Устройство для уравновешивания шпинделя привода валков прокатного стана Советский патент 1984 года по МПК B21B35/14 

Изобретение относится к прокатному оборудованию, преимущественно к шпиндельным устройствам главных приводов реверсивных клетей прокатных станов. Необходимость точного уравновешивания шпинделей обуславливается требованием уменьшения радиальных сил в шарнирах шпинделя, приводягаих к раскрытию зазоров в сочленениях элементов привода и, следовагельно, к росту динамических нагрузок при захвате металла валками, что приводит к преждевременному износу деталей шпиндельных головок и оборудования главной линии привода валков. Известно устройство для уравновешивания шпинделя, содержащее кроме гидроцилиндра уравновешивания (гидроцилиндра одностороннего действия) и запорно-распределительной аппаратуры, также гидроцилиндр двустороннего действия с поршнем и штоком, штоковая полость которого связана с источником стабильного давления, а нештоковая полость - с гидроцилиндром двустороннего действия Г13 В этом устройстве для обеспечения точного уравновешивания шпинделя необходимо точно соблюдать отношение ак тивных площадей поршня в штоковой и нештоковой полостях гидроцилиндра двустороннего действия, равное отношение давления уравновешивания и давления стабильного источника давления. Такое положение приводит к необходимости использования гидроцилиндра дву стороннего действия индивидуального исполнения, который необходимо заменять при изменении параметров системы, например массы шпинделя при его замене или модернизации. Наиболее близким по технической сущности к изобретению является устройство для уравновешивания шпинделя привода прокатного стана, содержащее гидравлический цилиндр одностороннего действия, связанный через трехпозцционный гидрораспределитель с источником стабильного давления и сливом, ГИДР01Д1ЛИНДР двустороннего действия, штоковая полость которого связана с источником стабильного давления, нештоковая полость связана с гид роцилиндром одностороннего действия, а шток соединен с тягой с осевым люфтом, связанной с золотником гидрораспределителя, и средство точного уравновешивания шпинделя, взаимодействующего со штоком гидроцилиндра двустороннего действия. Это устройство обеспечивает точное уравновешивание шпинделя независимо от настройки прокатной клети благодаря подбору сменного груза t23. Недостатком известного устройства применительно к реверсивным клетям, является малый маневровый объем поршневой полости гидроцилиндра двустороннего действия, достаточный лишь для восполнения утечек в гидроцилиндре одностороннего действия, С изменением раствора валков, значительном для реверсивных клетей (до 50 мм на один проход), появляется необходимость в значительном увеличении маневрового объема гидроцилиндра двустороннего действия, соизмеримого с объемом гидроцилиндра уравновешивания шпинделя. Это может быть достигнуто либо увеличением хода поршня гидроцилиндра двустороннего действия, либо увеличением диаметра его. Увеличение хода поршня при малом его диаметре и соответственно малом по массе сменном грузе делают гидроцилиндр нетехнологичным в изготовлении. Увеличение же диаметра гидроцилиндра приведет к значительному увеличению массы сменного груза, т.е. к неоправданному увеличению металлоемкости, большой громоздкости устройства и усложнению его обслуживания. Кроме того, не обеспечивается также возможность быстрого и бесступенчатого дистанционного регулирования давления рабочей жидкости в гидроцилиндре уравновешивания до необходимой величины для устранения прослушиваемых ударов вкладышей в головке шпинделя, которые проявляются с течением времени в процессе работы оборудования. Цель изобретения - повышение точности уравновешивания шпинделя путем обеспечения бесступенчатого дистанционного изменения усилия уравновешивания, развиваемого гидроцилиндром одностороннего действия. Указанная цель достигается тем, что в устройстве для уравновешивания шпинделя привода валков клети прокатного стана, содержащем гидравлический цилиндр одностороннего действия, связанный через трехпозиционный золотниковый гидрораспределитель с источником стабильного давления рабочей жидкости и сливом, гндроцилиндр двустороннего действия, штоковая полость которого связана с источником стабильного давления рабочей жидкости, нештоковая полость связана с гидроцилиндром одностороннего действия, а готок соединен с тягой с осевым люфтом связанной с золотником гидрораспределителя, и средство точного уравновешивания шпинделя, взаимодействующее со штоком гидроцилиндра двустороннего действия, средство точного уравновешивания шпинделя выполнено в виде пневмоцилиндра двустороннего действия, установленного на одной оси с гидроцилиндром двусторонего дей ствия, штоки которьк соединены между собой, при этом одна из полостей пнев моцилиндра через двухпозиционный пнёв мораспределитель с электромагнитным управлением соединена с атмосферой, а другая - с параллельно установленньми предохранительным клапаном, манометром и пневморегулятором давления, входное отверстие которого соединено с источником стабильного давления воздуха. На чертеже изображена принципиаль ная схема устройства для точного уравновешивания шпинделя привода вал (ков клети прокатного стана. Устройство содержит гидроцилиндр 1 уравновешивания одностороннего действия с плунжером 2, шпиндельный узел 3, трехпозиционный золотниковый гидрораспределитель 4, предназначенный для автоматической подпитки или слива рабочей жидкости в гидроцилиндре 1, источник 5 стабильного давления рабочей жидкости, сливную емкость 6, гидроцилиндр 7 двустороннего действия со штоком 8, пневмоцилиндр 9 двустороннего действия, установленный на одной оси с гидроцилиндром 7, штоки которых соединены между собой, например,муфтой 10, тягу 11, закрепленную на муфте 10 и связанную с золотником 12 гидрораспределителя 4 (при ремонтах тяга 11 может отводиться в сторону для возможности управления подъемом или опусканием шпинделя вручную с помощью гидрораспределителя А). Устройство содержит также двухпозици онный пневмораспределитель с электро магнитным управлением 13 для подвода сжатого воздуха в штоковую или нешто ковую полость пневмоцилиндра 9, пнев морегулятор 14 давления, предохранительный клапан 15 и манометр 16, которые объединены в пневмоблок дистанздионного управления (установленный, например, на посту управления клетью), служащий для поддержания и контроля необходимого давления воздуха в соответствующей полости пневмоцилиндра 9 блок 17 подготовки воздуха, источник 18 стабильного давления сжатого воздуха. Устройство работает следующим образом. Для точного уравновешивания шпинделя необходимо, чтобы выполнялось следующее условие: Р Д Р Sn где Р,р - давление уравновешивания в полости гидроцилиндра 1; Q - масса шпиндельного узла 3J SP - площадь сечения плунжера гидроцилиндра 1. Давление Р ,р должно быть постоянньм при любом положении шпинделя,т..е. не должно зависеть от перенастройки (от изменяющейся величины раствора между рабочими валками) реверсивной клети при прокатке. В силу необходимости принудительного перемещения шпинделя (при перевалке валков, при ремонтах) стабильное давление больше, чем необходимое давление. Поэтому снижение давления рабочей жидкости стабильного источника до давления, необходимого для точного уравновешивания шпинделя, обеспечивают гидроцилиндр 7 и пневмоцилиндр 9, установленные на одной оси, причем штоки их соединены между собой. С помощью гидроцилнндра 7 получаем давление, приближенное к давлению уравновешивания шпинделя, так как этот гидроцилиндр выбирается из нормального ряда гидроцилиндров с маневровым объемом рабочей жидкости в нештоковой полости, соизмеримым с объемом гидроцилиндра одностороннего действия 1, при выполнении условия где Р - давление в гидроцилиндре одностороннего действия, создаваемое гидроцилиндром двустороннего действия; S и 5ц - активная площадь поршня соответственно в штоковой . и нештоковой полости гидроцилиндра двустороннего действия; - стабильное давление рабочей жидкости. Точное давление уравновешивания пшинделя обеспечивает пневмоцилиндр 9 двустороннего действия, в штоковой или нештоковой полости которого чере двухпоэиционный пневмораспределитель 13 с помощью пневморегулятора 14 давления и предохранительного клапана 15 поддерживается необходимое дав ление воздуха. . г Например, при , т.е. есл давление Р , создаваемое гидроцшгандром двустороннего действия, больше давления, необходимого для точного уравновешивания шпинделя, то дпя обе печения точного уравновешивания шпинделя в штоковой полости пневмощшиндра поддерживаем необходимое давление сжатого воздуха, которое на ходится из равенства VP p-Se -PcT-S Peu, и определяется зависимостью ЗщРст-бнР- Р РВШ-; si Если Р,,,;, LS./5H , t.e. если Р,,р , создаваемое гидроцилиндром двустороннего действия, меньше давления, необходимого для точного уравновешивания шпинделя, то в этом случае в нештоковой полости пневмоцилиндра поддерживается необходимое давление слсатого воздуха, которое находится из равенства ч р ч р +ч -р о ц г,,р и определяется зависимостью ,5кРур-5цРст .V- s В процессе работы реверсивной клети отрегулированное давление воздуха в соответствующей (штоковой или нештоковой) полости пневмоцилиндра остается величиной постоянной, так как необходимое давление воздуха поддерживается автоматически. При сведении (разведении) вапков, т.е. при потреблении соответствующей полостью пиевмощшиндра сжатого воздух необходимое давление поддерживается пневморегулятором 14 давления, а при разведении (сведении) валков, т.е. при вытеснении сжатого воздуха из соответствуннцей полости пневмоцилиндра, необходимое давление поддерживается предохранительным клапаном 15.Причем пневморегулятор 14 давления и предохранительный клапан 15 настраиваются на одинаковое необходимое расчетное давление (давление Pgu или PRH) по манометру 16. Пневмоцилиндр 9 двустороннего действия в совокупности с двухпозиционным пневмораспределителем с электромагнитным управлением 13 и пневморегулятором 14 давления, предохранительным клапаном 15 и манометром 16,объединенных в пневмоблок дистанционного управления и установленных, например, на посту управления клетью, позволяет как уменьшить, так и увеличить усилие, создаваемое гидроцилиндром 7 двустороннего действия, и соответственно усилие уравновешивания шпинделя, развиваемое гидроцилиндром 1 одностороннего действия, т.е. позволяет обеспечить быстрое и плавное (бесступенчатое) дистанционное изменение давления уравновешивания шпинделя. Это особенно важно для реверсивной клети прокатного стана, так как с течением времени в процессе эксплуатации стана параметры, определяющие величину усилия уравновешивания, изменяются (изменяются динамические нагрузки вследствие износа деталей главной линии привода вапков, увеличения зазора во вкладышах, изменения массы шпинделя при его замене или модернизации и т.д.), что вызывает необходимость неоднократной корректировки давления рабочей жидкости в гидроцилиндре уравновешивания шпинделя. В предлагаемом устройстве бесступенчатая корректировка давления уравновешивания обеспечивается путем быстрого дистанц юнного изменения давления воздуха в соответствующей (штоковой или нештоковой) полости пневмоцилиндра 9 посредством перенастройки пневморегулятора 14 давления и предвхранительного клапана 15 по манометру 16. I Устройство с бесступенчатым дистанционньш изменением усилия, равиваемого гидроцилиндром уравновешивания, для обеспечения точного уравновешива-, ния шпинделя в процессе работы стана предложено к внедрению на новой реверсивной клети стана 2000 горячей прокатки. Это устройство может быть с успехом применено также в шпиндельных устройствах других широкополосных

станов, а также на слябингах и блюмингах.

Быстрая и плавная дистанционная корректировка давления уравновешиваний шпинделя позволяет обеспечить требуемую точность уравновешивания при изменении параметров системы в процессе работы стана, что позволит увеличить межремонтный период валкобЫх муфт и вкладышей шпинделей,уменьшить количество поломок рабочих вдлков и сок1)йтить текущие простои стана.

Текущие простои стана по причине выхода из строя валков и деталей главных приводных линий достигают 7% от фонда времени работы стана. Внедрение предложенного устройства точного уравновешивания шпинделя на реверсивной клети позволит сократить простои стана ориентировочно на 1%, при этом ожидаемый экономический эффект от внедрения предлагаемого изобретения составит более 280 тыс. руб. в год.

УСТРОЙСТВО ДЛЯ УРАВНОВЕШИВАНИЯ ШПИНДЕЛЯ ПРИВОДА ВАЛКОВ ПРОКАТНОГО СТАНА, содержащее гидравлический цилиндр одностороннего действия, связанный через трехпозиционный золотниковый гидрораспределитель с источником стабильного давления рабочей жидкости и сливом, гидравличес1сий uftлинда двустороннего действия, штоковая полость которого связана с источником стабильного давления рабочей жидкости, нещтоковая полость связана с гидроцилиндром одностороннего действия, а шток соединен с тягой с осевым люфтом, связанной с золотником гидрораспределителя, и средство точного уравновешивания шпинделя, взаимодействующее со штоком гидроцилиндра двустороннего действия, отличающееся тем, что, с целью повышения точности уравновешивания шпинделя путем обеспечения бесступенчатого дистанционного изменения усилия уравиовешивания, развиваемого гидроцилиндром одностороннего действия, средство точного уравновешива ния шпинделя выполнено в виде пневмоцилиндра двустороннего действия, установленного на одной оси с гидроцилиндром двустороннего действия, штоки которых соединены между собой, при этом одна из полостей пневмоцилиндра через двухпозиционный пневмо8 С распределитель с электромагнитным управлением соединена с атмосферой, а другая - с параллельно установленными предохранительным клапаном, манометром и пневморегулятором давле Х ния, входное отверстие которого соеСлЗ динено с источником стабильного давлеСО ния -воздуха. .4;