Способ уравновешивания сил инерции рабочей клети стана холодной прокатки труб

 

Изобретение относится к трубопрокатному производству и может быть использовано на станах холодной прокатки труб для уравновешивания сил инерции рабочей клети. Цель изобретения - повышение эффективности уравновешивания. Для создания одинаковых по величине уравновешивающих усилий устанавливают корпус 4 пневмоцилиндра асимметрично относительно среднего положения хода поршня 1, исходя из приведенной в описании аналитической зависимости. 1 ил.

COlO3 СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

„Л0„„ 153733

А1

pg))

Щру>Ehh !

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

И д ВТОРСНОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Ось си ие прии корпуса

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР! (21) 4358844/31-02 (22) 05.01.88 (46) 23.01.90. Бюл..й 3 (71) Днепропетровский металлургический институт (72) А.С.Ткаченко, В.А.Строменко, Ю.И.Черевик и Е.Н,Шевченко (53) 621.771.06-589.4.002.52 (08 .8) (56) Авторское свидетельство СССР

186952, кл. В 21 В 21/00, 1966.

Сейдалиев ф.С. Производство труб на станах ХПТ.-M.: Металлургия, 1985, с. 32-33. (51)5 S 21 В 21/00, F 16 F 15/ОО

2 (54) СПОСОБ УPABHOBEUИВАНИЯ СИЛ ИНЕРЦИИ РАБОЧЕЙ КЛЕТИ СТАНА ХОЛОДНОЙ

ПРОКАТКИ ТРУБ (57) Изобретение относится к трубопрокатному производству и может быть использовано на станах холодной прокатки труб для уравновешивания сил инерции рабочей клети, Цель изобретения — повышение эффективности уравновешивания. Для создания одинаковых по величине уравновешивающих усилий устанавливают корпус 4 пневмоцилиндра асимметрично относительно среднего положения хода поршня 1, исходя из приведенной в описании аналитической зависимости. 1 ил.

Изобретение относи ся к трубопрокатному производству и может быть использовано, в частности, на станах холодной прокатки труб (ХПТ) для уравновешивания сил инерции рабочей клети, 5

Целью изобретения является повышение эффективности уравновешивания.

На чертеже показана схема осущесrвления предлагаемого способа.

Уравновешивающее усилие формируетгя на поршне 1 пневмоцилиндра и через шток 2 непосредственно прикпадывается к рабочей клети 3. Внутренний объем пневмоцилиндра, состоящего из корпуса 4 и торцовых крышек - проходной

5 и глухой 6, разделен поршнем на две рабочих полости: штоковую А и поршневую Б. Расположение пневмоцилиндра выбрано таким, что длины его рабочих полостей А и Б различны, а поперечная Ось симметрии корпуса про ходит в стороне от средней точки хода поршня. При этом длина каждой рабочей полости, а также координаты 25 установки пневмоцилиндра относитель-но средней точки хода поршня определены соотношением !.„ и 1, в соот= ветствии с аналитической зависимостью 30

1„Я

1„

1+ — - (1+ф

Н где 1 и 1 — длины участков соответш A ственнО штокОВОи и Ilop

ШНс. ВОЙ Рс>ЬОЧИХ ПОЛОСтЕй,. на ко; Орых происходит максималь IGB с>катие ВОз духа; 40

П = величина хо9а ilopi>IHR;

1 коэффициент, определяющий соотношение между диаметрами штока d и поршня D ((r — 1 — ),45 и — показатель политропы.

В процессе прокатки рабочая клеть и связанный с. ней посредством штока 2 поршень 1 совершает возвратно50 поступательные движения в прецелах заданного хода Н. Закон изменения инерционных сил неравномерно движущейся рабочей клети 3 имеет симметричный характер, а величина силы инерции в каждой точке хода Определяется

55 произведением массы рабочей клети на ее ускорение. При этом за каждый проход поочередно в штоковой А и пор-шневой Б рабочих полостях пневмоцилиндра осуществляет сжатие воздуха между поршнем 1 и одной из торцовых крышек, проходной 5 или глухой 6. Благодаря определенной асимметрии в установке корпуса, объем штоковой рабочей полости А меньше на заданную величину объема поршневой рабочей полости Б.

Такое соотношение объемов рабочих . полостей сохраняется для любых двух положений поршня 1, отстоящих на одинаковом расстоянии в ту и другую сторону от средней точки его хода, в том числе когда поршень находится в крайних противоположных точках. В связи с этим при отклонении поршня на одинаковые расстояния поочередно в ту и другую стороны от средней точки своего хода степень сжатия, а следовательно, и давление воздуха, возникающее в штоковой полости А, на определенную величину выше степени сжатия и соответственно давления, возникающего в поршневой полости Б. Таким образом, в процессе поочередного сжатия воздуха в рабочих полостях давление, оказываемое на поршень со стороны меньшей эффективной площади, больше на заданную величину, чем давление на поршень со стороны большей эффективной площади. Такое соотношение эффективных площадей и давлений, регламентированное приведенной аналитической зависимостью, обеспечивает формирование на штоке одинаковых по величине уравновешивающих усилий для любых положений поршня, находящихся на одинаковом расстоянии с противоположных сторон от средней точки его хода. При этом график изменения уравновешивающих усилий по аЬсолютной величине, также каки силинерции, носит симметричный характер относительно средней точки хода поршня.

Аналитическая зависимость для выбора длин участков 1„ и 1, гарантишр рующих симметричный характер изменения уравновешивающих усилий, получена исходя из известного уравнения политропического сжатия. С помощью этого уравнения выводится аналитическое выражение для определения суммарного усилия на штоке пневмоцилиндра двухстороннего действия в функции положения поршня. Зависимость, связывающая параметры 1g и 1 ш, получена в результате сравнения суммар5 1537 где 1„и 1,„45

55 ных усилий на штокЬ для двух любых положений поршня, расположенных симметрично относительно его средней точки хода. Показатель политропы и легко вычисляется по известным аналитическим зависимостям, а также может быть получен экспериментальным путем.

В технической и научной литературе приводятся конкретные численные значения показателя политропы для пневмоцилиндра уравновешивающих устройств, обеспечивающие необходимую точность для инженерных расчетов.

Известны рекомендации для пневмоцилиндров уравновешивающих устройств малых типоразмеров (стан ХПТ-32)

n = 1,2 для средних типоразмеров (стан ХПТ-55) n = 1,3, больших типоразмеров (станы ХПТ-75, ХПТ-90, ХПТ-2-40) п = 1,4.

Таким образом, предлагаемый способ уравновешивания инерционных сил позволяет обеспечить полное совпадение инерционных и уравновешивающих усилий в пределах всего хода Н. Это гарантирует оптимальное уравновешивание инерционных нагрузок в любом положении рабочей клети и для любых темпов прокатки, практически полностью исключает их вредное влияние на работу стана ХПТ. Оптимальное уравновешивание инерционных нагрузок дает возможность осуществлять прокатку с максимальной скоростью, так как энергия приводного двигателя расходуется на преодоление только техноло» гической нагрузки ° При этом существенно снижаются энергозатраты, увеличивается срок службы деталей приводного механизма, повышается качество готовой трубы, значительно снижается уровень шума °

К числу достоинств следует также отнести и то, что использование предлагаемого технического решения на действующих станах ХПТ не требует больших дополнительных затрат на переделки, а его реализация может быть осуществлена в ходе любого планового ремонта.

После хода опытной эксплуатации стана, а также в результате экспериментальных исследований подтверждена эффективность нового способа уравно337

6 вешивания инерционных сил. Так, среднесуточная скорость прокатки без увеличения мощности двигателя выросла на 3,83, срок службы основных узлов приводного механизма увеличивается в среднем на 223. Это позволило снизить ppocToN стана по вине приводного механизма на 153,, увеличить его

10 часовую производительность на 2,9Ф, уменьшить затраты на ремонт и запасные узлы на 113. формула изобретения

Способ уравновешивания сил инерции рабочей клети стана холодной прокатки труб, включающий приложение к клети усилия, равного по величине

20 произведению ее массы на ускорение и противоположного по знаку, формируемого на штоке с поршнем в результате периодического политропического сжатия и расширения воздуха в ра25 бочих полостях уравновешивающего пневмоцилиндра, о т л и ч а ю щ и йс я тем, что, с целью повышения эффективности уравновешивания, располагают корпус уравновешивающего

30 пневмоцилиндра асимметрично относительно среднего хода поршня, создавая одинаковые по величине усилия при прямом и обратном ходе клети, выбирая длины участков рабочих полостей уравновешивающего пневмоцилиндра, на которых происходит максимальное сжатие, исходя из зависимости

1„",ф

% ч 1ш л

40 1+ — — (1+ ф )

Н дли ны участков соответственно поршневой и штоковой рабочих полостей, на которых происходит максимальное сжатие воздуха; величина хода поршня; коэффициент, определяющий соотношения между диаметром штока и и г поршня 0 (l3= 1 показатель политропы.