центрователь трубопрокатного стана
Классы МПК: | B21B39/14 направление, фиксирование и центрирование проката B21B25/02 направляющие, держатели или опоры для оправок, например каретки; регулирующие устройства для оправок |
Автор(ы): | Есаков А.В., Самохин Б.И., Тартаковский Б.И., Тартаковский И.К. |
Патентообладатель(и): | Акционерное общество "Электростальский завод тяжелого машиностроения" |
Приоритеты: |
подача заявки:
1992-07-21 публикация патента:
27.03.1995 |
Использование: центрователь трубопрокатного стана может быть применен для центрирования прокатного стержня или круглой заготовки. Сущность изобретения: центрователь содержит установленные на осях качания в корпусе два рычага, один из которых снабжен двумя центрирующими роликами, а другой - одним центрирующим роликом. Рычаги шарнирно взаимосвязаны синхронизирующим звеном. При этом угол между двумя прямыми: соединяющей центры роликов двухроликового рычага и проходящей через ось качания этого рычага и центр ближайшего к этой оси ролика, определяется математической зависимостью геометрических параметров устройства и центрируемого изделия, что обеспечивает повышение точности центрирования. 4 ил.
Рисунок 1, Рисунок 2, Рисунок 3, Рисунок 4
Формула изобретения
ЦЕНТРОВАТЕЛЬ ТРУБОПРОКАТНОГО СТАНА, содержащий корпус, установленные в корпусе на осях качания два рычага, один из которых снабжен одним центрирующим роликом, а другой - двумя центрирующими роликами, шарнирно соединяющее рычаги синхронизирующее звено, отличающийся тем, что угол![центрователь трубопрокатного стана, патент № 2031750](/images/patents/442/2031025/946.gif)
![центрователь трубопрокатного стана, патент № 2031750](/images/patents/442/2031750/2031750-25t.gif)
где r1 - наименьшее требуемое значение радиуса центрирующего калибра;
r2 - наибольшее расчетное значение радиуса центрирующего калибра;
R - радиус центрирующего ролика;
L - расстояние от центра центрирующего ролика, ближайшего к оси качания двухроликового рычага, до оси качания рычага,
при этом наибольшее расчетное значение радиуса центрирующего диаметра определяется из соотношения
![центрователь трубопрокатного стана, патент № 2031750](/images/patents/442/2031750/2031750-26t.gif)
где r3 - наибольшее требуемое значение центрирующего калибра.
Описание изобретения к патенту
Изобретение относится к области обработки металлов давлением, а точнее к устройствам для центрирования проката. Изобретение наиболее эффективно может быть использовано в трубопрокатных станах для центрирования прокатного стержня или трубной круглой заготовки. Известен центрователь стержня с оправкой, содержащий корпус, верхний рычаг с центрирующим роликом, нижний рычаг с парой аналогичных роликов и индивидуальные приводы поворота рычагов, работающие навстречу друг другу [1]. Для поддержания точности центрирования усилие привода нижнего рычага должно всегда превышать усилие привода прижима верхнего рычага. Однако, высокая температутра со стороны прокатываемого металла и значительное количество окалины, с одной стороны, изменяют условия в узлах центрователя, увеличивая сопротивление повороту верхнего и нижнего рычагов, а с другой стороны, приводят к неравномерному износу уплотняющих узлов в силовых цилиндрах привода, а значит, к падению в них величины давления и изменению усилия, развиваемого на штоках. Вследствие этих факторов возможно выравнивание усилий приводов прижимов верхнего и нижнего роликов, в результате чего ось центрирования начнет "плавать", что приведет к дополнительному изгибу стержня, большей его вибрации, а, следовательно, к нестабильному положению оправки в очаге деформации, изгибу прокатного стержня и снижению точности прокатываемых труб. Из известных центрователей прокатных станов наиболее близким по технической сущности является трехроликовый центрователь трубопрокатного стана, который содержит корпус, два рычага, на одном из которых закреплен один центрирующий ролик, а на другом - два центрирующих ролика, и синхронизирующее звено [2]. Однако, такое конструктивное выполнение центрователя дает единственное положение оси качания двухроликового рычага, координаты которой зависят от определенных значений радиуса центрирующего ролика и наименьшего радиуса центрируемого стержня. Поэтому при изменении диапазона диаметров стержня нарушается точность центрирования, т.к. для ее обеспечения необходимо изменять координаты оси качания двухроликового рычага. В предлагаемом центрователе трубопрокатного стана, содержащем корпус, два рычага, один из которых с одним центрирующим роликом, другой - с двумя центрирующими роликами, шарнирно соединяющее рычаги синхронизирующее звено, согласно изобретению, угол![центрователь трубопрокатного стана, патент № 2031750](/images/patents/442/2031025/946.gif)
sin
![центрователь трубопрокатного стана, патент № 2031750](/images/patents/442/2031025/946.gif)
![центрователь трубопрокатного стана, патент № 2031750](/images/patents/442/2031750/2031750t.gif)
r2 - наибольшее расчетное значение радиуса центрирующего калибра (изделия);
R - радиус центрирующего ролика;
L - кратчайшее расстояние от центра центрирующего ролика, ближайшего к оси качания двухроликового рычага, до оси качания рычага - вторая координата оси качания;
![центрователь трубопрокатного стана, патент № 2031750](/images/patents/442/2031025/946.gif)
r2 =
![центрователь трубопрокатного стана, патент № 2031750](/images/patents/442/2031750/2031750-2t.gif)
- r1 и r2 наименьший и наибольший требуемый радиус центрируемого роликами прокатного стержня;
- L - кратчайшее расстояние от центра центрирующего ролика, ближайшего к оси качания двухроликового рычага, до оси качания рычага; выбирается конструктивно;
- R
![центрователь трубопрокатного стана, патент № 2031750](/images/patents/442/2031095/8773.gif)
- центрирующие ролики, сведенные на прокатный стержень наименьшего радиуса (r1), располагаются равномерно по окружности с углом 120о между собой. Координаты а и b оси качания Е двухроликового рычага (фиг.2) могут быть определены с помощью угла
![центрователь трубопрокатного стана, патент № 2031750](/images/patents/442/2031025/946.gif)
![центрователь трубопрокатного стана, патент № 2031750](/images/patents/442/2031025/946.gif)
![центрователь трубопрокатного стана, патент № 2031750](/images/patents/442/2031025/916.gif)
![центрователь трубопрокатного стана, патент № 2031750](/images/patents/442/2031750/2031750-3t.gif)
![центрователь трубопрокатного стана, патент № 2031750](/images/patents/442/2031025/945.gif)
![центрователь трубопрокатного стана, патент № 2031750](/images/patents/442/2031750/2031750-4t.gif)
![центрователь трубопрокатного стана, патент № 2031750](/images/patents/442/2031363/176.gif)
![центрователь трубопрокатного стана, патент № 2031750](/images/patents/442/2031363/176.gif)
![центрователь трубопрокатного стана, патент № 2031750](/images/patents/442/2031025/946.gif)
По теореме косинусов ОЕ2 = ОВ2 + ВЕ2 - 2
![центрователь трубопрокатного стана, патент № 2031750](/images/patents/442/2031023/729.gif)
![центрователь трубопрокатного стана, патент № 2031750](/images/patents/442/2031023/729.gif)
![центрователь трубопрокатного стана, патент № 2031750](/images/patents/442/2031023/729.gif)
![центрователь трубопрокатного стана, патент № 2031750](/images/patents/442/2031025/945.gif)
![центрователь трубопрокатного стана, патент № 2031750](/images/patents/442/2031025/946.gif)
![центрователь трубопрокатного стана, патент № 2031750](/images/patents/442/2031025/916.gif)
В1Е = L
![центрователь трубопрокатного стана, патент № 2031750](/images/patents/442/2031750/2031750-5t.gif)
![центрователь трубопрокатного стана, патент № 2031750](/images/patents/442/2031025/945.gif)
![центрователь трубопрокатного стана, патент № 2031750](/images/patents/442/2031750/2031750-6t.gif)
![центрователь трубопрокатного стана, патент № 2031750](/images/patents/442/2031750/2031750-7t.gif)
![центрователь трубопрокатного стана, патент № 2031750](/images/patents/442/2031025/946.gif)
По теореме косинусов ОЕ2 = ОВ12 + В1Е2 - 2ОВ1
![центрователь трубопрокатного стана, патент № 2031750](/images/patents/442/2031023/729.gif)
![центрователь трубопрокатного стана, патент № 2031750](/images/patents/442/2031025/945.gif)
![центрователь трубопрокатного стана, патент № 2031750](/images/patents/442/2031023/729.gif)
![центрователь трубопрокатного стана, патент № 2031750](/images/patents/442/2031025/969.gif)
![центрователь трубопрокатного стана, патент № 2031750](/images/patents/442/2031025/946.gif)
Угол
![центрователь трубопрокатного стана, патент № 2031750](/images/patents/442/2031025/969.gif)
![центрователь трубопрокатного стана, патент № 2031750](/images/patents/442/2031025/916.gif)
cos
![центрователь трубопрокатного стана, патент № 2031750](/images/patents/442/2031025/969.gif)
![центрователь трубопрокатного стана, патент № 2031750](/images/patents/442/2031750/2031750-8t.gif)
![центрователь трубопрокатного стана, патент № 2031750](/images/patents/442/2031750/2031750-9t.gif)
AB = OB
![центрователь трубопрокатного стана, патент № 2031750](/images/patents/442/2031023/729.gif)
![центрователь трубопрокатного стана, патент № 2031750](/images/patents/442/2031023/729.gif)
Подставляя уравнения (4) и (8) в равенство (7) получаем
cos
![центрователь трубопрокатного стана, патент № 2031750](/images/patents/442/2031025/969.gif)
![центрователь трубопрокатного стана, патент № 2031750](/images/patents/442/2031750/2031750-10t.gif)
Приравнивания правые части равенства (3) и (6) и подставляя значение угла
![центрователь трубопрокатного стана, патент № 2031750](/images/patents/442/2031025/969.gif)
sin
![центрователь трубопрокатного стана, патент № 2031750](/images/patents/442/2031025/946.gif)
![центрователь трубопрокатного стана, патент № 2031750](/images/patents/442/2031750/2031750-11t.gif)
Соответственно координаты оси качания Е двухроликового рычага в прямоугольной системе координат с началом координат в точке О определяется
a = (r1 + R) cos30o + L sin(30o -
![центрователь трубопрокатного стана, патент № 2031750](/images/patents/442/2031025/946.gif)
b = (r1 + R) sin30o + L cos(30o -
![центрователь трубопрокатного стана, патент № 2031750](/images/patents/442/2031025/946.gif)
Характерной особенностью двухрычажного трехроликового центрователя является то, что он обеспечивает абсолютно точное центрирование только для двух граничных значений радиусов центрируемого стержня r1 и r3. Внутри этого диапазона точность центрирования нарушается, что характеризуется смещением
![центрователь трубопрокатного стана, патент № 2031750](/images/patents/442/2031025/916.gif)
r2 =
![центрователь трубопрокатного стана, патент № 2031750](/images/patents/442/2031750/2031750-12t.gif)
Это позволит располовинить смещение оси центрирования роликов центрователя относительно оси центрируемого стержня (фиг.4). Пример конкретного применения. Для определения конкретных координат а и b оси качения двухроликового рычага трехроликового центрователя с требуемыми наименьшим и наибольшими значениями радиуса центрируемого стержня r1 = 40 мм, r3 = 80 мм находят: наибольшее расчетное значение r2центрируемого стержня по соотношению (13) и конструктивно определяют кратчайшее расстояние L от центра центрируемого ролика, ближайшего к оси качания двухроликового рычага, и радиус R центрирующих роликов
r2 =
![центрователь трубопрокатного стана, патент № 2031750](/images/patents/442/2031750/2031750-13t.gif)
![центрователь трубопрокатного стана, патент № 2031750](/images/patents/442/2031750/2031750-14t.gif)
L = 600 мм. Из предложенного в формуле изобретения соотношения (10) находим значение
![центрователь трубопрокатного стана, патент № 2031750](/images/patents/442/2031750/2031750-15t.gif)
![центрователь трубопрокатного стана, патент № 2031750](/images/patents/442/2031750/2031750-16t.gif)
![центрователь трубопрокатного стана, патент № 2031750](/images/patents/442/2031025/946.gif)
![центрователь трубопрокатного стана, патент № 2031750](/images/patents/442/2031363/176.gif)
![центрователь трубопрокатного стана, патент № 2031750](/images/patents/442/2031750/697.gif)
Координаты оси качения Е двуроликового рычага в прямоугольной системе координат с началом координат в точке 0 - оси центрирования определяют по уравнениям (11), (12)
a = (r1 + R) cos30o + L
![центрователь трубопрокатного стана, патент № 2031750](/images/patents/442/2031023/729.gif)
![центрователь трубопрокатного стана, патент № 2031750](/images/patents/442/2031025/946.gif)
b = (r1 + R) sin30o + L
![центрователь трубопрокатного стана, патент № 2031750](/images/patents/442/2031023/729.gif)
![центрователь трубопрокатного стана, патент № 2031750](/images/patents/442/2031025/946.gif)
a = (40 + 220) x 0,866 + 600
![центрователь трубопрокатного стана, патент № 2031750](/images/patents/442/2031023/729.gif)
= 225,16 + 154,278 = 378,438 мм
b = (40 + 200) x 0,5 + 600
![центрователь трубопрокатного стана, патент № 2031750](/images/patents/442/2031023/729.gif)
= 130 + 549,828 = 709,838 мм. Значения координат оси качания двухроликового рычага центрователя, выбранного в качестве прототипа, при тех же технических параметрах (r1, r2, R, L) составляет а = 169,54 мм, b = 727,38 мм. Погрешность центрирования предложенного и взятого за прототип центрователей может быть оценена определением наибольшей разности (
![центрователь трубопрокатного стана, патент № 2031750](/images/patents/442/2031025/916.gif)
![центрователь трубопрокатного стана, патент № 2031750](/images/patents/442/2031025/916.gif)
![центрователь трубопрокатного стана, патент № 2031750](/images/patents/442/2031750/2031750-17t.gif)
![центрователь трубопрокатного стана, патент № 2031750](/images/patents/442/2031750/2031750-18t.gif)
![центрователь трубопрокатного стана, патент № 2031750](/images/patents/442/2031750/2031750-19t.gif)
C =
![центрователь трубопрокатного стана, патент № 2031750](/images/patents/442/2031750/2031750-20t.gif)
![центрователь трубопрокатного стана, патент № 2031750](/images/patents/442/2031025/945.gif)
![центрователь трубопрокатного стана, патент № 2031750](/images/patents/442/2031750/2031750-21t.gif)
A = C
![центрователь трубопрокатного стана, патент № 2031750](/images/patents/442/2031023/729.gif)
![центрователь трубопрокатного стана, патент № 2031750](/images/patents/442/2031368/936.gif)
![центрователь трубопрокатного стана, патент № 2031750](/images/patents/442/2031073/948.gif)
![центрователь трубопрокатного стана, патент № 2031750](/images/patents/442/2031001/981.gif)
![центрователь трубопрокатного стана, патент № 2031750](/images/patents/442/2031073/948.gif)
B = C
![центрователь трубопрокатного стана, патент № 2031750](/images/patents/442/2031023/729.gif)
![центрователь трубопрокатного стана, патент № 2031750](/images/patents/442/2031368/936.gif)
![центрователь трубопрокатного стана, патент № 2031750](/images/patents/442/2031073/948.gif)
![центрователь трубопрокатного стана, патент № 2031750](/images/patents/442/2031001/981.gif)
![центрователь трубопрокатного стана, патент № 2031750](/images/patents/442/2031073/948.gif)
![центрователь трубопрокатного стана, патент № 2031750](/images/patents/442/2031368/936.gif)
![центрователь трубопрокатного стана, патент № 2031750](/images/patents/442/2031750/2031750-22t.gif)
![центрователь трубопрокатного стана, патент № 2031750](/images/patents/442/2031073/948.gif)
![центрователь трубопрокатного стана, патент № 2031750](/images/patents/442/2031750/2031750-23t.gif)
![центрователь трубопрокатного стана, патент № 2031750](/images/patents/442/2031001/981.gif)
![центрователь трубопрокатного стана, патент № 2031750](/images/patents/442/2031750/2031750-24t.gif)
![центрователь трубопрокатного стана, патент № 2031750](/images/patents/442/2031025/916.gif)
Класс B21B39/14 направление, фиксирование и центрирование проката
Класс B21B25/02 направляющие, держатели или опоры для оправок, например каретки; регулирующие устройства для оправок