тяговое устройство волочильного стана

Формула изобретения

1. Тяговое устройство волочильного стана, содержащее неподвижные направляющие, установленные на них с возможностью возвратно-поступательного движения две тянущие каретки, несущие клиновые зажимные элементы, кулачковый привод перемещения кареток и рычажно-кулачковый привод с силовым замыканием для перемещения клиновых зажимных элементов, состоящий для каждой каретки из установленного на стационарной оси кулачка и трех рычагов, размещенных на валу с возможностью взаимодействия соответственно с кулачком через ролик, с клиновыми зажимными элементами и с силовой пружиной возврата (замыкания), отличающееся тем, что привод перемещения зажимных клиновых элементов каждой каретки выполнен с двумя дополнительными рычагами, упруго связанными между собой и установленными на валу основных рычагов, смонтированном в корпусе каретки, при этом рычаг, взаимодействующий с кулачком и силовой пружиной возврата, и один из дополнительных рычагов установлены на валу жестко, а кулачок выполнен плоским с возможностью вывода из рабочего положения и подпружинен с возможностью возврата в рабочее положение.

2. Устройство по п. 1, отличающееся тем, что дополнительные рычаги связаны между собой по углу поворота с помощью регулировочных винтов.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к волочильному производству, а именно к конструкциям волочильных станов непрерывного действия.

Известно тяговое устройство для волочильного стана (патент СССР N 1 097 185, кл. B 21 C 1/20), содержащее неподвижные направляющие, на которых установлены с возможностью возвратно-поступательного движения две тянущие каретки с размещенными в них зажимными типовыми элементами, приводы для перемещения тянущих кареток и зажимных элементов в виде кулачково-рычажных механизмов, кинематически связанных между собой.

Недостатком данного устройства является то, что оси привода основных кулачков и рычагов перемещения кареток расположены в одной плоскости, что заставляет на практике увеличивать кинематический рабочий ход кулачков в 2 и более раз за счет соотношения плеч рычагов перемещения кареток, и соответственно в 2 и более раз увеличивать удельное давление на поверхности контакта основных кулачков, а это приводит к снижению долговечности работы стана.

Известно тяговое устройство для волочильного стана (В. К. Еремеев и др. "Трубоволочильное и калибровочное оборудование". Отраслевой каталог 20-90-02. М. ЦНИИТЭИТЯЖМАШ. 1990 г. с. 64 67), содержащее неподвижные направляющие, в которых установлены с возможностью возвратно-поступательного движения две тянущие каретки с размещенными в них клиновыми зажимными элементами, привод для перемещения тянущих кареток в виде кулачкового механизма и привод зажимных элементов в виде пневмоцилиндра, связанные между собой через электронную управляющую схему.

Недостатком данного устройства является то, что при изменении скорости волочения необходимо вводить сигнал на опережение (отставание) времени срабатывания пневмоцилиндров зажимных элементов, причем закон задачи этого сигнала имеет сложную интегральную зависимость. В процессе формирования закона исполнительного движения пневмоцилиндра зажимных элементов учитываются: угловое положение вала кулачкового привода кареток, линейные положения кареток, время прохождения электрического сигнала в цепях управления, время срабатывания пневматических золотников и электромагнитов управления пневмоцилиндрами, время срабатывания самих пневмоцилиндров в зависимости от давления в системе сжатого воздуха, инерционные массы зажимных элементов. В реальных действующих станках при скорости волочения 1 м/с пневмоцилиндр зажимных элементов срабатывает 4 раза в секунду и неизбежные случайные факторы ведут при такой частоте к сбою управляющего сигнала и соответственно несвоевременному срабатыванию зажимных элементов, что в свою очередь приводит к "петлеобразованию" протягиваемых изделий, остановке стана для технологического ремонта. Исходя из этого, данная система ограничивает скорость волочения на стане до 1 м/с.

В предлагаемой конструкции тягового устройства в результате установления на направляющих подпружиненных плоских кулачков, кинематически связанных с рычагами перемещения зажимных элементов кареток и имеющих две взаимоперпендикулярные площадки контакта с рычагами, одна из которых обеспечивает зажим протягиваемых изделий, а вторая выключение кулачков из кинематической связи, обеспечивается надежное управление зажимными элементами тянущих кареток и в результате этого увеличение скорости волочения, а следовательно и производительности стана.

Выполнение рычагов перемещения зажимных элементов кареток в виде двух систем, одна из которых, перемещающая зажимные элементы, установлена свободно на поворотном валу, смонтированном на корпусе кареток, а вторая, взаимодействующая с кулачками, жестко установлена на этом же валу, и упругой связи систем рычагов между собой по углу поворота позволяют компенсировать неточность изготовления отдельных элементов и обеспечивают настройку стана.

Выполнение связи рычагов, взаимодействующих с зажимными элементами, с рычагами, взаимодействующих с кулачками в виде регулировочных винтов, позволяет снизить динамические нагрузки при зажиме изделий и расширить диапазон обрабатываемых изделий зажимными элементами.

На фиг. 1 изображено тяговое устройство, общий вид; на фиг. 2 разрез по тянущей каретке с зажимными элементами в одном из положений на участке возврата к волоке; на фиг. 3 разрез по тянущей каретке с зажимными элементами на начальном участке пути волочения; на фиг. 4 в плане каретка при подходе к волоке; на фиг. 5 в плане каретка на начальном участке пути волочения.

Устройство содержит волокодержатель 1, тянущие каретки 2 и 3, которые установлены в неподвижных направляющих 4 и приводятся в движение кулачками 5, смонтированными на приводном валу 6. Захват протягиваемого изделия 7 выполняется зажимными элементами 8 кареток 2 и 3. Зажимные элементы 8 приводятся в движение рычагами 9, которые установлены в подшипниках с возможностью поворота на валах 10. Валы 10 закреплены в подшипниках на тянущих каретках 2 и 3. На валах 10 крепится рычаг 11, который имеет жесткую связь с рычагом 12 и их можно рассматривать как один двуплечий рычаг, качающийся вместе с валом 10. Рычаги 9 и 11, 12 (см. фиг. 2, 3) связаны между собой винтом 13, который позволяет изменять угловое положение между ними. Пружина 14, установленная на винте 13, позволяет рычагу 11, 12 совершать угловое перемещение при заторможенном рычаге 9, т. е. рычаги 9 и 11, 12 имеют упругую связь по угловому перемещению.

На неподвижных направляющих стана 4 (см. фиг. 4, 5) свободно на вертикальной оси 15 монтируется плоский кулачок 16, который опирается своей нижней поверхностью непосредственно на направляющие стана. Внешняя боковая поверхность кулачка 16 контактирует с пружиной 17, которая фиксирует его в заданном исходном положении.

На поворотном валу 10 тянущих кареток жестко устанавливается рычаг 18 (см. фиг. 2 и 3), который под воздействием пружины 19 заставляет вал 10 занимать исходное положение, при котором ролик 20, смонтированный на подшипниках в рычаге 11, опирается на неподвижные направляющие 4, а рычаги 9 выводят при этом зажимные элементы 8 в раскрытое положение. Рычаги 11, 12 и 18 можно рассматривать как один 3-плечий рычаг.

Устройство работает следующим образом.

Подготовленный к волочению металл подают через волоку 1 и каретку 2, которая в начальный момент находится в непосредственной близости от волоки. При вращении приводного вала 6 каретка 2 начнет двигаться в направлении волочения, а каретка 3 навстречу ей. В процессе движения каретки 2 ролик 20 рычага 11 "наезжает" на кулачок 16 и поворачивает вал 10. Одновременно поворачивается рычаг 11, 12 и через винт 13 и пружину 14 поворачивает рычаги 9, которые перемещают зажимные элементы до контакта с обрабатываемым изделием 7. При этом происходит самозажим изделия в клиновых направляющих каретки и начинается процесс волочения. Обычно угол поворота рычага 11, 12 больше, чем угол поворота рычагов 9 для обеспечения надежного захвата изделия и этот дополнительный поворот рычага 11, 12 (или недостаточный поворот рычагов 9) компенсируется пружиной 14. В процессе волочения на рабочий угол поворота кулачка 5 положение рычагов 9 и 11, 12 остается неизменным за счет самозаклинивания системы от силы волочения. Рычаг 18 также поворачивается в процессе зажима изделия и сжимает пружину 19.

Каретка 3 совершает движение навстречу каретке 2 с раскрытыми зажимными элементами 8 (см. фиг. 4). При этом ролик 20 рычага 11 контактирует с боковой поверхностью плоского кулачка 16 и отводит его в сторону с пути своего прямолинейного движения, сжимая пружину 17. Когда каретка 3 совершит полный ход "назад" (см. фиг. 5), ролик 20 рычага 11 пройдет полностью длину кулачка 16 и пружина 17 вернет кулачок 16 в исходное положение. В процессе движения "вперед в направлении волочения" ролик 20 неизбежно будет контактировать уже с рабочей поверхностью кулачка 16, производя перемещение зажимных элементов 8 (см. фиг. 3, 5). Рабочая поверхность кулачков 5 спрофилирована таким образом, что, когда каретка 2 еще не завершила ход "вперед", каретка 3 выполнила полный ход "назад" и порядка 7^o развертки профиля кулачков 5 перемещается с кареткой 2 "вперед" с одинаковой скоростью, чем и обеспечивается волочение изделия без колебания скорости. В конце хода "вперед" каретка 2 начинает тормозиться под воздействием кулачка 5 и в это время волочение выполняет уже каретка 3, поскольку зажимные элементы ее уже захватили изделие от воздействия кулачка 16 на ролик 20 рычага 11, 12. Зажимные элементы каретки 2 в это время раскрываются от воздействия пружины 19 на рычаг 18 и от воздействия самого изделия на эти элементы, поскольку усилие самозаклинивания исчезает.

Далее цикл повторяется, т. е. каретка 2 с раскрытыми зажимными элементами выполняет ускоренный ход "назад" к волоке и перед окончанием хода "вперед" каретка 3 реверсируется и "догоняет" ее с синхронной скоростью и закрытыми зажимными элементами.

Таким образом обеспечивается непрерывное волочение и автоматический перехват изделия в каретках без дополнительного внешнего сигнала для исполнительных механизмов перемещения зажимных элементов кареток. Для расчета достижимых на практике скоростей волочения (до 2 2,5 м/с) разработанная система является малоинерционной и не допускает погрешностей даже при резком изменении скорости волочения, поскольку все элементы кинематически связаны между собой.

Как видно на фиг. 1, 2, 3, рабочий ход зажимных элементов 8 определяется высотой рабочего профиля кулачка 16. С целью снижения динамических нагрузок и уменьшения времени (длина пути) срабатывания зажимных элементов необходимо стремится к уменьшению высоты кулачка 16 и рабочего хода зажимных элементов 8, а для уменьшения количества самих зажимных элементов при изменении диаметра обрабатываемых изделий желательно иметь максимально возможный рабочий ход этих элементов. Для решения данного технического противоречия в предлагаемой конструкции система рычагов 9, непосредственно перемещающих зажимные элементы 8, связана с системой рычагов 11, 12, 18, взаимодействующих с кулачком 16 через регулировочный винт 13. При вращении винта 13 (см. например, фиг. 3) можно менять линейное положение зажимных элементов 8 без изменения углового положения рычагов 11, 12, 18, т. е. настраивать минимально допустимый зазор между зажимными элементами 8 и изделием 7 (0,2 0,4 мм), что обеспечит и минимальную высоту кулачка 16 (8 16 мм). Выбирая конструктивно соотношение плеч рычагов 9 и 12, угловой зазор между ними, а также длину винта 13, в реальной конструкции достигается линейное настроечное перемещение зажимных элементов 8 до 60 80 мм без изменения высоты кулачка 16, чем и достигается применение одного призматического зажимного элемента 8 на 4 мм колебания диаметра протягиваемых изделий (например, 16 20 мм) с минимальными динамическими нагрузками на систему при взаимодействии с кулачком 16, т. к. рабочий угол поворота рычагов остается неизменным.