Устройство для измерения распределения натяжения по ширине прокатываемой полосы Советский патент 1984 года по МПК B21B38/06 

1 Изобретение отноеитея к средствам контроля технологических параметров прокатного производства, в частности к контролю формы прсжатываемой полосы и MomeTvбыть использовано в чистовой группе -клетей пшрокополос ных станов горячей прокатки сталей и цветных сплавов. Известно устройство для измерения ;распределения натяжения по ширине прокатываемой пйлосы при помощи сплошного тейзо ролика, поверхность которого содержит по крайней мере одну зону, чувствительиук к давлению расположенную спирально вдоль бочки тензорапнка Ql J. Недостатками этого устройства являются отсутствие истинной информации о распределении натяжения в каждом поперечном сечении полосы в Данный момент времейи зависимость быстродействия измерителя от скорое ти движения полосы; практическая невозможность использования на станах горячей прокатки из-за малой термической стойкости эластичной цилиндрической оболочки тензоролика Известен датчик, который состоит з двух роликов, установленных соосно, и двух опор. Под каждой из опор установлено по две месдозы. Распреде ление удельных натяжений и формы полосы определяется в зависимости от величины смещения результирующей от натяжения полосы, которое действу ет на каждый ролик. Размещение такой конструкции на пеТледержателях станов горячей прокатки невозможно, так как приводит к весьма значительному их утяжелению и увеличению момента инерции, а следовательно, к значительному ухудшению динамических параметров петледержателей (2. Наиболее близким к предлагаемому является устройство для измерения распределения натяжения по ширине прокатываемой полосы, включающее контактирующий с полосой ролик с составной бочкой, вал ролика, рычаги петледержателя и силоизмерительные датчики, причем ролик установлен в опорах. Контактный ролик имеет тонкий кожух, установленный на подшипниках на неподвижной оси, а между внутренними кольцами подшипников и неподвижной осью расположены силоизмерительные датчики, -преобразующие механическое усилие в электрический сигнал L 3 3-. 7Однако .указанное устройство обладает низкой надежность в условиях эксплуатации станов горячей прокатки вследствие деформации тонкого кожуха ролика от воздействия ударов и высоких температур прокатываемого металла, а также вследствие нарушения идентичности характеристик силоизмерительных датчиков из-за неравномерного распределения температуры по длине вала и различной ра бочей температуры подшипников. Цель изобретения - повышение точности измерения наТ:яжения по ширине полосы и надежности работы устройства на станах горячей прокатки. Поставленная цель Достигается тем, что- устройство для Измерения распределения натяжения по ширине прокатываемой полосы, содержащее контактирующий с полосой ролик с составной бочкой, вал ролика, установленный в опорах, рычаги петледержаТеля и сш1оизмерительнь1е датЧики, дополнительно снабжено датчиком угла прогиба вала относительно попе- речной плоскости симметрии вала, сумматором, четырьмя задатчиками постоянных величин, задатчиком ширины полосы, арифметическим блоком и элементом срабнения, причем выходы сИлоизмерительных датчиков соединены с входами сумматора, . выходы сумматора, задатчиков постоянных величин и ширины полосы соединены с входами арифметического блока, выхода арифметического блока и датчика угла прогиба вала соединены с входами элемента сравнения, причем силоизмерительные датчики размещены в опорах на концах вала ролика, а выход элемента сравнения является выходом устройства. На фиг. 1 показан рОлик, продольный разрез} на фиг. 2 - петледержатель с установленным на нем роликом, вид сбоку; на фиг. 3 - блоксхема измерения распределения натяжения jtio ширине прокатываемой полосы; на фиг. 4 - расчетная схема угла прогиба вала ролика; . на фиг. 5 - таблица зависимости (б)при распределении натяжений по ширине Полосы для случаев, склонных к дефектам вида волна и короб. Устройство содержит вал 1, несущий посредством подшипников 2 две бочки 3. На валу установлен датчик 4 угла прогиба вала, например, Т(еизорезисторный, преобразу1(Щий величину угла прогиба вала в электрический сигнал. Для прокладки проводников к датчику 4 вал имеет осевое Сверление. Вал через подшип Шкя 5 опирается на рычаги петледержателя 6. Между внутренними кольцами подшипников 5 и валом 1 установлены силоизмерительные датчики 7, преобразующие силы, действздащие со стороны полосы 8 на ролик, в электрический сигнал. Датчики 7 установлены в пазах вала. На конце вала насажен рычаг 9 с помощью которого сохраняется постоянная ориентация вала в пространстве - при повороте рычагов петладержателя датчики 4 и 7 всегда остаются в вертикальной плоскости на нижней стороне вала, . Датчик 4 защищен от воздействия .тепла, и влаги кожухом 10. Расчетяо,измерительная часть предлагаемого устройства содержит сумматор 11, арифметический блок i 2, задатчйки 13-16 постоянных величин, заДатчик ширины полосы и элемент 18 сравнени Устройство работает следующим образом. В конце процесса вьгаода петледер ясатёйя из исходного положения в раб чее и далее в течение всего времени прокатки полосы, вал 1 воспринимает усилие, обусловленное давлением полосы 8 на бочки 3. Это усилие и вызв.йН1Шй ин прогиб вала фиксируютс датчиками 4 и 7. Усилия левой Р и правой Р стор суммируются в суммаТорре И выход которого соединеи с первым входом арифметического блока 12. С вторымшестым входами арифметического блок соединены задатчйки I3-16 постоянны величин и задатчик 17 ширины полосы В арифметическом блоке 12 рассчйтывается величина угла прогиба вала в предположении равномерного распр деления натяжения по ширине полосы МР-,Р2)-«о) где - величина угла прогиба вала - при равномерном распределении натяжений по ширине полосы; Р/, и усилия с левой и правей сторон, измеренные датчик ми 7; В - ширина полосы; t I постоянные коэффициенты и lav величины определяемые кинематикой(задаются задатчикаьш 13-16 ). Величина рсхсч подается на первый вход элемента 18 сравнения. На второй вход етого же элемента сравнения подается измеренная датчиком 4 величина прогиба вала цэм« На выходе элемента сравнения 18 фиксируется величина N -V рсксч -изм Ири этом могут иметь место следующие варианты: - распределение натяжений по ширине равномерное, что свщлетельствует о плоской форме полосы, т.е. об отсутствии дефекта; - натяжении по краям полосы больше, чем по середине, имеет место дефект короб ;ЛУ 0 -. натяжение по краям полосы меньше, чем по середине, имеет место дефект волна. Сигнал «4У Ф О подается в систему управления формой полосы и на индикатор неравномерности распределения натяжения по ширине полосы. П р и м е р. Предлагаемое устройство рассматривают применительно к стану 2000 горячей прокатки. Если нагрузка симметрична относительно оси прокатки, тогда расчетная схема соответствует фиг.4, в которой: Р - реакция в опоре сйлоизмерительного датчика 7;N;F - нагрузки на подшипники 2 полуролика 3; 14 половина длины тензрдатчика 4; Ej Расстояние между подшипниками полУРолика. . Пр конструктивным соображениям принимают Еф 150 мм; ( мм; gj-1050 мм;I 1200 мм; мм; 850 мм:, мм - диаметр вала. Материал вала - сталь, ,1 VЮ кг/мы . , Угол поогиба вала 1 е .lF + N k Р -1Г где у - момент инерции сечения вала; Е .- модуль упругости материала вала. Величины F и .N зависят от ширины полосы, погонной нагрузки и характера распределения нагрузки. В частности, при равномерно распределенной нагрузке, что соответствует равенству натяжений по ширин полосы л ( п. ) . ts) (-0 . &. погонная нагрузка.(5 где стредне удельное натяжение h - толщина полосы в межклетевом промежутке; L, - расстояние между осями соседних клетей; - угол поворота рычага петле держателя; 1 - длина рычага в петледержаСовместное решение 1-5 позволяе получить зависимость для прогиба вала в следующем виде; -o(i-o4.4-o)ai о) :то идентично ()( к„ е.в « Г-Щ--2ТЁГ, k -с 2L V s-e;С учетом значений К,, К„ ,и ICj, а также учитьгоая, что 5 . .р ше-1-Л+е и-тг /J 2)1У 4/е Ч «1 tj в состав этой зависимости входят тыре составлякяцих ео . W е Эти составляющие характерны для кбнкретной конструкции ролика ; и вводятся-в арифметическийблок 12 задатчиками 13-16, постоянных величин, например потенциометрами, сигналы на выходе которых пропорциональны указанным составляющим. Для,принятых условий 217 Т50 27ТТО ° кГмм .1Щ-.М62.5 Определяют угол прогиба вала при ширине полосы В 1500 мм; толщине мм; средней удельном натяжении кг/мм ; ft 600 мм; мм; у 2,25l6 i2-15005 Л0,5( - 150144,25}+4462,5 2,. На фиг. 5 приведены расчетные значения4 /$) для двух наиболее характерных вариантов распределения натяжения по ширине полосы. Из приведенных расчетов следует, что Устройство позволяет однозначно измерять распределение натяжения по ширине и, следовательно, может быть использовано в системе автоматического регулирования формы полосы. Чувствительность предлагаемого .устройства к дефекту короб больше, чем к дефекту волна, .Экономический эффект применительно к стану 2000IНоволипецкого метзавода с годовой Iпроизводительностью 6 млн. т составляет 420 тыс.руб.

ша

L.../ U----4Риг.З

/

ui,tt

Фиг.5