Привод клети стана холодной прокатки труб Советский патент 1986 года по МПК B21B21/00 B21B35/06 

Изобретение относится к трубопрокатному производству и касается усовершенствования приводов клетей станов холодной прокатки труб.

Целью изобретения является уменьшение динамических нагрузок в приводе и передаваемых на клеть вертикальных нагрузок.

На фиг. 1 представлена кинематическая схема привода в плане; на фиг. 2 - вид А на фиг. 1; на фиг. 3 - вид В на фиг. 1; на фиг. 4 - графики изменения скоростей соединительного звена и клети и моментов от их сил инерции.

Привод клети стана холодной прокатки труб содержит соединительное звено, выполненное в виде массивной ступенчатой втулки 1 с подшипниками 2 и 3, шарнирно соединенные с ней шатуны 4, шарнирно соединенные с ними кривошипные зубчатые колеса 5 и коптактируюш.ие с ними приводные шестерни 6. Шатуны с кривошипными зубчатыми колесами соединены сферическими шарнирами 7, а соединительное звено с шатунами-шарнирами 8, оси которых расположены диаметрально противоположно друг другу перпендикулярно осевой плоскости втулки при этом оси валов 9 кривошипных зубчатых колес размеш,ены в горизонтальной осевой плоскости втулки.

Устройство работает следующим образом.

Приводные шестерни 6 находятся в зацеплении друг с другом, врашаются в противоположные стороны. В противоположных направлениях вращаются и контактирующие с ними кривошипные зубчатые колеса 5. Этим обеспечивается противоположность и равенство углов ф1 и ф2 поворота пальцев сферических шарниров 7 и противоположность вертикальных перемещений шатунов 4. Под действием вертикальных составляющих реакций в шарнирах 8 ступенчатая втулка 1 поворачивается в подшипниках 2. Горизонтальные составляющие реакций через упорные подшипники 3 передаются на клеть, вызывая ее возвратно-поступательное перемещение. При этом ступенчатая втулка 1 совершает возвратно-винтовое движение, т. е. качается на подшипниках 2 относительно клети и совершает возвратно-поступательное движение вместе с клетью. Ход Н клети и угловой размах Ч возвратно-качательного движения соединительного звена относительно клети определяются но форму; а м

Я «.акс - Хмин 2L| и F 2Чмакс

2агс tgii,

, где LI - радиус вращения центров сферических шарниров 7;

L - расстояния плоскостей движения центров сферических шарниров 7 от оси ОХ втулки;

X - координата, определяющая положение шарниров 8;

Т - угол поворота втулки.

Динамические моменты от сил инерции возвратно-поступательного движения клети Mg, возвратно-вращательного движения соединительного звена Мзо и суммарного динамического момента М на кривошипных зубчатых колесах определяются по формулам

М Мк+ Мзв ш( хх).,

где - угловая скорость вращения кривошипных зубчатых колес 5; т-суммарная масса соединительного звена и частей клети, участвуюших в возвратно-поступательном движении; A,x,VjУ-первые и вторые производные от координат ;с и поступательного и вращательного движений соединительного звена по углу поворота / кривошипных зубчатых колес 5; J - момент инерции соединительноно звена относительно оси его вращения.

В предлагаемом приводе поступательное движение клети и вращательное движение соединительного звена осуществляется в противофазе, т. е. увеличение скорости VK клети сопровождается уменьшением угловой скорости с. соединительного звена и наоборот (см. фиг. 4).

В свою очередь это приводит к противофазности динамических моментов М и Мк, как это показано на фиг. 4. Между клетью и массивным соединительным звеном происходит постоянный энергообмен, что приводит к уменьшению положительных и отрицательных пиков суммарного динамического момента М. На фиг. 4 представлены графики изменения динамических моментов для привода с параметрами т со LI 1, ,8, L 1,1, 3 1,6 и длине шатунов Lo 2,7. Как видно из графиков наличие в приводе качаюшегося массивного соединительного звена, играющего помимо передачи поступательного движения от шатунов 4 к клети роль противовеса, приводит к уменьшению положительных и отрицательных пиков динамического момента Мк от сил инерции поступательно движущихся частей клети на 35%. Степень уравновешивания можно повысить путем рационального выбора размеров L, La, LS привода и момента инерции J соединительного звена.

Уравновешивание в предлагаемом приводе осушествляется в непосредственной близости к клети-источнику возникновения динамических сил и моментов, что приводит к разгрузке звеньев в цепи привода и их соединений от динамических сил. Этим предлагаемый привод выгодно отличается от известных приводов с инерционным уравновешиванием.

Уменьшение продольных габаритов привода достигается тем, что его шатуны могут быть короткими, сколько это позволяет условие соседства кривошипных зубчатых колес 5 со втулкой 1 (в примере на фиг. 1 отношения длин шатунов 4 к радиусам «кривошипов LI равны 2,7 вместо 5-6 в известных кривошипно-шатунных приводах).

В предлагаемом приводе шатуны 4 совершают пространственное движение. При этом силы взаимодействия втулки с шатунами 4, направленные вдоль продольных осей последних, имеют тангенциальные (//402) осевые (// ОХ) и радиальные (J. ОХ) составляюшие. Тангенциальные составляющие образуют пару сил, реализующую вращение соединительного звена в подшипниках 2. Радиальные составляюшие взаимно уравновешиваются на втулке 1, а осевые составляющие складываются и определяют силу взаимодействия втулки с клетью вдоль оси прокатки, передаваемую посредством упорных подшипников 3. Следовательно, на клеть передаются только осевые составляющие усилий, чем и достигается разгрузка направляющих клети от усилий, действующих в плоскости, перпендикулярной к оси прокатки и вызванных инерционными или технологическими силами.

Отличительной особенностью предлагаемого привода является и то, что вращательное движение соединительного звена относительно клети, описываемое выражением

у- arc tg(siii/).

зависит только от отношения и не зависит ни от длин шатунов, ни от расстояний L;i

шарниров 8 от оси втулки. Поэтому неизбежные расхождения в длинах шатунов и в радиусах установки шарниров 8 не будут являться причинами неравномерного нагружения шатунов.

Предлагаемый привод позволяет более, чем в два раза уменьшить его продольные габариты за счет применения коротких niaтунов и снизить уровень динамических нагрузок в приводе путе.м рационального использования энергии разгона и торможения массивного промежуточного звена, а также исключить вертикальные нагрузки на клеть.

Формула изобретения

Привод клети стана холодной прокатки труб, содержащий соединительное звено, шарнирно соединенные с ним шатуны, шарнирно соединенные с ними кривошипные 0 зубчатые колеса и приводные П1естерни, контактирующие с колесами, отличающийся тем, что с целью уменьшения динамических нагрузок в приводе и передаваемых на клеть вертикальных нагрузок, приводные шестерни установлены на отде,-1ьных валах в зацеплении друг с другом, соединительное звено выполнено в виде массивной ступенчатой втулки с подшипниками, оси П1арниров, соединяющих шатуны с соединительным звеном расположены диаметрально противоположно друг другу и перпендикулярно осевой плоскости втулки, а шарниры, соединяющие шатуны с кривошипными зубчатыми колесами, выполнены сферическими, при этом оси валов кривошипных зубчатых колес размещены в горизонтальной осевой плоскости

втулки.

Изобретение относится к трубопрокатному производству и касается усовершенствования приводов клетей станов холодной прокатки труб. Целью изобретения является ////////////////////////////////////л ////////////////////////////////7//// ФигЛ уменьшение динамических нагрузок в приводе и передаваемых на клеть вертикальн1)1х нагрузок. Привод клети стана холодной прокатки труб содержит соединительное звено, выполненное в виде массивной ступенчатой втулки I с подшипниками 2 и 3, шарнирно соединенные с ней шатуны 4, шарнирно соединенные с ними кривошипные зубчатые колеса 5 и контактирующие с ними приводные нестерни 6. Шатуны соединены с кривошипными зубчатыми колесами сферическими шарнирами 7, а соединительное звено соединено с шатунами шарнирами 8, оси которых расположены диаметрально противоположно друг другу и перпендикуляри.; осевой плоскости втулки, при этом оси валов 9 кривошипных зубчаты.х колес разме ш.ены в горизонтальной осевой плоскости втулки. 4 ил. (Л ьо Ot) со 00 ел

Ьид{(

Фм.г

8

Фиг.1}

7,75Фив.