Способ уравновешивания подвижных масс

 

СПОСОБ УРАВНОВЕШИВАНИЯ ПОДВИЖНЫХ МАСС, преимущественно рабочей клети стана холодной прокатки труб, включающий приложением клети усилия, равного по величине произведению массы на ускорение и противоположного по знаку, отличающийся тем, что, с целью повышения эффективности уравновешивания и снижения динамических нагрузок, противоинерционное усилие создают тремя магнитами, обращенными друг к другу одноименными полюсами, один из которых, жестко соединенный с клетью, перемещают возвратно-поступательно синхронно с клетью на величину ее хода между двумя непо движными, поочередно воздействующими на подвижный магнит.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

РЕСПУБЛИН (1Ю (И) ЗсЮ В 21 В 21/00; F 16 F f5/03

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТИРЫТИЙ

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕН Я „"; ..,"„ " 13

К ABTOPCHOMV СВИДЕТЕЛЬСТВУ ь ИБЯЯ 0 Р:. 1 (21) 3395455/22-02 (22) 09.02.82 (46) 30.03.84. Бюл. У 12 (72) Ю.И. Черевик, О.Я. Рабинович, В.В. Мусатов, В.А. Строменко, В.П. Конотопченко, А.Н. Черемисинов и В.А. Ткачук (7 1) Институт черной металлургии (53) 621.771.06-589.4.002.7(088.8) (56) 1. Кожевников С.Н., Климковский Б.М., Ткаченко А.С. Способы выравнивания нагрузок на приводном валу и уравновешивания сил инерции возвратно-поступательного перемещения масс главного привода станов холодной прокатки труб. — Сборник трудов ИЧМ, т. ХХ "Модернизация и автоматизация оборудования трубопрокатных станов", М., "Металлургия", 1965, с. 76-93.

2. Авторское свидетельство СССР

У 227283, кл. В 21 В 21/00, 1968. (54) (57) СПОСОБ УРАВНОВЕШИВАНИЯ

ПОЛВЮКНЫХ МАСС, преимущественно рабочей клети стана холодной прокатки труб, включающий приложение к клети усилия, равного по величине произведению массы на ускорение к противоположного по знаку, о т л и ч а юшийся тем, что, с целью повышения эффективности уравновешивания и снижения динамических нагрузок, противоинерционное усилие создают тремя магнитами, обращенными друг к другу одноименными полюсами, один из которых, жестко соединенный с клетью, перемещают возвратно-поступательно синхронно с клетью на величину ее хода между двумя непо движными, поочередно воздействующими на подвижный магнит, 1 1082

Иэобретение относится к прокатному производству и может быть использовано, в частности, на станах холодной прокатки труб (ХПТ). для уравновешивания сил инерции возврат5 но-поступательно движущихся масс рабочих клетей станов ХПТ.

Известен способ выравнивания избыточных динамических моментов, действующих на коленчатые валы приводных механизмов, обусловливаемых наличием значительных по величине и переменных по знаку сил инерции, возникающих в результате периодичес кого возвратно-поступательного двиS кения с переменными скоростями рабочих клетей станов ХПТ, путем присоединения к коленчатому валу приводных механизмов при помощи шатунов одной или нескольких масс, равных по величине массе клети и перемещающихся в вертикальной нли гооизонтальной плоскостях, или путем одновреиенного привода от одного коленчатого вала нескольких рабочих клетей (как правило трех), причем кривошипы приводных механизмов каждой из рабочих клетей в этом случае смещены друг относительно друга на угол

120 51 ).

Недостатком способа является то, что он улучшает условия работЫ только электродвигателей и деталей главных приводов, расположенных между электродвигателем и кривошипныи или коленчатым валами. Элементы ке приводных механизмов, расположенные между рабочими клетями и коленчатыми валами, такие, как шатуны и их подшинниковые узлы, опорные подшипники коленчатых валов и кривошипных узлов, оказываются подверженными воздействию значительных динамических нагрузок, под действием которых они часто выходят из строя, особенно при повышенных скоростях прокатки.

Наиболее близким к предлагаемому цо технической сущности является способ уравновешивания подвижных масс, включающий приложение к клети

- усилия, равного по величине произ- - эв ведению массы на ускорение и противоположного по знаку, в результате периодического расширения и сжатия воздуха, находящегося в рабочих полостях пневмоцилиндра под опреде- ээ ленным начальным давлением. Действующая на поршень сила передается через шток на рабочую клеть става

501 2

ХПТ и уравновешивает возникающие при ее движении инерционные нагрузки, замыкая их через цапфы корпусов пневмоцилиндров на фундамент в непосредственной близости от места возникновения последних, исключая тем самым передачу этих сил на элементы приводных механизмов главных силовых линий станов и электродвигателя (.2 g.

Однако указанный способ несмотря на достаточно высокую степень уравновешивания и сравнительную простоту конструкции уравновешивающих ! устройств, его реализующих, характеризуется недостаточныии . эффективностью уравновешивания, надежностью и долговечностью устройства.

В процессе эксплуатации направляющие и уплотнительные элементы, а также зеркала цилиндров и штоков быстро изнашиваются, причем изнаши« ваются крайне неравномерно. Появляются утечки воздуха в атмосферу и происходит перекачивание воздуха иэ одной полости пневмоцилиндра в другую, в результате чего снижается эффективность уравновешивания. Кроме того, наличие у уравновешивающих устройств разнообразных систем требует периодической нх настрой ки и регулирования в процессе эксплуатации, т.е. эти устройства требуют постоянного наличия на участке станов ХПТ дополнительного обслуживающего персонала.

Цель изобретения — повышение эффективности уравновешивания и сникение динамических нагрузок.

Поставленная цель достигается тем, что согласно способу уравновешивания подвижных масс, преимущественно рабочей клети стана холодной прокатки труб, включающему приложение к клети усилия, равного по величине произведению массы на ускорение и противоположного по знаку, противоинерционное усилие создают тремя магнитами, обращенными друг к другу одноименными полюсами, один иэ которых жестко соединяют с клетью, перемещают возвратно-поступательно синхронно к клетью на величину ее хода между двумя неподвикиыми, поочередно воздействующими на подвижный магнит. Такой способ позволяет обеспечить высокую степень уравновешивания масс.

На фиг. 1, 2 и 3 схематично показано взаимное расположение электро3 1082 магнитов, соответственно, при среднеи, левом и правом крайних положениях уравновешиваемой массы, на фиг. 4 — характер изменения сил взаимодействия электромагнитов друг с другом в функции их положе5 ния; на фиг. 5 — характер изменения сил инерции возвратно-поступательно движущейс - массы и уравновешивающего усилия в функции положения уравновешиваемой массы.

В качестве примера реализации предлагаемого способа рассмотрим уравновешивание клети стана ХПТ.

Рабочие клети станов ХПТ представляют собой ведомые массы, несущие технологический инструмент и совершающие в процессе прокатки периодическое возвратно-поступательное движение в пределах заданного хода.

Так, например, у станов ХПТ-55.

20 (средний типоразмер) рабочая клеть весит 4500 кг, а величина хода равна 524 мм. Приводится она в движение от спаренного кривошипно-шатунного механизма. Закон изменения инер25 ционной нагрузки, представленный в функции положения клети, близок к линейному (кривая 4, фиг. 4) и при

120 двойных ходах клети в минуту абсолютные значения нагрузки составляют, соответственно, в крайнем левом положении 18 т, а в крайнем правом — 22 т.

Согласно предлагаемому способу к клети 1 прикладывается усилие, равное З5 по величине произведению ее массы на ускорение, которое создают электромагнитами, обращенными друг к другу одноименными полюсами, один из которых 2 жестко соединяют с . 1 40 клетью 1 и располагают между левым

3 и правым 4 электромагнитами, которые устанавливают. неподвижно. В якоре левого неподвижного электромагнита 3 выполнено сквозное отверстие, через которое проходит соединительная тяга 5. Неподвижные электромагниты 3 и 4 устанавливаются на фундаменте 6.

В процессе прокатки клеть 1 со- 50 вершает периодическое воэвратнопоступательное движение в пределах хода Н из одного крайнего положения в другое. 3а один оборот кривошипа клеть совершает один двойной 55 ход (ход вперед и назад). Законы изменения перемещения, скорости и ускорения клети определяются кинема501 тикой приводного механизма, а количество двойных ходов клети равно числу оборотов кривошипного вала

ПИ в минуту. Поскольку клеть 1 шарнирно соединена тягой 5 с электромагнитом 2, то последний также совершает возвратно-поступательное движение в пределах хода Н между двумя неподвижными электромагнитами

3 и 4 по закону, аналогичному закону движения клети.

В рабочем состоянии к катушкам электромагнитов подается постоянный ток, причем подключение катушек

I к питающей сети осуществляется ,таким образом, что полюсы подвижного электромагнита последовательно взаимодействуют с одноименными полюсами неподвижных. Так, например, северный полюс N подвижного магнита взаимодействует с северным полюсом

N неподвижного левого,,а южный S подвижного — с южным 8 неподвижного правого.

При движении одноименных полюсов одного кз магнитов навстречу другому в результате взаимодействия их магнитных полей возникает отталкивающая сила, препятствующая сближению этих магнитов. Величина этой силы зависит от силы тока в проводниках, количества ампервитков, магнитной проницаемости среды, конструктивчых параметров магнитов, расстояния между ними и т.д.

На фиг, 5 приведены кривые, представляющие характер изменения электромагнитных сил, полученных в результате взаимодействия одноименных полюсов электромагнитов в зависимости от расстояния между ними.

Так, кривая 1 представляет закон изменения электромагнитных сил, полученных в результате взаимодействия северных полюсов подвижного и неподвижного левого электромагнитов, а кривая 2 — южных полюсов подвижного и неподвижного правого электромагнитов. Кривые 1 и 2 получены теоретически для соленоидов со следующими характеристиками . наружный диаметр 400 и 350 мм, внутренний 300 и 200 мм, ширина 100 мм, количество ампервитков варьируется от 1000 до 5000, величина тока намагничивания изменяется от 2 до 10 А.. Проработка нескольких вариантов конструкции электромагнита

2 показала, что вес его подвижных

1082501

Составитель А.Гончарук

Редактор М.Янович Техред С.Мигунова

Корректор В.Синицкая

Заказ 1625/8

Тираж 79б Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и сткрытий

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

Филиал ППП "Патент", r. Ужгород, ул. Проектная, 4 частей не превышает 3-5Х от веса уравновешиваемой массы.

На фиг. 4 приведена кривая 4, представляющая суммарное усилие, передающееся от подвижного магнита через тягу на клеть, т.е. то результирующие усилие, которое уравновешивает исходную силу инерции. Анализ кривых 3 и 4 показал, что предлагаемый способ уравновешивания позвоI ляет на 85-90Х уравновешивать инерционную нагрузку, т.е. степень уравновешивания по предлагаемому способу выше, чем при использовании пневмоцилиндров, в которых в качестве рабочего тела используется сжатый воздух.

Таким образом, предлагаемый способ обеспечивает повышение эффективности уравновешивания и снижение динамических нагрузок, надежную и долговечную работу устройства уравновешивания за счет упрощения конструкции.

Кроме того, предлагаемый способ может быть использован на самых разнообразных высокоскоростных машинах и механизмах периодического действия, ведомые звенья которых совершают возвратно-поступательное движение с переменными скоростями.

Внедрение данного способа на станах ХПТ позволяет получить экономический эффект около 106,7 тыс.руб

/ в год.