигается тем, что предложено стопорное устройство для нажимного винта обжимного стана с креплением снизу гайки, удобное для обслуживания и ремонта, в котором для стопорения нажимного винта обжимного стана при захвате полосы валками использовано действие на винт большого усилия прокатки, а при освобождении винта после окончания прокатки использовано действующее на винт усилие переуравновешивания.

Устройство содержит два диска-кольца, установленных параллельно, конусными поверхностями друг к другу, причем нижнее упорное кольцо выполнено с высоким буртом, на нижнем упорном диске-кольце выполнены три или четыре радиальных паза, в которые установлены направляющие шпонки с упорами, на верхней поверхности шпонок выполнены цилиндрические выточки, а в упорах, на одной оси о осью выточки, отверстия с резьбой, в эти выточки установлены пакеты последовательно соединенных тарельчатых пружин (2), сжатых для противодействия стопорным устройством усилию переуравновешивания, действующему на винт во время его отработки при перестановках валка, на упорный диск-кольцо по направляющим шпонкам установлены три или четыре подвижных стопора, выполненных с углами конусности верхней и нижней поверхностей соответствующими углам конусности внутренних поверхностей дисков-колец, и расточенных на диаметр, равный наружному диаметру витков резьбы винта, на цилиндрической поверхности расточки выполнена вертикальная насечка, стопоры снизу выполнены с горизонтальной выточкой под пружины и шпонки, с упорами для подвижных шайб, стопоры действием пружин через упоры для шайб и подвижные шайбы установлены в заднее положение с упором в кольцевую внутреннюю цилиндрическую поверхность диска-кольца с тормозным зазором, а к наружной поверхности витков резьбы винта. Само стопорное устройство крепится к нижнему торцу гайки, состоящей из двух частей: неподвижной - стального корпуса, закрепленного в расточке станины при помощи подпружиненных болтов, и подвижной вдоль оси - бронзовой собственно гайки, стальной корпус состоит из верхнего и нижнего кольца, соединенных обечайкой, подвижная бронзовая гайка имеет одно стальное кольцо, напрессованное на верхнюю часть бронзовой гайки и зафиксированное на ной стальными горизонтальными штырями, в кольце подвижной гайки расточены концентрически расположенные вертикальные отверстия с резьбой для вертикальных шпилек, подвижная бронзовая гайка выполнена подвесной через кольцо на внутреннем бурте верхнего кольца корпуса, между кольцом подвижной бронзовой гайки и верхним кольцом корпуса, а также между нижней цилиндрической частью подвижной бронзовой гайки и нижним кольцом стального корпуса выполнены зазоры б, верхний опорный диск-кольцо стопорного устройства при помощи бурта и болтов зафиксирован на торце нижнего стального кольца корпуса, во внутреннем бурте верхнего кольца и в нижнем кольце корпуса, а также в верхнем и нижнем дисках-кольцах стопорного устройства выполнены концентрично расположенные вертикальные гладкие сквозные отверстия, по диаметру и расположению, соответствующие отверстиям в кольце подвижной бронзовой гайки для восприятия-выдержки высоких усилий Р_пр, действующих при прокатке полосы через шпильки на стопорное устройство во время стопорения винта, кольцо подвижной бронзовой гайки, шпильки и крепежные гайки выполнены увеличенного диаметра из легированной стали о термообработкой, количество шпилек принято не менее 12, расположенных попарно шестью группами для получения возможности ровной затяжки стопорного устройства, после заведения подвижной бронзовой гайки со шпильками сверху в корпус и утяжки стопорного устройства на верхнее кольцо стального корпуса установлено в замок стальное съемное кольцо-диск со сферической верхней поверхностью, с зазором в к торцу стального кольца подвижной гайки, для утяжки шпилек по середине их длины выполнены удлиненные фрезеровки шестигранника под ключ, в обечайке корпуса выполнены два ряда окон, для контроля утяжки стопорного устройства на гайке шпильками, между верхним опорным диском-кольцом и обрезом бурта нижнего упорного диска-кольца выполнен контрольный зазор в+5, смазка стопорного устройства выполнена маслом, истекающим из подвижной бронзовой гайки.

Существенность признаков заявленного устройства подтверждается тем, что:
1. При выполнении стопорного устройства для полного стопорения винта использовано только одно усилие, естественно возникающее при прокатке полосы, большое усилие прокатки Р_пр, а при освобождении винта, для преодоления небольшого усилия переуравновешивания использована механическая сила пружин.

2. Выполнение гайки нажимного винта специальной конструкции, состоящей из двух частей: стального неподвижного корпуса и подвижной вдоль оси бронзовой гайки, подвешенной на бурте внутри стального корпуса с зазором в между верхним торцом подвижной бронзовой гайки и стальным кольцом со сферой, сверху корпуса, позволило монтировать стопорное устройство на нижнем торце корпуса гайки, а усилие прокатки для стопорения винта передавать на стопоры от винта и подвижной бронзовой гайки при помощи прочных шпилек.

3. Выполнение стопорного устройства жестко закрепленным на нижнем торце гайки, ниже обреза расточки станины, позволяет сделать его открытым для обслуживания и ремонта.

4. Нижнее, открытое для обслуживания, крепление стопорного устройства позволяет быстро высвободить его из работы путем откручивания внизу крепежных гаек шпилек.

Предлагаемая конструкция устройства изображена на чертежах, где на фиг.1 - общий вид устройства, на фиг.2 - сечение В-В, на фиг.3 - сечение В-В, на фиг.4 - вид К (фиг.2). Стопорное устройство для нажимного винта 1 с креплением снизу гайки 2, содержит (фиг.1) два диска-кольца 3 и 4, установленных параллельно, конусными поверхностями друг к другу, на нижнем упорном с высоким буртом диске-кольце 3 (фиг.3) выполнены три или четыре паза, в которые установлены направляющие шпонки 5 с упорами 6, на верхней поверхности шпонок 5 выполнены цилиндрические выточки, а в упорах 6 на одной оси с осью выточки отверстия с резьбой 7, в эти выточки установлены пакеты последовательно соединенных тарельчатых пружин 8, предварительно сжатых монтажными винтами для противодействия стопорным устройством усилию переуравновешивания, действующему на винт 1 во время его отработок при перестановках валка, на опорный диск 3 по направляющим шпонкам 5 установлены три или четыре подвижные стопоры 9, выполненные снизу с горизонтальной выточкой под пружины, и шпонки с упорами, с верхней 10 и нижней 11 конусными поверхностями и расточенных на диаметр, равный наружному диаметру винта 1, на цилиндрической поверхности расточки 12 выполнена вертикальная насечка, стопоры 9 действием пружин 8 через упоры 13 и подвижные шайбы 14, после удаления монтажных винтов, установлены в заднее положение с упором в кольцевую поверхность 15 отверстия упорного кольца-диска 3 и с тормозным зазором а к наружной цилиндрической поверхности витков винта, стопорное устройство монтировано снизу гайки 2, состоящей (фиг.1) из двух частей: неподвижной - стального корпуса 16, закрепленного в расточке 17 станины при помощи спиральных пружин 18, проушин 19 болтами 20, и подвижной вдоль оси бронзовой собственно гайки 21, стальной корпус 16 состоит из верхнего 22 и нижнего 23 кольца, соединенных обечайкой, подвижная бронзовая гайка 21 имеет только одно стальное кольцо 24, напрессованное на ее верхнюю часть и зафиксированное горизонтальными стальными штырями 25, в кольце 24 подвижной гайки 21 расточены концентрично расположенные вертикальные отверстия с резьбой 26 для закрепления вертикальных шпилек 27, подвижная бронзовая гайка 21 выполнена подвесной через кольцо 24 на внутреннем бурте 28 верхнего кольца 22 корпуса 16, между кольцом 24 подвижной бронзовой гайки 21 и верхним кольцом 22 корпуса 16, а также между нижней цилиндрической частью подвижной бронзовой гайки 21 и нижним кольцом 23 стального корпуса 16 выполнены зазоры б по скользящей посадке, верхний опорный диск-кольцо 4 стопорного устройства по концентрическому бурту 29 монтирован и зафиксирован болтами 30 на торце нижнего стального кольца 23 корпуса 16, во внутреннем бурте 28 верхнего кольца 22 и нижнем 23 кольце корпуса 16, в верхнем 4 и нижнем 3 дисках-кольцах стопорного устройства выполнены концентрично расположенные вертикальные, гладкие, сквозные отверстия 31 по диаметру и расположению соответствующие отверстиям 26 в кольце 24 подвижной бронзовой гайки 21 для прохода вертикальных шпилек 27, зафиксированных в резьбовых отверстиях 26 кольца 24 гайки 21, для восприятия выдержки высоких усилий Р_пр, действующих при прокатке полосы через шпильки 27 на стопорное устройство во время стопорения винта 1, кольцо 24 подвижной гайки 21, шпильки 27 и крепежные гайки 32 выполнены увеличенного диаметра из легированной стали с термообработкой в количество не менее 12 штук (фиг.2), расположенные попарно шестью группами на вершинах символических треугольников 33 г,д,е и ж,з,и для получения возможности ровной затяжки стопорного устройства. После заведения подвижной бронзовой гайки 21 со шпильками 27 сверху в корпус 16 и утяжки стопорного устройства на верхнее кольцо 22 стального корпуса 16 установлено (фиг.1) в замок стальное съемное кольцо-диск 34 со сферической верхней поверхностью с зазором в к торцу стального кольца 24 подвижной бронзовой гайки 21, для утяжки шпилек по середине их длины выполнены удлиненные фрезеровки 35 шестигранника под ключ, а в обечайке корпуса выполнены два ряда окон 36. Для контроля утяжки стопорного устройства на стальном корпусе гайки шпильками, между верхним опорным диском-кольцом 4 и обрезом бурта нижнего упорного диска-кольца 3 выполнен контрольный зазор в+5.

Стопорное устройство для нажимного винта обжимного стана работает следующим образом:
При неработающем стане и во время отработки винта 1 для перестановки валка на очередное обжатие полосы подвижная бронзовая гайка 21 и винт 1 под усилием переуравновешивания, действующего на винт в это время, не могут сжать стопорное устройство, т.к. усилия установленных тарельчатых пружин 8 и сила трения в клиновых соединениях между стопорами 9 и дисками-кольцами 3 и 4 создают вертикальную силу сопротивления, превосходящую усилие переуравновешивания, подвижная бронзовая гайка 21 остается на месте.

Во время захвата полосы валками и прокатки, большое усилие прокатки Р_пр, действующее на винт 1, через подвижную бронзовую гайку 21 и шпильки 27 сжимает стопорное устройство в пределах зазора в, преодолевает возрастающую вертикальную силу сопротивления от действия тарельчатых пружин и сил трения в клиновых соединениях между стопором 9 и дисками-кольцами 3 и 4, выжимает стопоры 9 к винту на величину тормозного зазора а и стопорит винт. Усилие прокатки само стопорит винт, чем оно выше - тем сильнее стопороние винта.

После окончания прокатки полосы усилие прокатки Р_пр исчезает, и на стопорное устройство действует только усилие переуравновешивания. Это усилие через клиновые соединения между стопорами 9 и дисками-кольцами 3 и 4 и сила трения образует горизонтальные силы, которые препятствуют возвращению назад стопоров 9 и освобождению винта 1, но рассчитанные на большое усилие тарельчатые пружины 8 преодолевают эти силы сопротивления и отодвигают стопоры 9 назад до упора в кольцевую поверхность 15 отверстия упорного диска 3 и освобождают винт 1. Стопорное устройство разжимается. Под действием пружин опускается упорный диск-кольцо 3, шпильки 27 и подвижная бронзовая гайка 21 вместе с винтом 1 в пределах зазора в, возвращаясь в первоначальное положение.

На летний период работы обжимного стана, когда вероятность появления отжима винтов уменьшается, можно выключать стопорное устройство из работы. Выключение выполняется попарным откручиванием диаметрально расположенных крепежных гаек 32 шпилек 27 на величину, равную зазору, при этом подвижная бронзовая гайка 21 под действием винта поднимается в стальном корпусе 16 и торцом стального кольца 24 выберет зазор в и упрется в съемное кольцо 34 со сферой. Гайка после этого будет работать как обычная гайка нажимного винта обжимного стана.

Использование: стопорное устройство для стопорения нажимного винта обжимного стана может быть использовано в машиностроительной и металлургической промышленности при изготовлении и эксплуатации тяжелых прокатных станов: блюмингов, слябингов и черновых клетей листопрокатных станов, а также для повышения производительности этих станов при модернизации. Сущность изобретения: стопорное устройство монтируется на нижнем торце гайки, оно открыто для контроля работы и ремонта. Гайка состоит из двух частей: неподвижной - стального корпуса - и подвижной вдоль оси бронзовой собственно гайки. Подвижная бронзовая гайка выполнена с одним стальным кольцом с резьбовыми отверстиями, в которых зафиксированы вертикальные шпильки. От винта через подвижную бронзовую гайку и шпильки при стопорении винта усилие прокатки передается на стопорное устройство. Во время отработки винта действующее на винт и подвижную вдоль оси бронзовую гайку небольшое усилие переуравновешивания из-за сопротивления стопорных механизмов не может сжать стопорное устройство. Шпильки, подвижная бронзовая гайка и винт остаются на месте. Во время захвата полосы валками большое усилие прокатки Р_пр преодолевает небольшое сопротивление стопорных механизмов и через винт, подвижную бронзовую гайку и шпильки сжимает стопорное устройство, которое механизмами стопорения стопорит винт. После окончания прокатки полосы усилие прокатки исчезает и стопорные механизмы освобождают винт. Устройство для стопорения нажимного винта обжимного стана полностью исключает отжим винта во время захвата и прокатки полосы валками и обеспечивает повышение производительности станов. 4 ил.

Стопорное устройство для нажимного винта обжимного стана с нижним расположением относительно гайки, содержащее винт и гайку, установленную своей сферической поверхностью на опорном кольце в расточке окна станины, а цилиндрической опорной поверхностью - на верхнем и нижнем опорных кольцах, связанных между собой обечайкой, причем нижнее опорное кольцо жестко связано со стопорными планками, а болты, соединяющие их со станиной, подпружинены, отличающееся тем, что оно содержит два диска-кольца, установленных параллельно друг к другу конусными поверхностями, причем нижнее упорное диск-кольцо выполнено с высоким буртом, на нижнем упорном диске-кольце выполнены три или четыре радиальных паза, в которых установлены направляющие шпонки с упорами, на верхней поверхности шпонок выполнены цилиндрические выточки, - а в упорах, на одной оси с осью выточки, отверстия с резьбой, в эти выточки установлены пакеты последовательно соединенных тарельчатых пружин, предварительно сжатых для противодействия стопорным устройством усилию переуравновешивания, действующему на винт во время его отработок при перестановках валка, на упорный диск-кольцо по направляющим шпонкам установлены три или четыре подвижных стопора, выполненных с углами конусных поверхностей, соответствующими углам конусности внутренних поверхностей дисков-колец, и расточенных на диаметр, равный наружному диаметру витков винта, на цилиндрической поверхности расточки выполнена вертикальная насечка, стопоры снизу выполнены с горизонтальной выточкой под пружины и шпонки, с упорами для подвижных шайб, стопоры действием пружин через упоры стопоров для шайб и подвижные шайбы установлены в заднее положение с упором во внутреннюю поверхность упорного диска-кольца и с тормозным зазором а= 2 мм к наружной поверхности витков резьбы винта, само стопорное устройство смонтировано снизу гайки, состоящей из двух частей: неподвижной - стального корпуса, закрепленного в расточке станины при помощи подпружиненных болтов, и подвижной вдоль оси бронзовой собственно гайки, стальной корпус состоит из верхнего и нижнего колец, соединенных обечайкой, подвижная бронзовая гайка выполнена с одним стальным кольцом, напрессованным на ее верхнюю часть и зафиксированным стальными горизонтальными штырями, в кольце подвижной бронзовой гайки выполнены концентрически расположенные вертикальные отверстия с резьбой, подвижная бронзовая гайка выполнена подвесной в корпусе через кольцо на внутреннем бурте верхнего кольца корпуса, между кольцом подвижной бронзовой гайки и верхним кольцом корпуса, а также между нижней цилиндрической частью подвижной бронзовой гайки и нижним кольцом корпуса выполнены зазоры б, верхний опорный диск-кольцо стопорного устройства по концентрическому бурту монтирован и зафиксирован болтами на торце нижнего стального кольца корпуса, во внутреннем бурте верхнего кольца и нижнем кольце корпуса, а также в верхнем и нижнем дисках-кольцах стопорного устройства выполнены вертикальные, гладкие, сквозные отверстия, по диаметру и расположению соответствующие отверстиям в кольце подвижной бронзовой гайки, для прохода вертикальных шпилек, зафиксированных в резьбовых отверстиях кольца подвижной бронзовой гайки, для восприятия - выдержки высоких усилий Рпр, действующих при прокатке полосы через шпильки на стопорное устройство во время стопорения винта, кольцо подвижной бронзовой гайки, шпильки и крепежные гайки выполнены из легированной стали с термообработкой, количество шпилек принято не менее 12 шт, расположенных попарно шестью группами для получения возможности ровной затяжки стопорного устройства, после заведения подвижной бронзовой гайки со шпильками сверху в корпус и утяжки стопорного устройства, на верхнее кольцо корпуса установлено в замок съемное стальное кольцо-диск со сферической верхней поверхностью, с зазором в к торцу стального кольца подвижной бронзовой гайки, для утяжки шпилек по середине их длины выполнены удлиненные фрезеровки шестигранника под ключ, в обечайке корпуса выполнены два ряда окон, для контроля утяжки стопорного устройства на гайке шпильками, между верхним опорным диском-кольцом и обрезом бурта нижнего упорного диска-кольца, выполнен контрольный зазор в+5, смазка стопорного устройства выполнена маслом, истекающим из подвижной бронзовой гайки.