Устройство для привода двух рабочих валов,преимущественно валков прокатных станов

 

(72) Авторы изобретения

Н. В. Судаков, В. Г. Сосюрко, B. Н. Выд и B. А. Густов

Челябинский политехнический институт им. (71) Заявитель (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ- ПРИВОДА ДВУХ РАБОЧИХ ВАЛОВ, ПРЕИМУЩЕСТВЕННО ВАЛКОВ ПРОКАТНЫХ СТАНОВ

Изобретение относится преимущественно к черной и пветной металлургии.

Технический уровень конструкций приводов современных прокатных станов определяется возрастанием скорости про5 катки и крутящих моментов, а также повышением гибкости регулирования уровня и соотношения скоростей валков.

Наиболее предпочтительным для привода валков прокатного стана вращающихся. с различными скоростями по отношению друг к другу, является индивидуальный, либо цифференпиальный привод.

Послецний включает в качестве основного элемента дифференциальный редуктор.

Привод с дифференциальным редуктором вьп одно отличается от индивидуального привода тем, что в случае работы одного из валов в реактивном режиме позволяет го рекуперировать механическую энергию и тем самым понизить установочную, мощ- .. ность двигателей привода до минимальнонеобходимого значения (1 J .

Однако дифференциальный привод "сложен в конструктивном отношении, имеет большой вес и габариты, а значительное число кинематических связей приводит к дополнительным потерям мощности и снижению коэффипиента полезного действия.

Известен привод рабочих валков, содержащий, по меньшей мере, один основ- ной. двигатель, вал ротора которого кинеI матически связан с одним из рабочих валов, а статор установлен с возможностью вращения в поцшипииковых опорах, соосных ротору, и, по меньшей . мере, один вспомогательный двигатель со стапионарным статором, кинематически связанный с одним из элементов основного двигателя.,Привод может быть выполнен как в индивидуальном, так и в общем вариантах. Общий вариант предполагает установку шестеренной клети между рабочими валами. Привод решает ряд проблем, связанных с повышением оборотов рабочих валов, а также повышает

3 10039 надежность линии привода при перегрузках 2 .

Однако в случае исполнения привода в общем варианте путем установки шестеренной клети, жестко связывающей рабочие валы, привод теряет гибкость регулирования соотношения скоростей рабочих валов и в этом смысле повторяет недостатки известных общих приводов. Использование в качестве

t0 связи между рабочими валами дифференциальных редукторов приводит к существенному сложнению конструкции привода, увеличению его габаритов и веса.

Бель изобретения - уменьшение устано- 5 вочной мощности за счет оптимального использования энергии двигателей, в частности ее рекуперапии, в соответствии с рабочей нагрузкой валов при сохранении возможности гибкого регулирования величины и соотношения скоростей валов.

Эта цель достигается тем, что статор основного двигателя кинематически свя» зан предпочтительно зубчатой передачей, со вторым из рабочих валов, а вспомогательный двигатель кинематически связан с одним иэ рабочих валов.

С целью уменьшения моменте взаимо-. действия ротора и статора основного двигателя и уменьшения тем самым его габаритов, ротор вспомогательного двигателя связан с тем же рабочим валом, что и ротор основного двигателя; при установке двух вспомогательных двига.телей, их кинематически связывают с разными рабочими валами.

Предусмотрена также воэможность установки подшипниковых опор статора основного двигателя на валу его ротора

Этим обеспечивается связь между ра бочими валами посредством электромагнитного поля взаимодействия ротора и статора, благодаря чему скорость и направление вращения одного рабочего вала регулируется относительно другого рабочего вала в широком диапазоне путем регулирования cKopocra вращения рр7ора относительно ск6рости вращения ртатора основного двигателя известными, 50 для электрических машин способами.

Второй двигатель (вспомогательный) обеспечивает уровень скорости и направление вращения одного из рабочих валов. 55

При работе одного из рабочих валов в реактивном режиме что практически имеет место, например, s процессе про49 4

° катки-волочения, рекуперацня мощностирабочих валов происходит в основном двигателе. В результате отмеченных возможностей предлагаемого устройства отпадает необходимость испольэовать в системе привода дифференциальный редуктор»

Таким образом, при минимальном числе кинематических передач достигается гибкость регулирования, свойствен- . ная индивидуальному приводу, при минимально необходимой установочной мощности двигателей, что свойственно npuqody с дифференщюальным редуктором.

На фиг. 1-4 изображены варианты схем устройства.

Устройство для вращения двух рабочих валов 1 и 2 имеет основной,3 и вспомогательный 4 двигатели. Ротор 5 основного двигателя 3 кинематически связан с рабочим валом 1 посредством муфты 6t

Статор 7 двигателя 3 установлен в стационарно закрепленных подшипниковых опорах 8. Корпус статора посредством шипа 9, переходящего в вал 10, кинематически связан с передачей 11, а через нее с промежуточными валами 12 и 13.

Вал 12 чер : муфту 14 кинематически связан с рабочим валом 2, а вал 13 через муфту 15 со вспомогательным двигателем 4.

Устройство работает следукхцим образом.

Двигателем 4 задается требуемый уровень скорости и направление вращения рабочему валу 2 и через передачу 11 статору 7 основного двигателя 3. На обмотки ротора 5 и статора..7 основного двигателя 3 подается напряжение от источника питания. При этом ротор 5 приводится во вращение относительно статора 7 со скоростью г отн . Абсолютная скорость spamesss ротора 5 и рабочего вала 1 (3ч ) равна алгебраической сумме скорости вращения статора 7 (n-t- —.) и

l1g скорости вращения ротора относительно ст®тора (потн ), п

hj=tlт n0TH= —; t îòí где з — передаточное отношение передачи 11.

Таким образом, уровень скорости и на правление вращения рабочего вала 2 задаются я регулируются двигателем 4, а рабочего вала 1 — двигателем 3 путем управления относительной скоростлю вращенМя потн, как и в обычных двигатеS 1003 9 лях. Соотношение скоростей рабочих валов может регулироваться как путем изменения И2, так и Пст, что следует из формулы

2 5 — + tl отн ц2 п2

При работе рабочего sana 2 в реактивном режиме (мощность поступает не от î устройства к рабочему валу, а от вала к устройотэу), что может иметь место на практике, мощность от вала 2 через муфту 14, промежуточный вал 12 и передачу 11 передается статору 7, кото15 рый, в свою очередь, через магнитное поле передает мощность ротору 5 и рабочему валу 1, работающему э активном режиме. Указанное обстоятельство обеспечивает работу двигателей 3 и 4 в активном (двигательном) режиме.

2о

В результате суммарная установоч ная мощность двигателей N> не превышает минимально необходимого значения, равного алгебраической (с учетом знака) сумме мощностей на рабочих валах

1и 2, т.е. у . l+ 4 2.

При индивидуальном приводе рабочих валов в рассмотренном режиме было бы >=t> l+ 84 I=i )+l 2lI

Очевидно, что

l „l++(82 Н„+ И

Аналогичным образом происходит рекуперация энергии s основном двигателе и в случае работы вапа 1 в реактивном режиме.

С целью упрощения конструкции:-:корпуса статора 7 и уменьшения диаметра подшипниковых опор 8 валы. 16 ротора основного двигателя 3 эьтолнены удлиненными, что поюоляет установить нх в стационарно закрепленных подшипниi кэвых опорах В (фиг. 2), а статор 7 установлен на подшипниках 17, которые расцоложены иа эращающихся валах. 16 ротора 5.

C цепью уменьшения крутящего мо50 мента взаимодействия ротора 5 и статора 7 двигателя 3 и уменьшения его габаритов выходной вал 18 ротора двигателя 4 кинематически связан с тем же рабочим валом, что и ротор двигателя 2 (фиг. 3).

При установке двух вспомогательных двигателей 4 один из них кинематически связан с рабочим валом 1, а другой ки49 б нематически связан с рабочим валом 2 (фиг. 4).

Таким образом, s результате использования связи между рабочими валами посредством взаимодействующих электромагнитных полей ротора и статора основного двигателя в предлагаемом устройстве сочетается простота, свойственная индивидуальному приводу, и обеспечивается минимально необходимая мощность двигателей, что характерно для привода с дифференциальным редуктором.

Укаэанное обстоятельство позволяет уменьшить габариты, вес, упростить конструкцию, повысить надежность, точность и гибкость в управлении вращением ра; бочих валов, а также повысить коэффициент полезного действия привода э целом. Предлагаемый привод не исключает, и других возможных схем в частности, связанных с использованием .понижающих редукторов, передач с коническими шестернями для привода непараллельных рабочих валов и т.п. формула изобретения

1. Устройство дпя привода двух рабочих валов, преимущественно валков прокатных станов, содержащее, по меньшей мере, один основной двигатель, вап ротора которого кинематически связан с одним из рабочих валов, а статор установлен с возможностью вращения в подшипниковых опорах, соосных ротору, и,, по меньшей мере, один вспомогательный двигатель со стационарным статором, кинематически связанный своим ротором с одним из элементов основного двигателя, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с цепью уменьшения установочной мощности за счет оптимального использовании энергии двигателей, в частности ее рекуперапии, в соответствии с рабочей нагрузкой валов при сохранении воэможности гибкого регулирования величины и соотношения скоростей валов, статор кинематнчесии связан предпочтительно зубчатой передачей, со вторым из рабочих валов, а вспомогательный двигатель кинематическй связан с одним иэ рабочих валов.

2. Устройство по п.l, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с цепью уменьшения момента взаимодействия ротора и статора основного двигателя и уменьшения тем самым его габаритов, ротор вспомогательного двигателя связан с тем

1003949 же рабочим валом, что и ротор основного двигателя.

3. Устройство по п.1, о т л и ч а— ю m е е с я тем, что при установке двух вспомогательных двигателей, их кинема тически связывают с разными рабочими валами.

4. Устройство по и. 1, о т л и ч ею щ е е с я тем, что подшипниковые

I опоры статора основного двигателя установлени на валу его ротора.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Авторское свидетельство СССР

М 275972, кл. В 21 В 35/00, 1976.

2. Авторское свидетельство СССР

N 651864, кл. В 21 В 35/00, 1976.

Ml.

Составитель B. Бейн ест

Редактор И, Касарца Техред С. Мигунова

Корректор О. Билак

Филиал ППП Патент, г. Ужгород, ул. Проектная, 4

Заказ 1655/9 Тираж 814 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета OCCP по целам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушскаи наб., д. 4/5