МЕХАНИЗМ ПОДАЧИ И ПОВОРОТА СТАНА ХОЛОДНОЙ ПРОКАТКИ ТРУБ Российский патент 2007 года по МПК B21B21/00 B21B21/04 B21B21/06 

Изобретение относится к области трубопрокатного производства и касается усовершенствования конструкции механизма подачи и поворота стана холодной прокатки труб, позволяющего осуществлять прокатку труб без остановки стана на перезарядку по схеме подача и двойной поворот заготовки за двойной ход клети.

Известен патрон стана холодной прокатки (см. а.с. СССР №1366250, кл. В 21 В 21/06, заявл. 31.01.86 г., опубл. 15.01.88 г.), содержащий корпус, установленные в нем шпиндель с двумя зажимными кулачками, имеющими механизм радиального перемещения и зубчатые передачи привода поворота. Механизм радиального перемещения нижнего зажимного кулачка выполнен в виде регулировочного клина. Механизм радиального перемещения верхнего зажимного кулачка выполнен в виде зубчато-планетарной передачи, эксцентрика и связывающего эксцентрик с верхним кулачком шатуна.

В известной конструкции верхний зажимной кулачок жестко сводится через заготовку на нижний.

Такое конструктивное выполнение имеет следующие недостатки:

1. Неточность установки нижнего зажимного кулачка клином приведет или к отсутствию захвата заготовки, или к ее пережиму. В первом случае это приведет к отсутствию вращения заготовки, а во втором - ее остаточной деформации или перегрузке кинематической цепи патрона, что вызывает повышенные нагрузки на привод и поломку ее звеньев.

2. Зажим заготовки осуществляется на время, меньшее половины цикла прокатки, в результате этого возникающие при прокатке осевые усилия могут перемещать заготовку при раскрытом патроне, что приведет к ухудшению качества и точности готовой трубы.

Из известных механизмов подачи и поворота станов холодной прокатки труб наиболее близким по технической сущности является механизм подачи и поворота, описанный в а.с. СССР №1376336, кл. В 21 В 21/00, заявл. 25.06.86 г., опубл. 20.04.2000 г.

Этот механизм подачи и поворота стана холодной прокатки труб содержит корпус и размещенные в нем преобразователь непрерывного вращения в прерывистое, патрон подачи и поворота и патрон поворота, каждый со шпинделем, приводным от эксцентрикового вала с шестерней зажимом заготовки, включающим два вкладыша, рычажно-кривошипную систему возвратно-поступательного перемещения патрона подачи и поворота и зубчатые передачи.

Недостаток известной конструкции механизма подачи и поворота стана холодной прокатки труб заключается в нестабильной подаче заготовки при прокатке, обусловленной тем, что вкладыши зажима, подводящиеся к заготовке в диаметральном направлении от эксцентрикового вала, могут удерживать ее только незначительное (по отношению к циклу) время и при возникающих осевых усилиях от прокатки заготовка будет отбрасываться. Отсутствие регулировки хода зажима при колебаниях (допускаемых) наружного диаметра заготовки приведет или к деформированию заготовки, препятствующему прохождению заготовки по оправке, или проскальзыванию по ней вкладышей зажима, что приведет к нестабильности или отсутствию подачи. Нестабильная подача заготовки при прокатке снижает качество прокатываемых труб.

Другим недостатком известной конструкции механизма подачи и поворота является недостаточная его надежность из-за отсутствия возможности регулировки усилия захвата заготовки зажимом. Чрезмерное усилие при прокатке толстостенных заготовок увеличивает нагрузки на кинематическую цепь механизма, что приводит к его возможным поломкам, а при прокатке тонкостенных заготовок овализирует их, при этом заготовка внутренней поверхностью садится на стержень, что также вызовет перегрузку кинематической цепи. А при малом усилии вкладыши зажима будут проскальзывать по заготовке.

Следующим недостатком известной конструкции механизма является частая замена вкладышей зажима из-за отсутствия компенсации износа его рабочей поверхности.

Задача настоящего изобретения состоит в создании механизма подачи и поворота стана холодной прокатки труб, позволяющего увеличить надежность его работы и повысить качество получаемых труб за счет обеспечения возможности стабильной подачи заготовки при прокатке и регулирования времени удержания заготовки каждым патроном в течение цикла.

Поставленная задача достигается тем, что в механизме подачи и поворота стана холодной прокатки труб, содержащем корпус и размещенные в нем преобразователь непрерывного вращения в прерывистое, патрон подачи и поворота и патрон поворота, каждый с внутренним и наружным шпинделями и зажимом заготовки, включающим два вкладыша, один из которых приводной от эксцентрикового вала с шестерней, рычажную систему возвратно-поступательного перемещения патрона подачи и поворота и зубчатые передачи, согласно изобретению каждый патрон снабжен размещенным на выходном конце внутреннего шпинделя дополнительным корпусом под эксцентриковый вал с одним из вкладышей зажима и установленной в этом корпусе осью качания с расположенным на ней рычагом с опорными и посадочными поверхностями под второй вкладыш зажима заготовки, поджатым к дополнительному корпусу регулируемым по усилию упругим элементом, и клином, размещенным между опорными поверхностями второго вкладыша зажима заготовки и рычага и регулирующим положение второго вкладыша зажима в радиальном направлении.

Такое конструктивное выполнение механизма подачи и поворота стана холодной прокатки позволит увеличить его надежность и повысить качество получаемых труб.

Это достигается за счет возможности регулирования усилия захвата заготовки путем предварительного сжатия упругого элемента, например пружины, поджимающего рычаг со вторым вкладышем зажима заготовки к корпусу. При регулируемом усилии захвата заготовки обеспечивается стабильность подачи заготовки при прокатке, отсутствует ее остаточная деформация, а также исключается увеличение нагрузок на кинематическую цепь механизма при захвате заготовки, вызывающих поломку его элементов. В предлагаемой конструкции механизма настройкой посредством клина положения вкладышей возможна установка необходимого времени удержания заготовки зажимом каждого патрона в течение цикла прокатки. Время удержания заготовки каждым патроном можно устанавливать большим, чем половина цикла, то есть заготовка будет постоянно зажата одним или двумя патронами. Это удержит ее от перемещения при возникающих осевых усилиях при прокатке, обеспечит стабильность подачи и повысит качество получаемых труб. Также перемещением клина можно компенсировать износ вкладышей зажимов, возникающий в процессе эксплуатации механизма.

Для пояснения изобретения ниже приводится конкретный пример выполнения изобретения со ссылкой на прилагаемые чертежи, на которых:

на фиг.1 изображена кинематическая схема механизма подачи и поворота стана холодной прокатки труб;

на фиг.2 - разрез А-А на фиг.1;

на фиг.3 - разрез Б-Б на фиг.2.

Механизм подачи и поворота стана холодной прокатки труб состоит из корпуса 1, размещенного в нем планетарно-кривошипного преобразователя 2 непрерывного вращения в прерывистое, патрона поворота 3, патрона 4 подачи и поворота, рычажной системы 5 возвратно-поступательного перемещения патрона 4 подачи и поворота, зубчатых передач 6-7, 8-9-10-11 непрерывного вращения и зубчатых передач 12-13, 14-15, 16-17-18, 19-20 прерывистого вращения, приводного вала 21 с электродвигателем 22. Патрон поворота 3 состоит из внутреннего 27 и наружного 28 шпинделей. На выходном конце внутреннего шпинделя 27, имеющего прерывистое вращение от шестерни 17, закреплен дополнительный корпус 29 с эксцентриковым валом 30, перемещающим через шатун 31 вкладыш 32 зажима. На эксцентриковом валу 30 закреплена шестерня 33, находящаяся в зацеплении с зубчатым колесом 11 наружного шпинделя 28. В дополнительном корпусе 29 на оси качания 34 размещен рычаг 35 с опорными 36, 37 и посадочными 38 поверхностями под второй вкладыш 39 зажима, поджатый к его опорной поверхности 36 регулируемым по усилию упругим элементом 40, например пружиной, через имеющую возможность поворота в плоскости, перпендикулярной оси качания рычага, тягой 41. Между опорными поверхностями 37 вкладыша 39 зажима и рычага 35 размещен клин 42, перемещающий вкладыш 39 зажима в радиальном направлении.

Патрон 4 подачи и поворота аналогичен по конструкции патрону поворота 3, но его внутренний шпиндель 27 дополнительно снабжен упорным узлом 43, взаимодействующим через рычажную систему с кривошипным валом 44.

Передаточные числа зубчатых передач 6-7, 8-9-10-11, 12-13, 16-17-18 в приводе поворота каждого патрона выбраны таким образом, что за один цикл прокатки (двойной ход клети) эксцентриковый вал 30 совершает один оборот.

Механизм работает следующим образом.

Вращение от электродвигателя 22 через зубчатые передачи 6-7, 8-9-10 передается зубчатому колесу 11 наружного шпинделя 28 каждого патрона 3, 4. Импульс прерывистого движения, возникающий на выходе преобразователя 2, передается через зубчатые передачи 12-13, 16-17-18 внутреннему шпинделю 27 каждого из патронов 3, 4, а через зубчатые передачи 14-15, 19-20 и рычажную систему 5 на упорный узел 43 внутреннего шпинделя 27 патрона подачи и поворота 4. Передаточные числа зубчатых колес 12, 13, 16, 17 подобраны таким образом, что за цикл, равный двойному ходу рабочей клети, внутренний шпиндель 27 каждого патрона поворачивается на угол 48°-53°, а зубчатых колес 12, 13, 14, 15, 19, 20 обеспечивают поворот вала 44 на угол 180° в моменты времени, соответствующие крайнему переднему и крайнему заднему положению клети. При этом передаточные числа зубчатых колес 6, 7, 8, 9 выбраны таким образом, что при наложении непрерывного вращения зубчатого колеса 11 на шестерню 33 и импульсного поворота внутреннего шпинделя 27 угол поворота эксцентрикового вала 30 равен 360°.

Патроны 3 и 4 работают в противофазе, то есть в заднем крайнем положении клети закрыт патрон подачи и поворота 4 и открыт патрон поворота 3, а в переднем крайнем положении клети - наоборот.

Подача осуществляется следующим образом.

Через зубчатые передачи 12-13, 14-15, 19-20 импульс с выхода преобразователя становится равным 180° и передается на кривошипный вал 44 и через рычажную систему 5 воздействует на упорный узел 43 внутреннего шпинделя 27 патрона подачи и поворота 4 и перемещает его прямолинейно. В заднем крайнем положении клети патрон поворота 3 открыт, то есть эксцентриситет вала 30 удален от оси заготовки и вкладыши 32, 39 зажима не держат заготовку, а патрон подачи и поворота 4 закрыт, то есть эксцентриситет вала 30 приближен к оси заготовки и вкладыши 32, 39 зажима этого патрона удерживают заготовку и, перемещаясь с заготовкой, осуществляют ее подачу и поворот. В переднем крайнем положении патрон поворота 3 закрыт, поворачивает заготовку и удерживает ее от осевого смещения, а патрон подачи и поворота открыт и возвращается в исходное положение. Таким образом, механизм осуществляет схему прокатки с двойным поворотом и одной подачей за цикл рабочей клети. Удержание заготовки 45 производится при перемещении эксцентриковым валом 30 вкладыша 32 зажима, при этом усилие сжатия заготовки регулируется упругим элементом 40, при превышении которого рычаг 35 поворачивается на оси качания 34, таким образом сохраняя усилие захвата заготовки и не перегружая кинематическую цепь механизма. Клином 42, перемещая вкладыш 39 зажима в радиальном направлении, возможно регулировать продолжительность удержания заготовки на протяжении цикла прокатки, а также компенсировать износ зажимов.

Предложенный механизм подачи и поворота стана холодной прокатки труб по сравнению с известными позволит увеличить надежность его работы и повысить качество получаемых труб.

Изобретение используется в станах холодной прокатки труб. Механизм подачи и поворота стана холодной прокатки труб содержит корпус и размещенные в нем преобразователь непрерывного вращения в прерывистое, патрон подачи и поворота и патрон поворота, каждый с внутренним и наружным шпинделями и зажимом заготовки, включающим два вкладыша, один из которых приводной от эксцентрикового вала с шестерней, рычажную систему возвратно-поступательного перемещения патрона подачи и поворота и зубчатые передачи. Каждый патрон снабжен размещенным на выходном конце шпинделя дополнительным корпусом, в котором размещен эксцентриковый вал с одним из вкладышей зажима и расположенный на оси качания рычаг с посадочными поверхностями под второй вкладыш зажима заготовки, поджатый к этому корпусу регулируемым по усилию упругим элементом. Между опорными поверхностями второго вкладыша зажима и рычага размещен клин, регулирующий положение второго вкладыша зажима в радиальном направлении. Передаточные числа зубчатых передач в приводе поворота каждого патрона выбраны таким образом, что за один цикл прокатки (двойной ход клети) эксцентриковый вал совершает один оборот. Изобретение позволяет увеличить надежность работы механизма подачи и поворота стана холодной прокатки труб и повысить качество получаемых труб за счет обеспечения возможности стабильной подачи заготовки при прокатке и регулирования времени удержания заготовки каждым патроном за цикл. 3 ил.

Механизм подачи и поворота стана холодной прокатки труб, содержащий корпус и размещенные в нем преобразователь непрерывного вращения в прерывистое, патрон подачи и поворота и патрон поворота, каждый с внутренним и наружным шпинделями и зажимом заготовки, включающим два вкладыша, один из которых приводной от эксцентрикового вала с шестерней, рычажную систему возвратно-поступательного перемещения патрона подачи и поворота и зубчатые передачи, отличающийся тем, что каждый патрон снабжен размещенным на выходном конце внутреннего шпинделя дополнительным корпусом под эксцентриковый вал с одним из вкладышей зажима и установленной в этом корпусе осью качания с расположенным на ней рычагом с опорными и посадочными поверхностями под второй вкладыш зажима заготовки, поджатым к дополнительному корпусу регулируемым по усилию упругим элементом, и клином, размещенным между опорными поверхностями второго вкладыша зажима заготовки и рычага и регулирующим положение второго вкладыша зажима в радиальном направлении.