КЛЕТЬ ПРОФИЛЕГИБОЧНОГО СТАНА Российский патент 2004 года по МПК B21D5/06 

Изобретение относится к обработке металлов давлением, в частности к изготовлению профилей из листовых заготовок профилированием в валках, и может быть использовано в машиностроении, в первую очередь в авиакосмической отрасли при изготовлении тонкостенных гнутых профилей из широкой номенклатуры материалов.

Заявляемое изобретение направлено на решение народно-хозяйственной задачи: расширение технологических возможностей при изготовлении профилей из листовых заготовок различных материалов при унификации модельного ряда применяемого оборудования.

Известно из патента МПК B 21 D 5/06 2148454 "Устройство для изготовления профилей", опубл. в БИ 13, 10.05.2000 г., по которому профили из листовых заготовок изготовляются в чередующихся формующих и тянущих рабочих клетях, каждая из которых входит в кинематическую цепь, связанную с общим приводом через систему зубчатых зацеплений. Рабочая клеть (формующая) имеет два вала, расположенных один над другим, на консольных частях которых жестко закреплены профилегибочные ролики, а между двумя щеками клети закреплена зубчатая передача, связанная через паразитные шестерни с зубчатой передачей тянущей (приводной) клети.

Ролики формующих клетей имеют возможность отключаться от привода, верхний вал клети расположен в двух втулках-ползунах, имеющих возможность перемещаться по направляющим щек корпуса клети совместно с закрепленными роликами и зубчатым колесом для изменения межосевого расстояния.

Недостатками аналога являются
сравнительно узкая специализация в связи с малым диапазоном изменения межосевого расстояния валов клетей;
затруднительность оптимизации процессов изготовления профилей из-за дискретного изменения скорости профилирования и постоянного значения величины осевого подпора и аксиального растяжения при формовании в пределах заданной скорости;
низкий кпд привода вследствие большого числа промежуточных звеньев, в т. ч. червячной передачи.

Известна также клеть формовочного стана (А.С. СССР 1590156, МПК B 21 D 5/06, опубл. БИ 33, 07.09.90 г.), содержащая станину с установленными в ее стойках в одной плоскости горизонтальными рабочими валами с закрепленными формующими роликовыми парами, валки, размещенные в ползушках, устройство для регулировки зазора между рабочими валами за счет изменения межосевого расстояния с помощью клина.

Недостатками данного устройства являются
незначительный диапазон регулировки межосевого расстояния, что снижает технологические возможности для профилирования широкой номенклатуры заготовок;
параметры процесса профилирования имеют узкий диапазон, определяемый постоянной кинематической цепью от электродвигателя до рабочей клети.

Наиболее близким по технической сущности к заявляемому изобретению является А.С. СССР 1796310, МПК B 21 D 5/06, "Клеть профилегибочного стана", опубл. БИ 7 23.02.93 г., содержащая станину в виде двух замкнутых щек, два горизонтальных вала, установленных в щеках один над другим, закрепленные на валах профилегибочные ролики с цапфами, которыми они установлены во втулках-ползунах, установленных в щеках станины, из них верхний неподвижен, нижний имеет возможность перемещаться за счет клиновой реечной передачи, связанной с ручным приводом, один из валов клети связан с электроприводом.

У прототипа и заявляемого изобретения имеются следующие сходные существенные признаки:
станина выполнена в виде двух замкнутых щек, в которых установлены два горизонтальных вала, один над другим, с закрепленными на них профилегибочными роликами;
валы с роликами установлены во втулках-ползунах, один из которых подвижен для возможности изменения межосевого расстояния;
регулировка межосевого расстояния осуществляется за счет перемещения рабочего вала от индивидуального привода.

Прототип имеет следующие недостатки:
скорость профилирования заготовки в клети неизменна, что снижает технологические возможности процесса;
диапазон перемещения нижнего вала для регулировки межосевого расстояния весьма незначителен, что также снижает технологические возможности профилирования и затрудняет извлечение профилируемой заготовки в случае нарушения режима работы станка, защемления заготовки в роликах;
привод клети от электродвигателя осуществляется через червячный редуктор, что снижает кпд системы зубчатых передач и удорожает конструкцию.

Технический результат - расширение технологических возможностей за счет вариативного (бесступенчатого) управления скоростью профилирования и изменения межосевого расстояния в значительном диапазоне профилирования, повышение точностных возможностей процесса.

Указанный технический результат достигается за счет того, что клеть профилегибочного стана, содержащая станину в виде двух замкнутых щек, установленные в щеках один над другим два горизонтальных вала с приводом и закрепленными на них профилегибочными роликами, связанными с втулками-ползунами, установленными в щеках, один из горизонтальных валов выполнен подвижным для возможности изменения межосевого расстояния, при этом горизонтальные валы связаны посредством гипоидных передач через промежуточные вертикальные валы с приводом, выполненным в виде электродвигателя и коническо-цилиндрического редуктора с двумя выходными валами, соединенными с упомянутыми промежуточными вертикальными валами, подвижным выполнен верхний горизонтальный вал, связанный с промежуточным вертикальным валом телескопическим шлицевым соединением для обеспечения неразрывности кинематической связи профилегибочного ролика с верхним горизонтальным валом при его перемещении, при этом профилегибочные ролики установлены на консольных частях горизонтальных валов.

Клеть профилегибочного стана снабжена задающим электронным устройством для регулирования питания электродвигателя и обеспечения бесступенчатого изменения скорости профилирования.

Клеть профилегибочного стана связана с приводом через обгонные муфты для осуществления профилирования прокаткой и волочением при остановленном двигателе и использована в качестве автономного волочильно-прокатного модуля профилегибочного стана.

Отдельные отличительные признаки предлагаемого технического решения в той или иной мере известны в литературе. Например, привод клети через обгонную муфту известен из патента 2028847, регулирование межосевого расстояния ходовыми винтами, перемещающими каретки с подшипниковыми опорами главных валов, описано в а.с. СССР 1207557, БИ 4, 1986 г., патент 2148454 БИ 13, 2000 г. ; консольная установка профилегибочных роликов известна из а.с. 1114482, БИ 35, 1984 г., патента 2148454 БИ 13, 2000 г. и др.; перевод профилирования из процесса прокатки в режим волочения известен из а.c. 1114482, а.с. 181875 и т.п.

По имеющимся у авторов сведениям, совокупность существенных признаков, характеризующих сущность заявляемого изобретения, не известна из уровня техники, что позволяет сделать вывод о соответствии изобретения критерию "новизна".

По мнению авторов, сущность заявляемого изобретения не следует для специалиста явным образом из известного уровня техники, т.к. из него не выявляется вышеуказанное влияние на технический результат - новое свойство объекта: совокупность признаков, которые отличают заявляемое изобретение от прототипа, что позволяет сделать вывод о его соответствии критерию "изобретательский уровень".

Между отличительными признаками заявляемого изобретения и техническим результатом существует следующая причинно-следственная связь:
автономный привод клети с бесступенчатым регулированием скорости вращения создает оптимальные условия формообразования профиля для каждого конкретного материала, чем расширяются технологические возможности;
применение гипоидных передач с вертикальными валами, расположение двигателя и редуктора под клетью делают конструкцию более компактной и позволяют снизить металлоемкость.

Совокупность существенных признаков, характеризующих сущность изобретения, может быть многократно использована в профилегибочных станах (волочильно-прокатных установках) при изготовлении гнутых из листа профилей в машиностроении, прежде всего в авиакосмической отрасли для широкой номенклатуры материалов, что позволяет сделать вывод о соответствии изобретения критерию "промышленная применимость".

Сущность изобретения пояснена графическими материалами.

На фиг. 1 показана кинематическая схема клети; на фиг.2 - вид А привода верхнего и нижнего валов; на фиг. 3 - вид Б зубчатых колес редуктора.

Заявляемое изобретение "Клеть профилегибочного стана" (фиг.1) согласно первому пункту формулы изобретения представляет собой формующую клеть с горизонтальным расположением валов 1, 2 один над другим, приводимых во вращение навстречу друг другу через гипоидные передачи, содержащие закрепленные на горизонтальных валах зубчатые колеса 3, 4 и шестерни 5, 6 (фиг.2), соединенные с промежуточными вертикальными валами 7, 8. Промежуточные вертикальные валы через обгонные муфты 9, 10 соединены с выходными валами редуктора 11. Редуктор клети - трехступенчатый, коническо-цилиндрический. Тихоходная ступень, образуемая косозубыми зубчатыми колесами 12, 13, имеет передаточное отношение i= 1 и предназначена для распределения потока мощности на два выходных вала 14, 15. Промежуточная цилиндрическая косозубая ступень к быстроходная коническая ступень с прямыми зубьями, включающие в себя зубчатые колеса соответственно 13, 16 и 17, 18 (фиг.3), служат для понижения частоты вращения входного вала 19, соединенного через фланцевую муфту 20 с электродвигателем 21.

Изменение межосевого расстояния валов клети обеспечивает промежуточный вал 7, имеющий телескопическое шлицевое соединение 22. Опоры верхнего горизонтального вала смонтированы во втулках-ползунах 23, 24, перемещающихся в вертикальном направлении в пазах щек станины. Между собой каретки связаны коромыслом 25, на котором установлены опора промежуточного вала 7 и опора ходового винта 26, посредством которого осуществляется регулировка межосевого расстояния в пределах 110...200 мм. Для предотвращения деформационного расхождения валов в процессе профилирования свободные концы последних замыкаются между собой посредством быстросъемного регулируемого хомута 27.

Согласно второму пункту формулы изобретения, клеть снабжена задающим электронным устройством (на фиг.1 условно не показано), регулирующим питание электродвигателя, чем достигается бесступенчатое изменение скорости профилирования.

Согласно третьему пункту формулы изобретения, клеть связана с приводом через обгонные муфты 9, 10, позволяющие вести профилирование в режиме прокатки-волочения (свободный ход роликовой пары) при отключенном двигателе. Клеть является автономной и может использоваться как волочильно-прокатный модуль профилегибочного станка (установки).

В процессе работы клети мощность от привода через редуктор распределяется на промежуточные валы 7, 8, далее через гипоидные передачи 3, 5 и 4, 6 на горизонтальные валы 1, 2, которые обеспечивают вращение профилегибочных роликов или их свободное вращение при протягивании профилируемой заготовки в процессе прокатки-волочения при отключенном двигателе благодаря обгонным муфтам.

Клеть может использоваться как для предварительного, так и для окончательного формообразования листовых заготовок.

Заявляемое изобретение "Клеть профилегибочного станка" представляет интерес для народного хозяйства, т.к. позволяет профилировать в холодном состоянии листовые заготовки из широкой номенклатуры материалов, в том числе новых труднодеформируемых, т. к. реализовано бесступенчатое (вариативное) изменение скорости профилирования, работа клети в режиме волочильной пары, значительно изменяется глубина формовки, снижается металлоемкость конструкции по сравнению с прототипом и имеющимися клетями установок ВПУ и станков ГПС в пределах 20...30% за счет оригинальной кинематической схемы, повышается точность процесса и качество профилей за счет отработки процессов волочения и прокатки.

Заявляемое техническое решение не оказывает отрицательного влияния на состояние окружающей среды.

Изобретение относится к области обработки металлов давлением, в частности к изготовлению профилей из листовых заготовок профилированием в валках, и может быть использовано в машиностроении при изготовлении тонкостенных гнутых профилей из широкой номенклатуры материалов. Клеть профилегибочного стана содержит станину в виде двух замкнутых щек, установленные в щеках один над другим два горизонтальных вала с приводом и закрепленными на них профилегибочными роликами, связанными с втулками-ползунами, установленными в щеках. Один из горизонтальных валов выполнен подвижным для возможности изменения межосевого расстояния. Горизонтальные валы связаны посредством гипоидных передач через промежуточные вертикальные валы с приводом, выполненным в виде электродвигателя и коническо-цилиндрического редуктора с двумя выходными валами, соединенными с упомянутыми промежуточными вертикальными валами. Подвижным выполнен верхний горизонтальный вал, связанный с промежуточным вертикальным валом телескопическим шлицевым соединением для обеспечения неразрывности кинематической связи профилегибочного ролика с верхним горизонтальным валом при его перемещении. Профилегибочные ролики установлены на консольных частях горизонтальных валов. Клеть снабжена задающим электронным устройством. Клеть связана с приводом через обгонные муфты. Достигается расширение технологических возможностей за счет бесступенчатого управления скоростью профилирования и изменения межосевого расстояния в значительном диапазоне профилирования, повышение точностных возможностей процесса. 2 з.п. ф-лы, 3 ил.

1. Клеть профилегибочного стана, содержащая станину в виде двух замкнутых щек, установленные в щеках один над другим два горизонтальных вала с приводом и закрепленными на них профилегибочными роликами, связанными с втулками-ползунами, установленными в щеках, один из горизонтальных валов выполнен подвижным для возможности изменения межосевого расстояния, отличающаяся тем, что горизонтальные валы связаны посредством гипоидных передач через промежуточные вертикальные валы с приводом, выполненным в виде электродвигателя и коническо-цилиндрического редуктора с двумя выходными валами, соединенными с упомянутыми промежуточными вертикальными валами, подвижным выполнен верхний горизонтальный вал, связанный с промежуточным вертикальным валом телескопическим шлицевым соединением для обеспечения неразрывности кинематической связи профилегибочного ролика с верхним горизонтальным валом при его перемещении, при этом профилегибочные ролики установлены на консольных частях горизонтальных валов.2. Клеть по п.1, отличающаяся тем, что она снабжена задающим электронным устройством для регулирования питания электродвигателя и обеспечения бесступенчатого изменения скорости профилирования.3. Клеть по п.1, отличающаяся тем, что она связана с приводом через обгонные муфты для осуществления профилирования прокаткой и волочением при остановленном двигателе и использована в качестве автономного волочильно-прокатного модуля профилегибочного стана.