стопорное устройство для нажимного винта обжимного стана

Формула изобретения

Стопорное устройство для нажимного винта обжимного стана, содержащее самотормозящий механизм, отличающееся тем, что механизм содержит опорный диск-кольцо с тремя и четырьмя направляющими шпонками с упорами, жестко закрепленный втулками и болтами на верхнем торце гайки нажимного винта, при этом на верхней поверхности шпонок выполнены цилиндрические выточки, а в упорах выполнены отверстия с резьбой, пакеты последовательно соединенных тарельчатых пружин, предварительно сжатых для противодействия усилию переуравновешивания, действующего на винт во время переуравновешивания, и установленных в упомянутые цилиндрические выточки на одной оси с отверстием в упорах, три или четыре подвижных стопора, установленные на опорный диск по направляющим шпонкам и расточенные на диаметр, равный наружному диаметру винта, при этом внутри каждого стопора выполнена горизонтальная выборка под пружины и шпонки с упорами, верхняя поверхность которой выполнена конусной, на цилиндрической поверхности расточки выполнена вертикальная насечка, стопоры действием пружин установлены в заднее положение с упором в кольцевую поверхность отверстия диска и с тормозным зазором к наружной поверхности витков винта, упорное кольцо с юбкой с выполненными в ней эллипсными отверстиями, установленное сверху на опорный диск со стопорами, при этом внутренняя поверхность упорного кольца с юбкой выполнена конусной, между обрезом юбки и торцом наружной кольцевой проточки на опорном диске и гайке выполнен зазор, опорный диск и кольцо связаны друг с другом штифтами, установленными в гайке у верхнего торца, причем между штифтами и кромками эллипсных отверстий в юбке упорного кольца над штифтами выполнены такие же зазоры, крепление гайки в гнезде станины выполнено пружинным, все детали стопорного устройства выполнены из стали, поверхности трения опорного диска, упорного кольца и стопоров подвергнуты поверхностной закалке и на них для снижения коэффициента трения нанесен слой твердой смазки из дисульфида молибдена, для защиты и предохранения этих поверхностей с твердой смазкой от действия горячего масла установлены маслоотбойное кольцо сверху и защитные щитки между стопорами, а поверхности трения на опорном диске приподняты над поверхностью диска, на кольцевой внутренней поверхности опорного диска выполнены отводы для слива через вертикальные отверстия в теле гайки в полость телескопического кожуха винта масла, поднятого винтом при его отработке вверх.

Описание изобретения к патенту

Изобретение может быть использовано в машиностроительной и металлургической промышленности при эксплуатации и изготовлении блюмингов, слябингов и толстолистовых станов.

Известен узел тормоза нажимных винтов, принятый за ближайший аналог, содержащий самотормозящий механизм с червячной (глобоидной) парой, присоединенный к приводу нажимных винтов с помощью редуктора [1].

Недостатки известного устройства:

- это устройство практически неработоспособно, вспомогательный двигатель глобоидного редуктора с некоторым подпором не может повторять характеристику основных двигателей нажимного устройства;

- при включении в работу самотормозящего механизма заклинивает глобоидный редуктор или сгорает компаундный двигатель.

В нажимном устройстве обжимного стана во время захвата полосы валками осевое усилие на винт почти ударно возрастает от усилия переуравновешивания в 10-15 т до усилия прокатки полосы в 600-1500 т, при этом реактивные силы, возникающие на витках гайки винтовой пары создают момент, направленный на откручивание винта. Этому моменту противостоят моменты сил трения в винтовой паре и опоре винта, но даже при нормальной работе стана силы трения не удерживают винт и происходит отжим винтов и валка на 3-5 мм во время захвата полосы валками.

Положение усугубляется при похолодании осенью и зимой, когда в винтовой паре и опоре винта происходит загустение масла, повышение его вязкости и снижение коэффициента трения. В это время в нажимном устройстве стана при захвате полосы валками происходит постоянный отжим винтов, верхний валок поднимается на 15-20 мм и полоса прокатывается клинообразной. Исправление брака у операторов стана занимает много времени и энергии [2].

Задачей, на решение которой направлено изобретение, является полное исключение отжима винта в любое время года путем стопорения винта в нажимном устройстве стана при прокатке полосы.

Поставленная задача достигается тем, что предложено стопорное устройство для нажимного винта обжимного стана, в котором для стопорения нажимного винта при захвате полосы валками использовано действие на винт большого усилия прокатки, а при освобождении винта после окончания прокатки использовано значение действующего на винт усилия переуравновешивания. Для этого на верхнем конце гайки нажимного винта выполнен жестко закрепленный при помощи болтов и втулок опорный диск-кольцо с тремя или четырьмя направляющими шпонками с упорами. На верхней поверхности шпонок выполнены цилиндрические выточки под пружины, а в упорах на одной оси с выточкой - отверстия с резьбой. В эти отверстия ввернуты монтажные винты с квадратной шайбой, на которых собраны пакеты последовательно соединенных тарельчатых пружин, поджатых винтами до усилия, необходимого для преодоления стопорным устройством действующего на винт усилия переуравновешивания. На опорный диск по направляющим шпонкам установлены три или четыре подвижных стопора, выполненных внутри с горизонтальной выборкой под пружины и шпонки с упорами с верхней конусной поверхностью и расточенных на диаметр, равный наружному диаметру винта. На цилиндрической поверхности расточки выполнена вертикальная насечка. После удаления монтажных винтов квадратная шайба отодвигается до упорной поверхности в стопоре, и пружины устанавливают стопор в заданное положение с упором в кольцевую поверхность отверстия опорного диска. При этом выполняется тормозной зазор в 2 мм между стопором и наружной поверхностью витков резьбы нажимного винта. Сверху на опорный диск со стопорами установлено упорное кольцо с юбкой, выполненное с конусной поверхностью внутри, плоской сверху, и эллипсными отверстиями в юбке. Между обрезом юбки и торцом наружной кольцевой проточки на опорном диске и гайке выполнен зазор. Опорный диск и упорное кольцо выполнены связанными друг с другом при помощи штифтов, установленных у верхнего торца гайки, причем сверху между штифтами и кромкой эллипсных отверстий в юбке упорного кольца выполнены такие же зазоры, на которые поднимается гайка с винтом под действием усилия прокатки. Для возможности небольшого вертикального перемещения винта и гайки, крепление гайки в гнезде станины выполнено болтами с гайками и шплинтами через спиральные пружины при помощи приваренных к нижнему кольцу корпуса гайки планок с отверстиями. Ввиду большой удельной нагрузки от усилия прокатки все детали устройства выполнены стальными, поверхности трения опорного диска, опорного кольца и стопоров выполнены с поверхностной закалкой и с нанесением на них для снижения коэффициента трения слоя твердой смазки (дисульфида молибдена MoS₂). Для защиты и предохранения этих поверхностей от действия горячего масла выполнены маслоотбойное кольцо сверху и защитные щитки между стопорами, а поверхности трения на опорном диске приподняты над плоскостью диска. Кроме того, на кольцевой внутренней поверхности опорного диска выполнены отводы для слива через вертикальные отверстия в теле гайки в полость телескопического кожуха масла, поднятого винтом при его отработке на подъем валка.

Существенность признаков заявленного устройства подтверждается тем, что:

1. При выполнении стопорного устройства для полного стопорения винта использовано только одно усилие - естественно возникающее при прокатке полосы большое усилие прокатки, а при освобождении винта, для преодоления небольшого усилия переуравновешивания, использована механическая сила пружин.

2. Выполнение стопорного устройства жестко закрепленным на верхнем торце гайки непосредственно у винта обеспечивает быстрое и надежное стопорение винта во время прокатки полосы.

3. Выполнение в стопорном устройстве клинового механизма с тарельчатыми пружинами позволило создать компактное устройство небольшой высоты, рационально расположенное и прочно закрепленное на гайке.

4. Предлагаемое устройство можно установить на гайке нажимного устройства любого обжимного станка и увеличить его быстродействие путем увеличения шага резьбы винтовой пары, не опасаясь возникновения отжатия винтов при прокате полосы.

5. Выполнение пружинного крепления гайки в гнезде станины обеспечивает небольшое вертикальное перемещение гайки и надежное ее крепление в гнезде станины по сравнению с существующими конструкциями крепления гаек.

6. Выполнение всех деталей устройства стальными, нанесение на поверхности трения слоя твердой смазки дисульфида молибдена (MoS₂) и защита этих поверхностей от воздействия горячего масла значительно повышают прочность и надежность стопорного устройства при действии на нажимной винт и гайку ударного возрастающего усилия прокатки.

7. Выполнение стопорного устройства для стопорения винта по наружной поверхности его витков исключило необходимость строго увязывать его положение с ходом резьбы винта.

Предлагаемая конструкция устройства изображена на чертежах, где на фиг. 1 - вид сверху устройства, на фиг. 2 - сечение А-А устройства, на фиг. 3 - узел стопорного механизма и витки резьбы винта, на фиг. 4 - сечение C-C стопорного механизма, на фиг. 3 - вид по стрелке Д - на штифт, на фиг. 6 - пружинное крепление гайки в гнезде станины, на фиг. 7 - отвод масла.

Стопорное устройство для стопорения нажимного винта 1 (см. фиг. 1, 2) содержит закрепленный на гайке 2 опорный диск - кольцо 3 с тремя или четырьмя направляющими шпонками 4 с упором 5. На верхней поверхности шпонок 4 выполнены выточки 6, а в упорах 5 отверстия 7 резьбой. В выточки 6 установлены квадратные шайбы 8 и пакеты тарельчатых пружин 9. На опорный диск 3 по направляющим шпонкам 4 установлены три или четыре подвижных стопора 10 (см. фиг. 3, 4), выполненных внутри с горизонтальной выборкой 11, с верхней конусной поверхностью 12 и расточенных на диаметр, равный наружному диаметру винта 1. На цилиндрической поверхности 13 расточки выполнена насечка. Стопоры 10 пружинами 9 установлены в заднее положение с упором в кольцевую поверхность 14 отверстия опорного диска 3 и с зазором 15 к наружной поверхности 16 винта 1. Сверху на опорный диск 3 со стопорами 10 установлено упорное кольцо 17 с юбкой 18, в которой выполнены эллипсные отверстия 19. Между обрезом юбки 18 и торцом 20 на наружной кольцевой выточке на опорном диске 3 и гайке 2 выполнен зазор 21. Опорный диск 3 и упорное кольцо 17 связаны друг с другом при помощи штифтов 22. Между штифтами и кромками эллипсных отверстий 19 в юбке 18 сверху установлены такие же зазоры 23 (см. фиг. 2, 3), на которые гайка 2 и винт 1 поднимаются под действием усилия прокатки и отжимают стопорное устройство 24. Крепление гайки 2 в гнезде станины (см. фиг. 6) выполнено болтами 25 с гайками 26 и шплинтами 27 через спиральные пружины 28 с помощью приваренных к нижнему кольцу 29 корпуса гайки планок 30 с отверстиями. Для защиты от горячего масла поверхностей трения в устройстве выполнены маслоотбойное кольцо 31, щитки 32 и отводы 33 (см. фиг. 7) для слива масла вниз гайки 2 по вертикальным отверстиям 34 в теле гайки.

Стопорное устройство для нажимного винта обжимного стана работает следующим образом.

При неработающем стане и во время отработки винта 1 для перемещения валка на очередное обжатие полосы гайка 2 и винт 1 под усилием силы переуравновешивания, действующей на винт в это время, не могут сжать стопорное устройство 24, т. к. усилия установленных тарельчатых пружин 9 и сил трения в клиновых соединениях между стопорами 10 и упорным кольцом 3 создают вертикальную силу, превосходящую усилие переуравновешивания. Гайка 2, поджатая к станине спиральными пружинами, остается на месте.

Во время захвата полосы валками и прокатки большое усилие прокатки, действующее на винт 1 через гайку 2, сжимает стопорное устройство 24 в пределах зазоров 21 и 23, преодолевает возросшую вертикальную силу от действия тарельчатых пружин и сил трения в клиновом соединении между стопорами 10 и упорным кольцом 3, выжимает стопоры 10 к винту 1 на величину зазоров 15 и стопорит винт. Усилие прокатки само стопорит винт, чем оно выше, тем сильнее стопорение винта.

После окончания прокатки полосы усилие прокатки исчезает, и на стопорное устройство действует только усилие переуравновешивания. Это усилие через клиновые соединения между стопорами 10 и упорным кольцом 3 и силы трения образуют горизонтальные силы, которые препятствуют возвращению стопоров 10 назад и освобождению винта 1, но рассчитанные на большее усилие тарельчатые пружины 9 (4) преодолевают эти силы сопротивления и отодвигают стопоры 10 назад до упора в кольцевую поверхность 14 отверстия опорного диска 3 и освобождают винт 1. Стопорное устройство разжимается. Гайка 2, прижатая к станине спиральными пружинами, опускается, возвращаясь в первоначальное положение.

Таким образом, предлагаемое стопорное устройство для стопорения нажимного винта обжимного стана полностью исключает отжим нажимных винтов и валка во время захвата полосы валками и ее прокатки.