Трубопрокатный стан поперечновинтовой прокатки

 

ОПИСАЙИЙ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

CoIo3 Советски»»

Социалистически»»

Рес убпик

< 713627 (61) Дополнительное к авт, свид-ву (22) Заявлено 14,09.77 (21) 25 2 1697/22-02 с присоединением заявки ¹ (23)Я риоритет—

Опубликовано 05.02.80 Бюллетень № 5 (51}M. Кд.

В 21 В 19/02

В 21 В 13/12

Рщдэрстееквьй кемитет

СССР ае далем изобретений и втермтий (53} УДК 621.771.. 28 (088.8) Дата опубликования описания 08.02 80 (72) Авторы изобретения

А. А, Малкин и А. С. Ткаченко

Днепропетровский ордена Трудового Красного Знамени металлургический институт (733 Заявитель (54) ТРУБОПРОКАТНЫЙ СТАН ПОПЕРЕЧНО-ВИНТОВОЙ

ПРОКАТКИ

Изобретение относится к трубопрокатному производству, в час ности к конструкциям трубопрокатных станов поперечновинтовой прокатки, и предназначено дпя испопьзования на прошивных и раскатных станах трубопрокатных агрегатов.

Известен стан поперечно-винтовой прокатки труб, включающий рабочие валки, установпенные в рабочей клети, и привод, содержащий универсальные телескопические шпиндепи, соединенные жестко с рабочими валками и шарнирно с шестеренной клетью, выпопненной подвижной относительно рабочей кпети (1)

Эксппуатапия такого стана сопровожда- 5

15 ется значитепьными простоями на настройку рабочей клети и перевалку валков, что связано с необходимостью перемещения и стопорения шестеренной клети при изменении угпов наклона валков н с жестким соединением универсальных тепескопических шпиндепей с рабочими валками, а также. сопровождается увеличением эксп»»уатапионных расходов, вызваннъ»х необходимостью обслуживания и ремонта громоздкого привода перемещения шестеренной клети.

Наиболее близким к изобретению по технической сущности является трубопрокатный стан поперечно-винтовой прока»тси груб (поршневой стан), содержащий рабочую клеть, смонтированные в ней барабаны с кассетами и рабочими валками с подушками, и привод вращения валков с универсальными тепескопическими шпинделями (2j .

Недостатками такого стана являются недостаточная работоспособность и нагрузочная способность, а также низкая допговечность универсальных шпинделей. Это связано с тем, что универсапьные шпиндепи, передающие вращение рабочим вапкам, воспринимают при малых габаритах шарнирнь»х муфт (ограниченных необходимостью максимального сближения рабочих валков) значительные нагрузки, как or передачи крутящего момента, необходимого дпя деформапии металла, так и осевую технологическую нагрузку, дейс твующую со стороны металле на валки параллельно оси заготовки и слагающуюся из осевого сопротивления оправки и осевой составляющей сопротивления линеек. Передача осевой технологической нагрузки на универсальные шпиндели обусловлена следую- щим. Поскольку кассеты установлены с возможностью перемещения в барабане, между кассетой и барабаном имеется зазор порядка 2 — 3 мм. Вследствие ударной задачи заготовки в рабочие валки, по следние. совместно с кассетами под действием усилия зедачи, создаваемого втапкиватепем заготовки, смонтированным не стороне привода, перемещаются в сторону, 5 противоположвую приводу, на величину зазора. При этом удлинение соединенного с рабочим валком шпинделя свободно.компенсируется телескопическим устройством, тек как в этот момент универсальные шпиндели еще не загружены крутящим моментом и силы трения на рабочих поверхностях телескопического устройстве .незначительны. До встречи заготовки с оггравкой осевые телескопические усилия обусловлены только сопротивлением линеек и иелы (осевая составляющая сопротимейкя линеек незначитепьна даже при полном заполнении очага деформации). При встрече заготовки с оправкой осевые технологические усилия достигают большой величины и стремятся вернуть кассету с рабочим валком в положение, которое она занимала перед задачей заготовки.

Однако к атому времени моменты, передаваемые. шпинделями, достигают значительной величины, так кек большая часть конуса прошивки очага деформации уже заполнена металлом. Соответственно возрастают силы трения на рабочих поверх- 40 ностях телескопического устройстве. Устройство не может компенсировать перемещение кассеты с рабочим валком в поле зазора до попожения, при котором зазоры между кассетой и барабаном будут выбра-4 ны и осевые технологические усипия будут передаваться на станину. В результате, универсальные шпиндели нагружаются дополнительно осевым технологическим усилием, что снижает их работоспособность, а следовательно, и работоспособность всей линии и обуславливает низкую долговечность шарнирных муфт универсальных шпинделей. Основные технологические усилия через универсалЬные шпиндели передаются на соединенные с шарнирными муфтами зубчатые колеса шестеренной клети, увеличивая нагрузку не подшипни27 Д ковые узлы осевой фиксации зубчатых копес (при установке в шестерениой клети .косозубых . зубчатых колес}. При установке в шестеренной клети шевронных зубчатых колес без осевой фиксации (плавающих") происходит их перемещение в сторону электродвигателя под действием осевого технологического усилия, передаваемого шпинделями. При этом крутящий момент передается тоаько одной половине колеса, что резко увеличивает натрузку на зубья и является причиной их преждевременного разрушения. Простое умем шение зазоров между кассетой и барабанами не устраняет передачу осевых технологических усилий на привод (на универсальные шпиндели и шестеренную клеть}, а затрудняет перемещение кассет с валками и приводит к их закпиниванию при настройке рабочей клети.

Llenb изобретения - повышение нагрузочной способности клети и долговечности привода путем снижения нагрузки на шпиндели.

Поставленная цель достигается тем, что трубопрокатный стан поперечно-винтовой прокатки, содержащий рабочую клеть, смонтированные в ней барабаны с кассетами и рабочими валками с подушками, и привод вращения валков, с универсальными телескопическими шпинделями снабжен прижимным устройством на каждый валок, имеющим пневматическую диафрагменную камеру со штоком, взаимодействующим с подушкой валке, и привод перемещения, и .расположенным со сторо« ны, противоположной приводу валков.

Такое исполнение обеспечивает передачу осевых технологических усилий на станину рабочей клети и исключает передачу этих усилий на привод (на универсальные шпиндели и шестеренную клеть), что увеличивеет работоспособность стана и долговечность привода.,Передача осевых технологических усилий на станину не уменьшает ее работоспособность и долговечность, так как она проектируется с большими запасами прочности и долговечности и при ее проектировании учитываются указанные нагрузки. Использование в прижимном устройстве пневматической диефрагменной камеры исключаев утечку сжатого воздуха и упрощает конструкцию этого устройства.

Не фиг. 1 показан предлагаемый стан с разрезом рабочей клети по оси прокатки; на фиг. 2 — разрез А-А фиг. 1; на ка, наклоненного относительно оси прокатки в другую сторону, аналогично и отличается только конфигурацией кронштейна 14.

Стан работает следующим образом.

Задача заготовок в рабочую клеть при прокатке производится со стороны тривода. После окон ания прокатки труб одного типоразмера при переходе на прокатку труб другого типоразмера производят настройку рабочей клети. Для атого прекращают подачу сжатого воздуха в рабочую полость пневматической диафрагменной камеры, ограниченную корпусом 13 и диафрагмой 16. Возвратной пружиной 18 подпятник 19, связанный со штоком 17, отводится от подушки 4, расположенной на неприводном конце рабочего валка 5.

Рабочий валок, подушки 4 которого закреплены в кассете 3, получает возмож ность свободно перемещаться совместно с кассетой 3, скользящей по направляющим барабана 2, и поворачиваться совместно с барабаном. Изменение длины универсального шпинделя при настройке (при изменении расстояния между рабочими валками 5 и углов наклона их к оси прокатки) свободно компенсируется телескопическим устройством путем перемещения хвостовика ll по шпонкам l2, так как в ато время универсальные шпиндели не нагружены крутящим моментом. После перемещения валков 5 в заданное положение и установки их на заданный угол огносительно оси прокатки включают двигатель 22 механизма перемещения кронштейна, приводящий во вращение червячный вал редуктора 21. Червячный вал вращает червячное колесо этого редуктора, связанное резьбой с винтом 20.

Винт перемещается, перемещая соединенную с ним стойку, на которой закреплен кронштейн 14 с пневматической диафрагменной камерой. После перемещения крон штейна с диафрагменной камерой в положение, при котором ось штока 17 совпадает (или пересекается) с осью рабочего валка 5, отключают двигатель 22 и подают сжатый воздух в рабочую полость камеры, ограниченную корпусом 13 и диафрагмой 16. Давлением воздуха перемещается диафрагма 16, сжимая пружину

18 и перемещая вначале шток 17 со сферическим подпятником 19 до соприкосновения его с торцом подушки 4, рас положенной на неприводной стороне рабочего валка 5 (точнее с крышкой этой подушки), а после соприкосновения подпят713627 фиг. 3 - узел T фиг. 1; на фиг. 4 - разрез Еь-Б иг. 3.

Трубопрокатный стан включает рабочую клеть, состоящую из станины 1, установленных в ией двух барабанов 2, В направляющих размещены кассеты 3 с закрепленными в них подушками 4 рабочих валков 5. Подшипннковые узлы подушек выполнены исключающими возможность перемещения рабочих валков в сторону, >о противоположную приводу. Привод рабочих валков содержит алектродвигатель главного привода (на чертеже не показан), шестеренную клеть 6, быстроходный вап 7 которой соединен с алек тродвигателем 15 главного привода, и универсальные телескопические шпиндели, включаЮщие шарнирную муфту 8, связанную с приводным концом рабочего валка и шарнирную муфту 9, связанную с тихоходным валом шес- о теренной клети. Шарнирные муфты 8 и 9 соединены между собой промежуточным валом 10, снабженным телескопическим устройством в виде хвостовика 11, выполненного с лысками, скользящими по шпон- кам 12, установленным в полости ведомой попумуфты шарнирной муфты 9. С неприводной стороны рабочей клети на огдельном основании смонтированы два прижимных устройства. Каждое прижимное устройство включает пневматическую диа.фрагменную,камеру с корпусом 13, закрепленным на кронштейне 14. К корпусу

13 крышкой 15 прижата диафрагма 18, связанная с основанием штока 17. Рабо- 35 чая полость диафрагменной камеры,-ограниченная корпусом и диафрагмой, соединена с цеховой магистралью сжатого воздуха. Между основанием штока, связанно,го с диафрагмой, и крышкой установлена возвратная пружина 18. Шток выполнен со сферическим хвостовиком, контактирующим через сферический подпятник 19, закрепленный хомутом на штоке, с торцом подушки рабочего валка. Кронштейн 14 снабжен приводом перемещения его в направлении, совпадающим с направлением перемещения рабочего валка при изменении расстояния между валками, осуществляемого при настройке стана. Привод перемещения содержит винт 20, связанный резьбой с червячным колесом червячного редуктора 21, червячный вап которого соединен с валом двигателя 22.

На. чертеже показано прижимное устройство, взаимодействующее с подушкой одного валка. Прижимное устройство, взаимодействующее с подушкой другого вал713627 ника 19 с подушкой, перемешал кассегу

3, в которой эакреплень> подушки, в крайнее положение в поле зазора в сторону привода. Если между барабаном .2 и станиной 1. также имеется зазор, го переме щение кассеты 3 продолжается до тех пор, пока эгог зазор не будет выбран. Изменение длины универсального шпигеля, связанного с рабочим валком 5 при перемещении кассеты с валком в попе зазора сво- 0 бодно компенсируется телескопическим усгройс твом,. путем перемещения хвозтовика 11 по шпонкам 12, гак как в аго время универсальные шпиндели не нагружены крутящим моментом. Если угол нак- лона валков, установленный для прокатки труб очередного типоразмера, отличен от угла наклона их при прокатке труб предыдущего типоразмера, то после соприкосновения сферического подпятника 19 с торцом подушки 4 он поворачивается относительно центра сферы до положения, при котором его поверхность плотно при>кимается к торцу (крышке) подушки 4. Таким образом, изменение углового положения оси штока 17 диафрагменной камеры при изменении угла наклона валков не требуется, так как изменение углов наклона производится в небольших пределах (огносигельно некоторого среднего угла на30 клона) и линейное перемещение гочки оси рабочего валка, лежащей на горце подушки 4, также незначительно. Следовательно, при любом угловом положении валков вся опорная поверхность подпягника 19 находится в пределах площади, ограниченной крышкой подушки 4, При прокатке рабочие валки 5, осуществляющие деформацию металла, приводятся во вращение

4Q электродвигателем главного привода через шесгеренную клеть 6 и универсальные телескопические шпиндели, содержащие шарнирные муфты 8 и 9 и промежуточный вал 10. Осевые технологические усилия, возникающие из-аа сопротивления оправки

45 и линеек, действующие на рабочий валок, передаются на подушки 4, закрепленные в кассете 3, и через кассету и барабан

2 на станину 1 рабочей клети. На универсальные шпиндели и шестеренную клеть

6 технологические осевые усилия не передаются. В процессе прокатки давления воздуха в рабочей полости пневматической диафрагменной камеры, ограниченной кор-.

55 пусом . 13 и диафрагмой 6, поддерживается постоянным, достаточным дпя гоro, чтобы создаваемое им усилие, передаваемое через шток 17 и подпятник 19, исключало возмо>кносгь перемещения сисгемы барабан-кассета-подушки-рабочий валок в сторону, противоположную приводу при ударной задаче заготовки ипи гильзы, Наличие нового элеменга - прижимного устройства - позволяет исключить пе= редачу осевых технологических усилий, возникающих при прокатке на оправочных станах поперечно-винтовой прокатки, на элементы привода и увеличить работоспособность стана, долговечность универсальных шпинделей и шестеренной клети. Это позволит сократить простои грубопрокатных агрегатов, связанные с разрушением универсальных шпинделей и деталей шестеренной клети станов ноперечно-винтовой прокатки, а также уменьшить расходы на их эксплуатацию путем сокрашения расхода запасных частей и времени на их замену. Исключение, благодаря прижимному устройству, перемещения сисгемы барабанкассета-рабочий валок как в, сторону про-! гивоположную приводу так и в сторону привода, положительно скажется на качестве труб, гак как положение носка оправки относительно пережима валков при прокатке будет стабильным и точно соответствовать заданному при настройке.

Это также уменьшит износ направляющих барабанов и кассет.

В настоящее время расход универсаси ных шпинделей по прошивному стану

ТПА 350 Никопольского Южногрубного завода по отчетным данным цеха сосгавляег 8 штук в год, Стоимость одного шпинделя по счетам

ЭЗТИ составляет 8000 руб. Реализация данного изобретения позволит уменьшить расход шпинделей до 2 штук в год.

Экономический аффект составит 8000х

Х6 = 48000 руб.

Формула изобретения

Трубопрокатный стан поперечно-винтовой прокатки, включающий рабочую кпегь, смонтированные в ней барабаны с . кассетами и рабочими валками с подушками, и привод вращения валков с универсальными телескопическими шпинделями, о г п и ч а ю шийся тем, что, с целью повышения нагрузочной способности клети путем снижения нагрузки на шпиндели, он снабжен прижимным устройством на.каждый валок, имеющим пневматическую диафрагменную камеру. со штоком, взаимодействующим с подушкой валка, и привод перемещения, и расположен ным со стороны, противоположной приводу валков.

Источники информапии, принятые во внимание при экспертизе

713627 10

) . .авторское свидетельство СССР

Ж 332872, В 21 В 35/06, 1970.

2. Гладышев P. М., Панычев В. В. Механическое и транспортное оборудование

s тубных дехов. М., "Металлургия . 1975, с. 25-28 (прототип).