Рабочий вал ковочных вальцов Российский патент 2024 года по МПК B21H8/02 B21J13/02 

Изобретение относится к области обработки металлов давлением, а именно к реализации процессов горячей вальцовки и может быть использовано в производстве профилированных заготовок перед технологическими операциями горячей объемной штамповки или при изготовлении готовых поковок вальцовкой.

Из уровня техники известно крепление вальцовочных секторов-штампов на консольном валу ковочных вальцов, при котором в крайних секторах-штампах выполнены проточки в форме кольцевых пазов прямоугольного сечения, а средний сектор-штамп имеет двусторонние кольцевые выступы, совмещаемые с пазами при установке секторов-штампов на валы [Атрошенко А.П. Технология горячей вальцовки. - М.: Машиностроение, 1969. - 176 с., с. 100; рис. 39, а].

Недостатками известного из уровня техники крепления секторов-штампов, в том числе технической проблемой, является необходимость обязательного использования среднего сектора-штампа даже, если он не задействован в технологии вальцовки, иначе крайние секторы-штампы зафиксировать в радиальном направлении не удастся. Кроме того, изготовление выступов с двух противоположных сторон сектора-штампа нетехнологично, т.к. ведет к увеличению трудоемкости и повышенному расходу штампового металла при изготовлении, что сопровождается образованием большого количества стружки, идущей в отход. Также наличие концентраторов напряжений в конструкциях кольцевых выступов на промежуточном секторе-штампе снижает надежность схемы крепления и фиксации в радиальном направлении.

Из уровня техники известен рабочий вал с креплением вальцовочных секторов-штампов с боковыми поверхностями, имеющими элементы «выступ-паз», благодаря которым происходит фиксация в радиальном направлении. Упорное кольцо и крышка фиксируют секторы-штампы в осевом направлении [Титов, Ю.А. Проектирование штампов для горячей объемной штамповки: учебное пособие / Ю.А. Титов, А.Ю. Титов. - Ульяновск: УлГТУ, 2012. - 116 с. (с. 58, рис. 3.28 г; рис. 3.29 б)].

Недостатками известного из уровня техники рабочего вала с приведенной схемой крепления секторов-штампов, в том числе технической проблемой, являются повышенная металлоемкость секторов-штампов из-за необходимости изготовления выступов, что снижает технологичность конструкции.

Наиболее близким по технической сущности и назначению аналогом по отношению к предлагаемому изобретению, является выбранный в качестве прототипа рабочий вал ковочных вальцов со сменными секторами-штампами, установленными на консольный вал между упорным и боковым кольцами. Кольцевые замки таврового сечения фиксируют секторы-штампы в радиальном направлении [Авторское свидетельство СССР SU 963658 В21Н 8/02, опубл. 07.10.82].

Недостатком известного из уровня техники рабочего вала, в том числе технической проблемой, является низкая надежность крепления секторов-штампов в радиальном направлении из-за имеющихся концентраторов напряжений в конструкциях пазов секторов-штампов и кольцевых замков таврового сечения. Таковыми являются образующиеся углы в местах стыков элементов сечения разных размеров.

Задачей предлагаемого изобретения является снижение металлоемкости элементов крепления и фиксации секторов-штампов на рабочем валу вальцов консольного типа.

В основу заявленного изобретения был положен технический результат - уменьшение количества элементов фиксации и крепления секторов-штампов, что снижает их общую металлоемкость.

Поставленная задача решается, а заявленный технический результат достигается тем, что рабочий вал ковочных вальцов, содержащий консольный вал, на котором последовательно установлены упорные втулки и сменные секторы-штампы по числу переходов вальцовки, снабжен торцовой крышкой с резьбовыми отверстиями и двумя размещенными в пазах консольного вала шпонками, выполненными с поперечным сечением, состоящим из двух участков, один из которых соответствует по форме и размерам поперечному сечению шпоночного паза консольного вала, а второй участок поперечного сечения, выступающей из консольного вала части шпонки выполнен в форме «ласточкиного хвоста», угловые элементы которого сопряжены по радиусу, при этом упорные втулки и сменные секторы-штампы выполнены с пазами, идентичными выступающей из консольного вала части шпонки, для их фиксации в радиальном направлении, а торцовая крышка, закреплена на торце консольного вала с обеспечением фиксации упорных втулок и сменных секторов-штампов в осевом направлении посредством регулировочных винтов, размещенных в резьбовых отверстиях торцовой крышки. Изобретение поясняется изображениями:

Фиг. 1 - Схема крепления и фиксации секторов-штампов на рабочих валах ковочных вальцов консольного типа.

Фиг. 2 - Сечение А-А по валам.

Фиг. 3 - Вид на торец рабочего вала.

Рабочий вал ковочных вальцов содержит консольный вал 1, в пазах которого размещены две шпонки 2 напротив друг друга и закреплены винтами 3 (Фиг. 1). Шпонки 2 выполнены с поперечным сечением, состоящим из двух участков, один из которых соответствует по форме и размерам поперечному сечению шпоночного паза консольного вала 1, а второй участок поперечного сечения, выступающей из консольного вала 1 части шпонки 2 выполнен в форме «ласточкиного хвоста», угловые элементы которого сопряжены по радиусу (Фиг. 2). С помощью шпоночного соединения крутящий момент передается на сменный сектор-штамп 4 и другие секторы-штампы, установленные на консольный вал 1 по числу переходов вальцовки. Упорные втулки 5 и сменные секторы-штампы 4 выполнены в пазами, идентичными выступающей из консольного вала части шпонки 2 для их фиксации в радиальном направлении, а торцовая крышка 6 закреплена на торце консольного вала 1 винтами 7 (Фиг. 3) с обеспечением фиксации упорных втулок 5 и сменных секторов-штампов 4 в осевом направлении посредством регулировочных винтов 8, размещенных в резьбовых отверстиях торцовой крышки 6. При этом регулировочные винты 8 зафиксированы от отворачивания контргайками 9.

Наладка рабочего вала ковочных вальцов, например нижнего, осуществляется следующим образом.

Рабочий вал ковочных вальцов содержит консольный вал 1, в пазах которого размещают две шпонки 2 напротив друг друга и закрепляют винтами 3. Шпонки 2 выполнены с поперечным сечением, состоящим из двух участков, один из которых соответствует по форме и размерам поперечному сечению шпоночного паза консольного вала 1, а второй участок поперечного сечения, выступающей из консольного вала 1 части шпонки 2 выполнен в форме «ласточкиного хвоста», угловые элементы которого сопряжены по радиусу. С помощью шпоночного соединения крутящий момент передается на сменный сектор-штамп 4 и другие секторы-штампы, установленные на консольный вал 1 по числу переходов вальцовки. Упорные втулки 5 и сменные секторы-штампы 4 выполнены в пазами, идентичными выступающей из консольного вала части шпонки 2 для их фиксации в радиальном направлении, а торцовая крышка 6 закреплена на торце консольного вала 1 винтами 7 с обеспечением фиксации упорных втулок 5 и сменных секторов-штампов 4 в осевом направлении посредством регулировочных винтов 8, размещенных в резьбовых отверстиях торцовой крышки 6. При этом регулировочные винты 8 зафиксированы от отворачивания контргайками 9.

Аналогичным образом производится наладка верхнего рабочего вала ковочных вальцов консольного типа.

Из рассмотренного примера следует, что технический результат - уменьшение количества элементов фиксации и крепления секторов-штампов достигнут.

Таким образом, заявленная совокупность существенных признаков, отраженная в формуле изобретения обеспечивает решение поставленной задачи - снижение металлоемкости элементов крепления и фиксации секторов-штампов на рабочем валу вальцов консольного типа.

Анализ заявленного технического решения на соответствие условиям патентоспособности показал, что указанные в формуле признаки являются существенными и взаимосвязаны между собой с образованием устойчивой совокупности необходимых признаков, неизвестной на дату приоритета из уровня техники и достаточной для получения требуемого синергетического (сверхсуммарного) технического результата.

Таким образом, вышеизложенные сведения свидетельствуют о выполнении при использовании заявленного технического решения следующей совокупности условий:

объект, воплощающий заявленное техническое решение, при его осуществлении относится к машиностроению и предназначен для осуществления процесса обработки давлением металлов и сплавов при изготовлении заготовок и поковок на ковочных вальцах консольного типа;

для заявленного объекта в том виде, как он охарактеризован в формуле, подтверждена возможность его осуществления с помощью вышеописанных в заявке или известных из уровня техники на дату приоритета средств и методов;

объект, воплощающий заявленное техническое решение, при его осуществлении способен обеспечить достижение усматриваемого заявителем технического результата.

Следовательно, по мнению заявителя, заявленный объект соответствует критериям патентоспособности «новизна», «уровень техники» и «промышленная применимость» по действующему законодательству.

Изобретение относится к области обработки металлов давлением и может быть использовано при изготовлении готовых поковок вальцовкой. На консольном валу последовательно установлены упорные втулки, сменные секторы-штампы и торцовая крышка с резьбовыми отверстиями. В пазах консольного вала размещены две шпонки. Поперечное сечение шпонок состоит из двух участков. Один участок соответствует по форме и размерам поперечному сечению шпоночного паза консольного вала. Второй участок выполнен в форме «ласточкиного хвоста». Упорные втулки и сменные секторы-штампы выполнены с пазами, идентичными выступающей из консольного вала части шпонки. Торцовая крышка закреплена на торце консольного вала посредством регулировочных винтов, размещенных в резьбовых отверстиях торцовой крышки. В результате обеспечивается уменьшение количества элементов фиксации и крепления секторов-штампов. 3 ил.

Рабочий вал ковочных вальцов, содержащий консольный вал, на котором последовательно установлены упорные втулки и сменные секторы-штампы по числу переходов вальцовки, отличающийся тем, что он снабжен торцовой крышкой с резьбовыми отверстиями и двумя размещенными в пазах консольного вала шпонками, выполненными с поперечным сечением, состоящим из двух участков, один из которых соответствует по форме и размерам поперечному сечению шпоночного паза консольного вала, а второй участок поперечного сечения выступающей из консольного вала части шпонки выполнен в форме «ласточкиного хвоста», угловые элементы которого сопряжены по радиусу, при этом упорные втулки и сменные секторы-штампы выполнены с пазами, идентичными выступающей из консольного вала части шпонки, для их фиксации в радиальном направлении, а торцовая крышка закреплена на торце консольного вала с обеспечением фиксации упорных втулок и сменных секторов-штампов в осевом направлении посредством регулировочных винтов, размещенных в резьбовых отверстиях торцовой крышки.