Устройство для уравновешиванияшпинделя привода прокатных валков

Союз Сфветскнх Социавктических Республик(5 ЦМ. Кл В 21 В 35/14 с присоединением заявки йо Государственный комнтет СССР яо делам нзобретеннй н открытнй(72) Авторы изобретения Липецкий политехниче ордена Ленина(71) Заявител 4) УСТРОЙСТВО ДЛЯ УРАВНОВЕШИВАНИЯ ИПИНДЕЛЯ ПРИВОДА ПРОКАТНЫХ ВАЛКОВ2 Изобретен ному оборудо но к шпинделе относится к прокатанию, преимущественным устройствам глав- линий прокатных ста.5 е, чемусилия ураву шпиндеает и точделя поока гидро 10 О 25т 0 щее время широко раср р различные типы уравновешивающих устройств шпинделей: грузовые, пружинные, гидравлические и пружинно-гидравлические.Конструкции уравновешивающих устройств должны обеспечивать не.только уравновешивание шпинделей, но и возможность использования их в качестве привода для принудительного перемещения шпинделей при различных ремонтных работах, в частности при перевалке валков.Известно устройство для уравновешивания шпинделей прокатных валков, содержащее гидравлический цилиндр одностороннего действия, связанный через трехпоэиционный эолотниковый гидрораспределитель с источником стабильного давления и сливом. Применение этого устройства обеспечивае воэможность перемещения шпинделя как вверх, так и вниз посредством гидрораспределителя, золотник которого соединяет гидроцилиндр или с источником стабильного давления (для перемещения вверх), или со сл вом (для перемещения вниз под собственным весом), причем для создания избыточного Усилия, необходимого для принудительного подъема шпинделя, площадь поршня гидроцилиндра должна быть больштребуется для полученияновешивания, равного весля. Устройство обеспечивное уравновешивание шпинсредством перемещения штцилиндра в положение, при котором усилие на поршне равно весу шпинделя. После этого гидроцилиндр запирают, т,е, распределитель ставят в нейтральное положение ГЦ,Недостатком данного устройства является необходимость корректировки положения штока гидроцилиндра для поддержания точного уравновешивания шпинделя при изменении настройки прокатной клети, в частности при изменении зазора между рабочими валками. Необходимость точ ного уравновешивания шпинделей обусловлена требованием уменьшения радиальныхсил в шарнирах шпинделя, приводящих к раскрытию. зазоровв сочленениях элементов привода и, следовательно, к росту динамических нагрузок при захвате металла валками. Кроме того, установка распределителя в нейтральное положение отсекает гидроцилиндр от источника стабильного давления ислива, т.е, создает замкнутую (изолированную) систему. При изменении настройки клети, например при уменьшении зазо ра между валками, создается большое избыточное давление, которое может привести к разрывам слабых элементов этой закнутой системы.Для предотвращения этого явления при изменении настройки клети требуется многократная манипуляция распределителем.На практике такие системы работают в режиме, при котором гидроцилиндр постоянно соединен с источником стабильного давления, т.е. шпиндель постоянно неуравновешен.Цель изобретения - обеспечение точного уравновешивания шпинделя независимо от настройки прокатной клетиПоставленная цель достигается тем, что устройство для уравновешивания шпинделей прокатных валков, содержащее гидравлический цилиндр одностороннего действия, связанный через трехпозиционный золотниковый гидрораспределитель с источником стабильного давления и сливом, оно дополнительно снабжено гидравлическим цилиндром двухстороннего действия с поршнем и штоком, отношение активных площадей поршня которого равно отношению усилия уравновешивания и стабильного давления, при этом его штоковая полость связана с источником стабильного давления, а нештоковая полость " с цилиндром одностороннего действия, и, кроме того, его шток шарнирно соединен с тягой, связанной с осевым люфтом с золотником гидрораспределителя.На чертеже изображена схема предлагаемого устройства.Устройство содержит гидроцилиндр 1 одностороннего действия со штоком 2, шпиндельный узел 3, трехпозиционный гидрораспределитель 4, источник стабильного давления 5, слив б, гидроцилиндр двухстороннего действия 7 со штоком 8 и механическую тягу 9, связанную с золотником 10 гидрораспределителя.Устройство работает следующИм образом.Для точного уравновешивания шпиндельного узла 3 необходимо выполнение условияР Р= - 1 (1;6МРгде Р - давление уравновешиванияурв полости гидроинлиндра 1;(4) Рур ( 5 ш Рист 5 10 15 25 30 5 - площадь поршня гидроцилиндра 1;С - вес шпиндельного узла 3 и поддержание этого давления при любом положении шпиндельного узла.Это достигается применением гидроцилиндра двухстороннего дейст, диаметры поршня и штока которого выбраны такими, что отношение активных плодащей поршня в штоковой и нештоковой полостях равно отношению давления уравновешивания и давления. источника стабильного давления 5, т.е.9 ш Рр9 Р (2)Н истгде 5 ш - активная площадь поршня вштоковой полости;5 д - активная площадь поршня внештоковой полости;Р ; давление источника стабильного давления.При точном уравновешивании шпин-дельного узла 3 давление в гидро- цилиндре 1 равно давлению уравновешивания РР и шток 8 гидроцилиндра двухстороннего действия 7 неподвижен, так как находится под действием двух равных и противоположно направленных сил, т,е.(3) Если в результате изменения настрой" ки прокатной клети давление в полости гидроцилиндра 1 уменьшится (шпиндельный узел 3 принудительно приподнят), то в силу соотношения (2) сила, действующая на шток 8 гидроцилиндра двухстороннего действия 7 в штоковой полости оказывается больше, чем сила, действующая в нештоковой полости, т.е. 45 5 Р 55 60 65 Равнодействующая сила начинает перемещать шток 8 и, следовательно, посредством тяги 9, золотник 10 гидрораспределителя 4 в положение, при котором полость гидроцилиндра 1 соединена с источником стабильного давления 5. Прн этом рабочая жидкость начинает поступать в полость ,гидроцилиндра 1, давление в ней повьвается, и шток 8 гидроцилиндра двухстороннего действия 7 посредством тяги 9 возвращает золотник 10 гидрораспределителя 4 в нейтральное положение прн равенстве давления в полости гидроцилиндра 1 требуемому давлению уравновешивания. Если в результате изменения настройки прокатной клети давление в полости гидроцилиндра 1 увеличивается (шпиндельный узел 3 принудительно опущен), то равнодействующая сил в гидро- цилиндре двухстороннего действия 7посредством штока 8 и механическойтяги 9 перемещает золотник 10гидрораспределителя 4 в положение,при котором полость гидроцилиндра1 соединена со сливом б. При этомрабочая жидкость поступает в сливб до тех пор, пока давление в полости гидроцилиндра 1 не достигнеттребуемой величины уравновешиванияи шток 8 гидроцилиндра двухстороннего действия не возвратит золотник10 гидрораспределителя 4 в нейтральное положение. Прн ремонтных работах механическая тяга 9 отсоединяется от золотника 10 посредствомповорота в шарнире, соединяющем еесо штоком 8 гидроцилиндра двухстороннего действия 7 и подъем илиопускание шпиндельного узла 3 осуществляется вручную, переводомзолотника 10 гидрораспределителя 4в соответствующее положение. Жест- Щокое соединение механической тяги9 с золотником 10 приводит к тому,что даже небольшие изменения давления в полости гчдроцилиндра 1 приводят к перемещению золотника 10.Для уменьшения числа перемещенийзолотника 10 он соединен с механической тягой 9 с осевым люфтом. Наличие люфта позволяет осуществитьтонкое регулирование давления уравновешивания около положения равновесия путем перекачки определенногоколичества рабочей жидкости (определяемого величиной люфта и изменением давления) из полости .гидроцилиндра 1 в нештоковую полостьгидроцилиндра двухстороннего дейст-,вия 7 (при избытке давления) или иэнештоковой полости гидроцилиндрадвухстороннего действия 7 в полостьгидроцилиндра 1 (при недостатке 40давления). Большие изменения давления компенсируются золотником 10при выборе люфта. Использование предлагаемого изобретения позволяет повысить долговечность деталей и узлов главных приводных линий прокатных станов эа счет снижения динамических нагрузок, уменьшить износ подшипников и шарниров шпинделей.Опытно-промышленная эксплуатация предлагаемого устройства, осуществленная в черновой клети стана 2000 ПЛМЗ, показывает ее эффективностьФормула изобретенияУстройство для уравновешиванияшпинделя привода прокатных валков,содержащее гидравлический цилиндродностороннего действия, связанныйчерез трехпоэиционный золотниковыйгидрораспределитель с источникомстабильного давления и сливом, о тл и ч а ю щ е е с я тем, что, сцелью обеспечения точного уравнове-шивания шпинделя независимо отнастройки валков, оно дополнительно снабжено гидравлическим цилиндромдвухстороннего действия с поршнеми штоком, отношение активных площадей поРшня которого равно отноше-.нию усилия уравновешивания и стабильного давления, при этом его штоковая полость связана с источникомстабильного давления, а нештоковаяполость - с цилиндром одностороннего действия, и, кроме того, егошток шарнирно соединен с тягой,связанной с осевым люфтом с золотником гидрораспределителя.Источники информации,принятые во внимание при экспертизе1. Королев А.А. Механическоеоборудование прокатных цехов черной и цветной металлургии. М.;Тираж Подлсударственного комитета СССам изобретений и открытийосква, Ж, Рауюская наб.,