УСТРОЙСТВО ДЛЯ РАСКАТКИ КОЛЬЦЕВЫХ ЗАГОТОВОК Российский патент 2004 года по МПК B21H1/06 

Предполагаемое изобретение относится к области обработки металлов давлением, а именно к устройствам для раскатки кольцевых заготовок.

Известно устройство для раскатки кольцевых заготовок, содержащее смонтированные в станине наружный и внутренний раскатные валки, и два опорных ролика, расположенные симметрично относительно плоскости, проходящей через оси раскатных валков (плоскость деформирования), при этом опорные ролики кинематически связаны между собой, имеют гидроприводы перемещения, а также установленный с возможностью перемещения в вышеуказанной плоскости контрольный ролик, электрически и последовательно связанный с датчиком положения контрольного ролика, множителем сигналов и корректирующим элементом, связанным с гидроприводом (Состояние развития современных кольцепрокатных станов “Stahl and Evsen”. 1974. №24, с.1207-1211).

Недостатком известного стана является то, что он содержит систему для создания постоянного силового контакта опорных роликов с заготовкой. Величина усилия при этом контакте изменяется в соответствии с некоторой заранее заданной программой или произвольно. Программа может быть построена таким образом, что усилие изменяется пропорционально изменению жесткости раскатываемой заготовки, которую определяют на основании замеров текущих величин толщины и диаметра раскатываемого кольца. При этом возможны ошибки в управлении величиной усилия центрирования из-за непостоянства температурных полей раскатываемых кольцевых заготовок и, как следствие, механических свойств металла заготовок и других сложно учитываемых факторов. Наличие в устройстве такой системы значительно усложняет его конструкцию.

Кроме того, в этом устройстве учитывается, что силовой контакт опорных роликов с обрабатываемой заготовкой при расположении ее большой оси в плоскости деформирования создает дополнительный изгибающий момент, способствующий увеличению овальности заготовки.

Также известно устройство для раскатки кольцевых заготовок, содержащее наружный и внутренний валки с осями, расположенными в плоскости деформирования, источник давления, первый и второй идентичные гидравлические цилиндры с поршнями и основными штоками с образованием подпоршневых и штоковых полостей. Подпоршневая полость первого цилиндра и штоковая полость второго цилиндра гидравлически связаны с источником давленния. Цилиндры расположены по обе стороны от плоскости деформирования и их оси параллельны ей. Устройство содержит два опорных ролика, которые закреплены на рычагах, имеющих шарнирное соединение с основными штоками цилиндров.

В таком устройстве при любом положении заготовки опорные ролики также находятся в силовом контакте с ней. Постоянный силовой контакт опорных роликов с заготовкой обеспечивается с помощью специальной системы, включающей контрольный ролик, электрически связанный через множитель сигналов и корректирующий элемент с устройством сравнения, которое связано с датчиком положения цилиндров через дополнительный корректирующий элемент и дополнительный множитель сигналов. Система также включает преобразователь сигналов и управляющий элемент, изменяющий усилие цилиндров (Авторское свидетельство №1787634, В 21 Н 1/06, заявл. 09.01.91 г., опубл. 15.01.93 г.).

Однако силовой контакт опорных роликов с обрабатываемой заготовкой при расположении большой оси заготовки в плоскости деформирования создает дополнительный изгибающий момент, способствующий увеличению овальности заготовки. Наличие системы, обеспечивающей этот постоянный силовой контакт опорных роликов с заготовкой, значительно усложняет конструкцию устройства. Кроме того, это устройство содержит механизм синхронизации штоков цилиндров, выполненный в виде двух зубчатых секторов, также усложняющий конструкцию.

Технической задачей предполагаемого изобретения является обеспечение силового контакта опорных роликов с заготовкой только тогда, когда ее большая ось находится в плоскости, перпендикулярной плоскости деформирования, и исключение силового контакта тогда, когда большая ось заготовки находится в плоскости деформирования. Это позволит упростить конструкцию устройства за счет исключения системы, обеспечивающей постоянный силовой контакт опорных роликов с заготовкой. Дополнительным техническим эффектом является то, что функции механизма синхронизации штоков цилиндров выполняют сами цилиндры.

Поставленная задача решается тем, что устройство для раскатки кольцевых заготовок содержит наружный и внутренний валки с осями, расположенными в плоскости деформирования, источник давления, первый и второй идентичные гидравлические цилиндры с поршнями и основными штоками с образованием подпоршневых и штоковых полостей. Подпоршневая полость первого цилиндра и штоковая полость второго цилиндра гидравлически связаны с источником давленния. Цилиндры расположены по обе стороны от плоскости деформирования, проходящей через оси наружного и внутреннего валков. Устройство содержит два опорных ролика, связанных с основными штоками цилиндров.

Новым в изобретении является то, что ролики с основными штоками цилиндров связаны жестко. Цилиндры расположены под углом к плоскости деформирования. Поршень каждого из цилиндров снабжен дополнительным штоком, идентичным основному, расположенным в подпоршневой полости. Устройство снабжено гидроклапаном давления и гидрораспределителем. Подпоршневая полость первого из цилиндров гидравлически связана со штоковой полостью второго цилиндра через гидроклапан давления с образованием замкнутой системы. Подпоршневая полость первого из цилиндров и штоковая полость второго цилиндра сообщены с источником давления через гидрораспределитель, а штоковая полость первого цилиндра гидравлически связана с подпоршневой. Устройство для раскатки заготовок может быть снабжено гидроклапаном разности давлений, гидравлически связанным с источником давления и с замкнутой системой между вторым цилиндром и гидроклапаном давления, полостью второго цилиндра.

Предлагаемое устройство поясняется чертежом, где приведена гидромеханическая схема устройства для раскатки кольцевых заготовок.

Устройство для раскатки кольцевых заготовок содержит наружный 1 и внутренний 2 валки, источник давления 3, первый 4 и второй 5 идентичные гидравлические цилиндры с поршнями 6 и 7 и основными штоками 8 и 9 с образованием подпоршневых 10, 11 и штоковых полостей 12, 13. Подпоршневая полость 10 первого цилиндра 4 и штоковая полость 13 второго цилиндра 5 гидравлически связаны с источником давленния 3. На основных штоках 8 и 9 жестко закреплены опорные ролики 15 и 16. Поршни 6 и 7 каждого из цилиндров 4 и 5 снабжены дополнительными штоками 17 и 18, идентичными основным штокам 8 и 9. Дополнительные штоки 17 и 18 расположены в подпоршневых полостях 10 и 11 цилиндров 4 и 5. Устройство снабжено гидроклапаном 19 давления и гидрораспределителем 20. Подпоршневая полость 10 цилиндра 4 гидравлически связана со штоковой полостью 13 цилиндра 5 через гидроклапан 19 давления с образованием замкнутой системы. Подпоршневая полость 10 цилиндра 4 и штоковая полость 13 цилиндра 5 также сообщены с источником давления 3 через гидрораспределитель 20. Штоковая полость 12 цилиндра 4 гидравлически связана с подпоршневой полостью 11 второго цилиндра 5.

Устройство также снабжено гидроклапаном 21 разности давлений, гидравлически связанным с источником давления 3 и с замкнутой системой между цилиндром 4 и гидроклапаном 20 давления.

Цилиндры 4 и 5 расположены по обе стороны от плоскости деформирования 14, проходящей через оси валков 1 и 2, под углом 22 к ней.

Устройство работает следующим образом. На внутренний валок 2 устанавливают нагретую до ковочных температур заготовку 23 и переключают гидрораспределитель 20 в положение I. При этом основные штоки 8 и 9 цилиндров 4 и 5 синхронно перемещаются в сторону заготовки 23 до упругого контакта опорных роликов 15 и 16 с поверхностью заготовки. Затем гидрораспределитель 20 переключают в положение “0”. Подводят вращающийся наружный валок 1 до пластического (силового) контакта с заготовкой 23. При этом заготовка 23 за счет сил трения начинает вращаться и пластически деформироваться, уменьшая толщину стенки за каждый оборот и увеличивая свои внутренние и наружные диаметры, принимая овальную или эллипсную форму. Одновременно заготовка оказывает давление на один из опорных роликов, например ролик 15, отодвигая его с усилием, регулируемым гидроклапаном 19 давления.

Рабочая жидкость, например машинное масло, вытесняемая из подпоршневой полости 10 цилиндра 4, поступает в штоковую полость 13 цилиндра 5. Шток 9 с опорным роликом 16 перемещается от заготовки 23 на расстояние, равное перемещению штока 8 с опорным роликом 15, т. к. площади поршней 6 и 7 в штоковой 12, 13 и подпоршневой 10, 11 полостях каждого из цилиндров 4 и 5 равны из-за наличия в подпоршневых полостях 10 и 11 дополнительных штоков 17 и 18, идентичных основным штокам 8 и 9.

Заготовка в процессе раскатки приобретает значительную эллиптичность или овальность. После образования зазора между опорными роликами 15, 16 и заготовкой 23, в моменты, когда большая ось овала совмещается с плоскостью деформирования 14, перемещения опорных роликов 15 и 16 в сторону заготовки 23 не происходит, ввиду того, что в замкнутую гидросистему масло не поступает, так как гидрораспределитель 20 закрыт (в положении “0”). Гидроклапан 21 разности давлений пропускает масло только в одну сторону и служит для постоянной поддержки всех рабочих полостей указанных цилиндров под давлением, что компенсирует утечки масла и предотвращает образование воздушных пузырей в указанной замкнутой гидросистеме.

Следовательно, активного силового воздействия на раскатываемую заготовку 23 опорные ролики 15 и 16 не оказывают, но ограничивают амплитуду ее вибрации и стабилизируют положение заготовки, что способствует приданию заготовке 23 правильной формы окружности. (Точки контакта наружного валка 2 и опорных роликов 5 и 6 теоретически всегда будут располагаться на дуге окружности в которую вписывается наружный диаметр кольцевой заготовки в процессе раскатки и калибровки.)

В конце цикла раскатки и калибровки заготовки 23 гидрораспределитель 20 устанавливают в положение II. При этом выполняется отвод опорных роликов 15 и 16 от заготовки 23. (Переключение гидрораспределителя 20 может быть осуществлено вручную или автоматически при обеспечении контакта наружной поверхности заготовки с контрольным роликом (не показан).)

При наладочных перемещениях опорных роликов 15 и 16, например при их подводке к заготовке 23, гидрораспределитель 20 устанавливают в положение I. При этом гидроклапан 21 разности давлений закрывается, так как на его входе и выходе давление выравнивается. При отводе опорных роликов 15 и 16 от заготовки 23 гидроклапан 21 разности давлений работает как предохранительный клапан, поддерживая определенное давление в подводящей давление магистрали, и не влияет на синхронность перемещения опорных роликов 15 и 16.

Предлагаемое устройство позволяет обеспечить силовой контакт опорных роликов с заготовкой только тогда, когда ее большая ось находится в плоскости, перпендикулярной плоскости деформирования, и исключить его, когда большая ось заготовки находится в плоскости деформирования. Это позволяет значительно упростить конструкцию устройства за счет исключения системы, обеспечивающей постоянный силовой контакт опорных роликов с заготовкой. Кроме того, в этом устройстве отсутствует специальный механизм синхронизации цилиндров.

Такое устройство позволяет подвергать раскатке исходные заготовки, имеющие значительные искажения геометрических размеров и формы, например, полученных свободной ковкой, и обеспечивает изготовление раскатных колец с минимальной эллиптичностью и эллипсностью.

Изобретение относится к области обработки металлов давлением, а именно к устройствам для раскатки кольцевых заготовок. В устройстве для раскатки кольцевых заготовок ролики с основными штоками цилиндров связаны жестко, цилиндры расположены под углом к плоскости деформирования, поршень каждого из цилиндров снабжен дополнительным штоком, идентичным основному, расположенным в подпоршневой полости, при этом устройство снабжено гидроклапаном давления и гидрораспределителем, подпоршневая полость первого из цилиндров гидравлически связана со штоковой полостью второго цилиндра через гидроклапан давления, причем подпоршневая полость первого из цилиндров и штоковая полость второго цилиндра сообщены с источником давления через гидрораспределитель, а штоковая полость первого цилиндра гидравлически связана с подпоршневой полостью второго цилиндра. Устройство снабжено гидроклапаном разности давлений, гидравлически связанным с источником давления и с замкнутой системой между вторым цилиндром и гидроклапаном давления. Обеспечивается силовой контакт опорных роликов с заготовкой и упрощение конструкции устройства. 1 з.п. ф-лы, 1 ил.

1. Устройство для раскатки кольцевых заготовок, содержащее наружный и внутренний валки с осями, расположенными в плоскости деформирования, источник давления, первый и второй идентичные гидравлические цилиндры с поршнями и основными штоками с образованием подпоршневых и штоковых полостей, подпоршневая полость первого цилиндра и штоковая полость второго цилиндра гидравлически связаны с источником давления, цилиндры расположены по обе стороны от плоскости деформирования, при этом устройство содержит два опорных ролика, связанных с основными штоками цилиндров, отличающееся тем, что ролики с основными штоками цилиндров связаны жестко, цилиндры расположены под углом к плоскости деформирования, поршень каждого из цилиндров снабжен дополнительным штоком, идентичным основному, расположенным в подпоршневой полости, при этом устройство снабжено гидроклапаном давления и гидрораспределителем, подпоршневая полость первого из цилиндров гидравлически связана со штоковой полостью второго цилиндра через гидроклапан давления, причем подпоршневая полость первого из цилиндров и штоковая полость второго цилиндра сообщены с источником давления через гидрораспределитель, а штоковая полость первого цилиндра гидравлически связана с подпоршневой полостью второго цилиндра.2. Устройство для раскатки заготовок по п.1, отличающееся тем, что оно снабжено гидроклапаном разности давлений, гидравлически связанным с источником давления и с замкнутой системой между вторым цилиндром и гидроклапаном давления.