ОТДЕЛОЧНЫЙ МОНОБЛОК С ОПТИМИЗИРОВАННЫМ ПЕРЕДАТОЧНЫМ ОТНОШЕНИЕМ ДЛЯ АГРЕГАТА ДЛЯ ПРОКАТКИ ЗАГОТОВОК
FINISHING MONOBLOCK WITH OPTIMISED REDUCTION RATIO FOR BILLET ROLLING UNIT

Настоящее изобретение относится к отделочному моноблоку с оптимизированным передаточным отношением для агрегата для прокатки заготовок.
Согласно принятой технологии, в агрегате для прокатки заготовок или в прокатном стане заготовку, предварительно нагретую до температуры более 1000°С, подвергают прокатке с постепенным уменьшением ее поперечного сечения до заданного размера.
При изготовлении высококачественной и специальной стальной катанки особенно важное значение имеют ее механические характеристики, такие как предел упругости и деформируемость при вытягивании.
Одним из критичных участков прокатного стана является отделочный моноблок, в котором посредством множества прокатных клетей уменьшается поперечное сечение заготовки и образуется катанка, которая далее подается на калибратор или непосредственно на виткообразователь.
Для придания катанке круглого сечения или, в общем, постоянного профиля прокатные кольца или цилиндры прокатных клетей расположены чередующимися уступами, например под углом 90°, чтобы прокатывать разные зоны заготовки.
В известных агрегатах используется сборочная комбинация прокатных цилиндров, позволяющая получить катанку различного диаметра, как правило, начиная с больших размеров и с уменьшением размера в следующих клетях вплоть до достижения заданного диаметра.
Поскольку масса изделия на входе в агрегат и на выходе из него должна быть одинаковой, во время прокатки происходит увеличение линейной скорости движения заготовки для компенсации уменьшения ее поперечного сечения, что приводит к увеличению длины заготовки.
Поэтому цилиндры в разных клетях вращаются с разными скоростями, возрастающими от первой клети к последней.
Изменение передаточного отношения между клетями, которые управляются двумя трансмиссиями, обеспечивается с помощью конических зубчатых пар.
Таким образом, необходимо иметь самую медленную клеть (первую в последовательности) с очень большим передаточным отношением для уменьшения скорости посредством конической пары и самую быструю клеть (последнюю в последовательности) с очень большим передаточным отношением для повышения скорости.
Суммарное передаточное отношение для моноблока из десяти клетей составляет около 5,6406254 и обеспечивается посредством групп из двух клетей с пятью различными коническими зубчатыми парами.
Для восьми клетей передаточное отношение составляет около 3,6627 и обеспечивается посредством групп из двух клетей с четырьмя различными коническими зубчатыми парами.
Для выполнения этих условий требуются большие и дорогостоящие конические зубчатые пары, которые из-за очень большого передаточного отношения создают очень большие реакции на подшипники. Чтобы выдержать такие нагрузки, нужно использовать очень большие подшипники.
Однако большие подшипники имеют ограничения по скорости вращения.
В качестве альтернативы можно использовать небольшие подшипники, лучше выдерживающие высокие скорости вращения, однако они имеют короткий срок службы, что приводит к необходимости частого обслуживания моноблока.
Из-за изменения передаточного отношения посредством конических зубчатых пар, как описано выше, приходится для каждой пары клетей иметь коническую зубчатую пару с определенным передаточным отношением, что вызывает увеличение стоимости запасных частей и необходимость изготовления других деталей клетей с различными размерами. Наряду с высокой стоимостью конструкции это влечет за собой высокую стоимость запасных деталей, хранимых на складе.
Поэтому основной целью изобретения является создание отделочного моноблока с оптимизированным передаточным отношением для агрегата для прокатки заготовок.
Другой целью изобретения является создание отделочного моноблока с оптимизированным передаточным отношением, который позволяет сократить количество запасных деталей, хранимых на складе.
Эти цели достигаются в отделочном моноблоке с оптимизированным передаточным отношением, охарактеризованном в формуле изобретения.
Конструктивные и функциональные особенности изобретения, а также его преимущества по сравнению с уровнем техники станут более понятны из последующего описания в сочетании с прилагаемыми чертежами, на которых:
фиг.1 схематично изображает отделочный моноблок из десяти клетей для агрегатов для прокатки заготовок согласно изобретению, и
фиг.2 схематично изображает отделочный моноблок из восьми клетей для агрегатов для прокатки заготовок согласно изобретению.
Как видно на фиг.1 и 2, моноблок 10 имеет десять и восемь клетей соответственно.
Прокатный моноблок 10 содержит две параллельные механические трансмиссии, первую 11 и вторую 12, соединенные посредством ведущего редуктора 13, в свою очередь соединенного посредством зубчатых передач с рабочим приводным двигателем.
Механические трансмиссии снабжены парами конических зубчатых колес А, В, С, D и зубчатыми передачами 17, передающими последовательно вращение к прокатным цилиндрам 18 различных клетей G1, G2, …, Gn прокатного моноблока 10.
В данных примерах моноблок имеет десять прокатных клетей G1-G10 (фиг.1) или восемь прокатных клетей G1-G8 (фиг.2), расположенных последовательно и управляемых поочередно посредством двух трансмиссий 11 и 12. Первая трансмиссия 11 управляет нечетными клетями G1, G3, …, G9 (или G7), а вторая трансмиссия 12 - четными клетями G2, G4, …, G10 (или G8).
Согласно изобретению трансмиссия состоит из комбинации конических зубчатых пар первого типа А, В и конических зубчатых пар второго типа C, D, причем в клети, использующей группу из четырех зубчатых передач 17, установлено передаточное отношение, отличное от передаточного отношения группы из четырех зубчатых передач 19. Таким образом, клети имеют разные передаточные отношения, что само по себе может обеспечить уменьшение и тем самым исключить необходимость уменьшать размеры конической зубчатой пары для получения четырех клетей с одинаковыми коническими зубчатыми парами.
Таким образом, передаточное отношение между первыми коническими зубчатыми парами, являющимися понижающими, и последней конической зубчатой парой, являющейся повышающей, значительно уменьшается.
Согласно изобретению суммарное передаточное отношение для десяти клетей составляет 5,6907497, из которого передаточное отношение 1,5454545 обеспечено группами из четырех зубчатых передач, а для конических зубчатых пар остается распределить передаточное отношение 3,6822498, что должно быть обеспечено только четырьмя группами, состоящими из двух клетей, а не пятью группами, как в клетях согласно уровню техники.
Благодаря дифференциации группы из четырех зубчатых передач получается группа из двух клетей, оптимизирующая промежуточные клети с передаточным отношением, очень близким к 1:1 (точнее 1,244898 и 0,8032786).
Такие пары создают очень малое осевое давление.
Такая же коническая зубчатая пара с передаточным отношением 1,244898, но с противоположным расположением колес, используется в группе из двух следующих клетей, без инвертирования винтовой линии, т.е. 1/1,244898 соответствует 0,8032786, и одинаковые конические зубчатые пары используются сразу для шести клетей.
Проблема очень большого передаточного отношения решается также путем последовательного уменьшения реакции на подшипники, так как значения передаточного отношения в машинах, известных из уровня техники, равные 2,375 и 0,4210526, уменьшаются до 1,9189189 и 0,5211267.
Благодаря такой дифференциации можно использовать маленькие подшипники, пригодные для работы на высоких скоростях с более длительным сроком службы.
Кроме того, для десяти клетей достаточно использовать конические зубчатые пары только двух типов вместо пяти, применявшихся прежде, что позволяет существенно снизить стоимость конструкции и запасных частей, хранящихся на складе.
В моноблоке из восьми клетей суммарное передаточное отношение согласно изобретению равно 3,682249, из которого 1,5454545 тоже обеспечено группами из четырех зубчатых передач, так что для конических зубчатых пар остается распределить только передаточное отношение 2,965602, что должно быть обеспечено группами, состоящими из двух клетей, только в трех группах вместо четырех, как было в уровне техники, поскольку при дифференциации групп из четырех зубчатых передач получается группа из двух клетей.
В этом случае используются конические зубчатые пары, идентичные парам в моноблоке из десяти клетей, исключая первую пару с большим передаточным отношением и начиная с передаточного отношения 1,244896 вместо 1,9189189.
Во второй и третьей группах из двух клетей используются такие же пары, но с противоположным расположением колес, что позволяет для всех восьми клетей использовать конические зубчатые пары только двух типов, а не четырех типов, как в уровне технике.
Благодаря тому, что в первых клетях передаточное отношение может быть близким к 1:1,244898, существенно уменьшается реакция на подшипники и даже можно либо увеличить нагрузку на клети, либо значительно продлить срок службы подшипников.
Изобретение позволяет в группе из восьми клетей достичь такой же конечной максимальной скорости в восьмой клети, как в десятой клети в группе из десяти клетей.
Следует отметить, что в данном случае достигается уменьшение количества различных запасных деталей и тем самым снижение их стоимости.
В заключение нужно сказать, что при существенно меньшем количестве различных запасных деталей можно иметь в запасе готовые группы трансмиссии, что позволяет в аварийной ситуации или при обслуживании осуществлять быструю замену клети вместе с ее трансмиссией (конической зубчатой парой и разъединителем для группы из четырех зубчатых передач). Такую возможность прежде даже нельзя было представить, так как для группы из десяти клетей нужно было иметь пять клетей, а для группы из восьми клетей - четыре клети.
В моноблоке согласно изобретению для группы из десяти клетей достаточно иметь четыре клети, а для группы из восьми клетей - три клети.
С другой стороны, если нужно жестко ограничить количество запасных деталей, то можно иметь в запасе трансмиссию, состоящую только из одной клети с двумя комплектами подшипников, не связанных с коническими зубчатыми парами только двух типов, подходящих как для десяти, так и для восьми клетей. При возникновении проблем после выявления неисправной клети вместо нее устанавливают запасную клеть с соответствующей конической зубчатой парой, что занимает очень мало времени.
Из описания и чертежей видно, что отделочный моноблок для агрегата для прокатки заготовок является исключительно полезным и выгодным.
Таким образом, достигаются цели изобретения, указанные выше.
Моноблок согласно изобретению не ограничен рассмотренным примером и может отличаться от него. Объем изобретения определяется приложенной формулой.