РОЛИКОВЫЙ ЦЕНТРОВАТЕЛЬ ТРУБОПРОКАТНОГО СТАНА

Полезная модель относится к области трубопрокатного производства и касается усовершенствования роликовых центрователей, устанавливаемых за клетью трубопрокатных станов.
Известен роликовый центрователь трубопрокатного стана, см. патент РФ №80785, кл. В21В 25/02, заявл. 11.08.2008 г., опубл. 27.02.2009 г., содержащий станину, шарнирно закрепленные на станине три рычага с центрирующими роликами, синхронизирующие тяги, шарнирно связывающие между собой рычаги, шарнирно закрепленную на одном из рычагов серьгу и шарнирно установленный гидроцилиндр сведения и разведения рычагов, шток которого выполнен с серьгой как единое целое. Ось гидроцилиндра наклонена под углом к линии, соединяющей шарниры гидроцилиндра и рычага, взаимодействующего с серьгой. При сведении центрирующих роликов и зажатии ими стержня гидроцилиндр работает штоковой полостью на втягивание, а при разведении центрирующих роликов на гильзу - поршневой полостью на выдвижение.
Недостатком конструкции этого роликового центрователя является выполнение серьги со штоком гидроцилиндра как единого целого. При работе центрователя внутренняя поверхность серьги в шарнире изнашивается и образуется зазор между серьгой и рычагом, приводящий к динамическим ударам в системе, в результате чего может произойти поломка гидроцилиндра или ролика. Для замены серьги требуется и замена штока, для чего необходим демонтаж гидроцилиндра, что возможно только при плановом ремонте. Все это снижает надежность и долговечность работы центрователя и его ремонтопригодность.
Другим недостатком конструкции данного роликового центрователя является недостаточное усилие зажатия стержня, приводящее к его прогибу во время прокатки, вследствие чего уменьшается надежность работы центрователя. Это происходит из-за того, что при сведении центрирующих роликов на стержень гидроцилиндр работает штоковой полостью на втягивание, и поскольку усилие гидроцилинра при этом меньше, чем при работе поршневой полостью при сведении на стержень, угол между осью гидроцилиндра и линией, соединяющей шарниры гидроцилиндра и рычага, взаимодейстующего с серьгой, уменьшается, уменьшается плечо действия силы от гидроцилиндра на рычаг и, как следствие, уменьшается усилие зажатия центрирующими роликами стержня. При разведении центрирующих роликов на удержание гильзы угол между осью гидроцилиндра и линией, соединяющей шарниры гидроцилиндра и рычага, взаимодействующего с серьгой, увеличивается, увеличивается плечо действия силы от гидроцилиндра на рычаг и, как следствие, увеличивается усилие зажатия гильзы центрирующими роликами, что приводит к ее деформации.
Из известных роликовых центрователей трубопрокатных станов наиболее близким по технической сущности является роликовый центрователь трубопрокатного стана, описанный в а.с. СССР №1405167, кл. В21В 25/02, заявл. 26.11.86 г., опубл. 20.04.2000 г. Этот роликовый центрователь содержит станину, шарнирно закрепленные на станине два двухплечих и один трехплечий рычаги с центрирующими роликами, шарнирно соединенные между собой синхронизирующими тягами, шарнирно закрепленную на трехплечем рычаге серьгу с внутренней резьбой и шарнирно установленный гидроцилиндр для сведения и разведения рычагов со штоком, имеющим наружную резьбу, с помощью которой шток крепится к серьге. Ось гидроцилиндра наклонена под углом к линии, соединяющей шарниры гидроцилиндра и трехплечего рычага. При сведении центрирующих роликов и зажатии ими стержня гидроцилиндр работает штоковой полостью на втягивание, а при разведении центрирующих роликов на гильзу - поршневой полостью на выдвижение.
Недостатком известной конструкции роликового центрователя трубопрокатного стана является то, что при его циклической работе резьба в серьге и на штоке изнашивается, образуются зазоры, в резьбовом соединении начинает работать только один шаг резьбы, что приводит к обрыву резьбы и неработоспособности всего центрователя.
Другим недостатком конструкции рассматриваемого роликового центрователя, также как и предыдущей, является недостаточное усилие зажатия стержня, приводящее к его прогибу, что вызывает циклические колебательные перемещения рычагов с роликами и гидроцилиндра и преждевременную их поломку. Это обусловлено тем, что при сведении центрирующих роликов на стержень шток втягивается в гидроцилиндр, при этом усилие гидроцилиндра меньше, чем при работе поршневой полостью. При сведении роликов угол между осью гидроцилиндра и линией, соединяющей шарниры гидроцилиндра и трехплечего рычага, уменьшается, что приводит к уменьшению плеча действия силы от гидроцилиндра на трехплечий рычаг и уменьшению усилия зажатия центрирующими роликами стержня.
Еще одним недостатком данной конструкции роликового центрователя является создание больших усилий зажатия гильзы, что ведет к деформации гильзы центрирующими роликами. Это происходит из-за того, что угол между осью гидроцилиндра и линией, соединяющей шарниры гидроцилиндра и трехплечего рычага, увеличивается, увеличивается плечо действия силы от гидроцилиндра на трехплечий рычаг и увеличивается усилие зажатия гильзы.
Задачей настоящей полезной модели является создание конструкции роликового центрователя трубопрокатного стана, позволяющей повысить его надежность и долговечность, а также повысить качество центрируемых гильз.
Поставленная задача достигается тем, что роликовый центрователь трубопрокатного стана, содержащий станину, шарнирно закрепленные на станине два двухплечих и один трехплечий рычаги с центрирующими роликами, шарнирно соединенные между собой синхронизирующими тягами, шарнирно закрепленную на трехплечем рычаге серьгу с резьбой и шарнирно установленный гидроцилиндр для сведения и разведения рычагов со штоком, имеющим наружную резьбу и взаимодействующим с резьбой серьги, при этом ось гидроцилиндра наклонена под углом к линии, соединяющей шарниры гидроцилиндра и трехплечего рычага, согласно полезной модели, снабжен разъемной резьбовой муфтой, состоящей из двух частей, стянутых болтовыми соединениями, и соединяющей серьгу, выполненную с наружной резьбой, со штоком гидроцилиндра, а угол наклона оси гидроцилиндра к линии, соединяющей шарниры гидроцилиндра и трехплечего рычага, при сведенном положении центрирующих роликов составляет 15-30°, а при разведенном положении - 5-10°.
Такое конструктивное выполнение роликового центрователя трубопрокатного стана позволяет повысить его надежность и долговечность, а также повысить качество центрируемых гильз.
Повышение надежности и долговечности роликового центрователя достигается благодаря снабжению его разъемной резьбовой муфтой, зажимающей своими частями с помощью болтовых соединений наружную резьбу серьги и наружную резьбу штока гидроцилиндра, что позволяет выбрать зазоры в витках резьбового соединения серьги со штоком по всей длине резьбы. Отсутствие зазоров значительно повышает надежность и долговечность резьбового соединения серьги и штока гидроцилиндра, а, следовательно, всего центрователя в целом при его циклической работе.
Повышение надежности и долговечности роликового центрователя достигается также благодаря созданию необходимого усилия зажатия стержня для его удержания от прогиба. Это происходит в результате того, что при сведении центрирующих роликов и зажатии ими стержня гидроцилиндр работает поршевой полостью на вытягивание штока, при этом усилие гидроцилиндра максимальное, угол между осью гидроцилиндра и линией, соединяющей шарниры гидроцилиндра и трехплечего рычага, увеличивается, плечо действия силы от гидроцилиндра на трехплечий рычаг становится максимальным и стержень зажимается с необходимым усилием. При этом чем меньше диаметр стержня, тем больше требуется величина усилия его зажатия, так как прогиб стержня в значительной мере определяется его диаметром. Величина усилия зажатия стержня зависит в частности от величины угла наклона оси гидроцилиндра к линии, соединяющей шарниры гидроцилиндра и трехплечего рычага. С уменьшением диаметра зажимаемого стержня при сведении роликов величина угла между осью гидроцилиндра и линией, соединяющей шарниры гидроцилиндра и трехплечего рычага, возрастает, а с увеличением диаметра зажимаемого стержня величина этого угла уменьшается. Экспериментально установленные величины углов при сведенном положении центрирующих роликов составляют 15-30°. При величинах углов меньше 15° не достигается необходимого усилия для удержания стержня от прогиба. Применение величин углов больше 30° нецелесообразно, поскольку это не дает значительного увеличения плеча действия силы от гидроцилиндра на трехплечий рычаг.
Повышение качества центрируемых гильз достигается благодаря созданию малых усилий зажатия гильзы центрирующими роликами, которые не приводят к деформации гильз. Это происходит в результате того, что при разведении центрирующих роликов на гильзу угол между осью гидроцилиндра и линией, соединяющей шарниры гидроцилиндра и трехплечего рычага, уменьшается, плечо действия силы от гидроцилиндра на трехплечий рычаг и усилие зажатия гильзы уменьшаются. Экспериментально установленные величины углов при разведенном положении центрирующих роликов, при которых возникают малые усилия зажатия гильзы, составляют 5-10°. При величинах углов меньше 5° может произойти заклинивание механизма. Увеличение углов более 10° приводит к увеличению плеча и усилия зажатия.
Для пояснения полезной модели ниже приводится конкретный пример выполнения полезной модели со ссылкой на прилагаемые чертежи, на которых:
на фиг.1 изображен роликовый центрователь с разъемной резьбовой муфтой, в разрезе,
на фиг.2 - разъемная резьбовая муфта, соединяющая серьгу со штоком гидроцилиндра,
на фиг.3 - то же, разрез А-А на фиг.2,
на фиг.4 - кинематическая схема роликового центрователя при сведенном положении центрирующих роликов,
на фиг.5 - кинематическая схема роликового центрователя при разведенном положении центрирующих роликов.
Роликовый центрователь трубопрокатного стана содержит станину 1, шарнирно закрепленные на станине два двухплечих 2, 3 и один трехплечий 4 рычаги с центрирующими роликами 5. Рычаги 2, 3 и 4 шарнирно соединены между собой синхронизирующими тягами 6. На трехплечем рычаге 4 шарнирно закреплена серьга 7 с наружной резьбой. Для сведения и разведения рычагов 2, 3 и 4 служит шарнирно установленный гидроцилиндр 8 со штоком 9, имеющим наружную резьбу.
Роликовый центрователь снабжен разъемной резьбовой муфтой 10, состоящей из двух частей 11, стянутых болтовыми соединениями 12. Муфта 10 соединяет серьгу 7 с наружной резьбой и шток 9 гидроцилиндра 8, имеющий наружную резьбу.
Ось гидроцилиндра 8 наклонена под углом α к линии, соединяющей шарниры гидроцилиндра 8 и трехплечего рычага 4. При сведенном положении центрирующих роликов 5 угол α составляет 15-30°, а при разведенном положении - 5-10°.
В исходном положении ролики 5 центрователя разведены в крайнее положение, при этом давление подано в штоковую полость, шток 9 гидроцилиндра 8 находится во втянутом положении, а угол между осью гидроцилиндра и линией, соединяющей шарниры гидроцилиндра и трехплечего рычага, составляет 5-10°. После установки стержня 13 на заднем столе трубопрокатного стана на него сводят ролики 5 центрователя, которые зажимают стержень. Для этого в поршневую полость гидроцилиндра 8 подают давление, шток 9 выдвигается и трехплечий рычаг 4, соединенный со штоком посредством серьги 7 и резьбовой муфты 10, поворачивается, при этом угол α увеличивается, увеличиваются плечо l действия силы от гидроцилиндра 8 на трехплечий рычаг 4 и усилие зажатия стержня. При зажатии стержня угол α составляет 15-30°, а максимальное усилие зажатия будет при минимальном диаметре стержня.
Для центрирования выходящей из клети трубопрокатного стана гильзы 14 ролики 5 центрователя разводят. Для этого в штоковую полость гидроцилиндра 8 подают давление, шток 9 гидроцилиндра втягивается, поворачивает трехплечий рычаг 4, ролики 5 центрователя разводятся, угол α уменьшается. При сведении роликов на гильзу 14 угол α составляет 5-10°, плечо l действия силы от гидроцилиндра 8 на трехплечий рычаг 4 и усилие зажатия гильзы минимальны.
Предложенная конструкция роликового центрователя трубопрокатного стана по сравнению с известными позволяет повысить его надежность и долговечность, а также повысить качество центрируемых гильз.