Профилегибочный стан

ОЮЭ СОВЕТСКИОЦИАЛИСТИЧЕСКРЕСПУБЛИК 191 (11) А 51 В 21 ОУ 0 сг ( т РЕТЕНИТВУ ПИС К АВТОРСК осиразмеех ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССРПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИИ(71) Украинский ордена Трудового Красного Знамени научно-исследова" тельский институт металлов(511)(57) 1. ПРОФИЛЕГИБОЧНЫЙ СТАсодержащий установленные вдольпрофилирования рабочие клети сщенными один над другим валками, в в котором валки первой и последнейклетей расположены. на уровне фор,мовки, о т л и ч а ю щ и й с я темчто, с целью повышения качества профилей за счет устранения их серповидности, разноширинности и продольного прогиба, все клети стана, кроме первой и последней, установленысо смещением в горизонтальной плос"кости в направлении от оси профилирования и. снабжены приводами этогосмещения,1042839 53 2. Стан по п.1, о т л и ч а ющ и й с я тем, что все клети, кроме первой и последней, установлены со смещением в одну сторону относительно оси профилирования на расстояние, последовательно уменьшающееся от центральной клети к крайним клетям,при этом величина смещения центральной клети определяется по формуле, 3 ЭзВ 5 Р и де 65- предмате 8 - шири 5 - толщ 3 - расс и - числ Е - иоду 3 - глав речи носи ной величины с язаны межд ел текучести формуемого риала;на заготовки;ина заготовкИ;тояние между клетями; о клетей;ль упругости материала; ный момент инерции попеого сечения профиля оттельно главной вертикальоси,мещения соседних клетей у собой соотношением37 И я(с+1) 51 пТЖи где М - порядковый номер клеть.3. Стан по п,1, отличающ и й с я тем, что все клети, кроме первой и последней, установленысо смещением в горизонтальной плоскости через одну в противоположные . стороны от оси профилирования, при этом величины смещения смежных клетей связаны соотношением:Э Вп 1 Вц(ЩЯ 1 св-Е . ТИс-) фф 4 ф) Э(,5 Ю где 31- главный момент инерции относительно главной вертикальной оси поперечного сечения профиля, сформованного в М-ой клети.4, Стан по п.1-3, о т л и ч а ющ и й с я тем, что верхние и нижние валки каждой клети,. кроме первой и последней, установлены с возможНостью перемещения в вертикальной плоскости относительно уровня формовки на расстояние, последовательно уменьшающееся от центральной клети к крайним клетям, при этом величина максимального перемещения определяется по формуле: где 3 - главный момент инерции поперечного сечения профиля, сформованного в центральной клетистана, относительно главнойвертикальной оси;с " расстояние между первой и последней клетями стана,а величины перемещения осей верхних .валков соседних клетей относятся между собой как величины смещения этихклетей относительно оси профилирования в горизонтальной плоскости,5, Стан по п.1-4, о т л и ч а ющ и й с я тем, что он снабжен устройством для замера серповидности,а .также редукторами и блоками управлений, посредством которых приводыклетей связаны с упомянутым устрой. ством, при этом передаточные числаредукторов соседних клетей относятсякак величины перемещения этих клетейотносительно оси профилирования.1Изобретение .относится к обработке металлов давлением и предназначено для использования в металлургии и машиностроении при производстве гнутых профилей из серповидной заготовки. 5Известен профилегибочный стан, содержащий установленные вдоль оси профилирования рабочие клети с размещенными один над другим валками, в котоРом расстояние между осями нижних и 102в одинаковое для всех ния " повышение ка"за счет устранения и верхних валкоклетей 1 1Недостатком известного стана является невозможность устранения серповидности, разноширинности элементов рофиля и продольного прогиба профит й, изготавливаемых на стане,ФЦель изобретечеетва профилей х3 , 1042 серповидности, разноширинности и продольного прогйба,Цель достигается тем, что в профилегибочном стане, содержащем установ-, ленные вдоль оси профилирования рабочие клети с размещенными один над другим валками, в котором валки пер", вой и последней клетей расположены на уровНе формовки, все клети стана кроме первой и последней, установлены со смещением в горизонтальной плоскости в направлении от оси профилирования и снабжены приводами этого смещения,Все клети стана, кроме первой и последней, установлены со смещением15 в одну сторону относительно оси профилирования на расстояние, последовательно уменьшающееся от централь- ной клети к крайним клетям, при этом величина смещения центральной клети определяется по формуле65 В 5 Р и где 6 - предел текучести формуемогоматериала; В - ширина заготовки;- толщина заготовки; Р - расстояние между клетями; и - число клетей; Е " модуль упругости материала; ЭО 3 - главный момент инерции поперечного сечения профиля . относительно главной вертикальной оси, а величины смещения соседних клетей связаны между собой соотношением 51 пЛ 1 с(к+1) 51 лгде К - порядковый номер клети;Все клети, кроме первой и последней, установлены со смещением в го"ризонтальной плоскости через одну в противоположные стороны от оси профилирования,при этом величины смещения смежных клетей связаны соотношениемУс Э ыпЮК В(Ф Э 533(К+1) и где 3 - главный момент инерции отно; сительно главной вертикаль ной оси поперечного сечения профиля, сформованного в-ой клети. 839 . 4Верхние и нижние валки каждой клети, кроме первой и последней, установлены с возможностью перемещения ввертикальной плоскости относительноуровня формовки на расстояние, последовательно уменьшающееся от. центральной клети к крайним клетям; приэтом величина максимального перемещения определяется по формулегде 3 - главный момент инерции поперечного сечения профиля,сформованного в центральнойклети стана относительноглавной вертикальной оси;3. - расстояние между первой ипоследней клетями стана,а величины перемещений осей верхнихвалков соседних клетей относятся между собой как,величины смещения этихклетей относительно оси профилирования в горизонтальной плоскости,Стан снабжен устройством для замера серповидности, а также редукторами и блоками управления, посредством которых приводы клетей связаны с упомянутым устройством. при этомпередаточйые числа редукторов сосед,них клетей относятся как величиныперемещения этих клетей относительнооси профилирования,На фиг. 1 изображена схема стана со смещением клетей от исходной оси профилирования, общий вид; на фиг.2- то же, со смещением клетей через одну от исходной оси профилирования; на фиг. 3 - то же, со смещением осей верхних валков от исходного уровня формовки; на фиг, 4 - то же,. с приводом горизонтального смещения клетей относительно исходной оси профилирования,еСтан данной конструкции содержит рабочие клети, состоящие из станин 1 и 2, верхнего 3 и нижнего 4 валков, установленных друг под другом для последовательной формовки с исходной осью 5 профилирования (00), проходящей через одну и ту же точку поперечного сечения формуемого профиля 6 во всех клетях. Клети стана имеют также исходный уровень формов" ки 7 (00 З) для прямолинейного движения профиля по высоте клети во всех переходах, фиксируемый расстоянием 8 от оси верхнего валка до од" ной и той же точки на профиле при3 1042 неизменных расстояниях 9 между осями верхних и нижних валков.Изменением расстояния 1 О и 11 от исходной.оси профилирования, Фиксируемой первой и последней клетью стана, оси профилирования могут при- . даваться криволинейные Формы 12 (00 ) или 13 (00,). Для этих целей стан содержит привод смещения клетей в составе винтовых пар 14 и 15, вра щаемых через валы 16, соединитель. ные муфты 17, отбесступенчатых редукторов 18, связанных валами 19 посредством электродвигателя 20, управляемого электронным блоком. 21, 15 получающим данные о величине и на%правлении кривизны серповидности движущейся полосы 22 через поворотный редуктор 23 в зависимости от величины эксцентриситета 24, Фиксируемого 20 устройством замера серповидности, состоящего из стола 25, неподвижно устанавливаемых вертикальных роликов 26-29, а также подвижного в поперечном направлении ролика 30, упруго 25 прижимаемого к кромке полосы 22.Изменением расстояния 8 от исходного уровня формовки на определенные, заданные для каждой клети величины 31, 32 и т.д. Уровню Формовки может придаваться криволинейная форма 33 (О 05).Передаточные числа редукторов 18 соседних клетей относятся как величины их заданного смещения относительно исходной оси профилирования.,Стан работает следующим образом.На движущейся в стан полосе 22 автоматически замеряется величина и направление серповидности при прохождении через стол 25, на котором неприводные вертикальные ролики 26- 29 смонтированы так, что осевые плоскости роликов 26,28 и роликов 27,29,параллельны и отстоят дРуг от дРуга 4 на строго фиксированном расстоянии, Ролик 30 расположен на середине это" го расстояния, осевые плоскости па" ры роликов 26, 27 и 28, 29, также параллельны и отстоят друг от друга на ширину полосы 22. Вертикальный ролик 30.подпружинен к боковой крои" ке полосы.так, что может перемещаться в поперечном направлении, копируя конфигурацию боковой кромки в виде смещения на эксцентриситет 24 от осе вой плоскости роликов 26 и 27 ( нулевого положения ) вправо или влево. Редуктор 23, связанный с роликом 30 839 бпреобразует поперечные перемещения последнего в поворотные в обе стороны и передает их на электронный блок 21, который дает команду на включение реверсивного электромотора 20 привода смещения клетей стана от исходной оси 5 Формовки, В зависимостиот направления и величины замеренной серповидности полосы 22 в требуемуюсторону и в определенное время включается электромотор .20, Вращение электромотора через бесступенчатые редук" торы 18, валы 16 с муфтами 17 передается на винтовую пару 14, 15,.в ко"торой вращательное движение винта 14 преобразуется в поступательное и передается соответствующей клети для смещения ее на заданную велйчину от исходной оси профилирования, Требуемая величина смещения каждой клети задается бесступенчатыми редукторами. 18, связанными друг с другомвалами 19 от центрального. Соседние редукторы связаны друг с другом передаточным соотношением в соответствиис соотношением величины перемещенийсоседних клетей При этом новая осьпрофилирования приобретает, напримерформу 12. Одновременно с формовкойпроисходит устранение серповидности профиля и разноширинности его элементов эа счет изгиба Формуемой полосы на боковое ребро в сторону, обратную серповидности на полосе 22,В случае. необходимости смещенияклетей от исходной оси формовки через одну для придания оси профилирования формы 13 на клетях, не подлежащих смещению, рассоединяют муфты 17. Если необходимо оси профилирования придать одновременно форму 12 и 3, то сначала выполняют операцию по приданию формы 12, а затемрассоединяют муфты и производят смещение клетей через одну. В этом случае ось профилирования приобретаетФорму 13.За счет циклических изгибов проФиля в разные стороны на боковое ребро по плавной кривой происходит перераспределение остаточных напряжений и снижается влияние локальных деформаций от формовки в холодном состоянии, усредняется влияние раз" нотолщинности заготовки по ширине, неточности ее порезки и йогрешности изготовления валков. Чем предотвращаются и сводятся к минимуму такиедефекты, какволнистость, коробова2839 8расстояние между клетямии их число и3.=1 п (3) получаем окончательную формулу для определения максимальной величины смещения оси профилирования в цент-. ральной части стана6 В 5 В 5 пз 10 Й 7тость, поперечные прогибы и винто-образность профилей по длине.Смещение осей верхних валков отисходного уровня формовки 7 осуществляют изменением расстояния 8 на за"данные величины ( 31, 32 и т.д,)в каж"дой клети при неизменяемом. расстоя"нии между осями верхнего и нижнеговалков. Тогда уровень формовки при"обретает, например, конфигурацию 33 1 ОПри этом профиль одновременно с фор-мовкой прогибается в продольном направлении, чем устраняется прогибна готовом профиле, Смещение осейверхних валков от исходного уровняформовки осуществляют перемещениемподушек верхнего и нижнего валковна одинаковые величины в направляющих станин 1 и. 2 клетей стана, например, винтовыми парами или клиновым механизмом.Смещение клетей с исходной осипрофилирования по кривой в сторонуобратную серповидности на заговке,позволяет одновременно с формовкойустранить разноширинность элементовпрофиля и серповидность на нем присерповидной заготовке, При этом смещении оси профилирования Формуемаяполоса изгибается в сторону одной избоковых кромок, в зависимости от на 30правления и величины серповидности назаготовке, между первой и последнейклетью стана .до достижения пределатекучести материала .полосы. Изгибполосы смещением оси профилированиямежду первой и последней клетью Станаосуществляют при кривой одного периода синусоиды ( амплитуды ) таким образом, что максимальная величина прогиба располагается 1 в центральной части стана,.Рассматривая изгиб формуемой поло" сы на боковую кромку смещением оси формовки по кривой как прогиб бал- "45 ки на двух опорах, наибольшая величина которого на середине балки оп-" ределяется по формулеР,) З(1) или заменяя силу Р, создающую прогиб величиной Г, ее значением через на" пряжение поперечного сечения изги" баемой полосы, достигающее предела текучести 5 в полосе шириной В и тол щиной 5Р =6 В 5 (2) . а длину изгибаемой полосы . через,где Е - модуль упругости материала;, 3 - главный момент инерции поперечного сечеНия профиля относительно главной вертикальной оси,Для исключения возможности возникновения потери устойчйвости отдельных участков формуемой полосы изгибу ее смещением клетей придают плавную форму. Для чего изменение величины смещения клетей от исходной оси про" филирования задают в функции синуса. При этом от середины к обоим концам стана (к первой и последней клетям) величина изгиба формуемой полосы на боковое ребро уменьшается до нуля Тогда величина смещения любой из клетей стана определяется формулой3 35 и (,1)8 Е 5 1 ф Сй где М - порядковый номер заданнойклети от начала к концу стана, для которой определяется величина смещения 1 от исходной оси формовки.Отношение величины 1(+1)смещения последующей клети к величйне смещения заданной клети после математического решения в общем виде и преоб" разования следующее(Ч) 4лВОпределив величину смещения для одной из клетей по Формуле ( 5 ) для других клетей его можно находить по формуле ( 6 ), пользуясь табличными данными значений синуса от 0 до 1, т.е; в пределах его аргумента 0"90 и 90 - 180 в. Таким образом, клети располагаются в соответствии с но" вой криволинейной осью профилирования.Кроме того, клети целесоообраз" но через одну сместить от исХодной прямолинейной оси профилирования в противоположные стороны, придавая9, 1042оси форму синусоидальной кривой (гармонических колебанийПри этом формуемый профиль подвергается циклическим изгибам на ребро в обе стороныдля. перераспределения остаточных на 5пряжений от неравномерных поперечному сечению локальных (места изгиба )деформаций в холодном состоянии, влия-,.ния разнотолщинности заготовки по ширине, неточностей ее порезки и пог"ревностей изготовления рабочих валков с целью предотвращения волнистости, коробоватости и поперечных про-,гибов на готовых профилях.Так как по существующей технологии профилирования интенсивность фор-.мовки по длине стана возрастает ( ввиде углов подгибки ) от малых величинв первых клетях до максимума в центральной части стана, а затем постепенно снижается до минимума в последних клетях, то и возникающие в такойже пропорции остаточные напряжения инеравномерность деформаций должныкомпенсироваться адекватной схемой25интенсивности циклических изгибов поизменению величины их амплитуды нодлине стана.ассматривая Формуемую полосу,. как балку на двух опорах между двумясмежными несмещаемыми клетями поддействием усилия смещаемой клети,расположенной между этими двумя клетями, величина смещения клети Г( К)определяется по формулеВ 58(тц( ае э,Для придания плавности .изменениякривой циклических изгибов формуемойполосы на ребро форме кривой оси профилирования смещением одной клетимежду двумя неподвижными придают форму, описываемую синусоидальной зависи"мостью по формуле(е)ц(й- ЬЕЭ 52 Е фгде 3 " главный момент иерции попе О.речного сечения профиля относительно главной вертикальной оси, сформованного вс-ой клети;Х - текущее значение расстояния, 55от предыдущей неподвижнойклети к последующей неподвижной.,1.Й-.( Йц( Ь Е 32 Р При этом величины смещения смежных смещаемых клетей связаны соотношени- ем 33 с3 з 1 я3 (х 1.где ( (1,+,1) - величина смещения последующей клети,. считая предыдущей клеть со смещением,(+)- главный момент инерции впоперечного сечения профиля относительно главной вертикальной оси, .сформованного в (1+1)клети,Для устранения продольных проги-. бов готовых профилей от неравномерности линейных скоростей по высоте калибра валков и между клетями, по длине стана в предлагаемой конструкции стана профиль одновременно с формовкой может изгибаться в продольном направлении относительно исход" ного уровня формовки за счет изменения расстояния между исходным уровнем формовки и осями верхних валков при неизменяемом расстоянии между осями верхнего и нижнего валков. При этом максимальное изменение расстоя" ния между исходным уровнем формовки и осями верхних валков должно быть в центральной части стана с постепенным уменьшением изменения к его крайним клетям. Это позволяет устранятьпродольный прогиб на профилях прогибом его в обратную сторону.Максимальная величина изменения расстояния от исходного уровня фор" мовки до оси верхнего валка центральной клети стана определяется по фор" муле изгиба профиля между первой и последней клетью з аевэ,(ф839 10Окончательная формула для опреде" ления величины смещения любой клети стана для наложения циклических изги-бов профиля с соблюдением условия возрастания их амплйтуд к середине стана по длине и затухания их к крайним клетям имеет вид.щения оси верхнего валкаот исходного уровня формов"ки клети, расположенной вцентральной части стана;Э " главный момент инерции йоперечного сечения профиля,сформованного в центральной.,клети, относительно главной:,.вертикальной оси; . 10д - расстояние между первой м;.последней клетью стана.Уменьшение смещения осей верхних валков от исходного уровня фор мовки с целью придания плавности процессу устранения продольного . прогиба от средней части стана к ": крайним клетям .осуществляется в функции синуса. Тогда Формула для одределейия смещения верхнего валка отисходного уровня Формовки выражает" ся зависимостью6 85 о3Е -в 1 п - :З.1 1 ех 148 ЕЗ, . и 25 где.1 - порядковый номер клети, для:которой определяется.смеще-ние.Смещения осей верхних валков от исходного уровня формовки клети пре-. дыдущей и последующей связаны соотношением5 п-11+1 51 я71гдв 1 - смещение оси верхнего валка .З 51клети последующей от исход"ного уровня формовки; .смещение оси верхнего валкаЯ+м)клети последующей от исход"ного уровня Формовки, фОтношения, выраженные Формулами6 1 и (13), равны между собой,:Граничйыми условиями для применения предлагаемой конструкции стана является то,: чтобы при изгибе профиля 15 .на ребро смещением клетей от исход-. ной оси профилирования напряжения в 83912 сжатой зоне не превышали критических во избежание потери устойчивостиплоских элементов. Максимально воэможные размеры профиля ограниченымощностью привода смещения клетей отисходной о-и профилирования, т.е. мощность привода должна быть доста" точной для изгиба поперечного сечения формуемого профиля.Как показали данные лабораторнойпроверки, предлагаемая конструкция стана в сравнении с базовым объектомобеспечивает уменьшение раэноширинности элементов профиля, серповидности, волнистости, винтообразностипо длине продольных и поперечных прогибов,Так при Формовке гофрированного профиля 550 х 28 х 1 мм из оцинкованной стали марки от 3 пс раэноширинность гофров из серповидной заготовки, составлявшая 1-1,2 мм, снизилась до 0,2-0,3 мм; разношяринность боковых полок от 4-6 мм уменьшилась до 0,5" 1 мм; серповидность готового профиля сократиласт от 4-6 мм до .1, 1,5 мм на 3 м длины. Продольный прогиб, составлявший ранее 0,15-0,23 длины, не превышал 0,054, скручивание отсутст-. вовало, поперечный прогиб уменьшился на 90 и не превышал 2-4 мм, волнистость, достигавшая 10-12 мм, устраниЭкономический эффект получен эасчет улучшения качества профилей и устранения брака, Снижение разноши"ринности крайних элементов профилейи серповидности уменьшает расход металла на 1 т готовых профилей снижением величины допустимых отклонений по ширине профилей, а у потребителей ликвидирует операции обрезки краевых боковых кромок и связанные с этим трудозатраты. Устранениескручивания и волнистости и уменьше"ние.прогибов ликвидирует операцииправки и рихтовки у потребителей.1042839 хваловаорректорЪ. Бок тель Л.СамИ.Метелева К Тираж 8ударственногом изобретенийосква, Ж, Ра Зак 7194/11 ВНИИПИ Гопо дел 113035 И одпис новССРд, 4/5 аеевеввеаееаваел. Проектная, 4 лиал ПП ент", г. город Редактор С.Пат Состаева Техре омитета С открытии аская наб ейееаееаеее