Шестеренная клеть главного привода прокатного стана Советский патент 1992 года по МПК B21B35/12 

Изобретение относится к машиностроению и касается редукторостроения, а конкретнее относится к шестеренным клетям главного привода прокатных станов для производства проката с периодически изменяющимся по длине сечением.

В процессе прокатки вращение валков рабочей клети такого стана должно быть строго синхронизировано, что обеспечивается зацеплением зубчатых венцов наса- женлых на выходные валы шестеренной клети главного привода. С другой стороны, в процессе настройки рабочей клети валки должны плавно поворачиваться друг относительно друга, обеспечивая совпадение нанесенных на них калибров. Устранение противоречия между этими требованиями и составляет основную задачу, на решение которой направлено предполагаемое изобретение.

Решение должно обеспечивать точность настройки валков и тем самым точность прокатываемых изделий, а также снижение трудозатрат в процессе настройки и упрощение конструкции привода прокатного стана.

Известна шестеренная клеть главного привода прокатного стана, преимущественно периодической прокатки, содержащая два параллельных выходных вала, снабженных к осозубыми, либо шевронными зубчатыми венцами, и вращающихся в противоположные стороны с равными частотами вращения.

В известной конструкции зубчатые венцы выходных валов введены в непосредственное зацепление друг с другом, что обеспечивает строгую синхронность вращения шестеренных валков в процессе прокатки и в то же время исключает возможность их относительного поворота в процессе настройки.

При использовании такой клети в станах, предназначенных для производства проката с периодически изменяющимся по длине сечением, между рабочими и шестеренными валками приходится устанавливать какое-либо соединительной устройство, обеспечивающее возможность поворота рабочего валка относительно шестеренного.

Такое устройство может быть выполнено, например, в виде регулировочной муфты, преимущественно, главной линии стана периодической прокатки. Устройство содержит устанавливаемые на соединяемых палах зубчатые колеса, соосную с ними составную зубчатую обойму, полуобоймы которой кинематически связаны с зубчатыми колесами посредством двух групп паразитных шестерен с водиламм, а также самотормозящийся привод взаимной угловой регулировки валов и промежуточное самоустанавливающееся звено, самотормозящимся приводом связаны между собой зубчатые

полуобоймы, а самоустанавливающимся звеном - водила.

Недостаток известной конструкции клети состоит прежде всего в сложности соеди- нительного устройства, содержащего

большое количество паразитных элементов, что обуславливает недостаточную надежность и жесткость привода в целом, большую трудоемкость его изготовления, сложность настройки и в конечном счете

недостаточную точность прокатываемых изделий.

. Из известных шестеренных клетей главного привода прокатного стана, преимущественно периодической прокатки, наиболее

близкой по технической сущности является клеть, содержащая два параллельных выходных вала, снабженных косозубыми венцами и вращающихся в противоположные стороны с равными частотами вращения, и

один входной вал, снабженный косозубым венцом, введенным в зацепление с косозубым венцом первого из выходных валов.

В корпусе клети установлены червячные колеса с возможностью перемещения в направлении оси червяка, а механизм перемещения, выполненный в виде рамы, взаимодействует с цилиндрическими поверхностями подушек червячных колес посредством U-образных расточек и установлен с

возможностью поворота на размещенных на корпусе шестеренной клети осях.

Оси поворота рам размещены в плоскости осей червячных колес и между последними на равных расстояниях от них, а одна

из подушек червячных колес снабжена устройством ее фиксации относительно корпуса шестеренной клети. Регулируемые тормозные устройства установлены на подушках валков.

Недостатком известной конструкции шестеренной клети является сложность конструкции,.объединяющей большое число исходных звеньев, что значительно усложняет изготовление и сборку, снижает производительность стана из-за более длительного времени настройки. Кроме того, имеет место ограниченность передаваемого момента, обусловленная низкой по сравнению с зубчатыми передачами несущей способностью

червячных передач.

Целью изобретения является повышение точности прокатываемых изделий путем обеспечения возможности поворота одного из выходных валов относительно второго.

Поставленная цель достигается тем, что шестеренная кл;ть главного привода прокатного стана преимущественно периодической прокатки, содержащая два параллельных выходных вала, снабженных косозубыми венцами и вращающихся в противоположные стороны с равными частотами вращения, и один входной вал, снабженный косозубым венцом, введенным в зацепление с косозубым венцом первого из выходных валов, согласно изобретению, снабжена промежуточным валом и установленным на нем подвижным блоком, состоящим из двух жестко связанных между собой косозубых венцов с различными направлениями линии зуба, один из которых введен в зацепление с венцом входного, а второй - с венцом второго выходного вала, причем ширина В венцов входного и второго выходного вала выполнена большей ширины В0 каждого из венцов промежуточного вала на величину осевого перемещения блока sin/3-i , sin

S 0,5 Д (Y ГП1 Z21ГП2 Z22

где требуемый угол относительного поворота выходных валов;

Z21, Z22, ГЛ1, ГП2, , fo. ЧИСЛЭ Зубьев,

нормальные модули, и углы наклона зубьев косозубых венцов соответственно первого и второго выходных валов, а числа зубьев zoi, Z02 соответственно первого и второго венцов промежуточного вала определены

ИЗ УСЛОВИЯ ZQ1 Z22 Z02 Z21.

Причем числа зубьев и модули венцов связаны между собой зависимостями Z21 ZQ1

Z1 + Z21/mi/ COS (ZQ2 + Z22)rfi2/COS /% ,

где zi - число зубьев венца входного вала.

Кроме того, подвижный блок снабжен устройством осевого перемещения, выполненным в виде винта, жестко закрепленного на торце промежуточного вала, гайки, жестко установленной на корпусе клети, и контргайки, а блок зубчатых венцов установлен на подшипниках качения и зафиксирован от осевого перемещения относительно промежуточного вала.

Такое конструктивное выполнение шестеренной клети главного привода прокатного стана, преимущественно периодической прокатки позволяет повысить точность прокатываемых изделий за счет обеспечения возможности угловой настройки валков рабочей клети при повороте одного из выходных валов относительно второго.

Кроме того, достигается упрощение конструкции привода стана за счет исключения ряда кинематических звеньев в схеме привода,

Такое конструктивное выполнение клети позволяет также повысить производительность стана за счет снижения трудозатрат при его настройке на заданный размер.

На фиг. 1 изображена шестеренная клеть главного привода прокатного стана

периодической прокатки; на фиг. 2 - разрез А-А фиг. 1; на фиг. 3 - разрез Б-Б фиг. 1.

Шестеренная клеть главного привода прокатного стана периодической прокатки содержат два параллельных выходных вала

1,2, снабженных косозубыми венцами 3, 4 и вращающихся в противоположные стороны с равными частотами вращения, и один входной вал 5, снабженный косозубым венцом 6, введенным в зацепление косозубым

венцом 3 первого из выходных валов 1. В клети установлен промежуточный вал 7, снабженный расположенным на подшипниках качения 8 подвижным блоком 9 из двух жестко связанных между собой косозубых

венцов 10, 11, один из которых введен в зацепление с венцом б входного 5, а второй - с венцом 4 второго выходного вала 2. Клеть содержит также устройства осевого перемещения блока 9, включающего винт

12, жестко закрепленный на торце промежуточного вала 7, гайку 13, жестко установленную на корпусе 14 клети и контргайку 15. Подвижный блок 9 зафиксирован от осевого перемещения относительно промежуточного вала посредством гайки 16.

Ширина В венцов 6, 4 входного 5 и второго выходного вала 2 выполнена большей ширины Вт каждого из венцов 10, 11, промежуточного вала 7 на величину осевого перемещения блока 9, определяемой из соотношения

S 0,5 (

sin ffisin/fo

+

)

ГЛ1 Z21ГП2 Z22

где требуемый угол относительного 5 поворота выходных валов;

Z21, 222. ПЛ1, ГП2, ,2 ЧИСЛЭ ЗуОЬвП,

нормальные модули и углы наклона зубьев косозубых венцов соответственно первого и второго выходных валов, а числа зубьев zoi, 0 202 соответственно первого 10 и второго 11 венцов промежуточного вала 7 определены

ИЗ УСЛОВИЯ ZQ1 Z22 ZQ2 Z21, Где 201, ZQ2

числа зубь.ев косозубых венцов блока шестерен промежуточного вала. 5 Из конструктивных соображений оси всех четырех валов целесообразно расположить в вершинах прямоугольника.

В этом случае расстояние между осями промежуточного 7 и второго выходного валов 2 должно быть равно межосевому расстоянию aw входного и первого выходного вала

aw (21 + Z2i)m i/2cos (zo2 +

+ Z22)/1TI2/2COS jh .

Кроме того, с целью повышения нагрузочной способности клети это расстояние должно быть выполнено большим заданного конструкцией стана расстояния а между осями выходных валов и равного ему расстояния между осями расстояния между осями входного и промежуточное валов:

а (21 + zoi)mi/2cos/ i Сравнивая это выражение с выражением

ДЛЯ 3w, ПРИХОДИМ К УСЛОВИЮ Z21 Z01

(zi + Z2l}mi/COS Pi (Z02H Z22)/m2/COS/ 2 ,

где 21 - число зубьев венца входного вала.

Устройство работает следующим образом.

При настройке рабочей клети на заданные параметры в шестеренной клети ослабляется контргайка 15 на винте 12, жестко соединенном с промежуточным валом 7. Вращая винт 12, перемещаем вал 7 о осевом направлении на определенный ход S. При этом вместе с взлом 7 перемещается блок шестерен 9 с косозубыми венцами 10, 11, разворачивая в своем движении через косо- зубые венцы 3, 4 оба выходных вала 1, 2. Соответственно разворачиваются и рабочие валки клети кинематически связанные с выходными валами.

При осевом перемещении блока на величину S второй выходной вал 2 поворачивается относительно промежуточного вала 7 на угол

S tg/% 2 S sin/%

Г22ГП2 Z22

P 22

где Г22 0,5 rri2Z22/cos (h - делительный радиус венца 4.

Одновременно входной вал 5 поворачивается относительно вала 7 в противоположную

2Ssin/3i сторону на угол р

При этом первый выходной вал 1 поворачивается на угол

г 2 S

221 mi 221

#21 Р

Таким образом, выходные валы 1 и 2 разворачиваются друг относительно друга на угол

Р p21 X

х ( + sln#

ГП1 Z21ГЛ2 Z22

Отсюда по заданной величине (р находим потребное перемещение промежуточного вала

sinffi

5 0,(

mi 221

+

ГЛ2 Z22

)

0

5

0

По завершении настройки контргайка 15 стопорит вал 7 от осевого перемещения.

В процессе прокатки входной вал 5 вращается с угловой скоростью ш и приводит во вращение выходной вал 1 с угловой скоростью UJ21 О)1

Одновременно промежуточный вал 7 приводится во вращение с угловой скоростью (ой ,/гм1, а выходной вал 2-е угловой скоростью

202 ,, Z1 Z02

5

0

5

0

5

0

5

0)22 0)о

а)

Z 22Z 01 Z 22

Угловые скорости выходных валов должны быть равны между собой по абсолютной величине. Отсюда вытекает зависимость, связывающая числа зубьев венцов промежуточного и выходных валов

201 Z22 221 Z02

Предложенная шестеренная клеть по сравнению с известными позволяет упростить конструкцию привода прокатного стана за счет исключения ряда кинематических звеньев, а также повысить производительность стана путем снижения трудозатрат при его настройке и сокращения времени простоев,

Формула изобретения 1. Шестеренная клеть главного привода прокатного стана, преимущественно периодической прокатки, содержащая два параллельных выходных вала, снабженных косозубыми венцами, и один входной вал, снабженный косозубым венцом, введенным в зацепление с косозубым венцом первого из выходных валов, отличающаяся тем, что, с целью повышения точности прокатываемых изделий путем обеспечения поворота одного из выходных валов относительно второго, клеть снабжена промежуточным валом, установленным с возможностью осевого перемещения и несущим блок, состоящий из двух жестко связанных между собой косозубых венцов с различными направлениями линии зуба, один из которых введен в зацепление с венцом входного, а второй - с венцом второго выходного валов, причем ширина В венцов входного и второго выходного пала выполнена большей ширины Во каждого из-венцов промежуточного вала на величину осевого перемещения блока slnffi , sirij

,5Ao5/( ч ГП1 Z21ГП2 Z22

где требуемый угол относительного поворота выходных валов 221, 222, mi, 012, /5i ,{h соответственно числа зубьев, нормальные модули и углы наклона зубьев косозубых венцов соответственно первого и второго выходных валов,

а числа зубьев zci, 202 соответственно первого и второго венцов промежуточного вала определены из условия

Z01 222 202 Z21

2. Клеть по п.1,отличающаяся тем, что числа зубьев и модули венцов связаны между собой зависимостями

Z21 zoi;

(Z1 + Z2l)m 1/COS /3l ()т2/С08$2 ,

где zi - число зубьев венца входного вала.

3. Клеть по п. 1,отличающаяся тем. что подвижный блок снабжен винтовым устройством осевого перемещения, а блок зубчатых венцов установлен с возможностью вращения и зафиксирован от осевого перемещения относительно промежуточного вала.

Использование: конструкции шестеренных клетей главного привода прокатного стана для производства периодического проката. Сущность изобретения: два параллельных выходных вала 1,2 снабжены косо- зубыми венцами 3, 4 и вращаются в противоположные стороны. Один входной вал 5, снабженный косозубым венцом 6, введен в зацепление с косозубым венцом 3 первого из выходных валов 1. Клеть снабжена промежуточным валом 7 и установленным на нем подвижным блоком 9, состоящим из двух жестко связанных между собой косозубых венцов 10, 11 с различны- ми направлениями линии зуба, один из которых введен в зацепление с венцом 6 входного 5, а второй - с венцом 14 второго выходного вала 2. Ширина В венцов 6, 4 входного 5 и второго выходного вала 2 вы- полнена большей ширины Be каждого из венцов 10, 11 промежуточного вала 7 на величину осевого хода блока 9, который регламентирован математическим выражением. Также и числа зубьев и модули венцов связаны между собой определенными зависимостями. Подвижный блок снабжен устройством ссевого перемещения совместно с промежуточным валом. Изобретение позволяет повысить точность прокатываемых изделий путем обеспечения возможности поворота одного из выходных валов относительно второго. 2 з.п. ф-лы, 3 ил. V4 XJ О К П.0 Ы fug. г я

&г. /Лг

2о2.ГПг.

Фиъ1

Фиг.З