Прокатный стан Советский патент 1989 года по МПК B21B13/20 

0

37 3S 1i

/«Еза

rrjggv

О

fe/

31503

iK.ccTDOHito для листовой прокатки труд .иодеформируемых зоготовок. Цель изоб ретепиа - повьппепие зкоиомической эффективности работы прокатного стана. Скорость вращения ротора-поршня, 39 регулируется заслонкой регулятора 12. Гидронасос 13 связан гидромагистралями 28 и 29 со станом. Рукояткой 30 управляют и регулятором кулачком 27, связанным с распределителем 25, Смещение распределителя 25 сказывается на растягивающем усилии пружуны 24. Это влечет, перемещение рейки 20 влево, если усилие пружины увеличивается, и вправо под влиянием реактивного момента

редуктора 16. В зависимости от этого срабатывает распределитель 15, который воздействует на гидроцилиндр 14, связанный с гидронасосом 13. Под действием гидродилиндра 14 кольцо 5.6 поднимается или опускается, уменьшая или увеличивая подачу гидронасоса 13. Изменение его работы сказывается на работе стана. Это прямое регулирование работы стана. Бозмо- ясен обратный вариант Возрастание усилий прокатки вызывает возрастание давления в гидромагистрали 28. Это влияет на положение кольца 56 и далее по цепочке, обратной описанной вьше. 3 ил.

Изобретение относится к прокатному производству, а именно к конструкциям волновых прокатных станов с автоматическим согласованием крутящего момента приводного двигателя с моментом прокатки, и может быть использовано на металлургических и машиностроительных заводах преимущественно для листовой прокатки труднодеформируемых заготовок. Цель изобретения - повышение экономической эффективности работы прокатного стана. Скорость вращения ротора-поршня 39 регулируется заслонкой регулятора 12. Гидронасос 13 связан гидромагистралями 28 и 29 со станом. Рукояткой 30 управляют и регулятором 12 и кулачком 27, связанным с распределителем 25. Смещение распределителя 25 сказывается на растягивающем усилии пружины 24. Это влечет перемещение рейки 20 влево, если усилие пружины увеличивается и вправо под влиянием реактивного момента редуктора 16. В зависимости от этого срабатывает распределитель 15, который воздействует на гидроцилиндр 14, связанный с гидронасосом 13. Под действием гидроцилиндра 14 кольцо 56 поднимается или опускается, уменьшая или увеличивая подачу гидронасоса 13. Изменение его работы сказывается на работе стана. Это прямое регулирование работы стана. Возможен обратный вариант. Возрастание усилий прокатки вызывает возрастание давления в гидромагистрали 28. Это влияет на положение кольца 56 и далее по цепочке, обратной описанной выше. 3 ил.

Изобретение относится к прокат-. ному производству, а именно к конструкциям волновых прокатных станов с автоматическим согласованием крутящего момента приводного двигателя с моментом прокатки, и может быть ис пользовапо на металлургических и машиностроительных заводах преимущественно для листовой прокатки труднодеформируемых заготовок.

Целью изобретения является повышение экономической эффективности работы прокатного стана,

На фиг.1 изображен предлагаемь й стан, обпгий вид, поперечный разрез; на фиг.2 - фрагмент предлагаемого стана, продольный разрез; на фиг.З - гидромеханическая схема регулирования предлагаемого прокатного стана.

ГТрокатньг стан содержит неподвижную станину 1 с размещенными в ней С-образным профилированным вкладышем 2 и нажимными элементами 3 и 4, охватывающими кулачковый генератор 5 бегущих волн деформации, несущий рабочие валки 6, и образующими вместе с боковыми крышками 7 и 8 по крайней мере две камеры 9 и 10 переменного объема, размещенные вдоль С-образ ного профилированного вкладьщ1а 2, и приводной двигатель 11 с регулятором 12 крутящего момента.

Для повьшения экономической эффективности работы прокатного стана он снабжен гидронасосом 13 с регулятором подачи в виде гидроцилиндра 14 с распределителем 15, редуктором 16,

5

0

0

5

5

установленным балансирно и связанным с выходным валом 17 приводного двигателя 11 и потором 18 гидронасоса 13, установленной на роликовых опорах 19 зубчатой рейкой 20, кинематически связанной посредством шестерни 21 с корпусом 22 редуктора 16 и соединенной с распределителем 15 гидроцилиндра 14, и рычагом 23, конец которого кинематически связан через пружину 24 с зубчатой рейкой 20 и с регулятором 12 крутящего момента через распределитель 25 гидроцилиндра 26 и программирующий кулачок 27, при этом гидронасос 13 посредством прямой 28 и обратной 29 гидромагистралей сообщен с камерами 9 и 10 переменного станины 1. Предусмотрен также ручной орган 30 управления

регулятором 12 крутящего момента. I

Прокатньй стан имеет также моталки 31 и 32 и отклоняющие ролики 33. Рабочие валки 6 охвачены жестким кольцом 34. Кулачковый генератор 5 бегущих волн деформации смонтирован в подшипниковых опорах 35 и 36.

Приводной двигатель 11 выполнен в ввде роторно-поршневой машины внутреннего сгорания и содержит связанный с выходным валом 17 эксцентриковый вал 37, на котором посредством подшипника 38 установлен треугольный ротор-поршень 39 с синхронизирующими шестернями 40, охваченный двух- эпитрохоидной рабочей камерой 41, впускной 42 и выпускной 43 патрубки, свечу 44 зажигания и прерыватель 45,

5

Регулятор 12 крутящего момента выполнен в виде установленной во впусном патрубке 42 поворотной з.аслонки изменяющей подачу топливовоздушной смеси в двухэпитрохоидную рабочую камеру 41. Профиль программирующего кулачка 27 подобран экспериментально таким образом, чтобы приведенный к выходному валу 17 приводного двигателя 11 момент нагрузки от ротора 18 гидронасоса 13 соответствовал оптимальному числу оборотов. Редуктор 16 выполнен волновым и содержит гибкое колесо 46, жесткое колесо 47 и генератор 40 бегзтцих волн деформации, кинематически связанный ходным валом 17 приводного двигателя 11 посредством зубчатых муфт 49 и 50 и шпинделя 51. Выходной вал 52 редуктора 16 кинематически связан с- ротором 18 гидронасоса 13 посредством зубчатых муфт 53 и 54 и шпинделя 55.

Гидронасос 13 содержит статорное кольцо 56 с направляющими 57 и 58, смещение которого относительно оси ротора 18 регулируется посредством первого гидроцилиндра 14, что позволяет изменять подачу гидронасоса 13 в широких пределах от минимального значения при холостом ходе прокатного стана, когда статарное кольцо 56 смещено вверх, до максимального значения при работе приводного двигателя 11 по внешней скоростной характеристике и максимальном значении мемента прокатки стана, когда статорное кольцо 56 смещено вниз. В радиальных прорезях 59 ротора 18 размещены с возможностью возвратно- поступательного перемещения вытесни- тельные пластины 60, образующие рабочие камеры 61 гидронасоса 13. В качестве рабочей жидкости гидронасоса 13 при высоких рабочих температурах могут быть использованы синтетические жидкости на кремнийорганической основе.

Прокатный стан функционирует следующим образом.

После задачи заготовки одним из известных способов прокатываемый металл образует внутри станины 1 деформационную петлю С-образной формы, охватывающую жесткое кольцо 34 по наружной поверхности. Производится запуск приводного двигателя 11 в соответствии с заданныг- режимом.

03907 6

В приводном двигателе 11 осущест- вляется термодинамический цикл, результатом которого является трансфор- тация топлива, которое в распыленном состоянии в виде топливовоздушной |Смеси поступает в двухзпитрохоидную рабочую камеру 41 через впускной патрубок 43 и регулятор 12 крутящего мо- 10 мента. В сжатом состоянии топливовоз- душная смесь периодически поджигается свечой 44 зажигания, управляемой прерывателем 45. В прецессе расширения продуктов сгорания топлива и го15

рячего воздуха на треугольном роторе-поршне 39 возникает крутящий момент, передаваемый через синхронизирующие шестерни 40 и эксцентриковый вал 37 выходному валу 17 и далее че- рез зубчатые муфты 49 и 50 и шпиндель 51 генератору 48 6erymj-5X волн деформации редуктора 16. Отработавшие газы удаляются через выпускной

потрубок 43.

В редукторе 16, благодаря взаимодействию бегущих волн деформации гибкого колеса 46 с жестким колесом 47, происходит трансформация крутящего

момента, передаваемого с выходного вала 52 через зубчатые муфты 53 и 54 и шпиндель 55 ротору 18 гидронасоса 13. Вследствие вращения ротора 18 в рабочих камерах 61, расположенных

слева от вертикальной плоскости, создается нагнетание, а справа - разрежение. Возникает разность давлений, и рабочая жидкость по прямой гидромагистрали 28 поступает под высоким

давлением в левую камеру 9 переменного объема станины 1, а из правой камеры 10 переменного объема станины 1 - в обратную гидромагистраль 29 под пониженным давлением. В результате кулачковый генератор 5 бегущих волн деформации приводится во вращение. При этом объем левой камеры 9 переменного объема увеличивается, а объем правой камеры 10 переменного

объема уменьшается. Кулачковый генератор 5 бегущих волн деформации вращается по часовой стрелке, а жесткое кольцо 34 вращается против часовой стрелки, обеспечивая волновую

прокатку, при этом прокатываемый металл движется с правой моталки 31 на левую моталку 32 и происходит его обжатие в рабочем калибре, образованном наружной поверхностью жесткого

кольца 34 и внутренней рабочей поверхностью С-образного профилированного вкладьппа 2.

В установившемся режиме крутящий момент приводного двигателя равен моменту прокатки, приведенному к выходному валу 17 и приводной двига. тель 11 настроен на оптимальное число оборотов частичной скоростной характеристики, заданной положением поворотной заслонки регулятора 12 крутящего момента. Посредством программирующего кулачка 27, радиус

10

сокой частичной скоростной характеристики.

При необходимости уменьшения скорости прокатки органом 30 управления поворотная заслонка регулятора 12 крутящего момента прикрывается и подача топливовоздушной- смеси в двухэпитрохоидную рабочую камеру 41 уменьшается. Величина усилия пружины 24, прикладываемого к корпусу. 22 редуктора 16, уменьшается при пока неизменном реактивном моменте на корпусе 22 редуктора 16. Поэтому рас

филя которого соответствует оптималь-.. пределитель 15 гидроцилиндра 14 сменому числу оборотов, и отслеяшвающе- го его профиль распределителя 25 гидроцилиндра 26 пружина 24 через конец рычага 23 получает определенное растяжение и через зубчатзпо рейку 20 и 20 шестерню 21 создает на корпусе 22 редуктора 16 усилие, направленное вле-г во и соответствующее ее упругой характеристике. Это усилие уравновешивается постоянным реактивным момен- 25 том на корпусе 22 редуктора 16, соот- ветстуюш 1м установившемуся числу оборотов, и зубчатая рейка 20 вместе с распределителем 15 гидроцилиндра. 14 остаются неподвижными. Подача гидро- зо насоса 13 при этом соответствует некоторому среднему значению.

щается вправо и статорное кольцо.56 поднимается вверх. Подача гидронасоса 13 уменьшается и нагрузка на выходной вал 17 приводного двигателя 11 снижается. Уменьшается скорость прокатки и реактивный момент на корпусе 22 редуктора 16 снижается. Распределитель 15 гидроцилиндра 14 перемещается влево и останавливается, занимая.новое положение, когда сила растяжения пружины 24 уравновешивает ся реактивным моментом. Приводной двигатель 11 оказывается настроенным на оптимальное число оборотов более низкой частичной скоростной характеристики.

При необходимости увеличения скорости прокатки органом 30 зшравления поворотная заслонка регулятора 12 крутящего момента приоткрывается и подача топливовоздушной смеси в двухэпитрохоидную рабочую камеру 41 увеличивается. Величина усилия пружины 24, прикладываемого к корпусу 22 редуктора 16, увеличивается при пока неизменном реактивном мЪменте на корпусе 22 редуктора 16. Поэтому распределитель 15 гидроцилиндра 14..смещается влево, и статорное кольцо 56 опускается. Подача гидронасоса 13 увеличивается, и нагрузка на выходной вал 17 приводного двигателя 11 повьшается. Возрастает скорость прокатки и реактивный момент н а корпусе 22 редуктора 16 повьш1ается. Распределитель 15 гидроцилиндра 14 перемещается вправо и останавливается, занимая новое положение, когда сила ра стяжения пружины 24 уравновешивается реактивным моментом. Приводной двигатель оказывается настроенным на оптимальное число оборотов более высокой частичной скоростной характеристики.

При необходимости уменьшения скорости прокатки органом 30 управления поворотная заслонка регулятора 12 крутящего момента прикрывается и подача топливовоздушной- смеси в двухэпитрохоидную рабочую камеру 41 уменьшается. Величина усилия пружины 24, прикладываемого к корпусу. 22 редуктора 16, уменьшается при пока неизменном реактивном моменте на корпусе 22 редуктора 16. Поэтому расо

5

0

5

0

5

щается вправо и статорное кольцо.56 поднимается вверх. Подача гидронасоса 13 уменьшается и нагрузка на выходной вал 17 приводного двигателя 11 снижается. Уменьшается скорость прокатки и реактивный момент на корпусе 22 редуктора 16 снижается. Распределитель 15 гидроцилиндра 14 перемещается влево и останавливается, занимая.новое положение, когда сила растяжения пружины 24 уравновешивается реактивным моментом. Приводной двигатель 11 оказывается настроенным на оптимальное число оборотов более низкой частичной скоростной характеристики.

Если при неизменном положении поворотной заслонки регулятора 12 крутящего момента момент прока тки в силу каких-либо причин увеличивается, то усилие на зубчатой рейке 20 от реактивного момента на корпусе 22 редуктора 16 превышает в данном случае неизменное усилие растяжения пружины 24 и зубчатая рейка 20 смещается вправо. Распределитель 15 гидроцилиндра 14 смещается вправо и статорное кольцо 56 поднимается, Подача гидронасоса 13 уменьшается и нагрузка на выходной вал 17 приводного двигателя .11 снижается. Уменьшается скорость прокатки, и реактивный момент на корпусе 22 редуктора 16 снижается. Распределитель 15 гидроцилиндра 14 перемещается и останавливается, занимая новое положение, когда сила растяжения пружины 24 уравновешивается реактивным моментом. Приводной двигатель 11 продолжает работать при оптимальном числе оборотов заданной частичной скоростной характеристики, несмотря на увеличение момента прокатки, так как в силу

уменьшения подачи гидронасоса 13 мо- ыент прокатки, приведенный к выходному валу 17, оказывается равным крутящему моменту приводного двига- теля 11.

Если при неизменном положении поворотной заслонки регулятора 12 крутящего момента момент прокатки в силу каких-либо причин уменьшается, тр усилие на зубчатой рейке 20 от реак- тивного момента на корпусе 22 редук- ,тора 16 становится меньше неизменного в данном случае усилия растяжения пружины 24 и зубчатая рейка 20 сме- щается влево. Распределитель 15 гид- роцилиндра 14 смещается влево и ста- торное кольцо 56 опускается. Подача гидронасоса 13 увеличивается, и нагрузка на выходной вал 17 приводного двигателя 11 повышается. Увеличивается скорость прокатки, и реактивный момент на корпусе 22 редуктора 16 повышается. Распределитель 15 первого гидроцилиндра 14 перемешается и оста- навливается, занимая новое положение, когда сила растяжения пружины 24 уравновешивается реактивным моментом. Приводной двигатель 11 про- должает работать при оптимальном чис- ле оборотов заданной частичной скоростной характеристики, несмотря на уменьшение момента прокатки, так как в силу увеличения подачи гидронасоса 13 момент прокатки, приведенный к выходному валу 17, оказывается равным крутящему моменту прив.одного двигателя 11.

Таким образом, предлагаемый про- катный стан обеспечивает работу приводного двигателя 11 при оптимальном числе оборотов заданной частичной скоростной характеристики при изменениях в широких пределах как ско- рости прокатки, так и момента прокат ки. Работа приводного двигателя 11 в оптимальном режиме при различных режимах прокатки характеризуется максимальным термическим КПД осуществляемого термодинамического цикла и минимальной цикловой подачей жидког топлива. Это повышает ресурс работы приводного двигателя Ml, сокращает простои прокатного стана из-за профилактических ремонтов приводного двигателя 11 и снижает потребление жидкого топлива, что существенно по вышает экономическую эффективность работы прокатного стана.

Формула изобретения

Прокатньш стан, содержащий неподвижную станину с размещенными в ней С-образным профилированным вкладышем и нажимными элементами, охватывающими кулачковый генератор бегущих волн деформации, несуш 1й рабочие валки, и образующими вМёсте с боковыми крьш1ками по крайней мере две камеры переменного объема, размещенные вдоль С-образного профилированного вкладьш1а, и приводной двигатель с регулятором крутящего момента, отличающийся тем, что, с целью повьш1ения экономической эффективности его работы, он снабжен связанным с камерами переменного объема станины посредством прямой и обратной магистралей роторным гидронасосом, редуктором, связываюш 1м ротор гидро.на- coca с упомянутым двигателем, кинематически связанной с корпусом гидронасоса зубчатой рейкой, установленной с возможностью возвратно-поступательного перемещения, и двумя управляющими гидроцилиндрами, оборудованными распределителями, при этом один из гидроцилиндров связан с гидронасосом, а его распределитель кинематически связан с одним из концов рейки, другой гидроцилиндр кинематически связан с другим концом рейки, а его распределитель оборудован кулачком, который связан с регулятором крутящего момента двигателя.

2В

32

3V

29

31

Фиг.2

0цг.5