Установка для ломки слитков

(я)5 В 23 О 31 Е. ИЗОБРЕТЕ Н СА АВТОРСКО СВИДЕТЕЛЬСТВ оси гидроцилиндра механизма подачи слитка шайбой 19 со сферической торцовой поверхностью 18 со стороны штока 11, центр радиуса которой расположен на упомянутой оси, и телом 17 шаровой формы, расположенным по оси штока с возможностью взаимодействия со сферической поверхностью шайбы, Торцовая поверхность 16 штока вы-. полнена симметричной сферической поверхности шайбы относительно плоскости, проходящей через центр тела шаровой формы. Шайба связана со штоком поршневого гидроцилинара механизма подачи слитка . посредством предварительно растянутых пружин 20, расположенных равномерно по периметру его поперечного сечения и под углом к его оси. 1 ил. ак и Е.Е,ЛопатГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМПРИ ГКНТ СССР(71) Днепропетровский металлургический институт(56) Авторское свидетельство СССР М 1237329, кл, В 23 О 23/00. 1986.Авторское свидетельство СССР М 1590226, кл, В 23 О 31/00, 1988. (54) УСТАНОВКА ДЛЯ ЛОМКИ СЛИТКОВ (57) Использование: разделение надрезанных слитков на заготовки, Установка для ломки слитков снабжена расположенной по 1738509 АИзобретение относится к черной металлургии и может быть использовано в машиностроении для ломки слитков и проката намерные заготовки,Известна установка для холодной ломки металла (авт,св. СССР В 1237329,кл. В 23 О 23/ОО, Б "ОИ", М 22, 1986). Установка содержит инструмент-клин с приводом его перемещения, противоположно емуустановлен опорный узел в виде неприводного ролика с упругим звеном и жесткимограничением; а также желоб и механизмподачи слитков, представляющий собойдлинноходовый гидроцилиндр; имеющийпоршень со штоком, установленные перпендикулярно приводу.Установка работает следующим образом.Слиток подается на желоб и далее перемещается к месту ломки механизмом подачи (гидравлическим толкателем) путемподачи давления в поршневую(рабочую) полость гидроцилиндра, При совпадении осейнадреза. и инструмента поступает от фотодатчика сигнал на остановку, после которойподается давление в штоковую полость.шток отводится назад на расстояние, достаточное для того, чтобы смещающиеся в осевом направлении заготовки отвнедряющегося при ломке клина не воздействовали на наконечник штока. После ломкитолкатель перемещает слиток на расстояние, равное длине последующей заготовки,и процесс ломки повторяется,Недостатком данной установки является то, что в длинноходовом механизме подачи слитков происходит повышенный износнаправляющих втулок гидроцилиндра (особенно у его штоковой полости), увеличение.зазоров в манжетных уплотнениях и, какследствие, увеличение гидравлических утечек. Это происходит из-за того, что на направляющие втулкии уплотнения штоковойчасти гидроцилиндра действует дополнительная, увеличивающаяся по мере выдвижения штока, вертикальная нагрузка отконсольно расположенного штока, причемконец штока снабжен массивным наконечником для упора в слиток, увеличивающимизгибающую нагрузку, Кроме того наличиероликовой опоры предполагает постоянныйконтакт ролика с поверхностью коническогослитка, а это означает то, что при подачеметалла конец штока уводится торцом слитка в горизонтальной плоскости, а после остановки слитка на ломку и отвода штока(размыкается фрикционная связь междуслитком и штоком) возникают колебания егоконца, Эти колебания носят затухающий характер, частота которых переменна и изменяется но мере перемещения штока (уменьшается при выдвижении штока); конец штока, начиная колебаться в горизонтальнойплоскости, затем описывает сложные круго 5 вые (эллиптические) траектории, максимальный размах которых - при полностьювыдвинутом штоке. Причем уплотнения нерассчитываются на знакопеременные радиальные нагрузки со стороны поступательно10 перемещающегося и совершающего колебания штока; вйбор и прогнозирование ихтехнического ресурса в этом случае затруднителен. Уплотнения и втулки изнашиваются. не только от возвратно-поступательного15 движения штока, но на них дополнительнодействуют энакопеременные радиальныенагрузки, что приводит к ускоренному ихизносу.Ближайшим по технической сущности20 к предлагаемому объекту является установка для ломки слитков (заявка СССРВ 4490287/31-27, кл. В 23 031/00, от21,04,89 г.), выбранная в качестве прототипа.25 Установка содержит привод с инструментом, опорный узел, желоб и толкательслитков в виде гидроцилиндра со штоком,установленного перпендикулярно приводу,Толкатель снабжен промежуточной опорой,30 выполненной в виде рычага с роликом, имеющим вогнутую поверхность и контактирующим со штоком гидроцилиндра. Рычагустановлен на полые торсионные валы с перемещающимися в направляющих опора 35 ми, приводом которых служит вал с цепнойпередачей от ролика,Установка работает следующим образом.Слиток подается на приемный желоб и40 перемещается механизмом подачи к местуломки, После проталкивания при отходештока от слитка возникают его колебания,поскольку конический слиток, контактируя стехнологической роликовой опорой, уводит45 шток в поперечном направлении, Кроме того, консольное выдвижение штока вызываетего вертикальный прогиб, При подаче слитка и выдвижении штока сила со стороныштока на предварительно затянутую рычаж 50 ную систему промежуточной опоры возрастает, однако жесткость торсионных валовтакже пропорционально увеличивается засчет схождения опор,.следовательно прогибштока (в сечении ролика) примерно постоян 55 ный и вертикальная сила, действующая науплотнения и направляющую втулку, несколько меньше. Ролик за счет наличия образующей, выполненной как частьокружности с диаметром, равным диаметруштока, воспринимает первоначально горизонтальные, а затем колебания штока но сложной пространственной траектории. Изменение жесткости торсионной рычажной системы опоры происходит синхронно с изменением вылета штока с помощью приводов передач: цепной ролика и винтовой перемещения торсионных опор в направляющих,Самым существенным недостатком данной установки является то, что промежуточная опора не устраняет полностью колебания штока в местах его контакта с уплотнениями, а лишь снижает эти колебания на некоторую величину, Такие колебания штока в горизонтальной плоскости отрицательно влияют на стойкость промежуточной опоры в направлении ее наименьшей жесткости, что снижает технический ресурс узла. Недостатком является попадание посторонних абразивных частиц (например, окалины) в место контакта ролика со штоком, приводящее к повышенному износу его наружной рабочей поверхности и увеличению утечек рабочей жидкости в уплотнениях. Поскольку узел расположен в месте установки краном последующего слитка на приемный желоб, он требует применения защитных устройств.Целью изобретения является повышение надежности установки за счет увеличения долговечности уплотнений поршневого гидроцилиндра механизма подачи слитка.Поставленная цель достигается тем, что известная установка, содержащая симметричный инструмент клиновой формы, установленный на плунжере силового привода, опору, выполненную в виде расположенного в плоскости симметрии клина ролика, подпружиненного относительно седла, и механизм подачи слитка, выполненный в виде поршневого гидроцилиндра, ось штока которого расположена перпендикулярно плоскости симметрии инструмента клиновой формы, снабжена расположенной по оси гидроцилиндра механизма подачи слитка шайбой со сферической торцовой поверхностью со стороны его штока, центр радиуса которой расположен на упомянутой оси, и телом шаровой формы, расположенным по оси штока с возможностью взаимодействия с сферической поверхностью шайбы, при этом торцовая поверхность штока выполнена симметричной сферической поверхности шайбы относительно плоскости, проходящей через центр тела шаровой формы, а шайба связана со штоком поршневого гидроцилиндра механизма подачи слитка посредством предварительно растянутых пружин, расположенных рав 20 центр радиуса которой расположен на оси штока, контактирующего с шайбой тела шаровой формы и штока с торцовой поверхностью, симметричной сферической 30 поверхности шайбы относительно плоско 35 40 50 55 510 номерно по периметру его поперечного сечения ипод углом к его оси.указанные отличительные от прототипа признаки обусловливают соответствие предлагаемого технического решения критерию "Новизна", По научно-технической литературе и патентной документации (основные индексы МКИ) по всем отличительным признакам проведен поиск, в результате которого не найдено известных технических решений с заявляемыми признаками, Исходя из этого можно сделать вывод о том, что предлагаемое техническое решение соответствует критерию "Существенные отличия". Поскольку предлагаемая совокупность существенных признаков позволяет достигнуть цель, обусловленную отличительными существенными признаками, предлагаемое техническое решение соответствует крите-,рию "Положительный эффект" по наличию разницы в результатах.Применение замкнутой (с помощью пружин) системы, состоящей из шайбы со сферической торцовой поверхностью,сти, проходящей через центр тела шаровой формы, дает возможность при проталкивании слитка и горизонтальном смещении его торца смещать также шайбы в том же направлении и на ту же величину (вследствие их взаимного фрикционного контакта), сохраняя неизменным горизонтальное положение штока. Это возможно из-за того, что жесткость узла в горизонтальном направлении мала, поскольку радиусы сфер по величине значительно больше радиуса тела шаровой формы. Причем горизонтальная (поперечная) жесткость соединения "сфера штока - тело шаровой формы - сфера шайбы" меньше, чем жесткость штока даже при максимальном его вылете, В процессе подачи плоскопараллельное или, например, угловое смещение оси слитка относительно оси механизма подачи вызывает поперечное смещение шайбы относительно штока и выкатывание тела шаровой формы из нейтрального соосного положения, Это означает, что при постоянном поджатии сфер нормальная сила со стороны тела шаровой формы на сферу шайбы раскладывается на две составляющие: осевую и перпендикулярную ей поперечную силы, Последняя оказывает восстанавливающее воздействие на шайбу, а следовательно, и на торец слитка и способствует его обратному смещениюили повороту. Это устраняет внецентренное нагружение штока при подаче, его изгиб и уменьшает поперечное воздействие на уплотнения механизма подачи.После проталкивания слитка, остановки и обратного хода штока возникают колебания смещенной шайбы в поперечном направлении под действием пружин, Вследствие малой по сравнению со штоком массы шайбы последняя не вызывает заметных колебаний штока, Пружины не оказывают также столь большого влияния (в сторону увеличения) на поперечную жесткость узла и служат для постоянного поджатия шайбы к переходнику, когда толкатель не контактирует со слитком, Равномерное размещение пружин по периметру штока обеспечивает соосное расположение сферических поверхностей штока, шайбы и тела шаровой формы при разомкнутой связи шток-слиток, А установка пружин под углом к оси штока увеличивает коэффициент затухания колебаний шайбы, т,е, уменьшает количество циклов колебания штока и поперечных нагружений уплотнений.На чертеже изображена предлагаемая установка, видв плане,Установка состоит из силового привода 1, на плунжере которого жестко закреплен инструмент 2 клиновой формы, опорного узла 3 в виде расположенного в плоскости симметрии клина ролика, подпружиненного относительно седла, Перпендикулярно гидроцилиндру установлен желоб 4 для подачи слитков 5, имеющих кольцевые нэдрезы 6, и механизм 7 подачи (толкатель) в виде горизонтально расположенного поршневого гидроцилиндра, состоящего из корпуса 8, поршня 9 с уплотнениями 10, штока 11, направление движения коорому обеспечивает направляющая втулка Я, э грундбукса 13 зажимает манжетные уплотнения 14. Конец штока снабжен переходником 15, неподвижно насаженным на шток, торец переходника выполнен в виде вогнутой в сторону поршня части сферической поверхности 16. центр радиуса которой расположен на продольной оси толкателя, Переходник своей поверхностью через тело :17 шаровой формы контактирует со сферической вогнутой в сторону слитка торцовой поверхностью 18 шайбы 19, имеющей радиус сферы, равный радиусу сферы на переходнике; центр радиуса этой сферы также расположен на продольной оси толкателя, Переходник (а следовательно, и шток) и шайба связаны между собой предварительно натянутыми пружинами 20, крепящимися с помощью кронштейнов 21 и 22 соответственно нэ переходнике и шайбе, 30 35,смещении торца слитка в сторону силового привода 1 шайба также смещается в ту же 40 45 50 равных бесконечности, т,е. если обращен 55 ные торцы переходника и шайбы были бы плоскими, Такое смещенное относительно 5 10 15 20 25 Пружины равномерно расположены по периметру поперечного сечения штока; их количество не менее 3-х штук и расположены они под углом к оси штока, Шайба имеет защитный цилиндрический кожух 23,Установка работает следующим образом,Слиток 5 с надрезами 6. разделяющими слиток на головную и донную части и мерные заготовки, подается злектромостовым краном на приемный желоб 4 и далее к месту ломки перемещается механизмом 7 подачи слитков - тол кателем, Слиток останавливается таким образом, чтобы ось первого надреза совпала с осью силового привода 1., после проталкивания шток 11 толкэтеля (7) отводс назад, Приводс в действие плунжер на котором расположен инструмент 2, и происходит ломка шейки слитка на роликовой опоре (узле 3). Далее шток подается следующим надрезом и процесс ломки повторяется.Подача конического слитка сопровождается смещением или поворотом его оси, Из-эа этого смещения, вызванного постоянным контактом слитка с роликом, происходит увод шайбы 19, контактирующей с торцом слитка, Смещаясь, шайба своей сферической поверхностью 18 выкатывает тело 17 шаровой формы из его нейтрального статического положения. При этом тело 17, контактируя также со сферической поверхностью 16 переходника 15, смещается и по его поверхности, Например, при сторону, тело 17 выкатывается из нейтрального положения в сторону смещения на величину, равную половине смещения(поскольку радиусы сфер равны), Теперь тело, находясь нэ левой по ходу движения части сферы переходника и правой шайбы, образует жесткую поступательно перемещающуюся систему "сфера переходника. штока - тело шаровой формы - сфера шай-. бы",Поперечное смещение шайбы и выкатывание тела шаровой формы не вызывают существенного смещения оси штока в том же направлении, поскольку радиусы сфер достаточно велики, Следует заметить, что поперечная сила, передаваемая на шток, была бы наименьшей при радиусах сфер,друг друга положение переходника и шайбы приводит к появлению нормальных сил со стороны тела шаровой формы на сферические поверхности, направлвнные к их центрам, которые раскладываются на осевую и перпендикулярную ей поперечную. Эти поперечные силы, действующие на переходник и шайбу,равны по величине (система находится в неустойчивом равновесии), Причем при подаче, т,е, постоянном поджатии штоком слитка, и изменяющемся смещении тем больше эта величина, чем больше жесткость узла и поперечная - восстанавливающая сила. Сила со стороны тела шаровой формы на шайбу направлена в сторону, противоположную их смещению, т.е, стремится восстановить прежнее соосное положение слитка и уменьшить внецентренное нагружение штока, а следовательно и его изгиб Поперечное смещение конца штока в данной установке намного меньше, чем если бы происходил контакт непосредственно штока с торцом слитка (как в установках по авт.св. СССР Мт 1237329 и заявке СССР М 4490287/31-27). Все это увеличивает долговечность уплотнений гидроцилиндра тол кателя, особенно манжетных уплотнений 14 со стороны штоковой полости, а также направляющих втулок 12,Смещение шайбы вызывает деформацию пружин 20, а после размыкания связи слиток-шток под действием сил упругости затянутых пружин и восстанавливающих поперечных сил шайба занимает соосное со штоком положение, а тело 17 стремится в нейтральное положение. Это обратное смещение сопровождается колебаниями шайбы относительно штока, Поперечная собственная частота штока даже при его максимальном вылете выше, чем собственная частота колебаний шайбы, определяемая ее массой и приведенной жесткостью пружин. Поэтому колебания шайбы не могут вызвать резонансных колебаний штока,Расположенные равномерно по периметру штока предварительно сдеформированные (растянутые) пружины в количестве не менее трех штук притягивают шайбу через тело шаровой формы к переходнику, образуя соосную систему (как в горизонтальной,.так и вертикальной плоскостях) с .расположением тела 17 во впадинах обеих сфер, Меньшее количество пружин не обес- печивает устойчивости шайбы по всем направлениям, так две диаметрально расположенные пружины обеспечивают устойчивость только в плоскости этих пружин. Расположение пружин под углом к оси штока и крепление их с помощью кронштейнов 21 и 22 предполагает увеличение коэффициента затухания колебания шайбы. Увеличение угла наклона увеличивает коэффициент затухания, однако сила притягивания шайбы к переходнику падает, поэтому выбор20 25 30 производительности иэ-за увеличения межремонтного периода (сокращения числа ре 40 45 50 механизма подачи слитка, она,снабжена.55 расположенной по оси гидроцилиндра механизма подачи слитка шайбой со сфериче-. 5 10 оптимального угла осуществляется из условия количества пружин их жесткости и мас.- сы шайбы. Кожух 23 шайбы. защищает пружины и сферы от попадания посторонних предметов, может Служить, масляной емкостью.Таким образом применение обращенных друг к другу двух идентичных сферических поверхностей переходника и шайбы с размещенным между ними телом шаровой формы дает возможность: свободно смещать слитком шайбу без заметного увода штока; уменьшить внецентренное нагружение штока толкателя при подаче слитка за счет образования в соединении поперечных восстанавливающих сил; свести до минимума влияние на шток поперечных колебаний шайбы при ее возвращении в нейтральное положение; осуществить соосное расположение элементов узла перед последующей подачей; Совокупность этих свойств установки оказывает положительное влияние нэ долговечность уплотнений механизма подачи, уменьшает гидравлические утечки, увеличивает межремонтный цикл и производительность линии ломки в целом,Экономическая эффективность при использовании предлагаемой установки обеспечивается за счет повышения монтов), Ожидаемый экономический эффект от внедрения изобретения на трех металлургических заводах, эксплуатирующих установки для холодной ломки колесных слитков, составляет 271,6 тыс. руб Формула изобретения Установка для ломки слитков, содержащая симметричный инструмент клиновой формы, установленный на плунжере силового привода, опору, выполненную в виде ролика, расположенного в плоскости симметрии клина и подпружиненного относительно седла, и механизм подачи слитка, выполненный в виде поршневого гидроцилиндра, и ось штока которого расположена перпендикулярно плоскости симметрии инструмента клиновой формы, о т л и ч а ющ а я с я тем, что, с целью повышения надежности эа счет увеличения долговечности уплотнений поршневого гидроцилиндра ской торцовой поверхностью со стороны его штока, центр радиуса которой расположен на упомянутой оси, и телом шаровой формы, расположенным по оси штока с возможно1738509 Составитель В. ЗданевичРедактор С. Кулакова Техред М.Моргентал Корректор М. Максимишинец Закаэ 1960 Тираж Подписное ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР 113035, Москва, Ж, Раушская наб., 4/5 Производственно-издательский комбинат "Патент", г,. Ужгород, ул,Гагарина, 101 стью взаимодействия со сферической поверхностью шайбы, при этом торцовая поверхность штока выполнена симметричной сферической поверхности шайбы относительно плоскости, проходящей через центр тела шаровой формы, а шайба связана со штоком поршневого гидроцилиндра механизма подачи слитка посредством предварительно растянутых пружин, расположенных равномерно по периметру 5 его поперечного сечения и под углом к егооси.