Привод перемещения подвижных масс стана холодной прокатки труб Советский патент 1988 года по МПК B21B21/00 B21B35/06 

9

- -У

ill

«.

КВЧЁГ

го

00 ГчЭ

СО

Изобретение относится к трубопрокатному оборудованию и может быть иснользо- вано, в частности, нри проектировании новых и модернизации существующих станов холодной прокатки труб.

Цель изобретения - повышение эффективности уравновегпивания момента от сил инерции подвижных масс и уменьп.1епие га- ба)итов.

На фиг. 1 представлена кинематическая схема устройства; на фиг. 2 - вид А па фиг. 1; на фиг. 3 - вид Б на фиг. 1; на фиг. 4 - графики динамического момента до и после М уравновешивания; на фиг. 5 - графики динамического момента после уравновещивания М и момента прокатки Мир для станов со стационарной клетью; на фиг. 6 - графики динамического момента после уравновешивания М и момента прокатки для станов с подвижной клетью; на фиг. 7 - кинематическая схема уравно- ве1пивающего устройства в виде двойного универсального шпинделя; на фиг. 8 - вид В на фиг. 7; на фиг. 9 - вид Г на фиг. 7.

На фиг. 2, 3, 8 и 9 представлены сдвоенные устройства применительно к станам с подвижной клетью. Для станов со стационарной клетью могут быть использованы одинарные устройства, расположенные в одну сторону от оси прокатки.

Привод содержит шатуны 1, насаженные на пальцы кривошипных колес 2, сидящих на валах 3 (ведупхий вал), соединенную с каждым валом вилку 4 универсального шпинделя, его крестовину 5, вилку 6, жестко соединенную с ведомым валом 7, установленным под углом р к ведущему валу и несущим противовес В, выполненный в виде маховика, жестко установленного на ве.аомом Ba. iy. Кривошипные колеса приводятся от приводных шестерен 9. В случае двойного универсального шпинделя (фиг. 7, 8, 9), устройство дополнительно содержит про.межу- точный вал 10 с вилками 11 и 12, развернутыми друг относительно друга на 90°, и с щарнирно соединенной крестовиной 13.

Шпиндели соединены последовательно.

Ось шарниров вилки 4 ведун1его вала 3 установлена под углом а к кривошипам ОА привода подвижных масс (фиг. 1, 7), значение которого выбирается в области 90-- 95° - при ypaвпoвeнJивaнии только динамического .момента от сил инерции иодвиж- ных масс и звеньев их привода, а при его одновременном уравновешивании с моментом прокатки в области 78-82 для станов со ст.ационарной клетью и (i8 - 72 для станов с подвижной клетью.

Устройство работает с.чедующпм образом.

Равномерное вращение KpiiiiOHiHiniijix кс лес 2 п|)ивода подвижных масс посредством универсального шпинде.ш иреобразуеп ся в одпонанрав, 1епнос перавномсрное BpaHi.c- ние противовесов 8 с мсть ачьмя чередующимися участками раз1Ч)на и торможения п(н

5

0

5

0

5

0

5

0

2

леднего за один оборот кривошипов, соответствующий одному двойному ходу подвижных масс (клети - для станов ХПТ, патрона заготовки --- для станов ХПТС). При этом противовес внутри одного цикла имеет по два чередующихся макси.му.ма и минимума угловой скорости и при своем неравномерном вращении развивает инерционный момент MK -/sfs, создающий на валу 3 кривошипа уравновешивающий момент

Му ---/8 8 ---/80J8(f 8lf8,

где /8, OJ8 и - мо.мент инерции, угловая скорость и ускорение противовесов, о}-2 - угловая скорость кривошипа, ф в (1)8/(-02 и1| 8 8/ш| - аналоги скорости и ускорения противовеса.

Противофазность движения противовеса и подвижных масс, следовательно, и уравновешиваемого MO и уравновешивающего My моментов достигается назначением угла а между кривошипом ОА и осью ничрниров вилки 4 ведущего вала 3 (фиг. 1, 7) в предлагаемых областях.

Назначение угла а вне указанных областей нарущает противофазность и вместо нейтрализации динамического момента на валу кривошипа (с моментом прокатки или без него) уравновешивающий момент может с ним складываться.

Наибольшая стеиень уравновешивания помимо обеспечения противофазиости достигается назначением момента иперции противовеса ио предла| аемым далее зависимостям.

В представленных на фи1 . 1, 7 устройствах противовес установлен так, что ось его враид.ения находится с осью ведуи1его вала в горизонтальной плоскости, содержапхей ось прокатки. При необходимости (вызванной, например, конструктивными соображениями} ось вращения противовеса вместе с универсальным шпинделем без изменения взаимного расположения его звеньев может быть повернута вокруг оси вращения кривошипа на любой угол относительно последнего и установлена под этим yr;ioM. В этом случае, для сохранения достигнутой противофазности и эффекта уравновешивания, необходимо на тот же угол и в том же направлении изменить величину угла а.

Из ус:ювия постоянства кинетических энер1 ий, представленного для двух экстремальных положений системы мин/,,--макс(и,ч и макс LOj (ц)г/макс oij co.sp; uj.,/MnH60g l/cos p) определе .момент инер- luin npOT iHOBcca

55

-uiiMCHMOCTH ОТ В,1бра11;1)г) значения i - ла -| между ося.ми вало унивсрса/ Ьно- () ищииде.чя.

Когда можно пренебречь инерцией шатунов привода подвижных масс. имеем мин/п О и макс/пйктл где г -- радиус кривоитпа привода подвижных масс ш.

В случае двойного универсального шпинделя с развернутыми на 90° вилками промежуточного вала имеем (02/макс(, а)2/мино)8 1 и формула принимает вид

1

макс/„-мин/п (cosp)-cos p

Для обоснования справедливости приведенных зависимоетей для определения момента инерции противовеса и предлагаемых областей для выбора угла а компоновки уравновешивающего устройства с кривошипом привода подвижных масс на ЭВМ ЕС-1022 был исследован привод клети стана ХПТС 90-160 по следующим параметрам приводного центрального кривошипно-ползунного механизма: число двойных ходов - л 90 дв.х/мин; размеры звеньев привода ,5045 м, м; расстояние от центра тяжести шатуна до оси его кривошипного пальца AS I,22 м; веса звеньев привода Оз 11,5т, Gn 1,341 т, G 10 т; центральный момент инерции шатуна - 1$ 0,2136 тмс

График изменения динамического момента MO() на кривошипе от сил инерции шатуна и ползуна приводного механизма без уравновешивания представлен на фиг. 4. Для уравновешивания этого момента был использован одинарный универсальный шпиндель с углом , а момент инерции противовеса определялся по расчетной формуле. Оптимальное значение компоновочного угла между кривошипом и осью ведущей видки было установлено в результате решепия ма ЭВМ оптимизационной задачи:

минМ(ф, а)-гамаке 2л а

заключающейся в выравнивании и миними-, зации в результате уравновешивания отрицав тельных пиков суммарного динамического момента М. График М (л() для найденного значения приведен на фиг. 4. . Значение компоновочного угла между кривошипом и осью ведущей вилки было установлено решением задачи в области фб |л; 2л холостого хода без прокатки при условии наилучшего приспособле- ния суммарного динамического момента на участке л) для нейтрализации пика момента прокатки в случае стана со стационарной клетью. График М (ф) для найденного значения представлен на фиг. 5.

Значение компоновочного угла между кривошипом и осью ведущей вилки было установлено решением на ЭВМ задачи получения отрицательных пиков

динамического момента М( нл участках npOKfiTKH на стане с подвижной клетью. График Af(f) для этого случая представлен на фиг. 6.

Такое конструктивное выпо.чнение устройства позволяет упростить конструкцию привода уравновешивающего противовеса, применив для уравновешивания универсальный шпиндель; выполнить эффективное уравновешивание динамического момента на кривошнпах привода подвижных масс (фиг. 4) выбором угла а в предлагаемой области 90-95° и назначением момента инерции про- гивовеса по зависимостям, связывающим инерционные свойства привода подвижных

с масс, подлежащего уравновенжванию, с конструктивно приемле.мыми значениями угла р между валами универсального шпинделя. При увеличении угла р увеличивается степень неравномерности вращения противовеса и уменьшается его момент инерции.

0 Кроме того, становится возможным выравнивать и минимизировать суммарный крутящий момент на валу кривошипа путем, выбора значения угла а в области 68-72° для станов с подвижной клетью и 78-82° Жля станов со стационарной клетью и значительно уменьшить, тем самым, энергоемкость стана за счет совмещения участков отрицательных (движущих) динамических моментов с участками прокатки и использования энергии подвижных масс и противо0 веса для снятия пиков момента прокатки (см. фиг. 5, 6), уменьшить в

5

К

1 +cos f,

согр

2

0

л

5

Формула изобретения

L

Фиг. Г Вид 6

Фиг.З

15

10

Фиг.5

фаг. 6

Фаг.1

Фиг. 8

Вид г

Фиг. 9