БАРАБАН МОТАЛКИ ДЛЯ ГОРЯЧЕЙ ПОЛОСЫ

Заявляемая полезная модель относиться к области прокатного производства, а более конкретно к намоточным устройствам для полосового материала. Барабанные моталки применяют при холодной прокатке длинных полос на реверсивных и нереверсивных станах.
Известен барабан моталки горячей полосы по авторскому свидетельству №854943 (МПК B21C 47/30).
Барабан моталки горячей полосы включает полый крестообразный вал с размещенной в его полости приводной тягой (штангой), конец которой прикреплен к диску, и расположенные параллельно продольной оси крестообразного вала четыре квадратные штанги с клиновыми поверхностями и секторы с ответными клиновыми поверхностями, расположенными на двух рядах местных выступов, образующих Т-образный паз. При этом одни концы квадратных штанг прикреплены к диску, а другие концы квадратных штанг размещены в опорах, выполненных в барабане со стороны установки привода.
Работает барабан следующим образом.
Перед началом намотки полосы увеличивают диаметр барабана. Для этого приводом перемещения (не показан), тягу с диском перемещают вправо, вместе с ними перемещаются вправо также квадратные штанги. При этом квадратные штанги скользят с одной стороны по опорным планкам крестообразного вала, а с другой стороны их клиновые поверхности взаимодействуют с ответными поверхностями секторов, которые двигаются в радиальном направлении до упора их местных выступов в Т-образные местные выступы вала, увеличивая диаметр барабана. При движении тяги влево, скрепленные с ней штанги тоже перемещаются влево, а секторы под воздействием пружин движутся к центру барабана радиально, уменьшая диаметр барабана для дальнейшего свободного снятия рулона. При вращении барабана секторы изгибаются, приобретают бочкообразную форму, свободные концы штанг отрываются от опорных поверхностей вала, штанги изгибаются, этом поперечные сечения штанг в зоне резьбового соединения воспринимают напряжения изгиба, что снижает качество смотки, надежность и долговечность штанг из-за возможных выходов их из строя.
Недостатком данного барабана моталки горячей полосы является неудовлетворительные качество смотки, надежность и долговечность.
Наиболее близким техническим решением (прототипом) является заявка (UA №31282 от 28.07.98), в которой указанные недостатки частично устранены. Барабан моталки состоит из секторов с Т-образными пазами, полого крестообразного вала, расположенной в полости крестообразного вала приводной штанги и вставок трапецеидальной формы с Т-образными выступами, входящих в Т-образные пазы секторов, при этом секторы выполнены с двухрядными Т-образными выступами, внутренние стороны которых образуют Т-образные пазы, а наружные - Т-образные выступы входящие в Т-образные пазы крестообразного полого вала, причем приводная штанга выполнена составной из втулок с кольцевыми выточками и упоров с кольцевыми выступами, входящими в кольцевые выточки втулок и с наклонными поверхностями с выступами, расположенными перпендикулярно кольцевым выступам, вставка выполнена из двух частей: - толкателя с наклонной поверхностью и захвата с наклонным пазом, при этом, каждый захват контактирует своими наклонными пазами с наклонными поверхностями с выступами упоров приводной штанги, а каждый толкатель контактирует своими наклонными поверхностями с наклонными поверхностями упоров приводной штанги с одной стороны и горизонтальными поверхностями с секторов с другой стороны.
Работает барабан моталки горячей полосы следующим образом.
Для сжатия барабана приводная штанга перемещается вправо. Вместе с приводной штангой перемещаются упоры, которые своими наклонными Т-образными выступами перемещают захваты к оси барабана. Захваты в свою очередь Т-образными выступами перемещают сектора к оси барабана -барабан сжимается. При разжатии барабана приводная штанга вместе с упорами перемещается влево. При этом наклонные поверхности упоров через толкатели воздействуют на сектора, перемещая их от оси барабана. Барабан разжимается до упора Т-образных выступов секторов в Т-образные пазы вала барабана.
В отличие от аналога, в приведенном решении секторы выполнены со сплошными двухрядными Т-образными выступами, крестообразный полый вал выполнен со сплошными Т-образными пазами, исключены квадратные штанги с их резьбовым креплением к диску, следовательно, при вращении барабана уменьшается изгиб секторов, бочкообразность формы их наружной поверхности, уменьшается прогиб вала. Кроме того, исключен отрыв концов от поверхностей крестообразного вала, устранены связанные с этим дополнительные изгибающие напряжения, вызывающие поломки резьбовых креплений, что способствует повышению качества смотки, надежности и долговечности барабана моталки горячей полосы.
Следует отметить, что при эксплуатации прокатного стана барабан моталки формирует рулон за 30-60 секунд и при трехсменном графике работы оборудования приходится многократно осуществлять сжатие и разжатие барабана моталки. В процессе работы при повторяющихся сжатиях и разжатиях барабана перемещают приводную штангу с закрепленными на ней упорами, которые при сжатии своими наклонными Т-образными выступами перемещают захваты к оси барабана, и которые в свою очередь Т-образными выступами перемещают сектора к оси барабана, а при разжатии приводная штанга вместе с упорами перемещается влево, наклонные поверхности упоров через толкатели воздействуют на сектора, перемещая их от оси барабана до упора Т-образных выступов секторов в Т-образные пазы вала барабана.
Следует также отметить, что при смотке секторы и вал барабана испытывают значительное воздействие от рулона, при входе полосы в моталку барабан испытывает значительные динамические воздействия - удары со стороны полосы и формирующих роликов, ускорения со стороны привода при пуске, разгоне и торможении.
При вращении барабана секторы изгибаются от воздействия центробежной силы и приобретают бочкообразную форму вместо цилиндрической, вал изгибается от массы рулона, при входе полосы в моталку под воздействием полосы упоры и толкатели смещаются в тангенциальном направлении в пределах предусмотренных технологических зазоров до упора их наружных поверхностей в соответствующие поверхности прямоугольных пазов крестообразного вала относительно последнего, в результате имеет место ухудшение качества смотки рулона, износ трущихся поверхностей вала, упоров и толкателей с образованием увеличенного зазора между ними. В пределах возникшего увеличенного зазора элементы барабана перекашиваются, смещаются в тангенциальном направлении, что вызывает случаи заклинивания упоров и толкателей, влечет за собой снижение долговечности, надежности указанных элементов и барабана моталки в целом.
Приводная штанга выполнена составной, многоэлементной, с втулками с кольцевыми выточками, упорами с кольцевыми выступами, входящими в кольцевые выточки втулок, имеющими возможность смещения, в пределах предусмотренных технологических зазоров относительно внутренней поверхности втулок с кольцевыми выточками и опорной поверхности упоров с кольцевыми выступами, входящими в кольцевые выточки втулок, причем, смещение будет возрастать по мере износа опорных поверхностей штанги и упоров, что повлечет за собой снижение долговечности и надежности указанных элементов и барабана моталки в целом, а также вызывает случаи заклинивания барабана.
Однако, в известном барабане не исключена возможность изгиба его секторов, вала, а также, перекоса и тангенциального смещения упоров и толкателей, что ведет к снижению качества смотки, долговечности, надежности указанных элементов и барабана моталки в целом.
Таким образом, недостатком прототипа является неудовлетворительные качество смотки, долговечность и надежность.
В основу полезной модели поставлена задача увеличения прочности и повышение надежности конструкции барабана.
Эта задача решается за счет технического результата, который заключается в уменьшении изгиба узлов барабана за счет увеличения их жесткости.
Для достижения вышеуказанного результата барабан моталки для горячей прокатки полосы, содержащий наружные секторы с двухрядными выступами, внутренние стороны которых образуют Т-образные пазы, полый крестовидный вал, в полости которого расположена приводная штанга и внутри которого установлены толкатели с наклонными торцами со стороны штанги, и плоскими торцами контактирующими с Т-образными пазами, согласно полезной модели, двухрядные выступы наружных секторов выполнены Г-образными, толкатели выполнены цилиндрической формы и установлены с возможностью осевого проворота в крестовидном валу в соответствующих сквозных поперечных отверстиях, выполненных под вышеупомянутые толкатели, кроме того, на крестовидном валу выполнены Т-образные выступы соответствующие внутренним Т-образным пазам секторов, при этом, приводная штанга выполнена с коническими проточками с четырехсторонними наклонными поверхностями, с возможностью взаимодействия с наклонными торцами толкателей.
В результате сравнительного анализа предлагаемого барабана моталки для холодной прокатки полосы с прототипом установлено, что они имеют следующие общие признаки:
- наружные секторы с двухрядными выступами, внутренние стороны которых образуют Т-образные пазы;
- полый крестовидный вал;
- в полости вала расположена приводная штанг;
- внутри вала установлены толкатели с наклонными торцами со стороны штанги, и плоскими торцами контактирующими с Т-образными пазами
а также отличительные признаки:
- двухрядные выступы наружных секторов выполнены Г-образными;
- толкатели выполнены цилиндрической формы и установлены с возможностью осевого проворота в крестовидном валу в соответствующих сквозных поперечных отверстиях, выполненных под вышеупомянутые толкатели;
на крестовидном валу выполнены Т-образные выступы соответствующие внутренним Т-образным пазам секторов;
- приводная штанга выполнена с коническими проточками с четырехсторонними наклонными поверхностями, с возможностью взаимодействия с наклонными торцами толкателей.
Таким образом, предложенный барабан моталки для горячей прокатки полосы имеет новое конструктивное исполнение узлов и деталей, новые связи узлов и деталей, а также новое размещение их относительно друг друга.
Между отличительными признаками и достигаемым техническим результатом существует причинно-следственная связь.
Благодаря тому, что в барабане двухрядные выступы наружных секторов выполнены Г-образными, стало возможным увеличить его жесткость.
Благодаря тому, что в барабане толкатели выполнены цилиндрической формы и установлены с возможностью осевого проворота в крестовидном валу в соответствующих сквозных поперечных отверстиях, выполненных под вышеупомянутые толкатели дает возможность толкателям самоустанавливаться, увеличивает долговечность работы узлов и деталей барабана и улучшает эксплуатационную надежность барабана.
Благодаря тому, на крестовидном валу выполнены Т-образные выступы соответствующие внутренним Т-образным пазам секторов, при этом, приводная штанга выполнена с коническими проточками с четырехсторонними наклонными поверхностями, с возможностью взаимодействия с наклонными торцами толкателей, стало возможным повысить нагрузочную способность и улучшить эксплуатационную надежность барабана в целом.
Исключение из вышеуказанной совокупности отличительных признаков хотя бы одного не обеспечивает достижение технического результата.
Заявляемое техническое решение неизвестно из уровня техники и поэтому оно является новым.
Заявляемая полезная модель промышленно применима, т.к. ее технологическое и техническое исполнение не представляет трудностей. По данному техническому решению разработаны технические проекты барабана моталки для станов 1700 и 2000 Череповецкого металлургического комбината.
Таким образом, заявляемой полезной модели может представляться правовая охрана, так как она является новой и промышленно применима, т.е. соответствует критериям полезной модели.
Полезная модель поясняется чертежами, на которых изображены:
Фиг. 1 - продольный разрез барабана моталки;
Фиг. 2 - сечение А-А на фиг.1
Барабан моталки (Фиг. 1…2) состоит из четырех наружных секторов 1 с двухрядными Г-образными сплошными выступами 2, внутренние стороны которых образуют Т- образные пазы 3. На крестообразном полом валу 4 выполнены Т-образные выступы 5 под соответствующие Т- образные пазы 3.
В полости крестообразного вала 4 соосно размещена приводная штанга 6, на которой расположены конические проточки 7 с четырехсторонними наклонными поверхностями 8. Внутри вала 4 установлены цилиндрические толкатели 9, которые расположены перпендикулярно оси барабана. Цилиндрические толкатели 9 с одной стороны выполнены с наклонными торцами 10, а с другой стороны - с плоскими торцами 11, контактирующими с Т-образными пазами 3. Толкатели 9 установлены в поперечных отверстиях 12 крестообразного полого вала 4. Приводная штанга 6 соединена с механизмом сжатия-разжатия барабана (на фиг. не показан).
Работа барабана происходит следующим образом.
Для сжатия барабана приводная штанга 6 перемещается вправо. Вместе с приводной штангой 6 перемещаются ее конические проточки 7 с наклонными поверхностями 8, с которыми контактируют наклонные торцы 10 толкателей 9. Толкатели 9 со своими перпендикулярными торцами 11 перемещаются к оси барабана, вместе с постоянно контактирующей с ними за счет усилия пружин (на фиг. не показаны) горизонтальной поверхностью Т-образного паза 3 каждого сектора 1. Секторы 1 перемещаются к оси барабана и барабан сжимается, между его наружной. поверхностью и внутренней поверхностью рулона образуется зазор, благодаря которому свободно снимают рулон с барабана моталки.
При разжатии барабана приводная штанга 6 вместе с коническими проточками 7 с наклонными поверхностями 8 перемещается влево. При этом, наклонные поверхности 8 штанги 6 через цилиндрические толкатели 9 воздействуют на сектора 1, перемещая их от оси барабана и сжимая пружины (на фиг. не показаны). Барабан разжимается до упора Г-образных выступов 2 на секторах 1 в Т-образный выступ 5 на крестовидном валу 4 барабана.
Из всего вышеизложенного видно, что изготовление барабана моталки горячей полосы согласно формулы полезной модели, позволяет увеличить жесткость секторов и вала, повысить нагрузочную способность, что в свою очередь увеличит долговечность работы узлов и деталей барабана и повысит эксплуатационную надежность барабана в целом.