Предварительно напряженная прокатная клеть Советский патент 1986 года по МПК B21B31/04 B21B33/02 

Изобретение относится к основному оборудованию прокатных станов, в частности сортовых и полосовых.

Цель изобретения - расширение тех- нолргическкх возможностей клети путем обеспечения разведения валков с сохранением предварительного усилия ее затяжки.

На фиг. 1 изображена клеть в рабочем положении; на фиг. 2 - вид А на фиг. 1 с частичным разрезом; на фиг. 3 - узел I на фиг. 2; на фиг. 4 - характеристика по упругости, для пакета пластин в координатах (усилие Р - деформация X); на фиг. 5 - то же, для клети.

Клеть включает верхний 1 и нижний 2 рабочие валки с подушками 3 и 4, траверсу 5 и основание 6, соединяюш,ие соответственно верхние и нижние подушки, стяжные болты 7 с гидрогайками 8, обеспечивающими предварительную затяжку клети. Между подушками размешены прокладки 9 грубой радиальной установки валков и соосно с болтами 7 пружины 10 сжатия, затянутые до усилия, превышаюшего вес верхнего комплекта подушек с валками, а в подушки встроен механизм точкой радиальной установки валков с эксцентриковыми втулками 11. Между траверсой 5 и подушками 3 установлены пакеты пластин 12, изогнутых в плоскости приложения нагрузки усилием предварительной затяжки, которые разделены посередине своей высоты прокладками 13, а по нагруженным торцам, стянутым болтами 14, разделены прокладками 15. В каждой верхней подушке выполнен механизм поперечного изгиба пластин в виде гидравлических плунжеров 16, встроенных в цилиндрические расточки 17 подушек 3, которые одним торцом направлены к полости давления, а другим - к боковой поверхности пластин, причем оси плунжеров перпендикулярны к этой поверхности.

Сборка предварительно напряженной клети осуществляется за счет затяжки подушек 3 и 4, траверсы 5 и основания 6 болтами 7 с помощью гидрогаек 8 при подаче давления, обеспечивающего усилие затяжки Рэ в 1,4-1,5 раза больше наибольшего технологического усилия при прокатке - Рмакс:Рз (1,4-1,5)Рмакс. При ЭТОМ толщина h пластин при габаритах L, В, Н (фиг. 1 и 2) определяется из условия их продольного изгиба до стрелы прогиба /о (0,03-0,05) L, что соответствует сближению нагруженных кромок пластин всего на Л о« (0,002-0,006) L (фиг. 3):

|V

-У)Рз

ЕВН

(1)

где .J, V - модуль упругости материала пластин и коэффициент Пуансона соответственно.

Объем V пакетов пластин почти не зависит от соотношений между габаритными размерами L, S и Я и с достаточной точностью может быть представлен в виде

Y--.p -

(2)

где X - наибольшее продольное сближение опорных кромок пластин, равное рабочему ходу при подъеме верхнего валка;

0(f - предел упругости материала пластин.

Толщина h прокладок 13 и 15 между пластинами определяется из условия свободного обеспечения рабочего хода X, при котором поперечные сечения пластин поворачиваются на наибольший угол ф (l/cos(p-1),(3)

где

(p 2arcsmV2(0,5-л/0 5-0,5 -{+0,125(7)(4)

Выражения 3 и 4 получены из уточненного уравнения Мизеса для поперечного прогиба

с 2LV2(PH-Ь)Рз, г - гр;:7

nFiT

где Рз,/ н - усилие затяжки и усилие конца срабатывания пакета соответственно, уравнения, связывающего наибольщий ход

и поперечный прогиб пластин.

/ V4LJt - точного уравнения продольного изгиба

,

при высоте пластин L 60-150 мм, которые могут обеспечить рабочий ход Х (0,10-0,12) мм, достаточный для защиты современных сортовых и полосовых станов и для раскрытия предварительно напряженных клетей, значение Хо составляет всего (0,002-0,006) ,12-0,9 мм соответственно при /0 (0,03-0,05) L. Такие значения /о являются наилучшими, поскольку при ,003L контроль за выпрямлением плас- тин при ослаблении усилия затяжки клети затруднителен, а при ,05L будет неоправданно сокращаться рабочий ход X валка 1, необходимый для раскрытия клети по технологическим соображениям или при ее перегрузке.

Усилие Рз на два порядка превосходит максимальное усилие сжатия пружин 10, поэтому при прокатке с усилиями, не превышающими Рз, жесткость клети - Со (фиг. 4) очень выска и определяется лишь жесткостью блока валков с подушками.

В случае возможного ослабления усилия затяжки клетей в процессе эксплуатации до значения Рмакс, например вследствие релаксации напряжений, пластины 12 распрямятся,

что будет свидетельствовать о необходимости подтяжки болтов 14.

При необходимости раскрытия клети в процессе эксплуатации, т. е. разведения валков, например, для пропуска раската без обжатия, пластины 12 изгибаются с помощью плунжеров 16 механизма поперечного изгиба за счет подачи жидкости в полости расточек 17. При этом пружины 10 сжатия, распрямляясь, поднимают верхний валок с подушками. Сведение валков осуществляется автоматически при сбросе давления жидкости.

Благодаря применению пакета пластин 12 с прокладками 13 посередине их высоты L и с прокладками 15 по торцам, стянутым болтами 14, потребное усилие изгиба их до стрелы прогиба /, отвечающей раствору валков /3/, составит всего (как сумма сил для защемленных по концам балок, нагруженных посередине длины)

яРТ (5)

суммарная потребная площадь поперечного сечения S расточек 17 при давлении жидкости (Р) равна

32EBHh4X (6)

При аварийных ситуациях, связанных, например, с захватом захоложенного конца полосы, складкой на ней и т. п., пластины 12 продольно изгибаются, стык между верхней подущкой 3 и прокладками 9 раскрывается, т. е. верхний валок практически мгновен0

5

но (время запаздывания не превыщает по; лупериода собственной частоты колебаний предварительно напряженных клетей - 0,0001-0,0002 с) поднимается вверх. При

этом жесткость клети падает на 5-6 порядков и даже при подъеме верхнего валка 1 на величину Х(0,10-0,12) L усилие в клети не может превысить значения Рн (1,05- 1,06)Рз. При этом следует отметить, что точность и стабильность ограничения аварийных нагрузок в клети практически не зависит от точности изготовления пластин 12 и определяется лищь стабильностью из упругих характеристик - Е ч , которые для упругих сталей и сплавов не зависят от времени эксплуатации, скорости нагружения, температуры и других факторов.

Таким образом, в предлагаемой предварительно напряженной клети обеспечивается стабильная и надежная защита от аварийных нагрузок при одновременном обеспе0 чении жесткости клети, возможности ее раскрытия и контроля усилия предварительной затяжки, что позволяет выбрать усилие затяжки в 1,5-2 раза меньщим по сравнению с известными клетями (т. е. уменьшить габариты клетей) либо при задан5 ном усилии затяжки в 1,5-2 раза повысить нагрузочную способность клети.

Технико-экономический эффект от внедрения изобретения образуется за счет сокращения аварий, простоев прокатных станов, повышения их маневренности, а также за счет сокращения габаритов клетей при заданной нагрузочной способности либо повышения нагрузочной способности при заданных габаритах.

fpueZ

срие.З

О

УО( 0,002-0,006)L

Фие. 4Pf .Oб}P

X(0,W- 0,72U

РЗ

ГО- } С о

фиг. 5