Опытный стан шаговой прокатки сшр-82,5

УДК 621.771

ОПЫТНЫЙ СТАН ШАГОВОЙ ПРОКАТКИ СШР-82,5

Г.И. Коваль, В.Г. Дремин

TEST MILL OF STEP-BY-STEP ROLLING SShR-82.5

G.l. Koval, V.G. Dremin

Представлено описание устройства и работы опытного стана шаговой прокатки СШР-82,5, установленного в лаборатории ЮУрГУ, который предназначен для исследования технологических возможностей шаговой прокатки прямым и обратным ходом, разработки основ новой технологии шаговой прокатки.

Ключевые слова: шаговая прокатка, прямой и обратный ход, опытный тан.

The paper outlines the construction and function of a test mill of step-by-step rolling SShR-82.5 installed in a SUSU laboratory. The mill is intended for research on technological possibilities of step-by-step rolling in forward and reverse motion and for working out the principles of a new technology of step-by-step rolling.

Keywords: step-by-step rolling, forward and reverse motion, test mill.

С целью исследования технологических возможностей нового способа шаговой прокатки [1] с учетом его особенностей [2, 3] и разработки основ новой технологии шаговой прокатки поставлена задача создания опытного прокатного стана. Для этого сформулированы следующие основные требования, которым должен отвечать опытный прокатный стан:

- прокатная клеть должна иметь две взаимно перпендикулярные пары вращающихся валков, оси которых располагаются в одной плоскости или попарно смещены вдоль оси прокатки;

- векторы окружных скоростей взаимно перпендикулярных пар валков со стороны оси прокатки должны быть направлены в разные стороны;

- прокатные валки должны иметь переменный радиус, проведенный из оси вращения, а их рабочая поверхность - три последовательно расположенных участка: калибрующий, обжимной и холостой;

- пары взаимно перпендикулярных валков должны иметь возможность их разворота друг относительно друга на определенный угол для обеспечения обжатия заготовки одной парой валков при увеличении их радиуса, а второй парой валков -при уменьшении их радиуса;

- прокатная клеть с валками должна совершать возвратно-поступательное движение вдоль оси прокатки от кривошипно-шатунного механизма при жесткой кинематической связи между приводами вращения валков и возвратно-поступательного перемещения прокатной клети;

- имеющая жесткую кинематическую связь система прокатная клеть - валки должна обеспечивать условия, при которых относительное перемещение заготовки и осей пары валков, векто-

ры окружных скоростей которых направлены в сторону готового профиля, равно m(X + 1)/2, где

m - проектная подача заготовки, X - вытяжка заготовки.

В соответствии с указанными основными требованиями разработана принципиальная схема опытного стана [4]. При этом принимались во внимание простота конструкции стана и технологичность его изготовления.

Стан (рис. 1-3) включает в себя стационарную раму 1, на которой с возможностью возвратно-поступательного перемещения по направляющим 2 установлена прокатная клеть 3. В прокатной клети 3 с возможностью вращения установлены две взаимно перпендикулярные пары валков переменного радиуса: вертикальная 4 и горизонтальная 5. Регулирование зазора между валками осуществляется с помощью клиньев 6.

Привод вращения валков 4, 5 и возвратнопоступательного движения клети 3 осуществляется от электродвигателя 7 через редуктор 8 и универсальный шпиндель 9.

Для вращения валков крутящий момент от шпинделя 9 передается на шестерню 11, затем через вал на коническую зубчатую передачу 10, шестерни 12, 13, 14 и зубчатые колеса 16, 17, 18, 19, а от них через универсальные шпиндели 20 со шлицевым соединением к прокатным валкам 4, 5. Такая кинематическая схема привода прокатных валков обеспечивает требуемое направление их вращения.

Для осуществления возвратно-поступательного перемещения прокатной клети 3 на оси горизонтальных шестерен 16, 18 посажены корпуса 21, 22, в которых установлены кривошипы 23, шарнирно связанные через шатуны 24 со стационарной рамой 1.

Рис. 1. Принципиальная схема опытного стана. Вид в плане

Рис. 2. Принципиальная схема опытного стана. Вид на прокатную клеть

14-

Рис. 3. Принципиальная схема опытного стана. Вид на распределительную коробку

На стационарной раме 1 перед и после прокаткой клети 3 установлены направляющие ролики 25 с проводками скольжения 26, удерживающими прокатываемую заготовку вдоль оси прокатки. Ближние к прокатной клети ролики 25 связаны с демпфирующими элементами 27. На прокатной клети 3 закреплены также проводки скольжения 28, телескопически связанные с проводками 26, что обеспечивает удержание заготовки по всей ее длине вдоль оси прокатки.

Регулирование величины хода прокатной клети 3 и ее скоростного режима обеспечивается изменением положения кривошипов 23, для чего в корпусах 21 и 22 выполнены несколько цилиндрических расточек. Настройка требуемого углового положения взаимно перпендикулярных пар валков 4, 5, а также углового положения кривошипов 23 относительно углового положения валков 4, 5 осуществляется изменением положения шестерен 11, 12, 13, 14 относительно зубчатых колес 16, 17, 18, 19 соответственно.

Выбранная кинематическая схема стана удовлетворяет всем указанным выше требованиям.

С использованием разработанной принципиальной схемы созданы технический и рабочий проекты опытного стана СШР-82,5.

В качестве исходных данных при разработке конструкции опытного стана СШР-82,5 взяты следующие параметры.

Максимальный диаметр исходной

заготовки, мм 25

Минимальный диаметр получаемого

проката, мм 10

Подача заготовки за ход клети, мм 2.. .5

Максимальный ход клети, мм 200

Число ходов клети в минуту 20.80

Межцентровое расстояние между

осями валков, мм 165.170

Длина шатунов, мм 600

В целях снижения затрат на разработку технической документации и изготовление опытного стана в качестве его прокатной клети использована реконструированная прокатная клеть с четырехвалковым калибром конструкции кафедры ОМД Южно-Уральского государственного университета (ЮУрГУ). На рис. 4-6 приведены общие виды прокатной клети после ее реконструкции.

В состав прокатной клети входят станина 3 и размещенная в проеме станины кассета 1. Кроме этого на станине 3 клети закреплена рама 2 распределительной коробки.

В кассете 1 закреплены узлы рабочих валков 4, 5 переменного радиуса, образующих две взаимно перпендикулярные пары валков - горизонтальную и вертикальную. Узлы рабочих валков 4, 5 крепятся к корпусу кассеты 1 с возможностью перемещения в радиальном (перпендикулярном оси прокатки) направлении с помощью клиньев 6. Пе-

Рис. 4. Вид на прокатную клеть со стороны выхода готового проката с разрезом

Рис. 5. Вид сбоку на прокатную клеть и распределительную коробку с разрезом

ремещение клиньев 6 обеспечивается винтами 7 и гайками 8.

Оси валков опираются на подшипники качения 32 и имеют шлицевые хвостовики 33 для соединения с шариковыми карданами, шарниры которых включают муфты 12, втулки 9 и 10, валы 31 и шарики 11.

Втулки 9 и 10 шпонками соединены с корпусами 13 и 14, опирающимися на подшипники качения 30.

На корпуса 13,14 посажены шестерни 15, 25.

На втулки 9 посажены корпуса кривошипов 16 с кривошипами 17. Корпуса кривошипов 16 соединены с втулками 9 шпонками и крепятся к корпусам 13 болтами 18.

На раме 2 распределительной коробки в кор-

пусах 20, 22 закреплены подшипники 19 валов 21.

На одном конце вала 21 через шпонки 26 посажена коническая шестерня 23, на другом конце -цилиндрическая шестерня 24, входящая в зацепление с шестерней 25.

Горизонтальный вал 18 снабжен полумуфтой 27 для соединения с универсальным шпинделем (см. рис. 1).

Прокатная клеть снабжена брусьями 28 и 29, которыми она опирается на раму стана.

Описанный опытный стан СШР-82,5 изготовлен и установлен в лаборатории кафедры ОМД ЮУрГУ. На стане проведен комплекс монтажных и пуско-наладочных работ.

На рис. 7 приведена фотография опытного стана после его сборки, монтажа и наладки.

г-г

Рис. 6. Разрез по распределительной коробке прокатной клети

Рис. 7. Вид сбоку на опытный стан

Работа финансировалась Фондом содействия развитию малых форм предприятий в научно-технической сфере.

Литература

1. Пат. 2252830 Российская Федерация, МПК7 В 21 В 1/42. Способ шаговой прокатки / Г.И. Коваль., Т.Г. Каримова. - № 2004110352/02; заявл. 05.04.2004; опубл. 27.05.2005, Бюл. № 15. - 12 с.

2. Коваль, Г.И. Основы нового способа шаговой прокатки / Г.И. Коваль // Вестник ЮУрГУ.

Серия «Металлургия». - 2005. - Вып. 6. - № 10 (50). -С. 72-76.

3. Коваль, Г.И. Формоизменение при шаговой прокатке прямым и обратным ходом /Г.И. Коваль // Вестник ЮУрГУ. Серия «Металлургия». - 2007 -Вып. 8. - № 13 (85). - С. 21-23.

4. Пат. 2324557 Российская Федерация,

МПК7 В 21 В 13/18. Прокатный стан / Г.И. Коваль, В.Г. Дремин. - № 2006135601; заявл. 09.10.2006; опубл. 20.05.2008, Бюл. № 14. - 4 с.

Поступила в редакцию 28 ноября 2011 г