СТАН ШАГОВОЙ ПРОКАТКИ Российский патент 2003 года по МПК B21B13/18 

Изобретение относится к прокатному производству, а именно к станам шаговой прокатки преимущественно для деформации полос с большими обжатиями.

Известен стан шаговой прокатки, который содержит прокатную клеть и стойку, установленную на раме с возможностью возвратно-поступательного перемещения вдоль оси прокатки, кривошипно-шатунный привод перемещения клети и стойки, валки переменного радиуса [1].

Основным недостатком этого стана вследствие высоких динамических нагрузок из-за подвижности стойки, клети и качательного движения валков является низкая надежность работы.

Наиболее близким по технической сущности и достигаемому эффекту к предлагаемому является стан шаговой прокатки, содержащий прокатную клеть с вращающимися рабочими валками переменного радиуса, установленную на раме с возможностью возвратно-поступательного перемещения вдоль оси прокатки, привод, включающий кривошип, шатун, шестеренную клеть [2]. Кинематическая связь от двигателя к кривошипу выполнена в виде двух конических зубчатых передач, одна из которых смонтирована в шестеренной клети.

Недостатком данного решения вследствие жесткой кинематической связи между углами поворота кривошипа и прокатных валков является малый угол поворота прокатных валков при рабочем ходе клети, который ограничен углом поворота кривошипа (180^o).

В основу изобретения положена техническая задача, заключающаяся в увеличении угла поворота валков при рабочем ходе прокатной клети, что обеспечивает повышение производительности стана.

Поставленная задача решается тем, что в стане шаговой прокатки, содержащем установленную на раме стана с возможностью возвратно-поступательного перемещения вдоль оси прокатки прокатную клеть с вращающимися валками переменного радиуса с рабочими и холостыми секторами, привод валков от шестеренной клети и привод возвратно-поступательного перемещения прокатной клети от кривошипно-шатунного механизма, имеющие между собой жесткую кинематическую связь, согласно изобретению привод валков и привод возвратно-поступательного перемещения прокатной клети снабжен двумя зубчатыми парами, размещенными на валу шестеренной клети и валу кривошипа, причем в каждой из этих зубчатых пар по меньшей мере одно зубчатое колесо выполнено в виде зубчатого сектора, при этом центральные углы зубчатых секторов, размещенных на валу шестеренной клети, равны центральным углам рабочих и холостых секторов валка, а размещенных на валу кривошипа - равны 180^o, передаточные числа зубчатых пар равны отношениям угла 180^o к углам рабочих и холостых секторов валка,
I₁ = 180^°/α,
I₂ = 180^°/β,
где α - центральный угол рабочего сектора валка;
β - центральный угол холостого сектора валка,
кроме того, зубчатые секторы размещены на указанных валах с возможностью одновременного зацепления только одной зубчатой пары.

Указанные конструктивные особенности благодаря возможности варьировать передаточными числами зубчатых пар и центральными углами зубчатых секторов в зависимости от углов рабочего и холостого сектора прокатного валка позволяют решить поставленную техническую задачу увеличения угла поворота прокатных валков при рабочем ходе клети прокатной клети. Увеличение угла поворота прокатных валков на рабочем ходе клети позволяет увеличить обжатие заготовки валками, уменьшить диаметры валков и габариты стана. Тем самым достигается повышение производительности и уменьшение стоимости прокатного стана.

Сущность изобретения поясняется чертежами, где на (фиг.1) дана схема стана шаговой прокатки; на (фиг.2-5) различные варианты размещения зубчатых секторов в зубчатых парах.

Стан (фиг.1) содержит прокатную клеть 1 с горизонтальными рабочими валками 2 и вертикальными рабочими валками 3 переменного радиуса, которые имеют рабочие и холостые сектора с центральными углами соответственно α и β. Привод клети содержит электродвигатель 4, редуктор 5 с выходным валом которого соединен вал 6, на котором установлены зубчатые сектора 7, 8. Вал 6 соединен с шестеренной клетью 9, которая соединена с горизонтальными валками 2 прокатной клети посредством шпинделей 10, а с вертикальными валками 3 шпинделем 11 и коническим редуктором 12. Зубчатые сектора 7, 8 находятся в зубчатом зацеплении с зубчатыми колесами 13, 14 соответственно, которые установлены на валу 15 кривошипа 16. Кривошип 16 соединен с двуплечим рычагом 17, установленным на оси 18, шатуном 19. Двуплечий рычаг 17 соединен с прокатной клетью 1 тягой 20.

Как вариант исполнения механизма приводным может быть вал 15, а вал 6 ведомым.

Зубчатые пары 7-13 и 8-14 имеют различные варианты исполнения благодаря следующим конструктивным особенностям:
1. Параметры зубчатых пар (передаточные числа, центральные углы, ограничивающие сектора данной зубчатой пары) выбираются в зависимости от требуемого угла поворота прокатных валков при рабочем ходе прокатной клети, который определяется углом рабочего сектора прокатного валка α.

2. В виде зубчатого сектора может быть выполнено любое зубчатое колесо в каждой зубчатой паре или оба зубчатых колеса одновременно (фиг.1-5).

а) Зубчатые сектора размещены на валу 6, который соединен с шестеренной клетью 9 (фиг.1).

б) Зубчатые сектора размещены на валу 15 кривошипа 16 (фиг.2).

в) Все зубчатые колеса зубчатых пар выполнены в виде зубчатых секторов (фиг.3).

г) В одной зубчатой паре зубчатый сектор размещен на валу 15 кривошипа 16, а в другой зубчатой паре зубчатый сектор размещен на валу 6, который соединен с шестеренной клетью 9 (фиг.4-5).

Стан шаговой прокатки (фиг.1) работает следующим образом.

При включении привода крутящий момент от двигателя 4 через редуктор 5 передается на вал 6 и далее через шестеренную клеть 9, шпиндели 10, 11 и конический редуктор 12 на горизонтальные 2 и вертикальные валки 3 прокатной клети 1. Одновременно с этим зубчатый сектор 8 входит в зацепление с зубчатым колесом 14, а зубчатый сектор 7 выходит из зацепления с зубчатым колесом 13. Вал 15 кривошипа 16 начинает вращается. Кривошип 16, приводит в возвратно-качательное движение рычаг 17 посредством шатуна 19. Качательное движение рычага 17 тягой 20 преобразуется в возвратно-поступательное движение прокатной клети 1. Прокатная клеть совершает рабочий ход (рабочие сектора прокатных валков обжимают заготовку), при этом прокатные валки 2, 3 и кривошип 16 поворачиваются на угол, определенный передаточным числом зубчатой пары 8-14 (на угол α и 180^o соответственно). В конце рабочего хода прокатной клети зубчатый сектор 8 выходит из зацепления с зубчатым колесом 14. В этот момент зубчатый сектор 7 входит в зацепление с зубчатым колесом 13 и начинается холостой ход прокатной клети (контакт между валками и заготовкой отсутствует), при этом рабочие валки 2, 3 и кривошип 16 поворачиваются на угол, определенный передаточным числом зубчатой пары 7-13 (на угол β и 180^o соответственно). В конце холостого хода прокатной клети зубчатый сектор 7 выходит из зацепления с зубчатым колесом 13, а зубчатый сектор 8 входит в зацепление с зубчатым колесом 14. Далее цикл повторяется.

Принцип работы прокатного стана с различными вариантами размещения секторов (фиг. 2-5), а также с приводным валом кривошипа такой же, что и для описанного выше варианта (фиг.1).

Согласно предлагаемому решению был сделан рабочий проект модернизации опытного стана ШПС 220, который предназначен для холодной пластической деформации труб с наружным диаметром от 20 до 40 мм. Данный проект предусматривает угол поворота прокатного валка на рабочем ходе клети 240^o. Ожидаемое увеличение производительности стана ШПС 220 составляет 30%. После модернизации и испытаний стан будет предложен для использования в цехе 5 ОАО "Челябинский трубопрокатный завод".

Источники информации
1. Авт. свид. СССР 1026857. Прокатно-ковочный стан, МКИ В 21 В 13/18, 1983.

2. Патент России 2058841. Стан шаговой прокатки, МКИ В 21 В 13/18, 1996.

Использование: прокатное производство, станы шаговой прокатки для деформации полос с большими обжатиями. Сущность изобретения: стан шаговой прокатки, содержит установленную на раме стана с возможностью возвратно-поступательного перемещения вдоль оси прокатки прокатную клеть с вращающимися валками переменного радиуса с рабочими и холостыми секторами. Привод валков от шестеренной клети и привод возвратно-поступательного перемещения прокатной клети от кривошипно-шатунного механизма снабжены двумя зубчатыми парами, размещенными на валу шестеренной клети и валу кривошипа. В каждой из этих зубчатых пар по меньшей мере одно зубчатое колесо выполнено в виде зубчатого сектора. Центральные углы зубчатых секторов, размещенных на валу шестеренной клети, равны центральным углам рабочих и холостых секторов валка, а размещенных на валу кривошипа - равны 180^o. Передаточные числа зубчатых пар равны отношениям угла 180^o к углам рабочих и холостых секторов валка, I₁ = 180^°/α, I₂ = 180^°/β, где α - центральный угол рабочего сектора валка, β - центральный угол холостого сектора валка. Зубчатые секторы размещены на указанных валах с возможностью одновременного зацепления только одной зубчатой пары. Положительный эффект: увеличение угла поворота прокатных валков на рабочем ходе клети позволяет увеличить обжатие заготовки валками, уменьшить диаметры валков и габариты стана. Тем самым достигается повышение производительности и уменьшение стоимости прокатного стана. Изобретение обеспечивает увеличение угла поворота валков при рабочем ходе прокатной клети. 5 ил.

Стан шаговой прокатки, содержащий установленную на раме стана с возможностью возвратно-поступательного перемещения вдоль оси прокатки прокатную клеть с вращающимися валками переменного радиуса с рабочими и холостыми секторами, привод валков от шестеренной клети и привод возвратно-поступательного перемещения прокатной клети от кривошипно-шатунного механизма, имеющие между собой жесткую кинематическую связь, отличающийся тем, что привод валков и привод возвратно-поступательного перемещения прокатной клети снабжены двумя зубчатыми парами, размещенными на валу шестеренной клети и валу кривошипа, причем в каждой из этих зубчатых пар по меньшей мере одно зубчатое колесо выполнено в виде зубчатого сектора, при этом центральные углы зубчатых секторов, размещенных на валу шестеренной клети, равны центральным углам рабочих и холостых секторов валка, а размещенных на валу кривошипа - равны 180^o, передаточные числа зубчатых пар равны отношениям угла 180^o к углам рабочих и холостых секторов валка
I₁ = 180^°/α,
I₂ = 180^°/β,
где α - центральный угол рабочего сектора валка;
β - центральный угол холостого сектора валка,
кроме того, зубчатые секторы размещены на указанных валах с возможностью одновременного зацепления только одной зубчатой пары.