Прокатный стан

 

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИН

„„SU„„1 247111 (50 4 В 21 В l3/00

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ г

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

1 °

Ъ. В» (21) 3848397/22-02 .(22) 29.0).85 (46) 30.07.86. Бюл. У 28 (72) В.П. Коротков, (53 ) 621 . 7 7 1 . 2 . 06 (088 . 8) (56) Авторское свидетельство СССР

N - 263533, кл. В 21,В 1/42, 1966.

Авторское свидетельство СССР

N - 547243, кл. В 21 В 21/00, 1975

Авторское свидетельство СССР

Р 1135503, кл. В 21 В I/42, 1983 (54)(57) ПРОКАТНЬй СТАН, содержащий неподвижную станину с герметичными крышками, образующими внутреннюю рабочую полость, установленную в ней

С-образную плиту, профиль которой выполнен в виде двухэпитрохоидной поверхности, охватывающей . установленный на эксцентриковом валу треугольный ротор-поршень, в вершинах которого с возможностью вращения размещены рабочие валки, две взаимодействующие между собой шестерни с внутренними и наружными зубьями, одна из которых закреплена на роторепоршне, а другая — на станине, под- водящий и отводящий каналы, связанные соответственно с источником карбюрированной рабочей смеси и глушителем, и запальное устройство, установленное во внутренней полости, отличающийся тем, что, с целью повышения экономичности его работы, в неподвижной станине выполнена дополнительная внутренняя полость, с которой сообщаются подводящий и Отводящий KRHRJIM> при этом дополнительная полость снабжена треугольным ротором, связанным через шестеренную клеть с указанным рото-. ром-поршнем.

I247III

Изобретение относится к прокатному производству, в частности к конструкциям волновых прокатных станов, и может быть использовано на металлургических и машиностроительных заводах преимущественно для листовой прокатки труднодеформируемых заготовок отраслевого назначения.

Цель изобретения — повышение экономичности работы прокатного стана. 1О !

1а фиг.1 схематично изображен прокатный стан, продольный разрез; на фиг.2 — то же, поперечный разрез, Прокатный стан содержит неподвижную станину 1 с герметичными крыш- 15 ками 2 и 3, образующими внутреннюю . полость 4, и С-образной плитой 5, профиль которой выполнен в виде двухэпитрохоидной поверхности, охваты-.. вающей установленный на эксцентрико.вом валу 6 треугольный ротор-поршень

7, в вершинах которого с возможностью вращения размещены рабочие валки 8, сцепленные между собой шестерни 9 и

IО с внутренними и наружными зубьями, закрепленные соответственно на роторе-поршне 7 и.станине 1, передаточное отношение. которых равно 3/2, подводящий 11 и отводящий 12 каналы, соединенные соответственно с источником карбюрированной рабочей смеси и глушителем (не показаны), запальное приспособление 13, установленное во внутренней полости 4. Для повышения экономичности работы прокатного стана З5 в неподвижной станине 1 выполнена дополнительная внутренняя полость 14 с вращающимся ротором 15, образующим со стенками полости 14 камеры сжатия 16 и расширения 17, последовательно 4О . включенные в подводящий 11 и отводящий 12 каналы соответственно, при этом вращающийся ротор 15 кинематически связан с эксцентриковым валом

6 ротора-поршня 7 посредством шесте- 45 ренной клети 18.

Внутренняя поверхность С -образной плиты 5, наружная поверхность роторапоршня 7 и внутренние поверхности герметичных крьппек 2 и 3 образуют три камеры переменного в процессе работы стана объема, заполненные рабочей срепой — воздухом с рабочей смесью для камеры (на фиг.1 слева) и воздухом с продуктами сгорания (на фиг,1 справа). В любом случае при дальнейшем рассмотрении рабочую среду считают идеальным газом.

С -образная плита 5 выполнена сменной и установлена в станине 1 непод-вижно, В С-образной плите 5 предусмотрен ручей, образующий вместе с наружными поверхностями рабочих валков 8 клинообразный в полярных координатах рабочий калибр ° В рабочих валках 8 также могут быть выполнены требуемые ручьи, Источник карбюрированной рабочей смеси, соединенный с подводящим каналом 11, представляет собой воздухо\ заборник и распылитель жидкого топлива, служит для приготовления и подачи рабочей смеси, сгорающей в камере переменного объема, занимающей на фиг.1 верхнее положение, Глушитель, соединенный с отводящим каналом 12, служит для снижения акустических колебаний, возникающих при выпуске отработанных продуктов сгорания, и может быть снабжен нейтрализатором для снижения токсичности выпускных газов, Стан снабжен моталками l9 и 20 и отклоняющими роликами 21 = 24, служащими для подачи и приема прокаты.ваемого металла, для создания переднего и заднего натяжений и обеспече- ния охватывания ротора-поршня 7 петлей прокатываемого металла.

Рабочие валки 8 установлены в вершинах ротора-поршня 7 посредством подшипников 25 и 26 и снабжены опорными вкладьппами 27 для снижения их. упругой деформации от усилий, возникающих в процессе прокатки.

Для снижения паразитного газообмена между камерами переменного объ-: ема ротор-поршень 7. снабжен пластинчатыми уплотнениями: радиальными 28, тангенциальными 29 и кольцевыми 30, причем радиальные уплотнения 28 снабжены поворотными втулками 31, расположенными в вершинах роторапоршня 7, Запальное приспособление 13 электрически соединено с кулачковым прерывателем 32, механически связанным с эксцентриковым валом 6 и допускающим регулировку опережения зажигания.

Профиль дополнительной внутренней полости 14 выполнен в виде двухэпитрохоидной поверхности. Объем дополнительной внутренней полости 14 может превьппать объем внутренней полости

4, например в 1,5 раза. Вращающийся ротор 15 выполнен в виде треуголь"

111 4 смеси, величины опережения и зажигания и других параметров.

Прокатный стан работает следующим образом.

После задачи заготовки одним из известных способов устанавливаются необходимые режимы прокатки, включаются системы оптимизации. При этом прокатываемый металл образует внутри станины 1 петлю треугольной формы, охватывающую рабочие валки 8 по наружным направляющим. Посредствомстартерного устройства через шпиндель

46 производится пуск, и прокатный стан переходит в режим самовращения.

При вращении ротора-поршня 7 и вращающегося ротора 15 в одном направлении, указанном на фиг,1 стрелками (по часовой стрелке}, в прокат-. ном стане осуществляется замкнутый термодинамический цикл, состоящий из ряда последовательно протекающих и периодически повторяющихся процессов.

Результатом осуществления цикла являются: трансформация тепла, выде-. ляющегося при сгорании рабочей смеси в механическую работу, обеспечивающую самовращение прокатного стана, формообразование прокатываемого металла и принудительную подачу рабочей смеси в камеру переменного объема под давлением; генерация высоких температур и давлений, действующих на прокатываемый металл перед очагом деформации и повьппающих его текучесть; отвод в окружающее пространство части подводимой к рабочей среде теплоты " отбросного тепла.! 247

Первый процесс — сгорание - протекает в камере переменного объема при ее верхнем положении. Камера переменного объема заполнена сжатой рабочей смесью. От кулачкового прерывателя

32 подается высокое напряжение на запальное приспособление 13, и происходит сгорание рабочей смеси. Осу.ществляется смещенный подвод тепла к рабочей среде, Вначале подвод тепла изохорный — при постоянном объеме давление, температура и энтропия увеличиваются. Затем подвод тепла изо барный — при постоянном давлении объем, температура и энтропия увеличиваются ° Внутренняя энергия рабочей среды увеличивается на величину подведенной теплоты. Высокая температура и давление повышают текучесть прокатываемого металла. Изохорный процесс

В прокатном стане могут быть предусмотрены служащие для оптимизации режима прокатки и связанные с элект" ронной, вычислительной машиной средства для малоинерционного измерения и регулирования в процессе работы скорости и момента прокатки, переднего и заднего натяжений, подачи рабочей ного ротора-поршня, установленного на эксцентриковом валу 33, снабжен шестерней 34 с внутренними зубьями, сцепленными с неподвижно укрепленной на станине шестерней 35 с наружными зубьями, и своими вершинами 36. скользит по двухэпитрохоидной поверхности дополнительной внутренней по лости 14 ° Передаточное отношение шестернен 34 и 35 равно 3/2. 10

Для снижения паразитного газообмена между камерами сжатия 16 и расширения 17 вращающийся ротор 15 снабжен пластинчатыми уплотнениями: радиальными 37, тангенциальными 38 и кольцевыми 39, причем радиальное уплотнение 37 снабжено поворотной втулкой

40„ расположенной в его вершине 36.

Кинематическая связь вращающегося ротора 15 с эксцентриковым валом 6 20 обеспечивается шестеренной клетью 18, шестерня 41 которой расположена на эксцентриковом валу 33, шестерня 42= на эксцентриковом валу 6, а шестер ня 43 - паразитная. Шестеренная 25 клеть 18 имеет передаточное отношение

1:1 и обеспечивает вращение роторапоршня 7 и вращающегося ротора )5 в одну сторону с (одинаковыми угловыми скоростями. Зо

Участки 44 и 45 подводящего 11 и отводящего 12 каналов, соединяющие камеры сжатия 16 и расширения 17 с камерами переменного объема внутренней полости 4, могут быть частично проведены в герметичных крышках 2 и.3.

Эксцентриковый вал 33 снабжен

Я шпинделем 46 для соединения со стартерным устройством (не показано), служащим для пуска прокатного стана 40 путем первоначальной закрутки.

В прокатном стане предусмотрены каналы 47 для подачи смазки в подшипники 48 и 49 эксцентрикового вала 6, подшипники 50 и 51 эксцентрикового 4> вала 33, подшипник 52 ротора-поршня

7, подшипник 53 вращающегося ротора

15, подшипники 25 и 26 и опорный . вкладьпп 27 рабочих валков 8 °

3 1247 характеризуется степенью повышения . давления, равной отношению давления в конце процесса к давлению в начале процесса. Изобарный процесс характеризуется степенью предварительного расширения, равной о.сношению объема в конце процесса к его значению в начале процесса.

Второй процесс — расширение †протекает в камере переменного объема при ее правом положении., При расширении рабочая среда совершает работу за счет расходования внутренней энер-: гии, Процесс трансформации тепла в . механическую работу — адиабатный 15 (изоэнтропный) . Объем увеличивается, а температура и давление уменьшаются °

Энтропия постоянна, Адиабатный процесс характеризуется коэффициентом

Пуассона — показателем адиабаты. yp .Третий процесс †продолженн рас ширение — протекает в камере 17 расширения. В механическую работу трансформируется дополнительное количество теплоты, и на эксцентриковом валу 33 25 создается дополнительный крутящий момент. Температура падает, объем увеличивается до максимального значения, а давление падает почти до величины атмосферного давления. 30

Четвертый процесс — отвод тепла в окружающую среду (или в холодильник)— является изобарным, температура, объем и энтропия уменьшаются при постоянном давлении, Пятый процесс — предварительное сжатие — протекает в камере 16 сжатия. Механическая работа, получаемая в процессе продолженного расширения, трансформируется в тепло, Объем gp уменьшается, температура и давление повышаются при постоянной энтропии.

Рабочая смесь засасывается через подводящий канал ll и предваритель111 6

:равная отношению максимального объе— ма к минимальному, Описываемый цикл с продолженным расширением (цикл Гемфри) создает все условия для повышения производительности прокатки,. так как высокая температура и давление рабочей сре-. ды, полученные за счет повышенной подачи рабочей смеси, повышающие те кучесть прокатываемого металла, полезно используются в дальнейшем в камере 17 расширения, При этом обеспечивается не только принудительная подача под давлением увеличенной дозы топлива камерой 16 сжатия, но и передача крутящего момента с эксцентрикового вала 33 на эксцентриковый выл 6 шестеренной клетью 18, увеличивающего полезную работу формообра зования прокатываемого металла, Прокатываемый металл движется с правой моталки 20 на левую 19, при этом рабочие валки 8 обеспечивают обжатие в рабочем калибре и подачу, вращаясь по часовой стрелке. Подаваемая полоса не испытывает трения о рабочую поверхность С -образной плиты 5, В процессе прокатки вдоль прокатываемого металла распространяется бегущая волна деформации, частота которой определяется скоростью вращения ротора-поршня 7, а амплитуда разностью радиусов окружностей,описанной вокруг треугольного роторапоршня 7 и вписанной в треугольный ротс -поршень 7, За один оборот ротора-поршня 7 прокатываемый металл проходит расстояние, равное разности длин С— образной плиты 5 и периметра треугольника ротора-поршня 7, Так как эта разность относительно мала„ прокатываемый металл находи;ся во внутренней полости 4 в тече. ",льких!

24711) 8

p — мин::мальное давление с изохорного подвода теплоты; — максимальный объем изог барного подвода теплоты;

М вЂ” минимальный объем изобарного подвода теплоты, При увеличении действующих на прокатываемый металл температур и давлений, т.е. при увеличении h u

Р, энергетическая эффективность предлагаемого стана растет, а известного падает.

Пример 1, При увеличенииА от 1,2 до 1,8 и фиксированных значе ниях Е = 101 .Р = 1,2 К = 1,2 уве-, личивается от 0,4062 до 0,4321, а уменьшается от 0,3177 до 0,2745, 2 т.е. выигрьпп составляет 1,5 раза, Пример 2, При увеличении) от 1,2 до 1,8 и фиксированных значениях E = 10, 3 = 1,2; К = 1,2 увеличивается от 0;4062 до 0,4082, а 1 2 у еньшается от 0*3177 до 0,2503. т,е. выигрьпп составляет 1,6 раз ., Соответственно снижается и расход топлива, так как

АР где

3600 ае Н1 1 с

Р г

7 расширением в камере 17 расширения и принудительной подачи рабочей смеси под давлением камерой !6 сжатия, обуслов.ленной тем же продолженным расширением,.

Повьппение экономичности работы предлагаемого прокатного стана поддается количественной оценке °

Энергетическая эффективность предлагаемого прокатного стана при смешанном подводе теплоты (изохорном и изобарном)и отводе теплоты при постоянном давлении (изобарном)

РЛ

1 а Е " (Л -1)+KA (Р -1) 15

Энергетическая эффективность известного прокатного стана при смешанном подводе теплоты (изохорном и изобарном) и отводе теплоты при пос- 20 тоянном объеме (изохорном) механическая работа формообразования про.катываемого металла; теплота, выделяющаяся при сгорании рабочей смеси; степень сжатия; степень повьппения давления; степень предварительного расширения; показатель адиабаты;, 1 максимальный объем камеры; минимальный объем .камеры; максимальное давление изохорного подвода тепгде g — удельный эффективный расход г топлива;

Н„- низшая теплота сгорания топлива.

Производительность стана, в первом приближении пропорциональная температуре и давлению, повышается в 2 раза, так как при увеличении Я давление увеличивается в 1,5 раза, и при увеличении Р температура увеличи вается в I 5 раза. Таким образом, применение предлагаемого стана суще - д<т стон а"-- - -- чг

1?47)ll

1247111

Составитель Г, Ростов

ТехредО.Гортвай Корректор А. Зимокосов

Редактор Е, Копча

Заказ 4050/11 Тираж 518 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

Производственно-полиграфическое предприятие, r. Ужгород, ул. Проектная, 4