Предохранительная муфта прокатного стана Советский патент 1988 года по МПК B21B35/04 

Изобретение относится к прокатному производству, а именно к оборудованию прокатных станов.

Цель изобретения - повышение точности срабатывания и эффективности предохранения деталей главной линии стана от перегрузок.

На фиг. 1 показана предохранительная муфта, продольный разрез; на фиг. 2 - разрез А-А на фиг. 1; на фиг. 3 - узел I на фиг. 2.

Муфта состоит из ведущей полумуфты 1, жестко смонтированной на валу 2, имеющей продольные сквозные пазы, в которых установлены с возможностью продольного перемещения пальцы 3, входящие одними концами в контакт с криволинейными рабочими участками сухарей 4, находящихся в глухих пазах ведомой полумуфты 5, причем днища пазов выполнены в виде фланцев 6, снабженных регулировочными винтами 7 и фиксирующими болтами 8. Противоположные концы пальцев 3 входят в контакт с рабочей торцовой криволинейной поверхностью инерционного барабана 9, установленного на подщипниках 10 и имеющего выступ а, заходящий в радиальный паз б (фиг. 2), выполненный в упорной шайбе 11, жестко закрепленной на валу 2. Выступ а подпружинен относительно упорной шайбы 11 посредством пружины 12, опирающейся на сферические элементы 13, один из которых смонтироан в нажимном винте 4. В инерционном барабане 9 выполнены выемки в (фиг. 2), в которых установлены валики 15, на которых закреплены кулачки 16.

Угол наклона рабочих поверхностей пальцев (фиг. 3) целесообразно выбирать в пределах . При на контактных поверхностях пальцев 3 в процессе функционирования муфты создаются большие контактные давления, приводян ие к их смятию. При значительно увеличиваются усилия, препятствующие выходу пальцев 3 из контакта с сухарями 4.

Угол наклона рабочей поверхности инерционного барабана (фиг. 3) следует принимать в пределах , так как при возможно самозаклинивание пальцев 3 при возвращении их в рабочее положение, а при значительно увеличивается время вывода пальцев 3 из зацепления с сухарями 4 при одновременном скольжении их по рабочей поверхности инерционного диска 9.

Торцовую поверхность пальцев 3 целесообразно выполнять криволинейной (фиг. 3) причем радиус кривизны должен быть не менее половины толщины пальца, что необходимо для снижения контактных давлений в зоне взаимодействия их с наклонной поверхностью инерционного барабана 9.

Жесткость (С) пруж;ины 12 необходимо выбирать согласно зависимости

( IEXP

-дЖ

где 1 - момент инерции инерционного барабана;

екр - критическое ускорение при замедлении вращения вала привода прокатного стана в период возникновения перегрузочной ситуации;

ДН - рабочая деформация пружины 12; h - величина перпендикуляра, проведенного от оси муфты к оси пружины.

Пример реализации предлагаемой предохранительной муфты в приводе клети штрип- сового стана.

Максимально допускаемый момент на валу клети стана равен 42 кНм. Исследования показывают, что при возникновении в приводе клети перегрузок, близких к критическим, вал привода замедляется с ус- корением (19-21) рад/с. Из конструктивных соображений целесообразно принять величину наружного диаметра инерционного барабана равной 500 мм, а внутреннего - 200 мм, ширину - 70 мм, угол , угол .

Расчеты показывают, что масса инерционного барабана равна 166 кг, момент инерции ,62 кг- м. При критических перегрузках инерционный барабан развивает динамический момент

Н- м.

Для уравновешивания такого момента необходимо применить пружину 12 с диаметром проволоки 5 мм, наружным диаметром 35 мм. Величину перпендикуляра (h) следует принять равной 250 мм. Исследования показывают, что при возникновении в прокатной клети перегрузочной ситуации нагрузки возрастают от нуля до максимальной величины за 0,15-0,19 с, а динамические расчеты показывают, что время срабатывания предлагаемой муфты составляет 0,06-0,09 с. За это время нагрузка в предохраняемой цепи успевает увеличиться только до величины, составляющей 45-65% максимально допускаемого значения.

Следовательно, эффективность предохранения деталей главной линии стана посредством предлагаемой муфты значительно выше известной, так как она при возникновении перегрузочной ситуации срабатывает в период, когда нагрузка значительно меньше допускаемой, что исключает возможность перегрузки предохраняемых деталей и накопление в них усталостных повреждений. Точность такой муфты также значительно выше, так как все параметры, влияющие на выод пальцев 3 из зацепления с сухарями 4 (момент инерции барабана 9, жесткость пружины 12, момент сопротивления вращению барабана 9), с высокой точностью соответствуют расчетным и

остаются в течение всего срока эксплуатации устройства постоянными.

Предлагаемая предохранительная муфта работает следующим образом.

В исходном положении муфты посредством нажимного винта 14 сжимается на заданную величину пружина 12, которая поднимает выступ а инерционного барабана 9 к упорной шайбе 11. Затем посредством вращения регулировочных винтов 7 выбираются зазоры между контактными рабочими поверхностями сухарей 4 и пальцев 3.

В процессе функционирования муфты крутящий момент передается от ведущей полумуфты 1 через пальцы 3 и сухари 4 ведомой полумуфте 5. При этом пальцы 3 не могут перемещаться в осевом направлении, так как их торцы контактируют с перпендикулярной продольной оси полумуфты торцовой поверхностью инерционного барабана 9.

В момент возникновения в главной линии прокатного стана перегрузок вал привода получает отрицательное ускорение, равное или большее екр. При этом на инерционный барабан 9 начинает действовать динамический момент , который уравновешивает момент, создаваемый пружиной J2. Барабан 9 начинает вращаться относительно вала 2, сжимая пружину 12. При этом торцовые поверхности пальцев 3 перемещаются по торцевой рабочей поверхности барабана и входят в контакт криволинейными участками (радиус которых равен R) с наклонными поверхностями (фиг. 3). В этот период на барабан 9 кроме момента М начинает действовать момент, определяемый усилиями f/, являющимися составляющими усилий Р, возникающих в контакте криволинейных торцов пальцев 3 с наклонными поверхностями (фиг. 4) и зависящих от усилий NO, являющихся осевыми составляющими усилий N воздействия сухарей 4 на пальцы 3. Так как усилия Р/ зависят от величины передаваемого муфтой технологического момента и значительно больше усилия, создаваемого пружиной 12, то барабан 9 практически мгновенно повернется на угол, при котором торцы пальцев 3 войдут в выемки г и полностью выйдут из контакта с сухарями 4. Благодаря этому полумуфты 1 и 5 рассоединяются, отсоединяя при этом валки прокатного стана от привода.

Для приведения предохранительной муфты в исходное положение необходимо, вращая вал 2, совместить впадины сухарей 4 с рабочими торцами пальцев 3, потом, вращая кулачки 16, ввести пальцы 3 в контакт с сухарями 4. При этом под действием пружины 12 инерционный барабан повернется в исходное положение, а торцы кулачков 3 выйдут на его торцовую по верхность, перпендикулярную оси муфты. Время срабатывания предлагаемой муфты (как показывают динамические расчеты) значительно меньше времени увеличения технологической нагрузки от нуля до максимально допускаемого значения, поэто5 му исключается возможность перегрузки предохраняемых деталей главной линии прокатного стана и накопление в них опасных усталостных повреждений.

Применение предлагаемой предохранительной муфты позволяет значительно повы0 сить точность срабатывания и эффективность предохранения деталей главной линии прокатного стана от перегрузок и тем самым увеличить срок их службы.

25

Формула изобретения

Предохранительная муфта прокатного стана, содержащая установленную на валу ведущую полумуфту, связанную посредством соединительного узла с ведомой полумуф0 той, имеющей торцовые криволинейные рабочие участки, отличающаяся тем, что, с целью повышения точности срабатывания и эффективности предохранения деталей главной линии стана от перегрузок, муфта снабжена установленными на валу ведущей по5 лумуфты, с возможностью проворота относительно него, инерционным барабаном, имеющим с одной стороны криволинейную контактную поверхность, а с другой - выступ, и упорной шайбой с радиальным

д пазом, жестко связанной с валом, при этом выступ барабана контактирует со стенкой радиального паза и подпружинен в тангенциальном направлении относительно противоположной его стенки, а соединительный узел выполнен в виде подвижно

5 установленных в продольных отверстиях ве- душей полумуфты пальцев, контактирующих одними концами с торцовыми криволинейными участками сухарей, смонтированных в пазах ведомой полумуфты, а противоположными концами - с криволинейной поверхностью инерционного барабана.

/

//

1516 Ч

.2

Изобретение относится к прокатному производству, а именно к оборудованию прокатных станов. Цель изобретения - повышение точности срабатывания и эффективности предохранения деталей главной линии стана от перегрузок. Ведомая 5 и ве- душ,ая 1 полумуфты установлены на валах и связаны между собою соединительным узлом, состояш,им из пальцев 3, подвижно установленных в продольных отверстиях ведуш,ей полумуфты 1 и контактируюш.их одними концами с криволинейной поверхностью сухарей 4, смонтированных в пазах ведомой полумуфты 5. Особенность конструкции заключается в том, что муфта снабжена инерционным барабаном 9, свободно установленным на ведущем валу 2 и имеющим выступ, а также упорной шайбой 11 с радиальным пазом, жестко закрепленным на этом же валу. Выступ барабана входит в радиальный паз упорной шайбы и подпружинен в тангенциальном направлении. Торец барабана 9 с противоположной выступу стороны имеет криволинейную рабочую поверхность, контактирующую с другими концами пальцев 3. При перегрузке главной линии стана за счет отрицательного ускорения вала привода инерционный барабан поворачивается, снимая пружину. При этом пальцы 3, скользя по криволинейной поверхности барабана, выходят из зацепления с сухарями 4 ведомой полумуфты, освобождая последнюю от нагрузки. Эта конструкция позволяет значительно уменьшить время срабатывания муфты, тем самым увеличить эффективность ее применения. 3 ил. i (Л со со 00 со со :о Фаг.}

Фиг 5