Привод стана холодной прокатки труб
Изобретение относится к трубопрокатному производству и может быть использовано в станах холодной прокатки труб с подвижной или стационарной клетью. Целью изобретения является повышение производительности за счет увеличения быстроходности стана путем одновременного уравновешивания динамических сил и моментов. Привод стана холодной прокатки труб содержит спаренный кривошипно-шатунный механизм с удлиненными шатунами 4. Изогнутые концы 15, 16 шатунов расположены под углом BAD друг к другу, соединены с помощью тяг 11 и 12 с пальцами 13 и 14 дополнительного противовеса 9. Длина тяг 11 и 12 выбирается равной радиусу кривошипа 3. Пальцы 13 и 14 на дополнительном противовесе установлены от оси его вращения на расстоянии, равном длине изогнутых концов 15 и 16 шатунов, и смещены на угол, равный углу между этими участками. Дополнительный противовес 9 установлен на оси кривошипных колес соосно подшипникам кривошипа 3 и с помощью зубчатых секторов 17 и 18, выполненных с передаточным отношением, равным минус единице, кинематически связан с противовесом 6. Его ось установлена в подшипниках 7 на одном уровне с осью кривошипов 3. 6 ил.
СОЮЗ СОВЕТСКИХ
СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ
РЕСПУБЛИК
ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ
Н А BTOPCHOMY СВИДЕТЕЛЬСТВУ
ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ
ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ
ПРИ ГКНТ СССР (21) 4341603/31-02 (22) 11. 12.87 (46) 07.01.90. Бюл. и 1 (71) Ереванский политехнический институт им. К.Маркса и Производственное объединение "Электростальтяжмаш" (72) P.Ï.Äæàâàõÿí, E.Ï.Ñoëîäèõèí и А.А.Сухарев (53) 621 771.06-589.4(088.8) (56) Авторское свидетельство СССР
N 1371724, кл. В 21 В 21/00, 1986. (54) ПРИВОД СТАНА ХОЛОДНОЙ ПРОКАТКИ
ТРУБ (57) Изобретение относится к трубопрокатному производству и может быть использовано в станах холодной прокатки труб с подвижной или стационарной клетью. Целью изобретения является повышение производительности за счет увеличения быстроходности стана путем одновременного уравновешивания динамических сил и моментов. Привод
„„SU„„15337Ö9 А i (51) 5 В 21 В 21/00
2 стана холодной прокатки труб содержит спаренный кривошипно-шатунный механизм с удлиненными шатунами 4. Изогнутые концы 15,16 шатунов расположены под углом ВАД друг к другу, соединены с помощью тяг 11 и 12 с пальцами 13 и 14 дополнительного противовеса 9.
Длина тяг ll и 12 выбирается равной радиусу кривошипа 3. Пальцы 13 и 14 на дополнительном противовесе установлены от оси его вращения на расстоянии, равном длине изогнутых концов 15 и 16 шатунов, и смещены на угол, равный углу между этими участками. Дополнительный противовес 9 установлен на оси кривошипных колес соосно подшипникам кривошипа 3 и с помощью зубчатых секторов 17 и 18, выполненных с передаточным отношением, равным минус единице, кинематически связан с противовесом 6. Его ось установлена в подшипниках 7 на одном уровне с осью кривошипов 3. 6 ил.
1533789
Изобретение относится к трубопрокатному производству и может быть использовано в станах холодной прокатки труб с подвижной или со стационарной клетью.
Цель изобретения - повышение производительности за счет увеличения быстроходности стана путем одновременного уравновешивания динамических сил и моментов.
На фиг, 1 представлена схема привода стана; на фиг. 2 - вид А на фиг. 1; на фиг. 3 - выполнение кинематической связи противовесов посред- 15 ством дополнительной тяги; на фиг.4 гр=.фики угловой скорости противовесов (Я); скорости возвратно-поступательно движущихся частей стана (Ч); динамического момента сип инерции 20 последних (И); уравновешивающего момента, развиваемого инерционными силами противовеса (H )1 на фиг. 5 - расчетная схема привода стана; на фиг.6графики динамического момента сил 5 инерции возвратно-поступательно движущихся масс стана (М); уравновешивающего момента, развиваемого инерционными силами противовеса (И ); суммарного динамического момента на кривошипе 30 (М ), формирующиеся в приводе стана
ХПТ2-40.
Привод стана холодной прокатки труб содержит приводной вал 1 с сйнхронизирующими шестернями 2, находящимися в зацеплении с кривошипными зубчаты35 ми колесами 3, шатуны 4, шарнирно соединенные с кривошипными колесами и подвижными массами 5 клети в станах с подвижной клетью или патрона заго- 40 товки в станах со стационарной клетью, проти вовес 6, уста новленный в подшипниках 7 на одном уровне с осями 8,кривошипных колес, дополнительный противовес 9, установленный в подшипниках 45
10 coocHQ осям кривошипных колес.
Кинематическая связь между дополнительным противовесом и шатунами осуществляется с помощью тяг 11 и 12, которые ичеют одинаковую длину, рав- ° ную радиусу кривошлпа, и с одной стороны соединены с пальцами 13 и 14 дополнительного противовеса, установленными на одинаковом расстоянии от его оси, а с другой - шарнирно связаны с изогнутыми концами 15 и 16 шатунов.
Изогнутые концы шатунов имеют равную длину, в результате чего образуются шарнирные параллелограммы АВСО и ADEO, смещенные друг относительно друга на угол ВАР=АСОЕ. связь между противовесом и дополнительным противовесом может быть выполнена либо с помощью зубчатых секторов 17 и 18 с передаточным отношением минус единица (фиг.1 и 2), либо с помощью дополнительной тяги 19, образующей вместе с противовесами шарнирный четырехзвенник ОГНЯ
Длины звеньев выбираются из соотношений OF=0,2S O, FH=0,936S =0,2S60, что при угле качания противовесов 40 - 80 обеспечивает с ошибкой не более 2Ô передаточное отношение между ними, равное минус единице. Центр тяжести Sz противовеса 6 расположен на оси его вращения, центр тяжести S дополнительного противо9 веса 9 расположен в плоскости, делящей пополам угловое смещение его пальцев l3 и 14. Общий центр тяжести кривошипных колес 3 и их осей 8 расположен в плоскости размещения кривошипных пальцев и противоположен им. Привод стана работает следующим образом. Равномерное вращение вала 1 с синхронизирующими шестернями 2 посредством кривошипных зубчатых колес 3 преобразуется в плоско-параллельное движение шатунов 4 и возвратно-поступательное движение частей 5 стана. . Движение шатунов посредством тяг 11 и 12 передается дополнительному противовесу 9, а посредством зубчатых секторов 17 и 18 или дополнительной тяги 19 - противовесу 6, За один оборот кривошипов каждый из параллелограммов АВСО и АЭЕО дважды проходит через положения, в которых: их вершины располагаются в плоскости ОА кривошипов, и при дальнейшем движении могут перейти в антипараллелограммы. Однако в результате углового сме" щения отогнутых участков АВ и AD шатунов параллелограммы находятся в разных фазах движения и проходят критические положения в разное время, что обеспечивает правильную работу механизма. Расположение центра тяжести S до7 полнительного противовеса -9 в плоскости, делящей пополам угловое смещение его пальцев 13 и 14, и попарное равенство звеньев параллелограммов АВСО и ADEO создают условие, при котором в процессе движения механизма При разрешении этих зависимостей относительно 16 и I9 они запишутся в виде 55 I6=0,5 ((m4+m )1 -т+Ь ), (5) ?9 =О, 5 ((тп4+т ) 1 -ш4Ь ) -1 4 Для оценки степени ура вновеши ва ни я динамического момента на кривошипном валу рассмотрен пример уравновешива5 153378 плоскость, проходящая через центр тяжести Б дополнительного противовеса 9 и ось его вращения 0, будет всегда параллельна плоскости продольной оси шатунов 4. Такое движение дополнитель- 5 ного противовеса 9 и шатунов 4 происходит противофазно возвратно-поступательному движению масс 5 стана. При этом противовесы 9 и 6 имеют по четыре чередующихся участка торможения и разгона, обозначенные на фиг . 3 буквами Т и Р, и уравновешивают динамический момент на кривошипном валу, а центробежные силы инерции дополнитель-15 ного противовеса 9 и кривошипов 3 уравновешивают силы инерции возвратнопоступательно движущихся масс 5 стана и шатунов 4. Для уравновешивания нагрузок, дей- 20 ствующих на основание привода, значения масс, моментов инерции и координат центров тяжести должны удовлетворять условиям статического и динамического уравновешивания, которые с 25 учетом расчетной схемы, представленной на фиг. 5, записываются в следующем вуде: mV>=m a +ш9 a9+m4(R+a)+n>(R+1+a )+ +m6 а6 30 где R,m>,ç > — радиус, масса, вектор центра тяжести кривошипа; 1,т4,а - длина, масса, вектор центра масс шатуна; 35 ms,as - масСа, вектоР центра масс 5 ползуна; ш,«э, †. масса, вектор центра масс противовеса 6; m9,а - масса, вектор центра 40 масс дополнительного противовеса 9; и™3™4™ + +m +m — суммарная масса системы; 45 вектор центра масс системы. Система статически уравновешена, если Vs=const, тогда значения координат центро"= масс и масс системы мож- 50 но выбирать из соотношения: Ч ш4 51 (1) m a, = (m4+m+) R. Условие динамического уравновешивания: 54 4 9 9 6 6 где I«=I4-m4b — суммарный центральный момент инерции шатунов 4; E4 - угловое ускорение шатунов 4; I - суммарный момент инерции шатунов 4 относительно оси их шарниров с ползуном 5; 16; 19; Е6, F9 — моменты инерции от» носительно осей вращения и угловые ускорения противовеса 6 и дополнитель" ного противовеса. Угловые ускорения рассмотренных звеньев связаны между собой следующей зависимостью (фиг. 5): Г,„=E =-Г„, поэтому моменты инерции элементов привода, обеспечивающие отсутствие опрокидывающего момента на основании, привода выбираются иэ выражения: 16=19+14-ш4Ь (2) Для уравновешивания динамического момента на кривошипном валу кинетическая энергия системы должна быть постоянна: Т4+Т5+Т3+Т9+Т9+Т6 со э t У (3) где Т " кинематическая энергия i-го 1 звена привода, т.е. выполняется условие И= 1т/а =с. Получить точные аналитические зависимости между моментами инерции звеньев привода, которые не являлись бы функцией угла поворота кривошипа, невозможно, следовательно, невозможно и полное уравновешивание динамического момента на кривошипном валу. Поэтому зависимости между моментами инерции звеньев получены при выполнении условия (3) в четырех экстремальных положениях механизма прис = =0 ; 180 и 90 ; 270 имеет вид: 1 1, =(ш +н )1 -1 . (4) Таким образом, для одновременной разгрузки основания привода и уравновешивания динамического момента на кривошипном валу должны одновременно выполняться зависимости (2) и (4) . 1533?89 на ХП12-40 со следующиния привода ста ми параметрами: {2 =9 42 с-.1 Таким образом, в предлагаемом приводе стана холодной прокатки труб при 100i уравновешивании динамических на" грузок, действующих на основание, достигается 604 уравновеливания динамического крутящего момента на привод" ном валу, что позволяет уменьшить вибрации и, тем самым, увеличить быстроходность и производительность стана. K=0 36 и, С =6т; 0=6,5т Формула и зобретения Привод стана холодной прокатки труб, содержащий спаренный кривошипношатунный механизм с одним удлиненным шатуном, шарнирно связанную с ним тя» гу и противовес с подшипниковыми опорами, установленными на одном уровне с опорами кривошипных валов, о т л ич а ю щ и " с я тем, что, с целью повышения производительности за счет увеличения быстроходности стана путем одновременного уравновешивания динамических сил и моментов, он снабжен дополнительным противовесом с двумя пальцами, кинематически связанным с противовесом посредством механизма с передаточным отношением минус единица, дополнительной тягой, шарнирно соединенной с вторым шатуном, выполненным той же длины, что и первый шатун,. при этом концы шатунов отогнуты в разные стороны для соединения с тягами, которые соединены шарнирно с пальцами дополнительного противовеса, размещенными на одинаковом расстоянии от оси его подшипниковых соосных кривошипному валу опор, равном длинам отогнутых концов шатунов, и с угловым смещением, равным углу между последними, а длина тяг равна радиусу кривошипа. =1,,198. тмсз, (1+6,5) 1,82 I =0 5 — - — - — - — --=-0 028=1 170 тм-2,30 9,8 Графики динамического крутящего момента сил инерции движущихся масс звеньев 4 и 5 (N({)))., уравновешива{ощего момента, развиваемого инерцион- 35 ными силами противовесов 6 и 9 (И (()) и суммарного динамического момента на кривошипном валу .3(И (g)) при изменении угла поворота кривошипа q =0-180" представлены на фиг. б. 40 Иаксимальные динамические моменты, формирующиеся в приводе без уравновешивания, И(30 )=5,578 тм, при урав=новешивании -И (140 )=2,192, Степень уравновешивания угловая скорость кривошипа 3. — вес кривошипа и клети стана. Принимаем .--1,8 и,", a-=0,9 м; С, = =-2х0,5=1 т.„. а =1 м; Ь:-.1-а=0,9 м в соответствии с зависимостью (I) 1;0 9+6 5 1 8 -2 m =--? — -А- — А-=1 286 ТИ С2 1 9,8 t а =-- -2---0,36=0„45 и. (1+6 5) Суммарнь{й момент инерции шатунов находим по формулам для однородного стержня. ql2 1 -1 82 I = — --= — - -"=0 „028 тмс2. 54 12 9,8 ° 12 ш,{ 2 1 I1 82 Х,{.=- — "-= — - — -=О, 112 тмс2. 3 9 8.3 Потребные моменты инерции противовесов 6 и 9 находим по Формулам (5) (1+6 5) 1 82-1 0 9 I =0 5 А А А У 9,8 5 578-2 192 -2----- --- 100=60,73. 5,5?U 1533789 1533789 Составитель В.Хребин Техред М.Дидык Корректор Т.Палий Редактор В.Бугренкова Заказ 9 Тираж 402 Подписное ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР 113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5 Производственно-издательский комбинат "Патент", r. Ужгород, ул. Гагарина,101
