ЛЕТУЧИЕ БАРАБАННЫЕ НОЖНИЦЫ Российский патент 2006 года по МПК B23D25/12 

Изобретение относится к области металлургического машиностроения, а именно к режущим устройствам, служащим для разделения на ходу движущейся полосы и устанавливаемым в линиях прокатных станов перед чистовой группой клетей для обрезки некондиционных концов полосы.

Известны летучие барабанные ножницы (B.C.Терентьев, М.Б.Цалюк. Адъюстаж тонколистовых станов. Металлургиздат, 1961 г., стр.259-261), в станине которых установлен верхний и нижний барабаны с ножами и косозубой передачей, ведомая и ведущая шестерни которой смонтированы на шейках барабанов, механизм регулировки бокового зазора между ножами, установленный в станине и связанный с ведомым барабаном через сдвоенный упорный подшипник, закрепленный на цапфе барабана.

Регулировка бокового зазора между ножами в таких ножницах происходит за счет осевого перемещения ведомого барабана, установленного в станине на роликовых подшипниках, допускающих осевое перемещение, вследствие чего осуществляется его угловой поворот относительно ведущего барабана за счет косозубой передачи, связывающей их.

Недостатками ножниц являются:

1. сложность конструкции ножниц, в том числе установка барабанов на трех опорах, две из которых, основные, воспринимают радиальные нагрузки от сил резания, а третья воспринимает осевые усилия, возникающие в косозубой передаче от крутящих моментов при резании полосы и динамики ножниц (разгон-торможение барабанов);

2. ненадежная работа подшипников третьей опоры, воспринимающих осевые усилия (показано практикой эксплуатации ножниц). Перегруз подшипников возникает от несоосности опор барабана, биения цапфы барабана, связанной с третьей опорой, люфтами подшипников в осевом направлении и, следовательно, увеличенным коэффициентом динамики.

В качестве прототипа выбраны летучие барабанные ножницы по авторскому свидетельству СССР №725825, МКИ B 23 D 25/12.

Ножницы содержат размещенные в станине верхний и нижний барабаны с ножами, косозубую передачу, ведущая и ведомая шестерни которой установлены на шейках барабанов, при этом ведомая шестерня установлена с возможностью перемещения вдоль шейки барабана (шлицевое соединение), узел выбора люфтов в косозубой передаче, соединенный с ведущей шестерней, механизм регулировки бокового зазора между ножами, содержащей узел осевого перемещения и фиксации ведомой шестерни.

Механизм регулировки бокового зазора между ножами установлен на станине ножниц и связан с ведомой шестерней с помощью фланца с цапфой, на которой установлен сферический роликовый подшипник.

Регулировка бокового зазора между ножами осуществляется при осевом перемещении ведомой шестерни относительно ведущей, что ведет к угловому повороту ведомой шестерни, а так как она связана с верхним барабаном шлицами, то и к угловому повороту верхнего барабана относительно нижнего.

В ножницах по прототипу устранены некоторые недостатки, присущие предыдущей конструкции ножниц.

Во-первых, ведомый барабан ножниц так же как и ведущий, установлен неподвижно в осевом направлении, что позволяет применить в опорах барабанов мощные сферические или радиально-упорные конические подшипники.

Во-вторых, подшипник, связывающий механизм регулировки бокового зазора между ножами и ведомую шестерню, воспринимает меньшие динамические нагрузки, возникающие вследствие зазоров в сопряжениях, так как подвижные массы, связанные с подшипником в конструкции-прототипе (шестерня и фланец с цапфой), в несколько раз меньше масс в конструкции-аналоге (ножевой барабан с шестерней).

Недостатками ножниц по прототипу являются:

1. установка ведомого барабана на трех опорах, что ведет к усложнению конструкции ножниц, перегрузу подшипников третьей опоры из-за несоосности опор, из-за биения цапфы барабана и т.д.;

2. осевые нагрузки в косозубой передаче, связывающей барабаны, возникающие при передаче крутящих моментов от сил резания и динамики, замыкаются не на мощных подшипниках опор барабанов, а на ограниченном по размерам подшипнике третьей опоры, что снижает надежность работы ножниц;

3. зазоры в этом подшипнике увеличивают коэффициент динамичности ножниц.

В основу изобретения поставлена задача повышения надежности работы ножниц при одновременном упрощении их конструкции.

Задача повышения надежности решена за счет технического результата, который заключается в уменьшении динамических нагрузок в опорах барабанов благодаря устранению третьей опоры ведомого барабана.

Для достижения вышеуказанного результата в летучих барабанных ножницах, содержащих станину, установленные в ней верхний и нижний барабаны с ножами, косозубую передачу, ведущая и ведомая шестерни которой установлены на шейках барабанов, при этом ведомая шестерня установлена с возможностью перемещения вдоль шейки барабана, узел выбора люфта в косозубой передаче, соединенный с ведущей шестерней, механизм регулировки бокового зазора между ножами, содержащий узел осевого перемещения и фиксации ведомой шестерни, согласно изобретению узел осевого перемещения и фиксации ведомой шестерни установлен на торце шейки барабана соосно последнему и расположен со стороны ведомой шестерни.

Кроме того, узел осевого перемещения и фиксации ведомой шестерни выполнен в виде гидравлического цилиндра с двухсторонним штоком, одна сторона которого закреплена на торце шейки барабана, а на другой установлен вертлюг, связывающий штоковые полости гидравлического цилиндра с гидравлической системой, обеспечивающей перемещение и фиксацию корпуса гидравлического цилиндра, жестко связанного с ведомой шестерней и расположенного соосно барабану.

Кроме того, гидравлический цилиндр с двухсторонним штоком снабжен дополнительным узлом фиксации корпуса гидроцилиндра относительно двухстороннего штока, выполненным в виде пары "винт-гайка", причем винтовая поверхность пары расположена на участке двухстороннего штока гидравлического цилиндра между его корпусом и вертлюгом.

В результате сравнительного анализа предлагаемого решения с прототипом установлено, что они имеют следующие общие признаки:

- станину;

- верхний барабан с ножом;

- нижний барабан с ножом;

- косозубую передачу между барабанами;

- установку ведомой шестерни косозубой передачи с возможностью осевого перемещения вдоль шейки барабана;

- механизм регулировки бокового зазора между ножами, содержащий узел осевого перемещения и фиксации ведомой шестерни;

- узел выбора люфта в косозубой передаче, соединенный с ведущей шестерней;

а также отличительные признаки:

- узел осевого перемещения и фиксации ведомой шестерни установлен на торце шейки барабана соосно последнему и расположен со стороны ведомой шестерни;

- узел осевого перемещения и фиксации ведомой шестерни выполнен в виде гидравлического цилиндра с двухсторонним штоком, одна сторона которого закреплена на торце шейки барабана, а на другой установлен вертлюг;

- вертлюг связывает штоковые полости гидравлического цилиндра с гидравлической системой;

- гидравлическую систему, обеспечивающую перемещение и фиксацию корпуса гидравлического цилиндра;

- корпус гидравлического цилиндра жестко связан с ведомой шестерней и расположен соосно барабану;

- гидравлический цилиндр с двухсторонним штоком снабжен дополнительным узлом фиксации корпуса гидроцилиндра относительно двухстороннего штока;

- дополнительный узел фиксации корпуса гидроцилиндра относительно двухстороннего штока выполнен в виде пары "винт-гайка";

- винтовая поверхность пары расположена на участке двухстороннего штока между корпусом гидроцилиндра и вертлюгом.

Таким образом, предложенная конструкция летучих барабанных ножниц имеет новые конструктивные элементы, новые связи узлов и деталей, новые формы выполнения деталей и узлов.

Между отличительными признаками и достигаемым техническим результатом существует причинно-следственная связь.

Благодаря тому что узел осевого перемещения и фиксации ведомой шестерни установлен на торце шейки барабана соосно последнему, стало возможным отказаться от третьей опоры барабана, подшипники которой передавали осевое усилие в косозубой передаче на станину.

В предлагаемой конструкции осевое усилие в косозубой передаче замыкается на барабан и на основные подшипниковые опоры, в которых применяются мощные сферические или радиально-упорные конические подшипники.

Таким образом, упрощается конструкция ножниц, исключаются динамические нагрузки от несоосности трех опор барабана, что увеличивает надежность работы узлов ножниц.

Кроме того, благодаря тому что узел перемещения и фиксации ведомой шестерни выполнен в виде гидравлического цилиндра с двухсторонним штоком, одна сторона которого закреплена на торце шейки барабана, а на другой установлен вертлюг, связывающий штоковые полости гидравлического цилиндра с гидравлической системой, обеспечивающей перемещение и фиксацию корпуса гидравлического цилиндра, жестко связанного с ведомой шестерней и расположенного соосно барабану, устранены зазоры в цепи "барабан - ведомая шестерня", что устраняет динамические нагрузки в этой цепи и повышает надежность работы ножниц при обеспечении дистанционного управления положением ведомой шестерни в осевом направлении.

Далее, благодаря тому что гидравлический цилиндр с двухсторонним штоком снабжен дополнительным узлом фиксации корпуса гидроцилиндра относительно двухстороннего штока, выполненным в виде пары "винт-гайка", причем винтовая поверхность пары расположена на участке двухстороннего штока гидравлического цилиндра между его корпусом и вертлюгом, обеспечивается, в случае поломки гидравлической системы, перемещение и фиксация ведомой шестерни вручную, что также увеличивает надежность работы ножниц.

Исключение из вышеуказанной совокупности отличительных признаков хотя бы одного не обеспечивает достижение технического результата.

Заявляемое техническое решение неизвестно из уровня техники и поэтому оно является новым.

Заявляемое техническое решение имеет изобретательский уровень, т.к. предлагаемая конструкция ножниц летучих барабанных для специалистов явным образом не следует из уровня техники.

Заявляемое изобретение промышленно применимо, т.к. его технологическое и техническое исполнение не представляют трудностей. По этому решению выполнен эскизный проект ножниц барабанных летучих для стана 1700 горячей прокатки Мариупольского металлургического комбината.

Таким образом, заявляемому изобретению может представляться правовая охрана, т.к. оно является новым, имеет изобретательский уровень и промышленно применимо, т.е. соответствует всем критериям изобретения.

Изобретение поясняется чертежами, на которых изображены:

фиг.1 - продольный разрез по летучим барабанным ножницам;

фиг.2 - место I по фиг.1.

Летучие барабанные ножницы состоят из станины 1, верхнего барабана 2 и нижнего барабана 3 с ножами, установленных в станине на сферических роликовых подшипниках 5, 6, 7, 8 и зафиксированных в осевом направлении крышками 9, 10, 11, 12; косозубой передачи, включающей ведущую шестерню 13 и ведомую шестерню 14, ведущая шестерня 13 установлена на шейке 15 нижнего барабана 3 и зафиксирована от проворота в осевом и радиальном направлении.

Ведомая шестерня 14 установлена на шлицевой втулке 16, жестко закрепленной на шейке 17 верхнего барабана 2.

Механизм регулировки бокового зазора между ножами (см. фиг.2) содержит узел осевого перемещения и фиксации ведомой шестерни 14, который состоит из гидравлического цилиндра 18, двухсторонний шток 19 которого одной стороной закреплен на торце шейки 17 соосно барабану. На другой стороне двухстороннего штока 19 установлен вертлюг 20, связывающий гидравлический цилиндр 18 с гидросистемой (на чертеже не показана). На двухстороннем штоке 19 установлен поршень 21.

Корпус 22 гидравлического цилиндра 18 соединен жестко через обечайку 23 с ведомой шестерней 14.

С крышкой 24 гидравлического цилиндра 18 связан узел фиксации корпуса 22 гидравлического цилиндра, состоящий из гаек 25, 26, установленных на резьбовой части двухстороннего штока 19, и упора 27.

Кинематический зазор в косозубой передаче выбран с помощью дополнительной шестерни 28, установленной в одном блоке с ведущей шестерней 13 и связанной с ней через пружинный узел 29.

Летучие барабанные ножницы работают следующим образом.

Нижний барабан 3 получает вращение от привода (на чертеже не показан) и через ведущую шестерню 13, ведомую шестерню 14, шлицевую втулку 16 передает вращение верхнему барабану 2.

Осевые усилия, возникающие в косозубой передаче и, следовательно, на ведущей шестерне 13, замыкаются в нижнем барабане 3 на станину 1 через подшипники 8 и крышки 11, 12.

Осевые усилия, возникающие на ведомой шестерне 14, передаются через обечайку 23 на корпус 22 гидравлического цилиндра 18, а от него через рабочую жидкость в штоковых полостях гидравлического цилиндра 18 (жидкость замкнута в этих полостях с помощью гидросистемы) передается на двухсторонний шток 19, а от него на верхний барабан 2 и на станину 1 через подшипники 7, крышки 9 и 10.

Если гидравлический цилиндр 18 снабжен дополнительным узлом фиксации корпуса 22 гидравлического цилиндра 18, то осевое усилие от ведомой шестерни 14 передается на верхний барабан 2 и через дополнительный узел фиксации корпуса 22 гидравлического цилиндра 18.

При необходимости регулировки бокового зазора между ножами меняют положение ведомой шестерни 14 в осевом направлении, что благодаря косозубой передаче ведет к провороту верхнего барабана 2 относительно нижнего барабана 3.

Сдвиг ведомой шестерни 14 вдоль шлицевой втулки 16 осуществляется с помощью гидравлического цилиндра 18.

Для этого одна из штоковых полостей гидравлического цилиндра 18 сообщается со сливом, а в другую подается жидкость под давлением.

Корпус 22 гидравлического цилиндра 18 смещается относительно двухстороннего штока 19 и, следовательно, верхнего барабана 2, меняя его угловое положение относительно нижнего барабана 3. После настройки гидравлический цилиндр 18 запирается в определенном положении корпуса 22 с помощью гидросистемы и фиксирует ведомую шестерню 14 в осевом направлении на шлицевой втулке 16.

Если гидравлический цилиндр 18 не снабжен дополнительным узлом фиксации корпуса 22, то все операции по перемещению и фиксации ведомой шестерни 14 могут проводиться дистанционно и без остановки ножниц.

Если гидравлический цилиндр 18 снабжен дополнительным узлом фиксации корпуса 22, то операции смещения ведомой шестерни 14 должны предшествовать остановка ножниц, расфиксация корпуса 22, смещение ведомой шестерни 14 от гидравлического цилиндра 18 и вновь фиксация корпуса 22.

Из всего вышеизложенного можно заключить, что описываемые летучие барабанные ножницы имеют более простую конструкцию с двухопорными нижним и верхним барабанами, в них устранены зазоры в цепи "ведомая шестерня - верхний барабан", что уменьшило динамические нагрузки в опоре барабана, а следовательно, привело к увеличению надежности работы ножниц.

Изобретение относится к области металлургического машиностроения, а именно к режущим устройствам для разделения на ходу движущейся полосы проката. Ножницы содержат станину, верхний и нижний барабаны с ножами, косозубую передачу, узел выбора люфта в косозубой передаче и механизм регулировки бокового зазора между ножами, содержащий узел осевого перемещения и фиксации ведомой шестерни. Ведущая и ведомая шестерни косозубой передачи установлены на шейках барабанов. Ведомая шестерня установлена с возможностью перемещения вдоль шейки верхнего барабана. Узел осевого перемещения и фиксации ведомой шестерни выполнен в виде гидравлического цилиндра с двухсторонним штоком и установлен со стороны ведомой шестерни на торце шейки барабана соосно ему. Одна сторона штока закреплена на торце шейки барабана, а на другой стороне установлен вертлюг. Вертлюг связывает штоковые полости гидравлического цилиндра с гидравлической системой, которая обеспечивает перемещение и фиксацию корпуса гидравлического цилиндра. Упомянутый корпус жестко связан с ведомой шестерней и расположен соосно верхнему барабану. Гидравлический цилиндр снабжен дополнительным узлом фиксации корпуса относительно двухстороннего штока, выполненным в виде пары "винт-гайка". Винтовая поверхность пары расположена на участке двухстороннего штока гидравлического цилиндра между его корпусом и вертлюгом. В результате обеспечивается упрощение конструкции ножниц и повышение надежности их работы. 2 з.п. ф-лы, 2 ил.

1. Летучие барабанные ножницы, содержащие станину, установленные в ней верхний и нижний барабаны с ножами, косозубую передачу, ведущая и ведомая шестерни которой установлены на шейках барабанов, при этом ведомая шестерня установлена с возможностью перемещения вдоль шейки барабана, узел выбора люфта в косозубой передаче, соединенный с ведущей шестерней, механизм регулировки бокового зазора между ножами, включающий узел осевого перемещения и фиксации ведомой шестерни, отличающиеся тем, что узел осевого перемещения и фиксации ведомой шестерни установлен на торце шейки верхнего барабана соосно последнему и расположен со стороны ведомой шестерни.2. Ножницы по п.1, отличающиеся тем, что узел осевого перемещения и фиксации ведомой шестерни выполнен в виде гидравлического цилиндра с двухсторонним штоком, одна сторона которого закреплена на торце шейки верхнего барабана, а на другой установлен вертлюг, связывающий штоковые полости гидравлического цилиндра с гидравлической системой, обеспечивающей перемещение и фиксацию корпуса гидравлического цилиндра, жестко связанного с ведомой шестерней и расположенного соосно верхнему барабану.3. Ножницы по п.1 или 2, отличающиеся тем, что гидравлический цилиндр с двухсторонним штоком снабжен дополнительным узлом фиксации корпуса гидроцилиндра относительно двухстороннего штока, выполненным в виде пары "винт-гайка", причем винтовая поверхность пары расположена на участке двухстороннего штока гидравлического цилиндра между его корпусом и вертлюгом.