Привод клети стана холодной прокатки труб
TUBE COLD-ROLLING MILL STAND DRIVE

Изобретение относится к периодической прокатке труб и может быть применено в приводах перемещения рабочих клетей станов, в частности станов холодной прокатки труб.
Известен привод стана холодной пильгерной прокатки труб (патент РФ №2271257, В21В 21/00, В21В 35/06, опубл. 10.05.2005), содержащий размещенный в корпусе приводной планетарно-кривошипный блок с вертикальной осью вращения и совершающий прямолинейное возвратно-поступательное перемещение палец кривошипа со смонтированной на нем опорой качения, тягу, соединяющую палец кривошипа с подвижной кассетой, и уравновешивающие грузы, один из которых расположен на валу кривошипа и уравновешивает массы, а другой - на корпусе планетарно-кривошипного блока и уравновешивает моменты, при этом он снабжен установленным на опоре качения дополнительным корпусом, в котором закреплены тяги.
Недостаток известной конструкции привода стана холодной прокатки заключается в том, что наличие уравновешивающих грузов для компенсации опрокидывающего момента, возникающего за счет приложения в разных плоскостях усилия привода и усилий, возникающих от прокатки, и перемещения центра масс кассеты приводит к увеличению перемещаемых масс и повышению нагрузок на подшипниковую опору пальца кривошипа и привод.
Компенсировать увеличение перемещаемых масс кассеты необходимо увеличением уравновешивающих грузов, что ведет к увеличению габаритов привода и необходимости устанавливать привод завышенной мощности.
Повышенные нагрузки на подшипниковые опоры снижают надежность и долговечность привода.
Известный привод используют преимущественно в станах холодной прокатки малой мощности, так как нагрузка от рабочей клети воспринимается зубчатым зацеплением планетарно-кривошипного блока, нагрузочная способность которого ограничена диаметром сателлита и прочностью зубчатого зацепления.
Наиболее близким по технической сущности является привод клети стана холодной прокатки труб (патент США №4052898, МПК В21В 21/00, В21В 35/06, опубл. 11.10.77), который содержит двигатель, приводной кривошипный блок с вертикальной осью вращения и с совершающим вращательное движение пальцем кривошипа, шарнирно соединенным с шатуном и ползуном, расположенным в окне уравновешивающего подвижные массы груза и передающим ему поперечное движение, подвижную кассету клети, перемещающуюся по направляющим под действием шатуна (средства возвратно-поступательного перемещения), шарнирно соединенного с кривошипом.
Недостатком известного привода является быстрый износ боковых направляющих подвижной кассеты клети из-за приложения под углом усилий от шатуна, которые стремятся развернуть ее в горизонтальной плоскости, а также износ горизонтальных направляющих привода за счет возникновения опрокидывающего момента от плеча приложения сил прокатки, движущихся масс кассеты и усилия привода.
Износ боковых направляющих приводит к развороту кассеты и ухудшению качества продукции. Увеличенные зазоры в направляющих ведут к заклиниванию и поломке привода.
Взаимодействие ползуна с уравновешивающим массы грузом и взаимосвязь шатуна с кривошипом вызывает неуравновешенный крутящий момент на валу двигателя, что снижает надежность и долговечность привода.
Техническим результатом является повышение надежности работы привода.
Указанный технический результат достигается тем, что в приводе клети стана холодной прокатки труб, содержащем двигатель и соединенный с ним кривошип, палец с вертикальной осью вращения, расположенный на конце кривошипа, кассету клети, с рабочими валками, установленную с возможностью возвратно-поступательного перемещения по направляющим, уравновешивающий массы груз, выполненный с возможностью поперечного перемещения относительно оси прокатки, согласно изобретению двигатель в вертикальном исполнении закреплен на уравновешивающем массы грузе, кривошип закреплен на валу двигателя, средство возвратно-поступательного перемещения кассеты клети выполнено в виде тяги, жестко соединенной с одной стороны с кассетой, с другой стороны шарнирно соединенной с расположенными на конце кривошипа пальцами, уравновешивающий массы груз снабжен сквозным отверстием для свободного прохождения через него тяги с кривошипом.
Вертикальное исполнение двигателя и крепление его на уравновешивающем массы грузе позволяет упростить привод путем уменьшения соединительных элементов, а следовательно, повысить надежность привода и его долговечность путем снижения динамических нагрузок на привод и уменьшения движущихся масс.
Крепление кривошипа на валу двигателя позволяет кривошипу совершать вращательные движения относительно вала двигателя, а тяге с кассетой продольно поступательные движения.
Выполнение средства перемещения кассеты в виде тяги, жестко соединенной с кассетой и шарнирно соединенной с пальцами кривошипа, позволяет исключить угловые нагрузки, а следовательно, износ боковых направляющих кассеты. Такое выполнение привода позволяет избежать опрокидывающего момента, действующего на кассету и ее направляющие.
Расположение продольной тяги с возможностью свободного прохождения через сквозное окно уравновешивающего массы груза обеспечивает полный оборот кривошипа вокруг своей оси и обеспечивает продольное возвратно-поступательное движение кассеты клети и поперечное возвратно-поступательное движение уравновешивающего массы груза.
На фигуре 1 изображено крайнее переднее положение кассеты.
На фигуре 2 изображено среднее положение кассеты.
На фигуре 3 изображено крайнее заднее положение кассеты.
Привод клети стана холодной прокатки труб содержит двигатель 1, кривошип 2, закрепленный с одной стороны на вертикальном валу двигателя 1 и снабженный расположенными на его конце пальцами 3 и 4, соединенными с ползуном 5 и шарнирно соединяющими кривошип 2 с тягой 6. При этом палец 3 находится на верхней части кривошипа 2, а палец 4 находится на нижней части кривошипа 2. Кассета 7 клети с рабочими валками (не показаны), установлена с возможностью возвратно-поступательного перемещения под действием жестко соединенной с ней тяги 6. При этом верхняя часть тяги 6 шарнирно соединена с верхней частью кривошипа 2 посредством пальца 3, а нижняя часть тяги 6 шарнирно соединена с нижней частью кривошипа 2 посредством пальца 4. Уравновешивающий массы груз 8, снабженный сквозным отверстием 9, установлен в направляющих 10 с возможностью поперечного перемещения относительно оси прокатки. Тяга 6 и ползун 5 установлены с возможностью свободного прохождения через сквозное отверстие 9 уравновешивающего груза 8. Ползун 5 установлен с возможностью возвратно-поступательного перемещения по направляющим 11 вдоль оси прокатки и снабжен отверстием 12 для прохождения прокатываемого изделия 13. Тяга 6 может быть выполнена в виде двух симметрично расположенных полос или в виде трубы.
Привод клети стана холодной прокатки труб работает следующим образом. Вращение от двигателя 1 передается на кривошип 2, который начинает вращаться и занимать следующие положения.
1. Уравновешивающий массы груз 8 занимает симметричное положение относительно кривошипа 2 и тяги 6. При этом продольная тяга 6 и кривошип 2 находятся на одной линии. Подвижная кассета 7 расположена в крайнем заднем положении (фиг. 1)
2. Кривошип 2 начинает поворачиваться против часовой стрелки, перемещая уравновешивающий массы груз 8 вправо от тяги 6, а пальцы 3 и 4 поступательно перемещаются в сторону крайнего переднего положения и тянут за собой тягу 6 с кассетой 7 (фиг. 2). В конце этого цикла уравновешивающий массы груз 8 занимает крайнее правое положение, а продольная ось кривошипа 2 совпадает с продольной осью уравновешивающего массы груза 8. Подвижная кассета 7 находится в среднем положении.
3. Далее кривошип 2 занимает положение, параллельное тяге 6, уравновешивающий массы груз 8 занимает симметричное положение относительно тяги 6, а пальцы 3 и 4 проходят продольное расстояние от начального положения, равное двум длинам кривошипа. Подвижная кассета 7 занимает крайнее заднее положение (фиг. 3).
4. Кривошип 2 совершает дальнейший поворот, перемещает уравновешивающий массы груз влево от тяги 6, а пальцы 3 и 4 поступательно перемещаются в сторону крайнего переднего положения и тянут за собой тягу 6 и подвижную кассету 7, которая занимает среднее положение.
5. При дальнейшем вращении кривошипа 2 подвижная кассета 7 занимает крайнее переднее положение.
Возвратно-поступательное перемещение тяги 6 с кассетой 7 происходит под действием кривошипа, соединенного с двигателем 1, жестко закрепленным на уравновешивающем массы грузе 8. Одновременно происходит синхронное поперечное перемещение уравновешивающего массы груза 8, позволяя свободно проходить кривошипу 2, ползуну 5 и тяге 6 через окно 9.
Предлагаемая совокупность существенных признаков позволяет существенно упростить привод клети стана холодной прокатки труб, уменьшить нагрузки на привод и повысить надежность его работы.