Линия очистки от окалины и волочения проволоки

 

Изобретение относится к производству проволоки и сортового металла, а именно - к оборудованию для очистки проволоки от окалины, конструктивно сопряженному с волочильными станами барабанного типа с регулированием натяжения. Сущность изобретения состоит в том, что в линии очистки от окалины и волочения проволоки, содержащей средство удаления окалины, вертикальный перемоточный барабан, его регулятор скорости, волочильный инструмент и вертикальный волочильный барабан, имеющий привод вращения, перемоточный и волочильный барабаны установлены соосно и привод перемоточного барабана выполнен от привода волочильного через регулятор скорости, который, в свою очередь, может быть выполнен либо в виде фрикционных накладок, размещенных на обращенных друг к другу торцах барабанов с возможностью регулирования их взаимного прижатия, либо в виде подключенного к нагрузочному сопротивлению электрического генератора, ротор которого соединен с валом привода волочильного барабана, а статор соединен с перемоточным барабаном. 2 з.п. ф-лы, 4 ил.

Изобретение относится к производству проволоки и сортового металла, а именно к оборудованию для очистки проволоки от окалины, конструктивно сопряженному с волочильными станами барабанного типа с регулированием натяжения.

Известна совмещенная линия очистки от окалины и волочения проволоки, которая как наиболее близкое к предложенному техническое решение принята за прототип, содержащая последовательно установленные средства удаления окалины, перемоточный блок (включающий перемоточный барабан) и волочильный стан барабанного типа. В известной линии перемоточный барабан развивает усилие, компенсирующее чрезмерную величину противонатяжения, т.е. он является тянущим средством для очистных устройств, а необходимое усилие противонатяжения независимо устанавливается настройкой механизма смотки.

Недостатком линии прототипа является ее большая габаритная длина. Так, внедрение экологически чистых технологий механической очистки окалины производится в условиях действующего волочильного и калибровочного производства. При этом создание совмещенных линий очистки и волочения производится на базе существующих одно- и многократных волочильно-калибровочных станов, причем дополнительно устанавливаемые средства удаления окалины размещают в изменяющийся интервал между размоточным устройством и волочильным станом. Как правило, такой интервал является минимальным, обеспечивающим эффективную размотку исходного бунта, и не превышает 3 4 м. Поэтому на таком участке размещение средств удаления окалины затруднено из-за ухудшения условий размотки бунта, а установка дополнительного перемоточного барабана невозможна вследствие недостатка места.

Таким образом, размещение линии-прототипа на базе существующего на производственном участке волочильного стана при увеличении общей длины либо невозможно, например, вследствие расположения стен цеха, других сооружений и оборудования, либо связано с большими затратами, связанными с перепланировкой участка и цеха.

В то же время, использование волочильного барабана первого блока многократного стана в качестве перемоточного барабана приводит к снижению достигаемого суммарного обжатия, что является отрицательным эффектом и недопустимо в масштабах участка, так как приводит к невыполнению производственной программы.

В случае однократного стана такое использование невозможно.

Таким образом, использование линии-прототипа в условиях существующего производства весьма ограничено в связи с затруднениями, возникающими при ее размещении.

Цель изобретения снижение линейных габаритов линии.

Цель достигается тем, что в линии очистки от окалины и волочения проволоки, содержащей средство удаления окалины, вертикальный перемоточный барабан, его регулятор скорости, волочильный инструмент и вертикальный волочильный барабан, имеющий привод вращения, согласно предлагаемому техническому решению, перемоточный и волочильный барабаны установлены соосно и привод перемоточного барабана выполнен от привода волочильного через регулятор скорости, который, в свою очередь, может быть выполнен либо в виде фрикционных накладок, размещенных на обращенных друг к другу торцах барабанов с возможностью регулирования их взаимного прижатия, либо в виде подключенного к нагрузочному сопротивлению электрического генератора, ротор которого соединен с валом привода волочильного барабана, а статор соединен с перемоточным барабаном.

При этом размещение барабанов соосно позволяет исключить из состава оборудования линии перемоточный блок, включающий приводной двигатель, редуктор и шпиндель для закрепления перемоточного барабана, и, соответственно, сократить длину линии.

Регулятор скорости, связывающий между собой соосные барабаны и обеспечивающий необходимый вращающий момент, приложенный к перемоточному барабану от привода волочильного, создает необходимое усилие протягивания проволоки через средство удаления окалины и ограничивает чрезмерное возрастание усилия противонатяжения при волочении.

Этот вращающий момент может быть обеспечен, например, тем, что регулятор скорости выполнен в виде пары скрепленных с барабанами фрикционных накладок с возможностью регулирования силы их взаимного прижатия, например, за счет сжатия прижимающей пружины, либо загрузки верхнего барабана балластом.

Таким образом, предложенный сдвоенный барабан также обеспечивает передачу через регулятор скорости момента, необходимого для протяжки катанки через устройства очистки, и этот момент ограничен свойствами фрикционной пары, но только этот передаваемый через трение момент недостаточен для осуществления протяжки. Недостающая доля момента обеспечивается противонатяжением проволоки при волочении, которое передается перемоточному барабану дополнительно через направляющий обводной блок. При этом фрикционная связь обеспечивает соотношение между этими моментами с таким расчетом, чтобы величина противонатяжения было в допустимых пределах, что обеспечивается также указанным соотношением радиусов.

При этом необходимым условием работоспособности является то, что радиус перемоточного барабана выполнен большим, чем радиус волочильного, умноженного на отношение квадратов диаметров проволоки соответственно после и до волочения (т. е. на отношении соответствующих площадей поперечного сечения проволоки, или на относительное удлинение), что как раз и является условием регулирования скорости при взаимном проскальзывании барабанов и передачи вращающего момента именно от волочильного барабана к перемоточному. Однако, верхним пределом радиуса перемоточного барабана является величина радиуса волочильного барабана. Так, при увеличении радиуса перемоточного барабана относительная скорость проскальзывания возрастает, и при этом возрастают потери мощности на трение в регуляторе скорости. Учитывая то, что при выполнении перемоточного барабана с радиусом, равным радиусу волочильного, в качестве первого удобно использовать однотипный барабан, а также то, что при этом линия работает при любых, как угодно малых обжатиях, верхним конструктивным пределом радиуса перемоточного барабана является величина радиуса волочильного.

Линия очистки от окалины и волочения проволоки проиллюстрирована на фиг. 1 4: фиг. 1 общий вид линии; фиг.2 регулятор скорости, выполненный в виде фрикционной связи между волочильным и перемоточным барабанами первого блока волочильного стана; фиг. 3 то же, с электромеханической связью между барабанами; фиг.4 расчетная схема.

Усилия, приложенные к перемоточному барабану, обозначены жирными стрелками и буквенными индексами, а именно: F_в усилие волочения (приложено к волочильному барабану 7); F₀₄ усилие, необходимое для протягивания проволоки через средства 3 удаления окалины; F_п усилие противонатяжения при волочении; М момент, приложенный к перемоточному барабану 10 со стороны приводного волочильного барабана 7.

Радиус волочильного барабана R; радиус перемоточного барабана r.

Скорости протягивания проволоки обозначены тонкими стрелками, параллельными проволоке и буквенными индексами: V₀₄ скорость проволоки на входе в волоку, равная скорости очистки и окружной скорости перемоточного барабана; V_в скорость проволоки на выходе из волоки, равная окружной скорости волочильного барабана.

Направление вывода проволоки обозначено контурной стрелкой.

В состав оборудования линии (фиг.1) входит устройство 1 размотки бунта проволоки 2, подлежащей очистке от окалины и волочению, средства удаления окалины, требующие приложения усилия протягивания, последовательно установленные первый 4, второй 5 и последующие (не показаны) блоки волочильного стана, снабженные приводами 6, волочильными барабанами 7, роликовыми механизмами 8 регулировки натяжения и фильерами со смазочной ванной 9. Соосно с барабаном первого блока волочильного стана с возможностью вращения установлен перемоточный барабан 10, снабженный неподвижным обводным роликом 11 для задания проволоки в фильеру. Волочильный и перемоточный барабаны связаны между собой таким образом, что для осуществления их взаимного вращения необходимо приложить некоторый крутящий момент. Фрикционно связанные через регулятор скорости барабаны (фиг.2) включают вал 12 редуктора привода блока, жестко связанный с волочильным барабаном. Резьбовая часть вала снабжена поджимной гайкой 13, пружиной 14 и упорным подшипником 15 с возможностью регулирования силы взаимного прижатия барабанов путем поджатия (вращения) гайки. Контактирующие поверхности барабанов снабжены фрикционными накладками 16. Зазор между накладками условно увеличен для наглядности изображения.

регулятор скорости электромеханически связанных барабанов (фиг.3) включает электрический генератор, статор 17 которого закреплен, например, в перемоточном барабане, а вал ротора 18 через соединительную муфту 19 и вал редуктора блока жестко связан с волочильным барабаном. Генератор подключен к регулируемому нагрузочному сопротивлению (реостату) 20.

Первый блок 4 волочильного стана может быть повернут на некоторый угол относительно оси линии (фиг.4), что дополнительно влечет сокращение габаритной длины линии за счет того, что волока со смазочной ванной 9 и обводной ролик 11 не требуют соответствующего интервала по длине линии (на фиг.1 это не отражено).

Линия очистки от окалины и волочения проволоки работает следующим образом.

Конец бунта проволоки 2 заправляют в средства 3 удаления окалины и в остальные устройства линии (фиг.1) и включают оборудование. При этом очищенная проволока 2 на выходе из средства 3 удаления окалины испытывает натяжение, которое при высоком качестве очистки значительно превышает допустимое усилие противонатяжения при волочении. С таким натяжением она наматывается на перемоточный барабан 10, к которому, благодаря наличию регулятора скорости, со стороны вращающегося с большей угловой скоростью волочильного барабана 7 приложен вращающий момент. Величина этого момента установлена (путем регулирования усилия прижима или нагрузочного сопротивления) такой, что усилие натяжения при очистке снижается (частично компенсируется) до величины, не превышающей допустимое усилие противонатяжения. С этим усилием противонатяжения проволока 2 огибает обводной ролик 11 и протягивается через смазочную ванну с волокой 9, где подвергается обжатию (калибровке). При этом волочение происходит без явления утяжки, так как величина противонатяжения находится в допустимых пределах, и дефект непрокалибровки проволоки отсутствует. При обжатии проволока испытывает относительное удлинение, соответственно этому ее скорость после обжатия пропорционально возрастает. Поэтому волочильный барабан 7 вращается быстрей перемоточного 10, что обуславливает передачу вращающего момента именно от первого ко второму. Далее, после смотки с волочильного барабана 7 проволока 2 через роликовую систему регулирования и натяжения протягивается через волоку 9 второго блока 5 стана с помощью собственного волочильного барабана 7, и далее подвергаются волочению на многократном стане в обычном порядке.

Исходя из этого, что суммарный момент, приложенный к перемоточному барабану, равен нулю, так как барабан вращается равномерно, уравнение для суммы моментов имеет вид (фиг.4): M F₀₄ · r F_п · r Так как F_п величина, заданная для данных условий волочения, равная, например 0,2 F_в, то для любого усилия F₀₄, обеспечивающего качественную очистку, можно подобрать такой момент М, который будет удовлетворять уравнению. Момент вращения устанавливается поджатием гайки 13 (фиг.2). При этом изменяется сила прижатия фрикционных накладок 16, которая согласно закону сухого трения скольжения, вызывает пропорциональное изменение момента трения. Радиус и площадь накладок подбираются по условиям износа и теплоотдачи.

Зависимость момента от нагрузочного сопротивления в случае электромеханической связи (фиг. 3) более сложная, здесь момент зависит от относительной скорости вращения барабанов.

В случае, когда усилие очистки F₀₄ испытывает колебания, т.е. неравномерно во времени, следует увеличивать М до тех пор, пока соответствующие колебания F_п не будут происходить в интервале допустимых значений F_п.

В случае, когда отношение R/r равно отношению скоростей соответственно после и до волочения, т.е. V_в /V₀₂, барабаны вращаются без проскальзывания как единое целое, М в таком случае соответствует момент трения покоя, который в общем случае не определен, но не превышает некоторой предельной величины (предельному моменту трения покоя). При этом усилие F_п также не определено и не может быть контролируемо. Во избежание этого определено и не может быть контролируемо. Во избежание этого радиус перемоточного барабана r должен быть выполнен несколько большим, чем радиус волочильного, умноженного на отношение квадратов диаметров проволоки соответственно после и до волочения.

Значительное увеличение радиуса перемоточного барабана нежелательно вследствие увеличения потерь энергии на трение за счет увеличения относительной скорости скольжения фрикционной пары.

Практически, радиус перемоточного барабана выбирается таким, что при минимальном из возможных используемых обжатий на первом блоке стана достигается минимальная величина относительно скольжения барабанов.

Формула изобретения

1. Линия очистки от окалины и волочения проволоки, содержащая средство удаления окалины, вертикальный перемоточный барабан, его регулятор скорости, волочильный инструмент и вертикальный волочильный барабан, имеющий привод вращения, отличающаяся тем, что, с целью снижения линейных габаритов, перемоточный и волочильный барабаны установлены соосно и привод переточного барабана выполнен от привода волочильного через регулятор скорости.

2. Линия по п.1, отличающаяся тем, что регулятор скорости выполнен в виде фрикционных накладок, размещенных на обращенных друг к другу торцах барабанов с возможностью регулирования их взаимного прижатия.

3. Линия по п.1, отличающаяся тем, что регулятор скорости выполнен в виде подключенного к нагрузочному сопротивлению электрического генератора, ротор которого соединен с валом привода волочильного барабана, а статор соединен с перемоточным барабаном.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2, Рисунок 3, Рисунок 4