Шпиндельное устройство рабочей клети прокатного стана Советский патент 1982 года по МПК B21B35/14 

1

Изобретение относится к металлургическому оборудованию, а именно к приводам рабочих клетей прокатных станов.

Известны шпиндельные устройства рабочих клетей прокатных станов, содержащие подпружиненные подшипниковые опоры шпинделей, пружины которых опираются на регулировочные гайки 11.

Недостатком этих устройств является значительная трудоемкость регулировки положения шпинделя по высоте, осуществляемой вручную, а также необходимость остановки стана при выполнении такой регулировки.

Указанные недостатки устранены в шпиндельных устройствах с электро-механическим приводом регулировки положения шпинделя на высоте.

Известно шпиндельное устройство рабочей клети прокатного стана, содержащее шпиндель i подпружиненную подшипниковую опору шпинделя, установленную на траверсе, и винтовой механизм для возвратно-поступательного перемещения траверсы с приводом 12.

Недостатком этой конструкции является то, что. в случае ее применения на станах, у которых в процессе работы раствор валков изменяется в значительных пределах, возможно возникновение больших нагрузок в шпиндельном устройстве из-за чрезмерного сжатия или, наоборот, ослабления пружин подпружи10ненной опоры, которое может произойти в результате сведения или разведения валков при зафиксированной траверсе. Это может стать причиной поломки элементов привода и рабочей клети.

15

Целью изобретения является повышение долговечности элементов привода и рабочей клети за счет ограничения нагрузок, возникающих в шпиндельном устройстве при перемещении валков.

20 . Указанная достигается тем, что шпиндельное устройство, содержащее шпиндель, подпружиненную подшипниковую опору шпинделя, установленную траверсе,и винтовой механизм для возвратно-поступательного перемещени траверсы с приводом, снабжено неподвижно установленным гидроцилиндром со связанным с траверсой плунжером, в котором выполнена рабочая полость с размещенным в ней поршнем со штоком, взаимодействующим с винтом механизма перемещения траверсы, при этом в рабочей полости плунжера выполнен упор ограничения хода поршня, а рабочие полости цилиндра и плунжеры сообщены между собой. На фиг. 1 представлена схема шпин дельного устройства рабочей клети прог катного стана; на фиг. 2 и 3 показаны направления усилий, действующих на отдельные элементы шпиндельного устройства; на фиг. 4 и 5 приведены схемы взаимодействия между элементам устройства при предельных значениях усилий в системе. Шпиндель 1 лежит на подпружиненно подшипниковой опоре 2, пружины которой 3 связаны с траверсой 4 посредст вом тяг 5- Траверса t опирается на плунжер 6 гйдроцилиндра 7, питающего ся от гидросистемы постоянного давления (например, от грузового гидроаккумулятора). Корпус гидроцилиндра укреплен неподвижно. Внутри плунжера 6 расположен поршень 8 со штоком, ход которого относительно плунжера под действием рабочей жидкости ограничен упором 9, выполненным в виде заплечиков на плунжере 6. Шток поршня 8 взаимодействует с винтом 10 мех низма перемещения траверсы, включающего гайку 11, червячный редуктор 12 и электродвигатель 13. Устройство работает следующим образом. На плунжер 6 со стороны рабочей F (фиг. 2) жидкости действует усилие равное с „ „liilijiL (-т i - давление рабочей жидкости; - наружный диаметр плунжера 6 « - диаметр поршня 8. Усилие F,, взаимодействия плунжера 6 с траверсой равно F, G + Q где G - вес траверсы k с тягами пружинами 3; Q - суммарное усилие, развиваемо пружинами 3. Номинальным значением -усилия Q является величина Q,, равная суммар96ному весу шпинделя и подшипниковой опоры. Плунжер 6 взаимодействует с поршнем 8 с усилием FJ. На поршень 8 со стороны рабочей жидкости действует усилие р4(фиг.3), равное (-4 РШток поршня 8 взаимодействует с винтом 10 механизма перемещения траверсы с усилием Flj. Диаметры 0 и Dn определяются из выражений (1) и (3) по условиям F -f Рд F, N где Fam«x С - (ima P2min G + Q Qmnn Qr«j« максимально мально допустимые значения усилия (i(Qm n Qn imciK)Устройство работает следующим образом. Если усилие Q находится в допусти пределах, т.е. Qmi л Q Qmax.o F Fviniin основании выражения (5) F2 F. Из условия равновесия плунжера (фиг. 2). 1 РпТз(3) и, следовательно, F,,0, т.е. поршень 8 прижат к упору 9 плунжера 6. Из условия равновесия поршня (фиг.З) (3) F3 Тогда из выражения (о) следует, или, с учетом соотношения (k) Imoix Fs Поскольку Fj F jTtax ° Fg О, т.е. винт 10 контактирует со штоком поршня 8. Таким образом, при система винт-поршень-плунжер-травер са действует как единое целое. Вращая винт 10, перемещают прижатый к нему усилием F шток поршня 8, а f шток поршня в, а следовательно, и плунжер 6, поскольку поршень 8 неподвижен относительно плунжера 6, так как он прижат к упору 9 на плунжере усилием F. Траверса Ц перемещается вместе с плунжером 6. Перемещение траверсы k вызывает либо перемещение шпинделя 1 (в случае перевалки валков, когда шпиндель отсоединен от валка, при этом Q Q), либо изменение усилия сжатия пружин Q (когда шпиндель соединен с валком). При сжатии пружин 3 до усилия (i,T,c(x (например, когда винт 10 неподвижен. 59 а шпиндель перемещается вместе с валком вниз в результате сведения валков), усилие F достигает величины ,, после чего происходит разрыв контакта между винтом 10 и штоком поршня 8 (фиг. «). При этом Fj О и дальнейшего роста усилия F (следовательно и Q) не происходит что следует из выражений (11) и (6), При ослаблении усилия сжатия пружин 3 до величины , (например, когда винт 10 неподвижен, а шпиндел перемещается вместе с валком вверх в результате разведения валков), уси лие F,j уменьшается до величины Из выражений (5), (10) и (9) следует что в этом случае 0, т.е. происходит разрыв контакта между поршнем 8 и упором.9 на плунжере 6 (фиг. 5). Дальнейшего снижения усилия Fj (а следовательно и Q) не происходит. Таким образом, усилие, развиваемое пружинами подпружиненной опоры шпинделя, не может выйти за пределы допустимых значений. За счет этого обеспечивается защита элементов привода и рабочей клети от перегрузок и повышение их долговечности. Ожидаемый экономический эффект от внедрения изобретения на действующих станах горячей прокатки соста вит более 200 тыс. руб. Формула изобретения 1. Шпиндельное устройство рабочей клети прокатного стана, содержащее шпиндель, подпружиненную подшипниковую опору шпинделя, установленную на траверсе, и винтовой механизм для возвратно-поступательного перемещения траверсы с приводом, отличающееся тем, что, с целью повышения долговечности элементов привода и рабочей клети, оно снабжено неподвижно установленным гидроцилиндром со связанным с траверсой плунжером, в котором выполнена рабочая полость с размещенным в ней поршнем со штоКОМ, взаимодействующим с винтом механизма перемещения траверсы, при этом в рабочей полости плунжера выполнен упор ограничения хода поршня. 2. Устройство по п. 1, о т л и чающееся тем, что, с целью упрощения конструкции гидроцилиндра, рабочие полости цилиндра и плунжера сообщены между собой. Источники информации, принятые во внимание при экспертизе 1.Королев А.А. Конструкции и расчет машин и механизмов прокатных станов. М., Металлургия, 19б9, с. 197, рис. 98. 2.Реферативный сборник. М., ЦНИИТЭИтяжмаш, 1980, № 1-80-17, с. 18-21.

п

Фиг.1

13

JL

T/ Ф.З