МЫЛЬНИЦА ВОЛОЧИЛЬНОГО СТАНА Российский патент 2008 года по МПК B21C9/00 

Изобретение относится к области волочильного производства и может быть использовано при волочении катанки на сталепрокатных заводах.

Известна линия очистки от окалины и волочения, содержащая средство возбуждения поперечных колебаний проволоки относительно оси волоки для улучшения захвата смазки [1].

К недостатку известного средства относится невозможность передачи продольных колебаний, в том числе ультразвуковых, материалу проволоки, непосредственно находящемуся в очаге деформации, то есть в волоке, так как согласно известному изобретению средство для возбуждения колебаний (поз.9, фиг.1) расположено между натяжным барабаном (поз.6) и мыльницей с волокой (поз.12, поз.34) и может обеспечивать только поперечные колебания проволоки в процессе волочения. Согласно известному изобретению вращение проволоки вокруг оси волочения способствует перемешиванию смазки и более интенсивному выносу смазки из мыльницы в волоку. Однако при этом сама волока не совершает колебаний, что резко снижает эффективность известного устройства.

Известна линия очистки и волочения проволоки, содержащая вибрационный ударный механизм (поз.6), выполненный в виде ролика [2] для возбуждения колебаний проволоки в мыльнице, расположенный перед мыльницей по ходу волочения. К недостатку известного устройства относится также, как и в [1], невозможность вибрации материала поволоки в очаге деформации.

Кроме отмеченных недостатков в известных устройствах [1] и [2] механизмы для получения колебаний проволоки не надежны и не долговечны в работе и подвержены интенсивному износу.

Известно, что если волочильному инструменту - волоке сообщать ультразвуковые колебания в направлении волочения, то благодаря цикличности контакта удается создать масляную пленку равномерной толщины [3]. При этом обеспечивается равномерное распределение сопротивления трению, снижается сила волочения, получается более однородная поверхность без царапин, снижается расход волочильного инструмента.

Задачей изобретения является повышение эффективности волочения и снижение износа волочильного инструмента за счет создания устройства, обеспечивающего в процессе волочения ультразвуковые колебания волоки в мыльнице в направлении волочения без изменения габаритов и усложнения конструкции самой мыльницы, особенно при применении водяного охлаждения волок.

Указанная цель достигается тем, что мыльница волочильного стана, включающая корпус из нескольких секций, уплотнительные элементы и волочильный инструмент, содержит вибрационный механизм с одним или несколькими вибраторами продольных ультразвуковых колебаний, установленными за пределами корпуса мыльницы, в пересекающих ось волочения горизонтальной или в вертикальной плоскостях, с возможностью изменения направления колебаний и превращения продольных колебаний вибраторов в изгибные колебания волноводов, передаваемые на волочильный инструмент, волноводы соединены с концентраторами вибраторов и установлены с возможностью извлечения из мыльницы, а также вертикальных и вращательных перемещений в опорах, смонтированных в узлах колебаний, при этом волочильный инструмент снабжен скобами, входящими через гран-буксы в жесткое резьбовое, конусное или клиновое соединение с волноводами, жестко соединенными через гран-буксы с концентраторами вибраторов.

ОПИСАНИЕ ЧЕРТЕЖЕЙ

Фиг.1 - мыльница с двумя вибраторами, расположенными в горизонтальной плоскости, пересекающей ось волочения, план.

Фиг.2 - то же, вид сбоку.

Фиг.3 - мыльница с одним вибратором, расположенным в вертикальной плоскости, пересекающей ось волочения, вид сбоку.

Фиг.4 - то же, вид А на волновод и скобу.

Фиг.5 - мыльница с одним вибратором, расположенным в вертикальной плоскости, пересекающей ось волочения, волновод которого установлен с возможностью совместного извлечения из мыльницы, вертикальных и вращательных перемещений в опорах, и имеет на концах скобы, например, клиновое соединение - вид сбоку.

Фиг.6 - то же, вид на скобу с клиновым соединением волновода с корпусом волоки, разрез Б-Б.

Фиг.7 - схема жесткого соединения волочильного инструмента с волноводом при помощи, например, клина в зависимости от смещения волочильного инструмента (волоки) при установке в мыльницу - разрез В-В:

а) исходное положение клина - I;

б) положение клина - II при смещении волоки влево или положение клина - III при смещении волоки вправо.

Принятые обозначения:

λ- длина ультразвуковой волны в материале волновода;

а - амплитуда колебаний;

f - частота колебаний;

v - скорость волочения катанки (проволоки);

с - исходное расстояние плоского торца клина от уха корпуса волоки;

d - расстояние плоского торца клина от уха корпуса волоки при ее смещении влево;

е - расстояние плоского торца клина от уха корпуса волоки при ее смещении вправо;

Р, Р_х, Р_у - соответственно реактивные динамические силы волочения: полная и составляющие, направленная вдоль оси волочения (х) и направленная перпендикулярно оси волочения (у).

Важным условием работоспособности вибрационного механизма является знание координат узловых точек и длины волны в материале волновода, расположение волочильного инструмента в зоне пучности колебаний и учет максимальной скорости волочения на тех намоточных барабанах волочильного стана, перед которыми установлены мыльницы с вибрационным механизмом.

При этом должно обязательно выполняться условие: v<2πaf. Путем соответствующего подбора амплитуды и частоты можно подобрать такой режим работы вибрационного механизма, при котором будет получен максимальный положительный эффект.

ОПИСАНИЕ КОНСТРУКЦИИ МЫЛЬНИЦЫ С ВИБРАЦИОННЫМ МЕХАНИЗМОМ

Мыльница 1 волочильного стана (условно не показан) состоит из корпуса 2 из нескольких секций 3 и 4, уплотнительных элементов 5 и волочильного инструмента 6 (в том числе водоохлаждаемого), содержит вибрационный механизм 7 с одним 8 или несколькими вибраторами, например двумя, 9 и 10 ультразвуковых колебаний, например, магнитострикционными, расположенными в горизонтальной 1-1 или в вертикальной 2-2 плоскостях, пересекающих ось волочения, и установленными за пределами корпуса 2 мыльницы 1 с возможностью изменения направления колебаний и превращения продольных колебаний вибраторов в изгибные колебания волноводов 11, передающихся на волочильный инструмент 6.

Волноводы 11, соединенные с концентраторами 12 вибраторов 8, 9, 10, установлены с возможностью совместного извлечения из мыльницы 1, вертикальных и вращательных перемещений в опорах 13 и 14, смонтированных в узлах колебаний.

Волочильный инструмент 6 для соединения с волноводами 11 снабжен, например, скобами 15, входящими в жесткое соединение с волноводами 11 при помощи, например, резьбовых 16, конусных 17 или клиновых 18 соединений, которые соединены жестко с концентраторами 12 вибраторов 8, 9, 10, например, через гран-буксы 19, в том числе в случае водоохлаждаемых волок. (фиг.1 - фиг.7).

ПРИНЦИП ДЕЙСТВИЯ ВИБРАЦИОННОГО МЕХАНИЗМА

При включении вибрационного механизма 7 за счет упругости материала уплотнительных элементов 5 волочильный инструмент 6 начинает колебаться относительно нейтрального положения с частотой f и амплитудой а.

При этом вместе с волокой 6 колеблется и та часть материала катанки (проволоки) 20, которая находится в очаге деформации.

На эту часть действует динамическая сила Р_х, направленная вдоль оси волочения и меняющаяся по знаку с частотой f.

Для извлечения волоки 6 из мыльницы 1 необходимо при помощи вращения гаек 21 на гран-буксах 19 вывести конусные наконечники 22 из скоб 15.

Таким образом, заполнение металлом калибрующей части волоки 6 выполняется не статической силой волочения, а связано с ударным динамическим воздействием силы Р_х, за счет чего выравнивается сопротивление трению и уменьшается сопротивление волочению и, как следствие, повышается стойкость волок.

Расположение вибрационного механизма за пределами мыльницы позволяет применить вибрационное волочение без изменения и усложнения ее конструкции.

Источники информации

1. А.с.СССР №1640871.

2. Патент РФ №2205080.

3. Д.Кумабэ. Вибрационное резание. М.: Машиностроение, 1985, с.424.

Изобретение предназначено для волочения катанки на сталепрокатных заводах. Мыльница включает корпус, состоящий из нескольких секций, уплотнительные элементы и волочильный инструмент. Повышение стойкости волок за счет выравнивания сопротивления трению и уменьшения сопротивления волочению обеспечивается тем, что мыльница содержит вибрационный механизм с одним или несколькими вибраторами продольных ультразвуковых колебаний, установленными за пределами корпуса мыльницы в пересекающих ось волочения горизонтальной или вертикальной плоскостях, с возможностью изменения направления колебаний и превращения продольных колебаний концентраторов вибраторов в изгибные колебания волноводов, передаваемые на волочильный инструмент, волноводы соединены с концентраторами вибраторов и установлены с возможностью извлечения из мыльницы, а также вертикальных и вращательных перемещений в опорах, смонтированных в узлах колебаний, при этом волочильный инструмент снабжен скобами, входящими через гран-буксы в жесткое резьбовое, конусное или клиновое соединение с волноводами, жестко соединенными через гран-буксы с концентраторами вибраторов. Расположение вибрационного механизма за пределами мыльницы позволяет применить вибрационное волочение без изменения и усложнения ее конструкции. 7 ил.

Мыльница волочильного стана, включающая корпус, состоящий из нескольких секций, уплотнительные элементы и волочильный инструмент, отличающаяся тем, что она содержит вибрационный механизм с одним или несколькими вибраторами продольных ультразвуковых колебаний, установленными за пределами корпуса мыльницы в пересекающих ось волочения горизонтальной или вертикальной плоскостях, с возможностью изменения направления колебаний и превращения продольных колебаний концентраторов вибраторов в изгибные колебания волноводов, передаваемые на волочильный инструмент, волноводы соединены с концентраторами вибраторов и установлены с возможностью извлечения из мыльницы, а также вертикальных и вращательных перемещений в опорах, смонтированных в узлах колебаний, при этом волочильный инструмент снабжен скобами, входящими через гран-буксы в жесткое резьбовое, конусное или клиновое соединение с волноводами, жестко соединенными через гран-буксы с концентраторами вибраторов.