распорный узел прокатной клети

Формула изобретения

Распорный узел прокатной клети, включающий гидравлическую камеру высокого давления, состоящую из упругой тороидальной оболочки с цилиндрическими выходными патрубками, герметично закрытыми опорной плитой, которой узел крепится к детали прокатной клети, и подвижной плитой, создающей распорное усилие, отличающийся тем, что на внутренних поверхностях плит выполнены кольцевые ребра различного диаметра - ребро большего диаметра на подвижной плите, меньшего - на опорной плите, между ребрами расположено центрирующее кольцо, установленное по посадке с натягом на наружной поверхности кольцевого ребра опорной плиты, наружная поверхность центрирующего кольца выполнена сферической и взаимодействует с внутренней цилиндрической поверхностью кольцевого ребра подвижной плиты, на центральном участке внутренней поверхности подвижной плиты выполнены глухие отверстия, в которых расположены пакеты тарельчатых пружин, установленных в цилиндрических гнездах, выполненных в опорном кольце, жестко закрепленном на внутренней поверхности подвижной плиты, причем пакеты тарельчатых пружин установлены с предварительным поджатием с помощью резьбовых стяжек, проходящих через внутренние отверстия пружин и отверстия в дне гнезд опорного кольца и закрепленных в опорной плите.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к прокатному производству и может быть использовано для горизонтального или вертикального распора рабочих клетей и в качестве других исполнительных механизмов прокатных станов.

Известен распорный узел прокатной клети (аналог), выполненный в виде клиньев, устанавливаемых между распираемыми элементами, например между подушками и станинами клети [1].

Недостатком аналога является заклинивание распорного узла в клети из-за малого угла клиньев и невозможность в этом случае перевалки прокатных валков, кроме того, в процессе эксплуатации из-за относительных перемещений возникает быстрый износ клиновых контактирующих поверхностей распорного узла и быстрый выход узла из строя.

Наиболее близким техническим решением (прототипом) является распорный узел прокатной клети, выполненный в виде гидравлической камеры высокого давления, состоящей из упругой тороидальной оболочки с цилиндрическими выходами патрубками, герметично закрытыми опорной плитой, которой узел крепится к детали прокатной клети, и подвижной плитой, создающей распорное усилие [2].

Прототип обладает следующими недостатками.

Распираемые элементы клети, например пята нажимного винта и подушка верхнего опорного валка или подушка прокатного валка и станина, в процессе прокатки совершают относительные перемещения (колебания) в параллельных плоскостях, вызываемые осевыми, продольными (в направлении оси прокатки) или вертикальными нагрузками. Так как опорная и подвижная плиты узла сопряжены с распираемыми элементами, на плоскостях их контакта возникают силы трения, вызывающие относительные перемещения плит в этих плоскостях. При этом в тороидальной оболочке и соединениях ее патрубков с плитами возникают циклические сдвиговые напряжения, вызывающие усталостный износ и разрушение оболочки и ее соединений с плитами. Это приводит к появлению течей рабочей жидкости через соединения, снижению надежности и выходу из строя распорного узла, что в свою очередь вызывает аварийные простои прокатного стана и снижение его производительности. Отсутствие, например, горизонтального распора клети при установке узлов между подушками и станинами приводит к появлению продольных колебаний валков в поле боковых зазоров между подушками и станинами, что снижает стабильность процесса прокатки, вызывает образование продольной разнотолщинности прокатываемых полос и снижает их качество. Продольные колебания валков с подушками сопровождаются ударами подушек о станины, что снижает долговечность рабочих валков и их подшипников.

Известная конструкция распорного узла обладает большой инерционностью. При снятии давления в гидросистеме рабочая жидкость из тороидальной оболочки вытесняется под действием только сил упругости оболочки. Так как магистраль высокого давления имеет достаточно большую протяженность и заполнена большим количеством рабочей жидкости, а также с учетом того, что давление в гидросистеме может поддерживаться с помощью грузового гидроаккумулятора, процесс вытеснения жидкости из оболочки является весьма продолжительным. Это может задерживать выполнение технологических операций по обслуживанию прокатной клети, например, таких как перевалка, ремонт гидравлических нажимных устройств, в которых используется известный распорный узел, и других. Кроме того, возможно неполное вытеснение жидкости из тороидальной оболочки, что может вызвать заклинивание распорного узла в клети, непроизводительные простои прокатного стана и снижение его производительности.

Целью изобретения является повышение производительности прокатного стана, качества прокатываемых полос, надежности оборудования прокатной клети за счет повышения надежности распорного узла и снижения его инерционности.

Поставленная цель достигается тем, что на внутренних поверхностях опорной и подвижной плит распортного узла выполнены кольцевые ребра различного диаметра- ребро большего диаметра на подвижной плите, меньшего - на опорной плите, между ребрами расположено центрирующее кольцо, установленное по посадке с натягом на наружной поверхности кольцевого ребра опорной плиты, наружная поверхность центрирующего кольца выполнена сферической и взаимодействует с внутренней цилиндрической поверхностью кольцевого ребра подвижной плиты, на центральном участке внутренней поверхности подвижной плиты выполнены глухие отверстия, в которых расположены пакеты тарельчатых пружин, установленных в глухих цилиндрических гнездах, выполненных в опорном кольце, жестко закрепленном на внутренней поверхности подвижной плиты, причем пакеты тарельчатых пружин установлены с предварительным поджатием с помощью резьбовых стяжек, проходящих через внутренние отверстия пружин и закрепленных в опорной плите.

На фиг. 1 изображен распорный узел прокатной клети (разрез по линии I-I на фиг.2, увеличен); на фиг.2 - вид на распорный узел по стрелке A (на фиг.1 - уменьшен); на фиг.3 - узел Б (на фиг.2 увеличен; на фиг.4 - сечение II-II (на фиг.2 увеличено) на фиг.5 - сечение III-III (на фиг.2 увеличено).

Распорный узел прокатной клети (фиг.1) включает гидравлическую камеру высокого давления (сильфон), состоящую из упругой тороидальной оболочки 1 с цилиндрическими выходными патрубками 2 и 3, герметично закрытыми опорной плитой 4 и подвижной плитой 5. Патрубки приварены герметичным швом 6 к промежуточным кольцам 7, 8, которые закреплены на плитах с помощью шпилек 9, 10. Для герметичности соединения оболочки 1 с плитами 4 и 5 наружные стыки колец 7, 8 с плитами также обварены кольцевым швом 11, шпильки 9, 10 затянуты с предварительным напряжением, после чего приварены к плитам сварным швом 12, а выступающие за габариты плит концы шпилек обрезаны.

На внутренних поверхностях плит 4, 5 выполнены кольцевые ребра различного диаметра. Ребро 13 большего диаметра выполнено на подвижной плите 5, ребро 14 меньшего диаметра - на опорной плите 4. Между ребрами расположено центрирующее кольцо 15, установленное по посадке с натягом на наружной поверхности диаметром D_м кольцевого ребра 14 опорной плиты. С целью уменьшения силы трения с поверхностью ребер 13 и 14 кольцо 15 выполнено из бронзы. Наружная поверхность центрирующего кольца 15 выполнена сферической диаметром D_нк с центром O сферы, лежащим на оси сильфона. Сферическая поверхность кольца 15 взаимодействует с внутренней цилиндрической поверхностью кольцевого ребра 13 подвижной плиты 5.

На центральном участке внутренней поверхности подвижной плиты 5 выполнены глухие отверстия 16, в которых расположены пакеты тарельчатых пружин 17. Пружины установлены в цилиндрических гнездах 18, выполненных в опорном кольце 19, жестко закрепленном на внутренней поверхности подвижной плиты 5, например с помощью сварных швов 20.

Пакеты пружин 17 установлены в гнездах 18 с предварительным поджатием с помощью винтовых стяжек 21. Стяжки проходят через внутренние отверстия пакетов пружин и отверстия в дне гнезд 18 опорного кольца 19. Головки стяжек упираются в пакеты пружин, а хвостовики стяжек выполнены с резьбой и закручены в резьбовые отверстия, выполненные в опорной плите 4, на величину хода, соответствующего требуемому усилию предварительного поджатия пакетов пружин. После этого выступающие за пределы опорной плиты 4 резьбовые хвостовики стяжек 21 обрезают заподлицо с наружной поверхностью плиты и для надежности удержания стяжек в плите обваривают их сварным швом 22.

Для защиты упругой тороидальной оболочки 1 от внешних повреждений при эксплуатации и замене распорного узла на опорной плите 4 установлен защитный цилиндрический кожух 23.

Кожух закреплен на плите своим фланцем 24 с помощью болтов 25, не связанных с опорной плитой 4. Для защиты оболочки от воздействия агрессивных вред, пыли и окалины она закрыта эластичным кожухом 26 из масложаростойкой резины, закрепленным на плитах 4 и 5.

На фиг. 1 в качестве примера показана установка распорного узла между подушкой рабочего валка и станиной прокатной клети с целью создания горизонтального распора клети.

Опорная плита 4 установлена в цилиндрическом гнезде 27, выполненном на боковой поверхности подушки 28 и закреплена в нем с помощью болтов 29 (фиг. 4). Во фланце 24 кожуха 23 выполнены прорези, в которых расположены головки болтов 29, непосредственно упирающиеся в опорную плиту 4. Благодаря этому кожух может быть снят с плиты без снятия всего распорного узла с подушки. Это позволяет осуществлять периодическую замену эластичного кожуха 26 и очистку наружной поверхности тороидальной оболочки 1 от пыли и грязи, не снимая распорного узла с подушки, что повышает надежность и ремонтопригодность узла.

На подвижной плите 5 узла с помощью безболтового байонетного соединения закреплена износостойкая защитная планка 30, взаимодействующая с ответсной планкой 31 станины 32. Байонетное соединение включает центральный выступающий захват 33 (фиг.3), выполненный на подвижной плите 5. В планке 30 выполнено центральное ступенчатое отверстие. Через отверстие меньшего диаметра профрезерован паз 34. При этом ширина паза а равна диаметру этого отверстия. Ширина в захвата 33 меньше ширины паза. В результате фрезеровки на планке 30 образуются сегментные выступы 35. При соединении планки с подвижной плитой 5 планка пазом 34 надевается на захват 33, разворачивается на 90^o и удерживается на ней благодаря зацеплению выступов 35 с концевыми участками захвата 33.

В планке 30 выполнено сквозное отверстие, в котором расположена головка винтового фиксатора 36, завинченного в подвижную плиту 5.

Фиксатор 36 исключает разворот планки 30 относительно плиты 5 и выход из зацепления захвата 33 с сегментными выступами 35 байонетного соединения. Благодаря применению такого соединения обеспечивается быстрая замена планки 30 с минимальной трудоемкостью.

Снаружи распорный узел закрыт облицовочной планкой 37 подушки 28. Планка закреплена на подушке болтами 38 и фиксируется от смещения в плоскости контакта с подушкой штифтами 39 (фиг.2). В планке выполнено отверстие 40 для размещения кожуха 23.

На боковой поверхности подушки выполнена прорезь 41, соединенная с гнездом 27 для установки распорного узла. В прорези расположен приемный патрубок 42 быстроразъемного соединения, соединенный со штуцером 43 подвода рабочей жидкости к сильфону. Жидкость от штуцера подается в полость тороидальной оболочки 1 по каналу 44, выполненному в опорной плите 4. Для размещения штуцера 43 во фланце 24 кожуха 23 выполнена прорезь 45.

Распорный узел прокатной клети работает следующим образом.

До начала прокатки и подачи давления жидкости в упругую оболочку 1 защитная планка 30 подвижной плиты 5 утоплена в гнезде 27 подушки 28 на глубину ₁ и не выступает за габариты подушки. Это исключает повреждения распортного узла строповочными канатами или другими средствами обслуживания подушки при перевалках, транспортировке и ремонте.

При подаче давления жидкости в упругую оболочку 1 происходит ее расширение, и подвижная плита перемещается на расстояние ₁+₂ , где ₂ - монтажный зазор между планкой 37 подушки 28 и планкой 31 станины 32, необходимый для сводной перевалки валков. Под действием давления жидкости планка 30 подвижной плиты 5 упирается в планку 31 станины, и создается горизонтальный распор клети. Благодаря этому при прокатке отсутствуют продольные колебания подушки в клети в поле боковых зазоров ₂, и не возникают удары подушек о станины. Снижаются динамические нагрузки на валки и их подшипники и повышается их долговечность. Сокращаются аварийные простои клети из-за поломок валков и их подшипников, и повышается производительность прокатного стана. Стабилизируется процесс прокатки, снижается продольная разнотолщинность полосы при переходных процессах (захвате полосы валками, изменении скорости прокатки и других) и повышается качество прокатываемых полос.

Благодаря применению центрирующего кольца 15 исключаются относительные перемещения опорной и подвижной плит 4 и 5 во взаимно параллельных плоскостях при вертикальных и осевых колебаниях валков с подушками. В тороидальной оболочке 1, ее соединениях с кольцами 7 и 8 и в соединениях этих колец с плитами 4 и 5 не возникают циклические сдвиговые напряжения, что исключает разрушение оболочки и соединений, появление течей масла, повышает надежность распорного узла, соответственно сокращает аварийные простои прокатной клети и повышает производительность прокатного стана.

Выполнение сферической контактной поверхности диаметром D_нк на кольце 15 обеспечивает возможность относительных перекосов плит 4 и 5 и их плотный контакт с сопряженными элементами клети - подушкой и станиной. При этом не нарушается относительное центрирование плит, и в их соединениях с тороидальной оболочкой 1 не возникают сдвиговые напряжения, что также способствует повышению надежности и работоспособности распорного узла.

При отсоединении сильфона от магистрали высокого давления под действием пакетов тарельчатых пружин 17 и упругих свойств оболочки 1 происходит интенсивное вытеснение рабочей жидкости из оболочки и быстрое возвращение подвижной плиты 5 в исходное нерабочее положение. Защитная планка 30 утапливается в отверстие 40 в облицовочной планке 37 подушки 28 на глубину ₁ и не выступает за пределы подушки. Благодаря этому снижается инерционность распорного узла и сокращается продолжительность операций по обслуживанию клети. Особенно важно сокращение продолжительности перевалок, что позволяет повысить производительность стана.

Применение центрирующего кольца 15 в сочетании с пакетами пружин 17, установленных с предварительным поджатием, исключает заклинивание распорного узла в клети и связанные с ним непроизводительные простои прокатного стана. Предварительное поджатие пакетов пружин 17 обеспечивает также гарантированное поджатие подвижной плиты 5 через опорное кольцо 19 к опорной плите 4 и компактность распорного узла в нерабочем положении.

Распорный узел может быть с успехом применен и для других целей - противоизгиба или дополнительного изгиба прокатных валков, в гидронажимном устройстве, в качестве силоизмерительного устройства и в других исполнительных механизмах прокатных станов.

Таким образом, применение изобретения обеспечивает достижение поставленной цели и способствует повышению эффективности прокатного производства.