Прокатная клеть Советский патент 1981 года по МПК B21B13/14 

(54) ПРОКАТНАЯ КЛЕТЬ

1

Изобретение относится к прокатному производству, в частности к конструкции клетей прокатных станов и может быть использовано в листовых широкополосных станах.

Известны конструкции прокатных клетей, снабженных гидравлическим нажимным устройством и системой регулирования толщины. Клети могут иметь четыре валка (два рабочих и два опорных), шесть валков (два рабочих, два опорных и- дополнительные опоры, например, в виде нажимных роликов) и т. п. Для регулирования профиля валков применяется противоизгиб рабочих и опорных валков ЩОднако применение противоизгиба валков неэффективно при больших, диаметрах, а также длинных валках. Для деформации валков большбго диаметра требуются большие усилия, а следовательно, в валках возникаютбольшие и опасные по прочности напряжения, а также перегрузки подшип нйков. Противоизгиб рабочих валков большой длины имеет также недостатки, связанные с образованием волн . и неравномерностью распределения ; цеформации по длине валка. Кроме тЬго, при двух и более опорных валка

весьма важно правильно распределить нагрузку между опорньми валками.

Известна конструкция клети, вклюЧсиощая опорные валки и дополнительные опоры в виде нажимных роликов, размещенные в одной плоскости с рабочими валками, гидронажимные устройства, распорные гидроцилиндры, взаимодействукицие с основными опорами валков. При этом в данной конструкции прокатной клети с целью равномерного распределения усилия прокатки между смежными валками pacff порные гидроцилиндры выполнены двухполосн.ыми и их штоковые полости гидравлически связаны с гидроцилиндрами всп 1огательных валков. Данное устройство предназначено для устранения воздействия изменяющегося усиЛИЯ при профилировке валков на растяжени станины 2 .

Однако автоматическое регулирование усилия на дополнительные опоры в этом случае требует специальных достаточно сложных систем.

Известна прокатная клеть, включающая станины, рабочие валки, гидравлические нажимные цилиндры, опирающуюся на них верхнюю траверсу и

установленную на станинах нижнюю траверсу, опорные валки, опирающиеся шейками на верхнюю и нижнюю траверсы, дополнительные опоры на бочку опорных валков, размещенные Б одной плоскости с рабочими и опорными валками, опирающиеся на траверсы через гидроцилинд1%1 и гидростатические подшипники, систему смазки гидростатических подшипников, соединенную с карманами последних через преобразователи давления и включакяцую в себя гидравлическую связь гидроцилиндров дополнительных опор с напорным трубопроводом перед преобразователем давления ЗЗ . Недостатком этой конструкции является то, что в ней не обеспечивается автоматическое регулирование и не ограничена предельная нагрузка на подшипники. Цель изобретения - обеспечение при прокатке постоянного профиля валков независимо от изменяющего усилия и одновременно ограничения нагрузки на опорный валок и его под шипники. Поставленная цель достигается тем, что преобразователь давления выполнен в виде помеченного в корпу плунжера, имеющего участки разного диаметра и образующего с корпусом три ПОЛОСТИ: дросселирукицую щель регулируемой то едины, выполненную в виде гидростатической пяты, управляющую полость, связанную гидравли чески с нажимным цилиндром, и полост задаваемого нагруженного плунжера, соединенную с источником регулируемого усилия на плунжер. На фиг. 1 схематически изображена клеть с дополнительными опорами в виде нажимных роликов; на фиг. 2 вариант исполнения полости задаваемого йагружения плунжера; на фиг. 3 расчетная схема для определения изг бающего мсхента опорного валка; на фиг. 4 - схема клети с дополнительн ми опорами в виде гидростатического подшипника на бочке валка. Гидроцилиндры 1 нажимного устрой ства опираются на траверсу 2, в которой установлены гидроцилиндры 3 ц 4, опирающиеся на гидростатические по)191шпники 5 и б и через иих на дополнительную опору 7 в виде нажимного ролика и далееГ на опорный валок 8. Смазка в гидростатические карман 9 и 10 подшипников 5 н 6 подается от насоса 11 через преобразователь 12 давления между корпусам и плунже ром 13, у которого имеются полость 1 гидравлически соединенная с рабочим полостями гидроцилиндров1, полость 15, соединенная с насосой 11 и гидростатическими карманами 9 и 10, и полость 16, связанная с незгшисимым источником 17 давления. Для регулирования ддв/1еш1я, подаваемого источ aiLKCM 17, служит клапан 18. Кресте полости 16 с источником 17 и клапаном 18 для поджатия плунжера с заданным усилием может быть использована пружина 19 с резьбовым регулятором 20 хода. Дополнительная опора на валок 8 может быть выполнена в виде гидростатического подшипника 21 (фиг. 4), опирающегося на бочку валка 8. Устройство работает следующим образом. При отсутствии металла в валках давлейие в нажимном гидроцилиндре 1 и полости 14 равно нулю. Под действием усилия в камере устанавливается наибольшая величина зазора в камере 15, при этом падение давления в преобразователе близко к нулю, а давление в гидроцилиндрах 3 и 4 отсутствует. При заходе металла в валки поднимается давление в гидроцилнндре 1 и полости 14. Однако передвижение -плунжера 13 начнется лишь после ле того, как усилие на него в полости 14 превысит усилие в полости 16. До этого мсилента система характеризуется тем, что усилие на дополнительную опору 7 или подшипник 21 со стороны гидроцилиндров 3 и 4 отсутствует и все усилие прокатки передается через опорный йалок 8. Профилировка валков соответствует изгибающему моменту от этого усилия. При деформации валков от зтого усилия катающая образующая принимает требуеквлй профиль. Соответствие изгибающего момента ипрофилировки валков может быть рассчитано или подобрано на практике изменением давления в полости 16. При дальнейшем увеличении усилия прокатки давление в гидроцилиндре 1 и полости 14 продолжает возрастать а плунжер 13 передвигается в сторону уменьшения зазора в полости 15 (вниз по чертежу) . При зтом увеличивается сопротивление протеканию смазки через преобразователь давления, т. е. возрастает давление в гидроцилиндрах 3 и 4 и карманах 9 и 10. Размеры полостей 14, 15 и 16, гидрощшиндров 3 и 4, карманов 9 и 10 выбраны так, что с момента начала движения плунжера 13 приращение усилия прокатки равно усилию гидроцилнндров 3 и 4 дополнительной опоры 7. При этом нагрузка на подшипники валка 8 остается постоянной, а следоватеяьио, момент изгиба валка 8 можем предположить постоянным. Практика показьгаает, что при наличин гидравлической связи гидроцилиндров 3 и 4 с системой смазки гидростатических подшипников 5 и 6 давление PQ перед преобразователем 12 и его гидравлическое сопротивление находятся в зависимости , .. --- л ка / 1 . 4-Рло ЛР. где , FLJ - площадь цилиндра дополнительной опоры; d - диаметр подшипника; k - безразмерный коэффициент гидростатического смазочно го слоя в подшипнике. Из уравнения (l) видно, что усилие гидроцилиндров 3 и 4 практическ пропорционально сопротивлению преоб разователя давления. Поскольку плун жер преобразователя давления находи ся под действием нескольких сил, не обходимо показать, что изменение да ления дРц в нажимных гидроцилиндра 1 приводит к пропорциональному изме нению давления Р« в гидроцилиндрах 3 и 4. Из равновесия сил, действующ на плунжер 13, имеем о РК /. с- ti .г- /2.) 2 3 зад. 3 ,pa. площади сечения плун жера соответственно в управляющей полости, полости дросселирующей щели и полости задаваемого на гружения; давление в гидроста.тических карманах 9 и 10; давление в полости задаваемого нагружения. Из условия равновесия нагрузки на гидростатический подшипник и его несущей способности имеем . иа Из (,2) и (З) получаем g -РИР -РЗОА.РЪ) « Wi) Все члены правой части выражения (4) кроме к не зависят от Рц и PQ. В то же время несущественным, как показал ангшиз, изменением к в зависимости от PQ можно в данном рассмотрении пренебречь. Отсюда вытекает, что , Чб)

2F

где А Гб)

v)(ife)

и зависит т лько; от конструктивных параметров клети.

В результате работы устройства изгибакяций момент в наиболее напряженном сечении опорного валка имеет заданную величину и сохраняет посто1янное в процессе прокатки значение. Цайствительно, как видно из схемы нагружения опорного валка (фиг. З) , изгибающий момент может быть представлен следующим выражением

X Д о ( Д

), (7)

e-2b

Формула изобретения

Прокатная клеть, включающая станины, рабочие валки, гидравлические нажимные цилиндры, опиракицуюся на них

верхнюю траверсу и установленную на ( станинах нижнюю траверсу, опорные вал- ки, опирающиеся шеЯками на верхнюю и нижнюю т раверсы, дополнительные Ъпоры на бочку опорных валков, размеЩенные в одной плоскости с рабочими и опорными валками, опирающиеся на траверс через гидроцилиндры и :гидростатические подшипники, систему смазки гидростатических подшипников, соединенную с карманами последних

через преобразователи давлений и полученным в предположении, что iPnn-flPi, 1 IPu. .„. , v-5 где Ц, - усилие цилиндра дополнительной опоры. Из схемы клети видно, что РОП РИ - 1Л, ) где Р., - усилие нажимного гидроцилиндра 1. В середине валка, т. е. при х 2/2 Jc учетом (9) выражение ( принимает вид а -аг+е /4.- . и, е-It Для обеспечения постоянства момента по выражению (Ю) необходимо соблюдение условия -K),,(,,, Переходя к давлению в цилиндрах выражение (И) можно записать.в следующем виде Vf(-vv(H«. Ь выражении (12) все величины, кроме Рц и PQ, постоянны, а следовательно, постоянство момента в середине -валка обеспечивается пропорциональностью приращений дРц и дР доказанной ранее. Таким образом, описанное устройство позволяет по сигналу Р устанавливать значение сигнала PQ, обеспечивающее постоянную величину изгибающего момента на опорном валке, а следовательно, весьма простыми и надежными средствами создать благоприятные условия для устранения поперечной разнотолщинности с помощью предварительного профилирования валка. Кроме того, устройство позвояет ограничить предельную нагрузку на подшипники опорного валка, распределив усилие прокатки в заданном оотношении между подшипниками опорного валка и дополнительной опоры. включающею в себя гидравлическую связь гидроцилиндров дополнительных опор с напорным трубопроводом перед преобразователем давления, отличающаяся тем, что, с целью обеспечения при прокатке постоянного профиля валков независимо от изменяю щего усилия и одновременно ограничения на опорный валок и его подшипники, преобразователь давления выполнен в виде помещенного в корпус плунжера, имеющего участки разного диаметра и Образующего с кор пусом три полости: дросселирующую щель регулируемой толцины, выполненную в виде гидростатической пяты.

го

put2

Фиг.З управляющую полость, связанную гидравлически с нажимным цилиндром, и полость задаваемого нагружения плунжера, соединенную с источником регулируемого усилия на плунжер. Источники информации, принятые во внимание при экспертизе 1.Гидравлические нажимные механизмы для систем автоматизации прокатных станов в СССР и зарубежом. Сб. НИИИНФОРТЯЖМАШ, 1-74-8, 1974. 2.Авторское свидетельство СССР 398865, кл. В 21 В 13/14, 1976. 3.Авторское свидетельство СССР по заявке № 2004598/02, кл. В 21 В 13/14, 1974.