Упор для остановки проката на рольганге

 

Изобретение относится к транспортному оборудованию прокатных станов и предназначено для точной остановки на рольганге движущегося проката. Цель изобретения - уменьшение металлоемкости и предотвращение порчи переднего торца останавливаемого проката. Устройство содержит корпус 1, поворотный вал 3 с приводом 2, амортизатор в виде пакета пластин 4 и рольганга 7 с бортами 8. Пластины амортизатора выполнены трапецеидальной формы с большим основанием β, жестко установленном на поворотном валу 3. На свободном конце пакета пластин со стороны останавливаемого проката закреплена клиновая планка 5 толщиной δ, плоскость которой наклонена к плоскости пластин под углом Θ, борта 8 рольганга 7 установлены на расстоянии, не превышающем двойную ширину проката. Заявлены математические зависимости определения толщины пластин, обоих оснований трапеции, их формы и угла клина планки 5. 3 ил.

СО!03 COBf 1СКИХ

COI (ИАЛИ С 7 ИЧF CKИХ

РЕСПУБЛИК

IsI> В 21 Б 39/14

ГОСУДАРСТВЕ> БАТЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

ОПИСАНИЕ ИЗОЬРЕТЕНИЯ I

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4714570/27-02 (22) 24.05.89 (46) 23.08,91. Бюл, й» 31 (71) Колпинское отделение Всесоюзного научно-исследОвательского и проектно- конструкторского института металлургического машиностроения им. А,И. Целикова (72) А,М, Рогоза, Ю.И. Дунаевский. А.Я, Усвят и Л.М, Ващенко (53) 621.771.067 (088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

N 1132994, кл. В 21 В 39/14, 1984.

Авторское свидетельство СССР

М 984538, кл. В 21 В 39/14. 1981. (54) УПОР ДЛЯ ОСТАНОВКИ ПРОКАТА НА

РОЛ Ь ГАНГЕ (57) Изобретение относится к транспортному оборудованию прокатных станов и предназначено для точной остановки на рольганге движущегося проката. Цель иэоИзобретение относится к транспортному оборудованию прокатных станов и предназначено для точной остановки на рольганге движущегося проката.

Целью изобретения является уменьшение металлоемкости и предотвращение повреждения переднего торца останавливаемого проката.

На фиг. 1 изображен упор, общий вид; на фиг, 2 — вид по стрелке А на фиг. 1; на фиг.

3 — зависимость усилия Р, действующего на амортизатор, от перемещения его конца Х в процессе взаимодействия с прокатом, Устройство состоит из корпуса 1, на котором установлен привод 2 поворота вала 3, например гидравлический, с жестко поса,, Я./ „16?1386 А1 бретения — уменьшение металлоемкости и предотвращение порчи переднего торца останавливаемого проката. Устройство содержит корпус 1, поворотный вал 3 с приводом

2, амортизатор в виде пакета пластин 4 и рольганга 7 с бортами 8. Пластины амортизатора выполнены трапецеидальной формы с большим основанием /3, жестко установленном на поворотном валу3. На свободном конце пакета пластин со стороны останавливаемОго проката закреплена клиновая планка 5 толщиной д плоскость которой наклонена к плоскости пластин под углом 0. борта 8 роль! анга 7 установлены на расстоянии, не превышаloщем двойную ширину проката. Заявлены математические зависимости определения толщины пластин, обоих оснований трапеции, их формы и угла клина планки 5. 3 ил. женным на нем (3ащемленным) амортизатором 4, выполненным в виде пакета пластин трапецеидальной формы. На свободном конце меньшего основания трапеции установлена клиновая планка 5 со стороны останавливаемого проката 6. транспортируемого рольгангогл 7 с бортами

8. В частности, устройство может быть выполнено двустороннего действия.

Упор работает следующ 1м обр зом. В исходном положении амортизатор 4 опущен под рольганг 7. Для остановки проката включением привода 2 за счет поворота вала 3 амортизатор 4 переводят в верхнее (рабочее) положение. в котором он является преградой на пути прокага 6, движущегося

1671386

40 вдоль бортов 8. При встрече проката с планкой 5 происходит удар с последующим упругим изгибом пакета пластин амортизатора 4 и поглощением кинетической энергии проката, Во избежание изгиба переднего про- 5 ката в первый момент соударения масса амортизатора должна быть как можно меньше, а его центр масс удален как можно длльI»e от места соударения — свободного конца пластин. Этим условиям, как и условию ми- 10 нимальной металлоемкости амортизатора, отвечает в общем случае трапецеидальная форма пластин с размерами, обоснованными ниже. благодаря выполнению на свободном конце пластин клиновой планки 5 15 толщинои д и под углом тувзаимодействие останаппт>ваемого проката (заготовки) б с амортизатором 4 происходит всегда B одном ii том же месте — на его конце, неэавигл»ло от расположения проката 6 по ширине 20

1>ольганга 7 (фиг, 1, 2). Этим же достигается и наименьший иглпульс I и сила Р в начальный момент соударения проката и гарантир3D11 II0P.. усилие Рр к тломенту наибольшего про иба Х,> амортизатора (фиг. 2, 3), воздей- 25 гтвующее на корпус и фундамент устройства, Оптимальные соотношения выведены из следую»1их зависимостей. Энергоемкость — W амортизатора 4 в области упругих 30 деформаций материала определяем, интегрируя выражение для упругого потенциала пластин переменной ширины h (у) и постоянной толщины h:

35 1 В (т>) ri y y x dxdy

Е.пЬ L o n (h+ "- )У )

h(y) =- h <

Епп =- Е/(1- I -),,> = 12х Го у/пЫ, где х, у — координаты поперек и по длине 45 пластин соответственно (фиг. 2).

Уравнения изгибающих моментов — М в сечениях пластин: (у ) 4 3 и

12 К (у) (1 — \/2 ) гд" Р(у) текущий радиус кривизны пластин.

Углови: прочности для сечений пластин по нормальны л напряжением (от изгиба): (т>):. 6Р, у. В1> и, 0 у S L. (3)

Прп;н»сть Ila сдвиг определяется допускле;,ы л напг>яжением среза (т): (г) -- (oj/V3 -: Ро/nhh. (4)

Успогие возврата амортизатора в исходное положение после огт IHoBKvl проката

W mg«xp, (5) где xp - наибольший прогиб пластин (фиг. 2). р - коэффициент трения проката о рольганг.

Для гарантированного взаимодействия проката 6 шириной d с концом амортизатора 4 вдоль оси X (фиг, 2) независимо от его положения по ширине бочки роликов рольганга 7 необходимо, чтобы борта 8 рольганга были установлены на расстоянии, меньшем двойной ширины проката, и толщина клина составляла, по меньшей мере д=- х, — x(d), (6) где x(d) — прогиб амортизатора под действием силы Ро в точке с координатой у = d.

Трансцендентная систетла уравнений (1) — (6) не позволяет получить искомые оптимальные параметры упора для остановки проката. Однако проведенный численный анализ показал, что при заданной энергоемкости W обьем и масса пластин с уменьшением отношения

Ь/В монотонно снижаются и при b/В 0,1 с точностью до 3 no P,,,(тт), хо при прочих равных условиях искомые параметры могут быть аппроксимированы выражениями;

В =- 12EW/(1 — V ) Lh(cJ) n; т = б (1 — \/ ) Ро1 (21 -d)d/E Bh т/ =- 2 (1 — V ) L(o)/Е h; (7)

0,1В h >/3 Рс,/h(u)n;

h =- (1 — V ) Pp L (о)/2 ЕИ/;

Pp > 2mg,и.

Нетрудно показать, что согласно выражениям (7) объем и масса пластин амортизатора

4 втрое меньше, чем в известном устройстве при прочих равных условиях, за счет выбора их оптимальной формы. Кроме того, масса пластин существенно снижается за счет закрепления их непосредственно на валу 3 и за счет гарантированного взаимодействия проката с клиновой планкой 5 вдоль оси X (фиг. 2). Определяем снижение импульса 1 в предлагаемом устройстве, который развивается в первый момент соударения проката со щитом по сравнению с соответствующим импульсом I в известном. Существенное снижение этого импульса, а следовательно, и усилия Р по сравнению с соответствующим импульсу I усилием Р (см, фиг. 3) предотвращает повреждение или изгиб передних концов проката, соударяющегося со щитом предлагаемой формы. В общем случае неупругого удара проката массой m, движущегося со скоростью Vo о пластины массой М, коэффициент восстановления равен

К = (Л >/2 — /1)/Ч1, 0 К < 1, (8) где ЛVz — мгновенное приращение сl орости свободчого конца пластин под действием импульса 1;

1671386 ния

30 (12) 12 E W (1 — V ) L h (гт) и

12 2 10 105 (14) 40

= 48,7 мм;

2(1-Ф) (о) Eh

2211 — 0,3 11000 000

2 10 455

0,1 В = 23,2 мм > Ь )

455. 500

V> — скорость проката после соудареПри этом по принципу сохранения импульса и момента импульса с достаточной точностью справедливы выражения 5

I = m(V. - Ч !): (9)

ЛЧг/ = IL/I, = (L-у) dM (10)

M где I — момент инерции пластин амортизатора 4, выполненных в форме трапеции, относительно оси, проходящей через большее основание этой трапеции.

При линейном возрастании ширины Ь(у) пластин от меньшего основания Ь к большему В в зависимости от координаты у: Ь(у) =

 — Ь

- Ь + — у момент инерции 1 приниL мает вид

 — Ь

I= / nhp(b+ — -у)х о

L 20 х (L — у)гну, (11) где p — плотность материала пластины.

Отсюда с учетом массы их

М = 2 Lhpn, Ь+ В

25 .после интегрирования и упрощения получаем

I =hpnL(+ ) = зЬ В-Ь

3 12

В частности для амортизатора из прямоугольных пластин массой М (как в извест1 ном устройстве) момент инерции

1 соответствующий зависимости (12) при прочих равных условиях, составляет

I =М /3. (13)

Решение (8) — (10) относительно i дает:

I—

L2 +(1 + К) !бщ

Следовательно, снижение по сравнению с выражается отношением

1 ! (L2+(1+К) )

I (L +1+ К) )

Например, для абсолютно неупругого удара (К = О), достаточно точно отвечающего характеру взаимодействия проката, особенно го- 50 рячего, со ""òàëüíûìè пластинами, с учетом (12) и (13) получаем:

6(В + Ь)(1+ — - ) (8+3b) (1+ — )

Даже при наибольшем значении b/Â =0,1 в широком интервале изменения практически существующих значений m/М . (0,5; 50) согласно (16) при М = 3М:

I /I 35 — 5, А при Ь/В (0,1 при прочих равных условиях снижение импульса I по сравнению с еще

1 больше. Снижению i по сравнению с I cno1 собствует, кроме того, закрепление большего основания пластин непосредственно на приводном валу, а не через раэьемные соединения с одноплечими рычагами, и обеспечение взаимодействия с прототипом свободного конца их эа счет закрепления клина с необходимой толщиной д и наклоном 0 Таким образом, благодаря значительному снижению ударных импульсов 1 и, следовательно, ударных усилий Р предотвращается повреждение и изгиб передних концов проката.

Для остановки проката массой m - 100 кг, шириной д = 50 мм с кинетической энергией W = 100 Дж =- 10 Нм используется п5

1 пластина с рабочей длиной L = 1м = 10 мм з из пружинной стали с пределом упругости (п)=500 МПа, модулем Юнга Е =-2 10 МПа, коэффициентом Пуассона v= 0,3. Ускорение свободного падения g для простоты g = г

=10 м/с, коэффициент трения проката о рольганг /c= 0,2.

Пример 1, В соответствии с предлагаемой формулой (в системе "СИн) положим

Po=2mg é=2 100 10 0,2=400Н; 1 Ч 2 Ро . И

2EW — 4,55 мм; . 500

2 2 10 10 (1 — 0,3г) 1000 4,55 500 1

=232 мм; д— (2 -d)d

EBh

6 1 — 0,3 400 10 з

1671386

8 соответствии с последним выражением в интервале (0,3 мм; 23,2 мм), например, Ь = (23,2+ 0,3)/2 = 12 мм, я

Пример 2. При 1рочих равных условиях положим Po > 2глд,и, например, Po =

=5m ; тогда аналогично предыдущему получаем:

P0 = 1000 Н.

h= 11,4 мм

В -93 мм д-19 мм

0= 0,4

b (0,3 мм; 9,3 мм), например

9,3 + 0,3 о — — — к — — — 5 мм.

Пример 3. При прочих равных условиях за исключением m - 1000 кг, W-1000 Дж = 10 Нмм, n - 10, положим Ро =

=3тди, тогда аналогично предыдущему получаем Po = 6000 Н, h=6,8ìì

В =155 мм д= 32,5 мм

0- 0,67;

Ь 6 (15,5 мм; 0,3 мм).

Формула изобретения

Упор для остановки проката на рольганге. содержащий корпус, амортизатор, консольно установленный на приводном поворотном валу и выполненный в виде пакета пластин, отличающийся тем, что, с целью уменьшения металлоемкости и предотвращения повреждения переднего торца останавливаемого проката, пластины амортизатора жестко связаны с приводным поворотным валом, выполнены трапецеидальной формы, обращенной большим основанием к поворотному валу привода, а их

5 основания и толщина определяются соотношениями соответственно:

12 E W

В= (1 — v) hL(o) п

01 B

h (о) и

2EW

15 и снабжены клиновой планкой, расположенной на свободном конце пластин амортизатора со стороны останавливаемого проката, причем угол клина планки равен

2т\-ятям

Eh где В, Ь вЂ” ширина большего и меньшего оснований трапеции пластин амортизатора, мм;

25 h — толщина пластин, мм;

L — рабочая длина пластин, мм;

n — количество пластин

Š— модуль Юнга кг/мм;

v — коэффициент Пуассона

30 (и) — допускаемое напряжение пластин. кг/мм;

W — потенциальная энергия амортизатора, кг . мм;

P — допустимое усилие, действующее

35 на амортизатор при максимальном изгибе, кг.

Фиг 2 ро

Составитель В. Васильева

Редактор Е. Полионова Техред М.Моргентал Корректор А. Осауленко

Заказ 2788 Тираж 324 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

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

Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул.Гагарина, 101