УСТРОЙСТВО ДЛЯ ПЕРЕМЕЩЕНИЯ С РЕГУЛИРУЕМОЙ СКОРОСТЬЮ ДЛИННОЙ ОПРАВКИ ПРОКАТНОГО СТАНА
ROLL MILL ADJUSTABLE-SPEED LONG MANDREL DRIVE

Изобретение относится к области трубопрокатного производства и предназначено для перемещения длинной оправки в станах для производства труб, в которых необходимо введение оправки в гильзу с последующим ее перемещением в процессе прокатки и возвратом оправки в исходное положение для замены или введение оправки в очередную гильзу без замены. Наиболее эффективно использование устройства в многоклетьевых непрерывных станах.
Известно устройство для перемещения с регулируемой скоростью длинной оправки прокатного стана, см. патент Китая №101214500, кл. B21B 25/00, заявл. 28.12.07 г., опубл. 09.07.08 г., содержащее штангу с реечными зубьями, захватом хвостовика оправки и опорными планками, расположенными на уровне реечного зацепления и контактирующими с бандажами зубчатой шестерни, а также с поддерживающими роликами, установленными с противоположной от захвата стороны устройства вне зоны реечного зацепления. На свободном конце штанги закреплена упорная траверса, контактирующая в процессе прокатки со штоками двух параллельно установленных гидроцилиндров. Реечное зацепление в этом устройстве предназначено для ускоренного перемещения оправки в требуемое для начала прокатки положение и возврата оправки в исходное положение для замены. В процессе прокатки усилие, действующее в направлении прокатки, воспринимается гидравлическими цилиндрами, посредством которых обеспечивается перемещение оправки с заданной скоростью.
Недостатком известного устройства является то, что при перемещении оправки вперед штанга, опирающаяся на бандажи реечной шестерни с одной стороны и на шарнир захвата хвостовика оправки с другой, прогибается под действием собственного веса, вследствие чего происходит искажение профиля реечных зубьев, приводящее к их ускоренной выработке как на штанге, так и на реечной шестерне, что ограничивает скоростные возможности передачи и, следовательно, производительность устройства, а также снижает надежность и долговечность устройства.
Известно также устройство для перемещения с регулируемой скоростью длинной оправки прокатного стана, см. патент Японии №5000307, кл. B21B 25/02, заявл. 24.06.91 г., опубл. 08.01.93 г., содержащее штангу с реечными зубьями, захватом хвостовика оправки и опорными планками, опирающимися на поддерживающие ролики с ребордами, установленные по обе стороны от реечного зацепления, и приводы перемещения штанги. Штанга в этом устройстве выполнена телескопической. Внутренняя секция штанги имеет реечные зубья, сопряженные с шестерней первого привода, смонтированного на наружной секции, которая также имеет реечные зубья, входящие в зацепление с двумя последовательно установленными шестернями второго привода. Первый привод предназначен для ускоренного перемещения внутренней секции штанги с повышенной скоростью при установке оправки в требуемое для начала прокатки положение и возврата оправки в исходное положение для замены. Второй привод предназначен для восприятия усилия, действующего на оправку в процессе прокатки, и перемещения оправки с заданной скоростью. После окончания процесса прокатки штанга возвращается в исходное положение при одновременной работе обоих приводов.
Недостатком известного устройства является снижение скоростных возможностей механизма, а следовательно, его производительности. Это объясняется наличием направляющих скольжения в узле сопряжения внутренней секции штанги с наружной. Защита поверхностей скольжения от загрязнения недостаточно надежна. Направляющие при повышенной скорости перемещения вырабатываются, вследствие чего зубья реечного зацепления смещаются от заданного положения, что приводит к ускоренному разрушению зубчатого зацепления, а следовательно, снижает его надежность и долговечность. Кроме того, установка двигателя привода перемещения внутренней секции на подвижной наружной секции значительно усложняет конструкцию устройства и системы подвода электропитания.
Из известных устройств для перемещения с регулируемой скоростью длинной оправки прокатного стана наиболее близким по технической сущности является устройство для перемещения с регулируемой скоростью длинной оправки прокатного стана, описанное в патенте Японии №5000306, кл. B21B 25/00, заявл. 24.06.91 г., опубл. 08.01.93 г. Это устройство содержит штангу телескопического типа с двухсторонними реечными зубьями на наружной секции, захватом хвостовика оправки и боковыми поддерживающими роликами с ребордами, продольные направляющие, контактирующие с поддерживающими роликами штанги, и привод перемещения штанги, включающий пару установленных в общей вертикальной плоскости зубчатых шестерен, сопряженных с зубьями наружной секции штанги. Захват хвостовика оправки выполнен на внутренней секции штанги, имеющей двухсторонние реечные зубья, расположенные в вертикальной плоскости и сопрягаемые с зубьями шестерен специального привода, установленного между захватом хвостовика оправки и зоной зацепления привода перемещения наружной секции штанги.
Недостатком данного устройства для перемещения с регулируемой скоростью длинной оправки является то, что усилие, возникающее в процессе прокатки, воспринимается только двумя реечными шестернями, что обусловливает применение крупномодульных зацеплений, ограничивающих скоростные возможности и, следовательно, производительность устройства и стана в целом.
Другой недостаток известной конструкции устройства для перемещения с регулируемой скоростью длинной оправки прокатного стана заключается в том, что вследствие неравенства усилий в верхнем и нижнем зацеплениях штанга перемещается в сторону шестерни, воспринимающей меньшее усилие. При перемещении штанги вверх происходит нарушение заданных условий зацепления с верхней шестерней, что приводит к ускоренной выработке зубьев. Перемещение штанги вниз ограничено поддерживающими роликами, воспринимающими распорное усилие в зацеплении, что уменьшает срок их службы и надежность работы устройства.
Кроме того, телескопическое выполнение штанги и наличие двух независимых приводов усложняет конструкцию устройства, повышает трудоемкость его изготовления и обслуживания.
Задачей настоящего изобретения является создание устройства, позволяющего повысить производительность путем увеличения его скоростных возможностей, повысить надежность и долговечность устройства и упростить его конструкцию.
Поставленная задача достигается тем, что в устройстве для перемещения с регулируемой скоростью длинной оправки прокатного стана, содержащем штангу с двухсторонними реечными зубьями, захватом хвостовика оправки и боковыми поддерживающими роликами с ребордами, продольные направляющие, контактирующие с поддерживающими роликами штанги, и привод перемещения штанги, включающий пару установленных в общей вертикальной плоскости зубчатых шестерен, сопряженных с зубьями штанги, согласно изобретению штанга снабжена расположенными на уровне линии реечного зацепления опорными планками, привод штанги снабжен установленными параллельно первой паре и на расстоянии, превышающем наружный диаметр шестерни, дополнительными одной или более парами зубчатых шестерен, шестерни выполнены с бандажами, контактирующими с опорными планками, а продольные направляющие установлены по обе стороны от зоны реечных зацеплений на уровне, превышающем уровень зацепления на величину, большую, чем высота реборды поддерживающего ролика.
Такое конструктивное выполнение устройства позволит повысить его производительность вследствие того, что установка дополнительных одной или более пар зубчатых шестерен обеспечит уменьшение нагрузки, приходящейся на каждое зубчатое зацепление и, следовательно, позволит уменьшить его модуль. Использование же зацепления с уменьшенным модулем позволяет повысить скорость перемещения штанги при повышении плавности работы зацепления.
Повышение надежности и долговечности устройства достигается, во-первых, благодаря снабжению штанги опорными планками, расположенными на уровне реечного зацепления, а зубчатых шестерен - бандажами, контактирующими с опорными планками, что обеспечивает ограничение величины взаимного перемещения элементов зацепления в пределах, допустимых для их надежной работы.
Во-вторых, повышение надежности и долговечности устройства достигается благодаря установке продольных направляющих, контактирующих с поддерживающими роликами штанги вне зоны реечных зацеплений, что сводит к минимуму воздействие распорных усилий зацеплений на поддерживающие ролики и обеспечивает повышение надежности и долговечности их работы.
В-третьих, повышение надежности и долговечности устройства достигается благодаря размещению продольных направляющих на уровне, превышающем уровень зацепления на величину, большую, чем высота реборды поддерживающего ролика, что обеспечивает свободное прохождение поддерживающих роликов между бандажами, установленными на зубчатых шестернях.
Повышение надежности и долговечности устройства позволяет также повысить его производительность благодаря уменьшению величины простоев, связанных с ремонтом и обслуживанием.
Кроме того, такое выполнение предложенного устройства позволяет упростить его конструкцию и, тем самым, сократить потери времени, связанные с ремонтом и обслуживанием устройства.
Для пояснения изобретения ниже приводится конкретный пример выполнения изобретения со ссылкой на прилагаемые чертежи, на которых:
на фиг.1 изображено устройство для перемещения с регулируемой скоростью длинной оправки прокатного стана,
на фиг.2 - то же, разрез А-А на фиг.1.
Устройство для перемещения с регулируемой скоростью длинной оправки прокатного стана содержит штангу 1 с реечными зубьями 2 и 3, расположенными на ее верхней и нижней сторонах, захватом 4 хвостовика оправки 5 и боковыми поддерживающими роликами 6 с ребордами 7, продольные направляющие 8, контактирующие с поддерживающими роликами 6 штанги 1. Штанга 1 снабжена опорными планками 9, расположенными на уровне линии реечного зацепления. Привод перемещения штанги содержит пару установленных в общей вертикальной плоскости зубчатых шестерен 10-11, сопряженных с зубьями 2 и 3 штанги, и снабжен дополнительными одной или более парами зубчатых шестерен 12-13, установленными параллельно первой паре 10-11, и на расстоянии, превышающем наружный диаметр шестерни. Шестерни 10-11, 12-13 выполнены с бандажами 14, контактирующими с опорными планками 9. Продольные направляющие 8 установлены по обе стороны от зоны реечных зацеплений на уровне, превышающем уровень зацепления на величину «а», большую, чем высота «б» реборды 7 поддерживающего ролика 6, для свободного прохождения поддерживающих роликов 6 между бандажами 14 зубчатых шестерен.
Работа устройства для перемещения с регулируемой скоростью длинной оправки прокатного стана осуществляется следующим образом.
В исходном положении поддерживающие ролики 6 с ребордами 7, установленные на боковых поверхностях переднего конца штанги 1 с расположенным в ее захвате 4 хвостовиком оправки 5, опираются на размещенные перед зоной реечных зацеплений продольные направляющие 8. Часть штанги 1, находящаяся в зоне реечных зацеплений, сцентрирована между двумя парами зубчатых шестерен 10-11 и 12-13 посредством бандажей 14, контактирующих с опорными планками 9. Поддерживающие ролики 6 с ребордами 7, установленные на заднем конце штанги 1, опираются на продольные направляющие 8, находящиеся за зоной реечных зацеплений.
Перемещение штанги 1 производят посредством реечных зубьев 2 и 3 при вращении зубчатых шестерен 10-11 и 12-13.
Благодаря установке дополнительной пары шестерен пропорционально уменьшена нагрузка на каждую из шестерен, что позволяет уменьшить модуль зацепления и соответственно увеличить скоростные возможности и плавность работы устройства.
Перемещение оправки 5 в требуемое для начала прокатки положение осуществляют с максимально допустимой для зацепления скоростью при минимальной нагрузке на зубья.
Во время процесса прокатки усилия, действующие на оправку, воспринимаются реечными зацеплениями. Благодаря жесткому центрированию штанги 1 посредством бандажей 14 и опорных планок 9 обеспечивается надежная работа зацеплений при максимальных нагрузках с заданной скоростью. Распорные усилия зубчатых зацеплений не передаются на поддерживающие ролики 6, что повышает степень их работоспособности.
По окончании процесса прокатки штангу 1 возвращают в исходное положение с максимально допустимой для зацепления скоростью.
Перемещение штанги с высокими скоростями обеспечивает сокращение времени цикла прокатки, повышая производительность стана.
Предложенное устройство для перемещения с регулируемой скоростью длинной оправки прокатного стана по сравнению с известными позволяет повысить производительность путем увеличения его скоростных возможностей, повысить надежность и долговечность устройства и упростить его конструкцию.