Привод стана холодной прокатки труб

СОЮЗ СОВЕТСНИХ.СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХРЕСПУБЛИК А 1 1 В 21/00, 35 5 Р ЕНИЯ средст - отн терек 1ка 19,вращают г убобыт ой я от ершают о-поступательн звр жение с ней, а вершает одност со из валк ышение быстро нее неравньно клети но тноси вращени е ещает месте озвратно-поступат два низма 4клетью, 7 и ОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТНРЫТИЯМРИ ГКНТ СССР ОПИСАНИЕ ИЗОБР АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТ(56) Авторское свидетельство СССВ 956081, кл, В 21 В 21/00, 1980Авторское свидетельство СССР9 766682, кл. В 21 В 21/00, 1978(54) ПРИВОД СТАНА ХОЛОДНОЙ ПРОКАТК ТРУБ (57) Изобретение относится кпрокатному производству и мож использовано в станах с подви клетью, Цель изобретения - по качества прокатываемых труб и ходности стана, Привод включа водной вал 1 с шестернями 2 нтичных планетарных м 80148274 с кривошипами 6, взаимодействующимис клетью и соединительными шестернями 14 валков, Привод снабжен тягами12, шарнирно соединенными с однойстороны с пальцами 7, а с другой -с соединительными шестернями нижнегвалка. Равномерное вращение кривошипов относительно движущейся клетипреобразуется посредством пальцев итяг в одностороннее неравномерноевращение соединительных шестерен 14и нижнего валка 15 относительно кле м соединительных шесительно верхнего валривошипы равномернотельно клети и соИзобретение относится к трубопрокатному производству, в частности к станам холодной пилигримовой прокатки труб.Целью изобретения является повышение качества труб и быстроходности стана.На фиг, 1 показан привод перемещения клети и валков стана холодной прокатки труб; на фиг, 2 - вид по ,стрелке А на фиг. 1; на фиг, 3 - вид Б на фиг. 1; на фиг, 4 - схема нагружения элементов привода; на фиг, 5 - эпюры относительных (ч ), переносных Яр ) и абсолютных (ч ) скоростей точек нижнего калибра; на фиг. 5 - графики скорости клети (ч) и угловой скорости валков (и,); на фиг, 7 - графики рассогласования в очаге деформации.Привод перемещения клети и валков стана холодной прокатки труб содержит приводной вал 1 с шестернями 2, взаимодействующими с зубчатыми колесами 3, два идентичных планетарных механизма 4, расположенных по обе стороны от оси прокатки и включающих каждый водило 5, кривошипную группу, состоящую из кривошипа 6 со ступенчатым пальцем 7, шарнирно соединенным с клетью, уравновешивающего груза 8, жестко соединенного с кривошипом с противоположной пальцу .стороны, жестко насаженной на вал 9 кривошипа сателлитной шестерни 10 с диаметром начальной окружности, равным двум радиусам кривошипа и половине хода клети, взаимодействующее с сателлитной шестерней стационарное кольцо 11 с внутренним зубчатым венцом с вдвое большим числом зубьев, и две идентичные тяги 12, шарнирно соединенные с одной стороны с пальцами 7 на кривошипах, а с другой - с пальцами 13, жестко установленными на соединительных шестернях 14 нижнего валка 15.Валы кривошипов посредством подшипников 16 поворотно установлены на водилах, вращающихся относительно корпуса на подшипниках 17, Кривошипы 6, тяги 12, соединительные шестерни 14 и клеть образуют два идентичных двухкривошипных механизма.Привод работает следующим образом, Равномерное вращение приводного вала 1 посредством шестерен 2 и зуб.чатых колес 3 передается водилам 5. Сателлитные шестерни 10, ведомые водилами и взаимодействующие со стационарными зубчатыми колесами 11, придают пальцам 7 кривошипов, а через 5 них и клети прямолинейное возвратнопоступательное движение по гармоническому законуБ = 21 (1 - сов),1 Огде 8 - перемещение клети от крайнего положения (фиг,4);Ч - соответствующий ему угол поворота водил15 При этом сателлитные шестерни 10 совместно с кривошипами 6 равномерновращаются относительно клети и стационарных колес с угловой скоростью,равной и противоположной угловой ско 20 рости водил 5,С другой стороны равномерное вращение кривошипов 6 относительно движущейся клети посредством пальцев 7,тяг 12 и пальцев 13 преобразуется водностороннее неравномерное вращениесоединительных шестерен 14 и нижнеговалка 15,относительно клети, а посредством соединительных шестерен18 - относительно верхнего валка 19.ЗО В итоге кривошипы 6 равномерно вращаются относительно клети и совершают возвратно-поступательное движениевместе с ней, а каждый из валков совершает одностороннее неравномерное35 вращение относительно клети (фиг.6)и перемещается возвратно-поступательно вместе с клетью,Графики изменения скорости клети 40 ч и угловых скоростей валков со икривошипа у в зависимости от углац поворота водил представлены на фиг,6,При движении клети в направлениистрелки ч (фиг,2) валки неравномерно 45 вращаются в направлении стрелок Яи деформируют заготовку (фиг.5), При движении клети в обратном направлении (холостой ход) валки, освободив заготовку, продолжают неравномерно 50 вращаться в том же направлении, осуществляются подача и поворот заготовки в течение всего периода холостогохода.Для обеспечения встречи точек ка лиГра на катающем радиусе с точкамизаготовки на попутных (т,е, нулевых) скоростях угловая скорость ь, валков должна быть переменной и согласованной на участке прокатки со ско1482741 шЬ 05 вц, 1,Для предлагаемого привода по условию минимизации скольжения х в очаге деформации с помощью ЭВМ были установлены следующие относительные размеры двухкривошипных механизмов: 55 2,6; Ь,. = 2,21,ростью ч движения клети, как это показано на фиг, 6,Параметры двухкривошипного.механизма 6-12-14, определяющие законодностороннего неравномерного вращения валков, подбирают так, чтобы врезультате сложения линейных скоростей точек валка при его вращении относительно клети (относительной скорости ч ) и скорости клети (переносной скорости ч = ч) в каждом сечении очага деформации скорость точки К калибра на катающем радиусе равнялась нулю (сложение эпюр ч ич, представлено на фиг, 5),Суммарный статический момент массзвеньев каждой кривошипной группы,полностью уравновешивающий как накривошипах, так и на водилах динамические моменты от сил инерции возвратно-поступательно движущихся массклети, устанавливается по зависимости где ш - суммарная масса звеньев одной кривошипной группы;ш- суммарная масса клети, валков, их соединительных шестерен и тяг;Ь - расстояние между центромтяжести звеньев кривошипнойгруппы и осью вала 9 кривошипа;1 - расстояние между. осями паль- ца и вала кривошипа (радиускривошипа), равное радиусуначальной окружности сателлитной шестерни 10 и четверти хода клети.Водила 5 выполнены со смещением К0 0 центра тяжести от осей их вращения (фиг4), а статический момент ш К каждого иэ водил устанавливается по условию одновременного и полного уравновешивания внутри каждого планетарного редуктора как вертикальных и горизонтальных составляющих сил инерции клети, водила и звеньев кривошипной группы (уравновешивание главного вектора сил инерции), так и воздействующего на основание привода динамического момента выше- укаэанных сил инерции относительно оси подшипников 17 (уравновешивание главного момента сил инерции) согласно зависимости в К=051(1+ - -)т У кл где ш - суммарная масса водила 5Фс зубчатым колесом 3, наружных колец подшипников16 и внутренних колец подшипников 17,10 Назначение параметров привода поэтой зависимости, помимо аннулирования силового и моментального динамического воздействия привода на основание, гарантирует взаимное уравно 15 вешивание на водилах моментов от весов элементов привода, т,е, обеспечйвает также равенство нулю приведенного на водило момента от весов С 4= ш 4 д водила и С = ш я звеньев кри 20 вошипной группы (фиг,4). Другими.словами на преодоление указанных весовдополнительная энергия электродвигателем не расходуется.При назначении необходимых для пол"кого уравновешивания четырех параметров ш, Ь, т и К привода значениядвух любых из йих выбираются конструктивно, а значения двух других определяются по приведенным выше зависимостям, выполнение которых обеспечивает полную разгрузку основанияпривода от инерционных (динамических)сил и моментов, а также полную разгрузку станового электродвигателя35 как от инерционных сил клети и элементов ее привода, так и от весовпоследних,При этом становый электродвигательбудет преодолевать технологическое40 сопротивление, трение и динамическиймомент неравномерно вращающихся звеньев валковой группы,Для обоснования способности предлагаемого привода значительно умень 45 вать скольжение в очаге деформациипроведен анализ скольжения применительно к стану ХПТ 2-40 при существующем и предлагаемом приводах. Ь, =1; Ь. =221;где 1, , - расстояние между осямиподшипниковых опор пальца 7 и нижнего валка 15;- расстояние между осямиступенчатого пальца 7;1., - длина тяги 12;Ь - радиус установки пальцаМ-13 на соединительнойшестерне 14 (расстояние 10между осями пальца 13 инижнего валка 15).На фиг. 7 представлены графикиизменения рассогласования х = Б - Бпо катающему радиусу калибров в зависимости от угла поворота М, валков,Рассогласование х найдено как разность между реальным перемещением Бклети в процессе прокатки и теоретическим перемещением Б клети, найденным по заданной калибровке из условия полного отсутствия скольжения,Кривая 1 соответствует предлагаемомуприводу, а кривые 2 и 3приводустана ХПТ 2-40 при прямом и обратном 25соответственно ходах клети,Из графиков видно, что предлагаемый привод реализует прокатку призначительно меньшем рассогласовании,гарантирующем минимизацию скоростискольжения точек на катающем радиусе калибра относительно неподвижнойтрубы,Такое конструктивное выполнение привода позволяет улучшить качество прокатываемых труб путем исключения прокатки при обратном ходе клети (как в станах со стационарной клетью), с лучшими деформацией и ориен 40 тацией волокон при однонаправленной прокатке; улучшить качество поверхности прокатываемых труб путем лучшего согласования скоростей в очаге деформации и уменьшения скольжения металла по. калибру; упростить конструкцию и повысить долговечность путем исключения зубчато-реечных приводов валков, замены их двумя тягами и сокращения как валопроводов, так и зубчатых передач, расположен 50 ных между двигателем и кривошипом привода; уменьшить уровень динамических сил и моментов в механизмах подачи и поворота путем увеличения времени, отведенного для осуществления подачи и поворота заготовки (фиг.б), и использования менее динамичных механизмов для выполнения этих операций, а также путем обеспечения закона вращения звеньев валковой группы, отличного от закона движения клети, за счет чего их динамические моменты разнохарактерны и не складываются, как в традиционных станах с подвижной клетью; полностью разгрузить основание привода и становый электродвигатель от вредного воздействия динамических сил возвратно-поступательно движущихся масс клети путем назначения параметров привода по предлагаемым зависимостям и существенно увеличить тем самым быстроходность и производительность стана,Формула и э о б р е т е н и яПривод стана холодной прокатки труб, включающий приводной вал с парой шестерен, взаимодействующие с ними зубчатые колеса, два планетарных механизма, содержащих установленные в зубчатых колесах водила, размещенные в водилах валы, на одном конце которых жестко закреплены кривошипы с пальцами и уравновешивающими грузами, а на другом - сателлитные шестерни, взаимодействующие со стационарными колесами с внутренними зубчатыми венцами с вдвое большим количеством зубьев, и шестерни, соединяющие верхние и нижние валки, о т л и ч а ю - щ и й с я тем, что, с целью повыше ния качества труб и быстроходности стана, он снабжен двумя тягами, шарнирно соединенными одним концом с кривошипами, пальцы которых выполнены ступенчатыми, при этом соедини-. тельные шестерни также снабжены пальцами, к которым присоединены другие концы тяг, 1482741