Устройство для испытаний шпинделя прокатного стана Советский патент 1985 года по МПК B21B35/14 G01M1/02 

Изобретение относится к прокатному производству и касается испытательных устройств прокатных станов, а точнее шпинделей главных приводов рабочих клетей. Наиболее эффективно устройство может быть применено при отработке конструкции и исследовании влияния динамических нагрузок на шпиндельные соединения. Известен прокатный стан, включающий шпиндели, привод вращения шпинделей. средство нагружения шпинделей в виде валков, установленных с возможностью вертикального перемещения 1. Однако проведение экспериментов на промышленных прокатных станах связано с эксплуатационными издержками измерительных средств, что не позволяет учитывать совокупность факторов, влияющих на работу шпинделя. Известен лабораторный прокатный стан, включающий привод вращения щпинделя, средство нагружения шпинделя в виде валков, установленных с возможностью вертикального перемешения, средство торможения шпинделя и имитаторы нагрузки в виде прокатываемого металла 2. Данное устройство усложнено узлами и механизмами, участие которых при испытаниях шпинделей не является необходимым, и не позволяет имитировать нагрузки, присущие промышленному оборудованию, и сократить время испытаний. Цель изобретения - приближение условйй испытаний к эксплуатационным путем воспроизведения рабочих нагрузок на шпиндель при сокращении времени испытаний. Поставленная цель достигается тем, что в устройстве для испытании шпинделя, содержащем привод врашения шпинделя, средство нагружения щпинделя, установленное с возможностью вертикального перемещения, средство торможения шпинделя, имитаторы нагрузки, средство нагружения дополнительно снабжено фрикционным нагружателем, установленным в линии привода и снабженным диском, смонтированным с возможностью поворота относительно нагружателя, а средство торможе ния выполнено в виде захвата, взаимодействующего с диском и связанного с имитаторами нагрузки. На фиг. 1 показано устройство, общий вид; на фиг. 2 - разрез А-А на фиг. 1; на фиг. 3 - разрез Б-Б на фиг. 2; на фиг. 4 - разрез В-В на фиг. 2; на фиг. 5- узел 1 на фиг. 1; на фиг. 6 - разрез Г-Г на фиг. 1; на фиг. 7 - разрез Д-Д на фиг. 6. Предлагаемое устройство смонтировано на основании 1, при этом привод 2 с регулируемой скоростью вращения через муфту 3 с плоским хвостовиком соединен с ведущей головкой 4 шпинделя, а вкладыш 5 выполняется с различными размерами для имитации износа в шарнире и ускорения испытаний. На валу шпинделя установлены съемные секционные маховые массы 6 для изменения момента инерции шпинделя. Для уравновешивания шпинделя используется опорный подшипник 7, цапфы которого расположены в гнездах подвески 8, соединенной через серьги 9 и тяги 10 с пружинами 11, которые опираются на рычаги 12. Последние шарнирно соединены со стойками 13. Между рычагами и стойками расположены датчики усилия 14, а на стойках установлены регулируемые направляющие 15 подвески 8. Датчики усилия выполнены в виде стаканов 16, внутри которых расположен тензоэлемент 17. С опорными подшипниками 7 через планку 18 связаны две упругие струны 19 из пружинной стали, которые в свою очередь связаны с датчиками пути 20. Датчики 20 установлены на плите 21, имеющей дистанционный ролик 22, упирающийся в тело шпинделя. Плита 21 крег/ится на стойке 23 болтами 24. Ведомая головка 25 шпинделя соединена с муфтой 26, которая посажена на валу 27 через втулку 28 и от взаимного проворота застопорена штырем 29. Опоры 30 вала 27 крепятся на раме 31, связанной с основанием 1 при помощи щпилек 32 и направляющей 33. Вал 27 жестко связан со средством нагружения шпинделя, выполненным в виде фрикционного нагружателя, который имеет диски 34 с фрикционными накладками 35. Диски 34 жестко установлены относительно вала 27, а диск 36 шарнирно установлен , при этом диски 34 и 36 сжаты пружинами 37, упирающимися в шайбу 38. д;; дб взаимодействует с захватом 39, соединенным со средством торможения 40, щарнирно подвешено на раме 31 привод включения 41 и возвратную 42. Захват 39 связан с пневмоцилиндром 43, а поршень 44 шарнирно связан спаренными пневмоцилиндрами 45, шар подвешенными на плите 46, служа. основанием средства торможения. На хвостовике поршня 44 установлена пружина 47, расположенная между корпусом пневмоцилиндра 43 и планкой 48, связанной с плунжером 49 пневмоцилиндра 50: Для регулирования величины хода захвата 39 и поршня 44 служит шайба 51. Пневмоцилиндры 43, 45 и 50 трубопроводами связаны с воздухораспределителем 52, с помощью которого можно последовательно сообщать цилиндры с магистралью сжатого воздуха. На валу 27, конструктивно выполненном из двух частей, связанных муфтой 53, размещен дополнительно секционный маховик 54.

Устройство работает следующим образом Перед включением устройства согласно программе испытаний устанавливается соответствующее число секций маховых масс 6 и 54, определенные, типоразмеры вкладыщей 5, втулки 28 и пружины уравновешивания 11. Регулировкой лоложения рамы 31 по высоте при помощи щпилек 32 устанавливается необходимый угол наклона шпинделя ОС к горизонту, а площадка 21 перемещается до упора дистанционного ролика 22 в вал щпинделя, после чего болты 24 затягиваются. Так как центр поворота площадки 21 находится на одной вертикали с центром поворота соединительного щпинделя 4, то струны 19 и датчики 20 при всех углах наклона щпинделя л будут занимать одно и то же положение относительно опорного подщипника 7. Затем затяжкой пружин 37 регулируется величина стопорного крутящего момента нагружателя. После этих настроек включается привод 2 и производится осциллографирование, например, усилия и перемещений при помощи датчиков 14 и 20. При перемещении (биении) опорного подщипника 7 в двух плоскостях каждая струна 19 передает на датчик 20 только одно осевое перемещение, свободно прогибаясь в поперечном направлении.

Для записи параметров под нагрузкой средство торможения включается приводом 41, при этом захват 39 начинает стопорить

f(-f(

ДИСК 36. СтОпорение диска 36 сопровождается перемещение захвата 39 на величину пути порщня 40 до упора в шайбу 51, при этом сжатый воздух из полости пневмоцилиндра выталкивается в магистраль. В зависимости от того, какой из упругих элементов средства торможения подключен в момент стопорения, нарастание крутящего момента происходит по различным законам. При подаче сжатого воздуха в цилиндры 45 усилие на захвате 39 увеличивается от нуля до максимума по закону синуса, при подаче сжатого воздуха в цилиндр 50 усилие увеличивается пропорционально пути захвата 39, при подключении сжатого воздуха в цилиндр 43 усилие на зацепе постоянно.

5

Соответственно закону изменения усилия на захвате 39 изменяется и крутящий момент нагружателя, имитирующий рабочую нагрузку на шпиндель. На фиг. 7 показана схема последовательного подсоединения 0 упругих элементов 43, 45 и 47, однако можно осуществить и схему подключения этих упругих элементов в любой комбинации: одиночно, парами и всех сразу, достигая переменной характе ристики нагружения.

Технико-экономические преимущества устройства заключаются в том, что достигается выигрыш в его мобильности при испытаниях, отпадает необходимость в лабораторных условиях воспроизводить технологический процесс прокатки, а закон изменения момента на шпинделе легко варьируется.

УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИСПЫТАНИЙ ШПИНДЕЛЯ ПРОКАТНОГО СТАНА, включающее привод вращения шпинделя, средство нагружения шпинделя, установленное с возможностью вертикального переме- щения, средство торможения шпинделя, имитаторы нагрузки, отличающееся тем, что, с целью приближения условий испытаний к эксплуатационным путем воспроизведения рабочих нагрузок на шпиндель при сокращении испытаний, средство нагружения дополнительно снабжено фрикционным нагружателем, установленным в линии привода и снабженным диском, смонтированны.м с возможностью поворота относительно н.агружателя, а средство торможения выполнено в виI де захвата, взаимодействуюшего с диском и связанного с имитаторами нагрузки. (Л 05 N3 О ND

Г-Г Фие.б 2 Статый боздук К д-д Фиг.1 Сшатыи боэду