Шпиндельное устройство линии прокатной клети Советский патент 1993 года по МПК B21B35/14 

Изобретение относится к прокатному производству, а именно к линиям рабочих клетей прокатных станов.-

Целью изобретения является снижение металлоемкости линии клети за счет снижения воспринимаемых ее элементами усилий перевалки.

На фиг. 1 показан общий вид линии клети; на фиг, 2 - разрез А-А на фиг. 1; на фиг, 3 - разрез Б-Б на фиг.2; на фиг.4 - разрез В-В на фиг. 2; на фиг. 5 и б схемы нагружения шпинделя при перевалке.

Линия прокатной клети состоит из рабочей клети 1 с рабочими валками 2, перевалочного устройства 3, шестеренной клети 4, и шпиндельного устройства 5, состоящего, в свою очередь из двух шпинделей б, взаимодействующих с валковыми муфтами 7, уравновешивающих пружин 8 и механизма фиксации шпинделей при перевалке 9. Механизм фиксации состоит из гйдроцилиндра 10, подьёмно-опускающейся рамы 11, несущей призматические опоры 12 и опирающейся «а шток 13 гидроцйлйндра 10, и стационарных винтов 14, служащих фиксаторами перевалочного положения

рамы 1;1.: iV- S O:

Шпинделя 6 опираются на пружины 8 через подшипники 15«траверсы 16. Пружи- ны 8 выбраны таким образом, чтобы в рабочем положении шпинделей коэффициент их уравновешивания, определяющийся отношением усилия пружин к весу Gin шпинделя, был близок к единице или больше,; а при перевалке- гарантированно меньшим единицы (Руп/Сш 0,8-0,9, где Руп - усилие пружин при перевалке), чтобы исключить возможность самопроизвольного подъема шпинделей после размыкания с валками. Степень неуравновешенное™ шпинделей при перевалке ДуП составляет, следовательно, 0,1-0.2 ( Дуп 1 Pyn/Guj). Д

С целью разгрузки подшипников шестеренной клети 4 от усилий перевалки, передаваемых через шпинделя б, траверсы 16 зафиксированы в пазах 17 рамы 18 шпиндельного стула с минимальными зазорами в направлении оси шпинделя.

Из-за малых боковых зазоров в сопряжении валка и шпинделя процесс введения валков даже при точной настройке винтов 14 механизма фиксации сопровождается взаимоцентрированием валков и шпинделей, осевое усилие со стороны механизма перевалки, которое необходимо приложить к валку для совмещения его оси с осью шпинделя, определяется в общем случае формулой

,

(D

где f - коэффициент трения в шарнире; F - функция, вид которой определяется типом шпинделя, а числовое значение - геометрическими размерами шарниров, боковыми зазорами и несоосностью валка

и шпинделя, В частности, для универсальных шпинделей при центрировании по

вкладышам скольжения fF 6, для зубчатых fF А; . . : . - , N - нормальная сила, которую необходимо приложить к шпинделю для перемещения его на ось валка (сила сопротивления

сближению осей валка и шггинделя).

Величина N определяется путем реше-: ния уравнений равновесия шпинделя, нагруженного собственным весом и усилиями механизмов уравновешивания и

фиксаций..: --.: ,-:,у::У : -:: -: , ::, ; -.; :;Л:-. Если валок располагается при введении несколько выше шпинделя, последний отрывается от опор фиксаций и поддержива- ется только пружинами. Схема нагружения

в этом случае приведена на Величина

NVнормально силы сопротивления определяется полуразностью веса шпинделя и

усилия его уравновешиваниятри переваяке, т.е; Kli Дуп 6ш/2, где Сш - вес шпинде„я. При Дуп 0 i-0,2. N1 (0,05-0,1) Сш, т:е. величина силы сопротивления; а следовательно, и усилия перевалки сравнительно

невелика/ : ;7 - : V.-- v-::-V : ;::X-:: -: l. .: ; Если валок располагается ниже шпинделя, процесс взаимоцентрирования сопро- врждается задавливанием штока гидроцилиндра 10, т.е. преодолением его усилия. Схема нагружения шпинделя в этом случае приведена на фиг.6. Величина N2 силы сопротивления составляет

N2- - ДуП Сш/2

(2)

где Рф1 - усилие гидроцилиндра 10 при фик- сации шпинделей (на один шпиндель);

1ф - плечо приложения этого усилия относительно ведущего шарнира шпиндеПЯ; ;;. . „ :; . : . : . /Ч:.-;- .

1-ш - длина шпинделя по осям шарниров.

Полагая, с целью минимизации сил сопротивления при перевалке, что величина Na не должна превышать малой величины NI, и учитывая, что усилие гидроцилиндра 10

должно превышать при перевалке неуравновешенную пружинами часть веса шпинделя (Рф1 Дуп Сш1ш/2 1ф), определим диапазон величины усилия гидроцилиндра 10 при фиксировании шпинделей:

Луп Сш1-ш/2 Цф Рф1 Луп Сш1ш/1-ф(3)

при выполнении этого условия сила сопротивления сближению осей валка и шпинделя при любом их взаиморасположении не превысит малой полуразности веса шпинделя и усилия его уравновешивания при перевалке, не превышающей 10% от веса шпинделя.

Для выполнения ремонтных работ гидроцилиндр 10 должен быть рассчитан на полный вес шпинделя, т.е.

РФ2 Сш1-ш/2 1-ф

где Рф2 - полное усилие на 1 шпиндель.

При ДуП 0,1-0,2 Рф2 больше Рф1 а 5-10 раз. Для создания различных усилий гидроцилиндр 10 выполнен с возможностью работы в двух режимах: с одновременной подачей давления в поршневую и штоковую полость при перевалке и с подачей давления только в поршневую полость - при ремонтных работах. В первом случае гидроцилиндр работает площадью штока, во втором - площадью поршня, т.е.

РФ1 рРш, Рф2 рРп,(5)

где р - давление,

Рп и РШ площади поршня и штока. Сопоставив (3) - (5), получим:

Луп F:u/Fn 2 Луп... (6)

При выполнении условия (6) сила сопротивления в шарнире каждого шпинделя не превышает 10% от его веса независимо от взаиморасположения валка и шпинделя при завалке, благодаря чему усилие перевалки сокращается по меньшей мере в 5 раз по сравнению с прототипом. В то же время гидроцилиндр сохраняет возможность подъема-опускания как частично уравновешенных, так и полностью неуравновешенных шпинделей, благодаря чему технологические возможности устройства по сравнению с прототипом остаются неизмененными.

Для обеспечения работы гидроцилиндра 10 в двух режимах его штоковая полость 19 соединена с нагнетательным трубопроводом 20 посредством трубопроводов 21 и 22 с обратными клапанами 23 и 24, и со сливной магистралью 25 - посредством трубопровода 26 с гидрораспределителем 27. Поршневая полость 28 выполнена с возможностью поочередного соединения с нагнетательным трубопроводом 20 или сливной

магистралью 25 посредством трубопровода 29 и гидрораспределителя 30.

Устройство работает следующим образом.

5Во время прокатки шток 13 гидроцилиндра 10 опущен, опоры 12 отведены вниз от шпинделей. Уравновешивание шпинделей осуществляется пружинами 8 с коэффициентом, близким к единице или переуравно10 вешиванием,

При перевалке гидрорэсп редел итель 30 соединяет поршневую полость 28 гидроцилиндра 10 с нагнетательным трубопроводом 20. Шток 13 сжимает жидкость в штокоеой

15 полости, закрытой клапаном 23, до создания в ней давления нагнетания. После этого обратный клапан 23 открывается, штоковая полость также соединяется с нагнетательным трубопроводом. Давления в полостях

20 19 и 28 выравниваются. Разность усилий на шток 13 со стороны поршневой и штоковой полостей определяется пооизведением давления в нагнетательном трубопроводе на площадь штока. Гидроцилиндр 10 поднима25 ет раму 11 с опорами 12, а с ней - уравновешенные шпинделя 5 до упора в винт 14, выводя шпинделя на уровень перевалки. Пружина 8 при этом частично разжимается, и коэффициент уравновешивания снижает30 ся до величины 0,8-0.9, что соответствует : усилию цилиндра.

Из клети извлекаются изношенные вгл- ки и вводятся новые. В процессе введения происходит взаимоцентрирование валка и

35 шпинделя, при этом, благодаря выполнению условия (6) максимальная сила сопротивления центрированию каждого шпинделя не превышает 10% его веса (независимо от взаиморасположения валка и

40 шпинделя), а полное усилие перевалки, необходимое для введения валков в шпинделя, не превышает величины 1,2 6Ш. Усилие перевалки воспринимается подушками валков 2, перевалочным устройством 3 и рамой

45 18 шпиндельного стула. . После введения валков гидрораспределитель 30 соединяет поршневую полость 28 со сливной магистралью 25, а штоковую полость 19 - через трубопровод 22 с открытым

50 клапаном 24 с нагнетательным трубопроводом 20. Рама 11 опускается, обеспечивая возможность установки шпинделей б совместно с валками 2 в рабочее положение. Для выполнения ремонтных работ, на55 пример, замены пружин 8, гидроцилиндр 10 должен поднимать и поддерживать полностью неуравновешенные шпинделя. Для этого распределитель 30 соединяет поршневую полость 28 с нагнетательным трубопроводом 20, а распределитель 27 соединяет

штоковую полость 19 со сливной магистралью 25. Усилие гидроцилиндра определи- ется в этом случае произведением давления на площадь поршня, рассчитанную на пряный вес шпинделя.

Таким образом,.выполнение поршневой и штоковой полостей гидроцилйндра фиксации с возможностью как раздельного, так и одновременного соединения с нагнетательным трубопроводом или соблюдении соотношения площадей штбка и поршня по формуле (6) обеспечивает многократное снижение сил сопротивления перемещению валков при перевалке, что дает возможность разгрузить перевалочное устройство, шпиндельный стул и другие элементы линии клети от необходимости восприятия больших усилий, уменьшить их металлоемкость, т.е. в конечном счете - снизить металлоемкость всей линии клети.

. . - . ,:-. ...... : . . Форм у л а и зоб ре т ей и я : Шпиндельное устройство линии прокатной клети, состоящее из шпинделей, меха-

низмов их уравновешивания и механизма фиксации при перевалке, содержащего поршневой гидроцилиндр, шток которого соединен с подъемно-опускающимися опорами шпинделей, при этом поршневая и штоко- вая полости гидроцилиндра сообщены с нагнетательным и сливным трубопроводами, отличающееся тем, что, с целью снижения металлоемкости линии клети за счет уменьшения усилий перевалки, поршневая и штоковая полости гидроцилиндра фиксации выполнены с возможностью одновременного сообщения одна с другой и с нагнетательным трубопроводом за счет установки между штоковой полостью и нагнетательным трубопроводом обратного клапана, при этом соотношение площадей поршня Fn и штока Рш находится в диапазоне : :-.-v;;../; :: . .. : , .

Ауп Fui/Fn 2Дут

где Луп - степень неуравновешенности шпинделей при перевалке.

Изобретение относится к прокатному производству, а именно к линиям рабочих клетей прокатных станов. Сущность изобре . . - . . s. #тения: механизм 9 фиксации шпинделей 6 при перевалке содержит поршневой гидроцилиндр 10, шток которого соединен с подъемно-опускающимся опорами шпинделей, при этом поршневая и штоковая полости сообщены с нагнетательным 20 и сливным 26 трубопроводами. Поршневая и штоковая полости гидроцилиндра фиксации выполнены с возможностью одновременного сообщения друг с другом и нагнетательным трубопроводом за счет обратного клапана 23, при этом соотношение площадей поршня и штока выбирается из условия Дм Рш/Рп 2Д-п, где Рп и Рш - площади поршня и штока, ДуП - степень уравновешенности шпинделей при перевалке. При этом обеспечиваются оптимальные условия, уравновешивания шпинделей при, работе и перевалке. 6 ил. & 00 ю ю ел ел

fa l

Oi -si Ьо

-I

00

Фиг 5