ВАЛ ПРИВОДА ДЛЯ ПЕРЕДАЧИ ДВИЖЕНИЯ НА ВАЛОК
DRIVE SHAFT TO TRANSFER MOTION TO ROLL

Область техники, к которой относится изобретение
Настоящее изобретение относится к валу привода для передачи движения от электродвигателя или зубчатого редуктора на валок, в частности для прокатки труб.
Уровень техники
Из уровня техники известен способ прокатки труб без использования сварки, выполняемый с помощью оправки на прокатном стане, который содержит группу последовательно расположенных клетей с двумя или тремя валками. Оси вращения валков каждой клети прокатного стана лежат в одной плоскости, проходящей ортогонально оси прокатки.
Обычно в двухвалковых клетях валки, установленные в одной клети прокатного стана, расположены под углом 90° относительно валков предыдущей клети прокатного стана, а в трехвалковых клетях прокатного стана валки каждой клети прокатного стана обычно расположены под углом 60° относительно валков предыдущей клети прокатного стана по направлению линии прокатки. В трехвалковых клетях прокатного стана последнего типа во время прокатки на валки каждой клети прокатного стана через валы привода передается движение, создаваемое соответствующим зубчатым редуктором. Примеры таких клетей раскрыты в документах ЕР 565772 и WO 9806515.
Из-за подобного взаимного углового расположения валков каждой клети прокатного стана относительно валков соседней клети прокатного стана один или два вала привода проходят по наклонной линии между землей и валком под углом, обычно равным или примерно равным 30°, при этом вал привода третьего валка расположен вертикально или почти вертикально.
Обычно для упрощения технического обслуживания клетей прокатного стана валки могут быть извлечены из клетей прокатного стана, например, для периодического поворота валков или изменения диаметра валков для прокатки изделий другой формы. Контейнеры или кассеты, которые удерживают три валка вместе, предназначены для упрощения и ускорения процесса извлечения и последующей повторной установки валков на место. Данные контейнеры обладают структурной прочностью и жесткостью, и позволяют дополнительно упростить извлечение валков во время технического обслуживания. Например, в документе US 6276182 раскрыт способ извлечения кассеты, который предусматривает скольжение контейнера по полу в радиальном направлении к заранее выбранной боковой стороне клети прокатного стана.
Для извлечения из клети прокатного стана вместе с кассетой валки каждой клети прокатного стана должны быть обязательно отсоединены от вала привода и от устройств регулировки радиального положения валка, установленных на неподвижной конструкции прокатного стана. Кроме того, вал привода, расположенный на пути, по которому должна быть перемещена кассета для извлечения из клети прокатного стана, необходимо убрать, освободив путь таким образом, чтобы кассета могла быть перемещена в зону технического обслуживания. В прокатном стане, известном из документа WO 9806515, для обеспечения извлечения валков из клети прокатного стана путем их перемещения в радиальном направлении необходимо отсоединить и переместить из рабочего положения три вала привода, что значительно увеличивает время, затрачиваемое на проведение технического обслуживания. Также возможна установка зубчатого редуктора и электродвигателя на ползун, которые позволят переместить вал привода и зубчатый редуктор из клети прокатного стана при необходимости демонтажа кассеты из прокатного стана.
Таким образом, предпочтительно сократить время на извлечение кассеты, в частности, с помощью ускорения монтажа и демонтажа вала привода. В документе US 4945745 раскрыт телескопический вал привода, состоящий из двух частей, одна из которых скользит внутри другой, при этом пневматический цилиндр используют в качестве газовой пружины, выполненной с возможностью выдвигать два элемента вала привода за счет создания предварительной нагрузки на валок для компенсации осевого перемещения валка таким образом, чтобы избежать возможного отсоединения вала привода от валка. Способ монтажа и демонтажа вала привода не описан, однако обычно подобное отсоединение также требует перемещения зубчатого редуктора и электродвигателя, установленных на салазках, что является достаточно трудоемкой операцией.
В документе US 6287208 описан вал привода, состоящий из двух частей, одна из которых скользит, телескопически перемещаясь внутри другой, при этом привод удерживается с максимальной рабочей длиной с помощью пакетов тарельчатых пружин, расположенных во внутренней полости. При этом используют тяговое устройство, расположенное снаружи вала привода, которое обеспечивает возврат одной из двух частей вала привода в другую за счет телескопического перемещения и создания очень высокой силы сжатия, компенсирующей усилие распрямления тарельчатых пружин и позволяющей отцепить вал привода от валка. Недостатком известного способа является необходимость установки большого числа тарельчатых пружин в вале привода, что приводит к увеличению общего веса вала привода. Кроме того, данный способ не позволяет гарантировать значительное уменьшение длины вала привода.
Таким образом, существует необходимость создания вала привода, выполненного с возможностью достаточного уменьшения длины, небольшого веса и простого в использовании.
Раскрытие изобретения
Основной целью настоящего изобретения является создание вращающегося вала привода, соединяющего медленно вращающийся вал зубчатого редуктора с валком, простого в использовании и имеющего небольшой вес, и позволяющего достичь значительного уменьшения длины во время отсоединения вала привода.
Другой основной целью изобретения является создание вала привода, который бы позволил уменьшить количество операций, необходимых для извлечения валков из соответствующей клети прокатного стана, тем самым упрощая и ускоряя выполнение работ по техническому обслуживанию.
Указанные цели достигаются за счет устройства передачи вращательного движения на валок клети прокатного стана, содержащего телескопический вал привода с двумя телескопическими элементами, один из которых скользит внутри другого в заранее заданных пределах, блокирующий механизм с защелкой для фиксации двух телескопических элементов при достижении заранее заданной рабочей длины, упругое устройство, создающее силу предварительной нагрузки, направленную в осевом направлении вдоль двух телескопических элементов и действующую в конце хода скольжения, опору вала привода, имеющую устройство увеличения и уменьшения длины вала привода и механизм раскрепления, которым можно дистанционно управлять для перевода блокирующего механизма с защелкой в разблокированное положение.
Также в соответствии с изобретением указанные цели достигаются за счет способа демонтажа устройства, упомянутого выше, из клети прокатного стана, в котором:
поворачивают ползун опоры вала привода вверх вокруг первой оси X1 таким образом, чтобы переместить его из положения готовности, в угловом направлении от вала привода в положение зацепления за вал привода, при этом суппорт расположен вдоль оси так, что кольцо входит в паз;
поворачивают вал привода вокруг его продольной оси для выравнивания двух гидравлических цилиндров относительно оси пружины блокирующего механизма с защелкой;
перемещают первый цилиндр с помощью суппорта на небольшое расстояние для растяжения пружины в направлении, противоположном стрелке F2, чтобы компенсировать силу, создаваемую упругим устройством, для выхода блокирующего механизма с защелкой из зацепления за счет силы сжатия;
формируют силу сжатия, действующую на пружину, с помощью двух гидравлических цилиндров, которая позволит перевести блокирующий механизм с защелкой в разблокированное положение;
телескопически перемещают первый цилиндр в направлении стрелки F2 на заранее заданную величину с помощью суппорта и поворачивают вал привода вниз вокруг первой оси X1 вращения.
Краткое описание чертежей
Дополнительные отличительные особенности и преимущества настоящего изобретения станут очевидны после ознакомления с подробным описанием предпочтительного варианта реализации устройства передачи вращательного движения на валок клети прокатного стана, представленного в качестве неограничивающего примера со ссылкой на сопроводительные чертежи, на которых:
- на фиг. 1 показан вид спереди клети прокатного стана, в которой устройство, соответствующее изобретению, установлено в рабочем положении;
- на фиг. 2 показан увеличенный вид спереди части клети прокатного стана по фиг. 1 в рабочем положении, в котором устройство, соответствующее изобретению, соединено с валком непосредственно перед отсоединением;
- на фиг. 3 показан увеличенный вид спереди части клети прокатного стана по фиг. 1 в положении, в котором вал привода находится после отсоединения от валка;
- на фиг. 4 показан вид сбоку устройства в соответствии с изобретением;
- на фиг. 5 показан разрез устройства по линии D-D с фиг. 4;
- на фиг. 6 показан увеличенный вид сверху части устройства с фиг. 4;
- на фиг. 7 показан продольный разрез компонента устройства с фиг. 6;
- на фиг. 8 показан разрез устройства по линии А-А с фиг. 4;
- на фиг. 9 показан разрез устройства по линии В-В с фиг. 4;
- на фиг. 10 показан разрез устройства по линии С-С с фиг. 4;
- на фиг. 11 показана увеличенная осевая проекция компонента устройства, соответствующего изобретению;
- на фиг. 12 показан вид сбоку компонента с фиг. 11,
- на фиг. 13 показан разрез компонента по линии Е-Е с фиг. 11.
Одинаковыми ссылочными позициями на фигурах обозначены одинаковые элементы или компоненты.
Осуществление изобретения
На фиг. 1 показан частичный вид спереди клети трубопрокатного стана, обозначенного позицией 100, с тремя валками 1, 2, 3. Несколько клетей прокатного стана расположено вдоль оси X прокатки, число которых определяет тип прокатного стана, причем данные клети расположены рядом друг с другом и выровнены вдоль оси X. На фигурах показана только одна клеть прокатного стана, с учетом, что специалистам в данной области техники известно как клети прокатного стана расположено относительно оси X. Валки 1, 2, 3 установлены в контейнере или кассете 4, которая обеспечивает прочность области прокатки и упрощает выполнение различных операций по монтажу и демонтажу валков из клети прокатного стана. Валки 1, 2, 3 и кассета 4 образуют единый блок, обозначенный позицией 102; на фиг. 1 указанный блок 102 показан в положении Р2, в котором он смещен вбок от клети прокатного стана, после перемещения в направлении, указанном стрелкой F1, а также в положении Р1, в котором он установлен в клети 100 прокатного стана. В предпочтительном варианте реализации движение обеспечивают за счет скольжения блока 102 по полу S, однако для выполнения этого движения от или к клети 100 прокатного стана могут быть использованы другие известные способы.
Изображение блока 102 на фиг. 1 снаружи и внутри клети 100 прокатного стана позволяет лучше понять, как выдвигается кассета, содержащая валки клети прокатного стана, причем во время нормальной работы клеть 100 прокатного стана имеет одну кассету 4 с валками, которая может находиться либо снаружи, либо внутри.
Валки 1, 2, 3 выполнены с возможностью вращения вокруг своей оси во время стандартной обработки труб с помощью соответствующих валов 5, 6, 7 привода, которые передают через зубчатые редукторы 8, 10 движение, создаваемое электродвигателями 9, 11. На частичном виде клети 100 прокатного стана, показанному на фиг. 1, 2, 3, зубчатый редуктор и электродвигатель валка 2 не показаны.
В соответствии с изобретением блок 102 в клети 100 прокатного стана выталкивают из положения Р1 в положение Р2 с правой стороны клети 100 прокатного стана, как показано на виде спереди на фиг. 1, 2, 3. Для того, чтобы вытолкнуть блок 102 и установить его у боковой стороны клети прокатного стана, как показано на фиг. 3, заставляя его скользить по полу S в направлении, указанном стрелкой F1, необходимо отсоединить соединительные устройства 12, 13, 14 на конце каждого вала 5, 6, 7 привода от соответствующих валков 1, 2, 3. Что касается вала 5 привода, отсоединение соединительного устройства 12 от валка происходит одновременно с уменьшением длины вала 5 привода в направлении, указанном стрелкой F2, после чего происходит поворот вокруг оси X1, параллельной оси X прокатки, вниз в направлении, указанном стрелкой F3. Такой поворот позволяет освободить проход для блока 102 в сторону боковой области, к которой его необходимо переместить. В предпочтительном варианте реализации необходимо повернуть вал 5 привода на угол от 10° до 20°, который обеспечивает оптимальное расположение клети 100 прокатного стана относительно пола S.
С учетом расположения двух валков 2, 3 относительно пола S, только отсоединение соединительных устройств 13 и 14, которое предпочтительно, но не обязательно, выполняют вместе с небольшим уменьшением длины валов 6, 7 привода, позволяет переместить блок 102 к правой стороне клети 100 прокатного стана.
В частности, на фиг. 4-13 показано, что вал 5 привода содержит основной корпус 51 цилиндрической формы, состоящий из первого полого цилиндра 54, внутри которого расположен второй коаксиальный цилиндр 55, выполненный с возможностью скользить и телескопически перемещаться относительно первого цилиндра 54. Скользящие соединения 54′ и 55′ с пазами предназначены для обеспечения передачи движения между цилиндрами 54 и 55.
Соединительное устройство 12, предназначенное для крепления вала 5 привода к валку 1, расположено на конце первого цилиндра 54. В предпочтительном варианте реализации данное соединительное устройство 12 включает в себя фасонное соединение, например, фасонное крепление в гнезде, форма которого подходит для валка 1. Для обеспечения более надежной фиксации в зафиксированном положении соединительное устройство 12 расположено на поршне 52, на который давит упругое устройство 69, например, содержащее пружины.
Предпочтительно к концу второго цилиндра 55 рядом с опорным основанием 53 закреплен карданный шарнир 56, однако для обеспечения подобного перемещения вала привода могут быть использованы и другие подходящие типы соединений. Блокирующий механизм с защелкой, изображенный в увеличенном виде на фиг. 11, 12, 13, неподвижно зафиксирован в блокирующем устройстве 61 на конце цилиндра 55, противоположном концу, на котором установлено соединение 56, внутри первого полого цилиндра 54. Блокирующее устройство 61 с защелкой содержит цилиндрический корпус 64, к одному из концов которого шарнирно прикреплены два шатуна 62′ и 62″ с помощью петель 65′ и 65″ таким образом, чтобы обеспечивать поворотное движение на небольшую величину. Пружина 63 или аналогичное упругое приспособление создает силу, толкающую шатуны 62′ и 62″ в сторону их максимального натяжения за пределами цилиндрического корпуса 64. В предпочтительном варианте реализации для упрощения скольжения блокирующего устройства 61 с защелкой внутри первого цилиндра 54 валки могут быть установлены на концах пружины 63 или рядом с ними.
Каждый шатун 62′ и 62″ имеет на внешней поверхности зубец, обеспечивающий зацепление за одно из двух отверстий в стенке первого цилиндра 54, расположенный в осевом направлении и имеющий соответствующую длину, определяемую положением вала 5 привода во время работы.
Упругое устройство 69 создает заранее установленную нагрузку для двух телескопических деталей 54, 55, что позволяет предотвратить случайное отцепление блокирующего устройства 61 с защелкой. Кроме того, для обеспечения фиксации блокирующего устройства 61 с защелкой при регулировке длины двух цилиндров 54 и 55 цилиндр 54 устанавливают в положение за рабочей точкой, что позволяет облегчить вставку блокирующего устройства 61 с защелкой в соответствующие отверстия и последующую установку двух цилиндров 54 и 55 в рабочее положение за счет небольшого втягивания цилиндра 54. Аналогичным образом во время отцепления вал 5 привода выдвигают на дополнительную величину, перемещая цилиндр 54 вперед, а затем контролируют отцепление блокирующего устройства 61 с защелкой, что будет описано ниже.
Вариант блокирующего устройства 61 с защелкой является особенно предпочтительным для блокировки цилиндров 54 и 55, которые образуют вал 5 привода, в рабочем положении, при этом они также могут быть заменены аналогичными приспособлениями или приспособлениями с более сложной конструкцией без отступления от сущности изобретения, например, другими механизмами блокировки и отсоединения с механическим, пневматическим или гидравлическим приводом.
Опора вала привода содержит суппорт 59 и ползун 50. На суппорте 59 установлено два гидравлических цилиндра 66′ и 66″, которые могут давить на концы пружины 63 для преодоления силы данной пружины 63 и обеспечивать втягивание двух шатунов 62′ и 62″ на величину, достаточную для отсоединения двух зубцов от отверстий в стенке первого полого цилиндра 54. Таким образом происходит освобождение блокирующего устройства 61 с защелкой, что позволяет второму цилиндру 55 скользить, телескопически перемещаясь внутри первого цилиндра 54, в направлении уменьшения длины вала 5 привода. На противоположном конце происходит зацепление блокирующего устройства 61 с защелкой в конечном положении, после чего в результате создания давления с помощью пружины 63, которая выталкивает два шатуна 62′ и 62″, увеличивается длина вала 5 привода и обеспечивается зацепление соответствующих зубцов за два отверстия в стенке первого цилиндра 54.
Суппорт 59 имеет паз 68, предназначенный для установки в него кольца 67, объединенного с внешней поверхностью первого полого цилиндра 54 и имеющего гнездо для зацепления за суппорт 59.
Ползун 50 шарнирно соединен с опорным основанием 53 таким образом, чтобы ось X1 вращения предпочтительно, но не обязательно, совпадала с осью вращения карданного шарнира 56. Гидравлический или электрический исполнительный механизм 57 расположен между опорной конструкцией 53 и ползуном 50 в положении, которое позволяет контролировать поворот ползуна 50 вокруг оси X1.
Ползун 50 имеет полую внутреннюю область, форма которой позволяет установить в нее часть первого цилиндра 54 и второго цилиндра 55. На внутренней стороне ползуна 50 расположен суппорт 59, который предпочтительно имеет колеса, скользящие по двум направляющим 58′, 58″ таким образом, чтобы обеспечивать скольжение относительно ползуна 50 в параллельном направлении при смещении гидравлического или электрического исполнительного механизма 60.
Обычно ползун 50 поворачивают вокруг оси X1 между двумя угловыми положениями относительно вала 5 привода во время установки и отсоединения вала 5 привода. На фиг. 2, 3, 4 показано первое положение, в котором ползун 50 выровнен и зацеплен за вал 5 привода, а на фиг. 1 показано второе положение, в котором ползун 50 смещен под углом и отсоединен от вала 5 привода. Когда ползун 50 находится в выровненном, зацепленном положении относительно вала 5 привода, он перемещается вместе с валом 5 привода в угловом направлении вокруг оси X1 вращения. Во втором отсоединенном положении вала 5 привода ползун 50 позволяет валу 5 привода вращаться и приводить валок 1 в движение.
Отсоединение вала 5 привода от валка 1 выполняют следующим образом. Ползун 50, изначально расположенный под углом и отсоединенный от вала 5 привода, выполнен с возможностью вращения вокруг оси X1 с возможностью установки в положение зацепления параллельно валу 5 привода с помощью исполнительного механизма 57. Суппорт 59 располагаются вдоль ползуна 50 таким образом, чтобы установить два поршня 66′ и 66″ гидравлического цилиндра на оси пружины 63 за счет контролируемого поворота основного электродвигателя клети 100 прокатного стана таким образом, чтобы выровнять паз 68 относительно кольца 67, объединяя их с суппортом 59, ползуном 50 и полым цилиндром 54. Кратковременной передачи движения цилиндра 54 в направлении, противоположном направлению стрелки F2, достаточно для компенсации усилия упругого устройства 69, которое удерживает блокирующее устройство 61 с защелкой в неподвижном положении за счет зацепления шатунов 62′, 62″ в соответствующих гнездах, что облегчает выход шатунов из отверстий в цилиндре 54. Практически одновременно два поршня 66′, 66″ приводят в движение таким образом, чтобы создавать давление на пружину 63, которое сжимает ее и направляет шатуны внутрь цилиндра 54. Таким образом, блок 61 выходит из цилиндра 54 и может скользить, телескопически перемещаясь внутри него. Суппорт 59 перемещают вдоль оси вала привода с помощью исполнительного механизма 60 таким образом, чтобы переместить полый цилиндр 54 в направлении стрелки F2 (при этом кольцо 67 не отсоединяют от суппорта 59) до достижения заранее установленной величины растяжения, необходимой для того, чтобы вал 5 привода был достаточно перемещен для освобождения пространства перед блоком 102, как показано на фиг. 3, за счет поворотного движения в направлении, указанном стрелкой F3.
После этого блок 102 извлекают из клети 100 прокатного стана с боковой стороны.
Монтаж блока 102 в клеть 100 прокатного стана выполняют в обратном порядке по сравнению с процедурой демонтажа.
Хотя выше приведено описание для вала привода, обеспечивающего передачу движения на валок клети трубопрокатного стана, устройство, соответствующее изобретению, может также быть использовано в клети прокатного стана для других типов металлических изделий, например, для прутьев, профилей и так далее.