БАРАБАН МОТАЛКИ ДЛЯ СМОТКИ ПОЛОСОВОГО МАТЕРИАЛА
STRIP REEL DRUM

Изобретение относится к адъюстажному оборудованию прокатных станов, преимущественно к конструкциям моталок.
Известен барабан моталки пирамидального типа, содержащий радиально перемещающиеся клиновые сегменты, связанные с валом моталки с помощью Т-образных опорных выступов, причем один из сегментов выполнен из двух полусегментов, в которых размещен механизм зажима полосы (см. авторское свидетельство СССР №311679, кл. B21C 47/28, от 11.10.1971 г.). Такой барабан имеет сложную конструкцию; механизм зажима занимает значительную часть поперечного сечения одного из сегментов, вследствие чего существенно увеличивается диаметр барабана.
Известен барабан моталки, наиболее близкий по технической сущности к заявляемому, содержащий пирамидальный вал, перемещаемый в осевом направлении, полый вал, являющийся опорой шестерни редуктора и сегментов, удерживаемых от перемещения полуобоймами. (Механическое оборудование заводов цветной металлургии: Учебник для вузов. В 3-х частях. Ч.3. Королев А.А., Навроцкий А.Г., Вердеревский В.А. и др. Механическое оборудование цехов по обработке цветных металлов. - М.: Металлургия, 1989, стр.287-289). К недостаткам данной конструкции следует отнести узкий диапазон технологических возможностей по смотке вследствие того, что это решение нельзя использовать при прокатке тонких полос из специальных сплавов с высокими натяжениями и получением компактных рулонов с последующей термообработкой их в малогабаритных печах. При такой конструкции затруднительно выполнить прочный и одновременно жесткий барабан малого диаметра (менее 400 мм) для использования его при прокатке с большими натяжениями.
Техническим результатом предлагаемого изобретения является возможность использования при прокатке полос с большими натяжениями барабанов с относительно малым диаметром (порядка 300 мм), который способствует получению компактных рулонов.
Технический результат достигается тем, что барабан моталки для смотки полосового материала, содержащий пирамидальный вал, установленный в полом выходном валу редуктора и имеющий возможность перемещаться относительно него в осевом направлении, который служит опорой для сегментов, имеющих возможность перемещаться в радиальном направлении благодаря наличию полуобойм, связанных с полым валом, при этом сегменты сопряжены с поверхностями пирамидального вала посредством соединения «ласточкин хвост», сконструирован таким образом, что пирамидальный вал выполнен с шестью плоскостями, на которые в чередующемся порядке опираются три сегмента барабана и посредством соединения «ласточкин хвост» три опорных клина, при этом у двух сегментов плоскости сопряжения с плоскостями пирамиды выполнены под углом 8° к оси барабана, а у третьего - под углом 3°, а плоскости сопряжения распорных клиньев с плоскостями пирамиды выполнены под углом 11° к оси барабана, причем угол между плоскостью симметрии опорных клиньев и плоскостью сопряжения их с соответствующими сегментами определяется из соотношения:
где φ - угол контакта между плоскостью симметрии опорных клиньев и плоскостью сопряжения их с сегментами;
b - радиальный ход опорного клина;
а - радиальный ход соответствующего смежного сегмента.
Предлагаемое изобретение представлено на фигурах 1, 2, 3 и 4, где:
- на фиг.1 - продольный разрез по барабану моталки в рабочем положении,
- на фиг.2 - разрез по радиально перемещающимся сегментам и опорным клиньям в рабочем положении барабана,
- на фиг.3 - разрез по радиально перемещающимся сегментам и опорным клиньям в положении барабана перед заправкой полосы,
- на фиг.4 - геометрическая схема для определения угла между плоскостью симметрии опорных клиньев и плоскостью сопряжения их с соответствующими сегментами.
Барабан моталки для смотки полосового материала содержит подвижный в осевом направлении вал 1, на котором посредством шпоночного соединения установлена пирамида 2, зафиксированная от перемещений в осевом направлении с помощью гайки 3. Пирамида выполнена с шестью клиновидными контактными поверхностями, имеющими форму «ласточкин хвост», по трем из которых она сопряжена с опорными клиньями 4, по остальным - с сегментами 5. Для удобства захвата полосы и нераскрытия стыков по контактным поверхностям опорных клиньев и сегментов, угол контакта опорных клиньев к поверхности пирамиды составляет 11°, двух сегментов - 8°, а одного сегмента - 3°. Опорные клинья и сегменты зажаты по торцевой поверхности через кольцо 6 с двумя полуобоймами 7, установленными по шпоночному соединению на корпусе гидравлического цилиндра и зафиксированных от проворота посредством штифта 9. Гидравлический цилиндр барабана моталки состоит из корпуса, поршня 10, установленного на валу и зафиксированного от осевого перемещения гайкой 11, крышки 12 с вмонтированным в нее и соединенным посредством системы каналов с корпусом гидроцилиндра ротационным соединением 13. Для передачи вращающего момента от редуктора моталки на барабан на корпусе гидроцилиндра установлено зубчатое колесо 14.
Устройство работает следующим образом. Перед началом работы барабан находится в разжатом состоянии. Рулон устанавливают на барабан таким образом, чтобы отогнутый конец полосы вошел в паз между сегментом 5, угол наклона которого к поверхности пирамиды 2 составляет 3°, и опорным клином 4. С пульта управления подают команду на сжатие барабана. Под давлением жидкость поступает в штоковую полость гидравлического цилиндра, при этом вал 1 с установленной на нем пирамидой 2 начинает поступательное перемещение до упора поршня 10 с крышкой цилиндра 12.
Сегменты 5 и опорные клинья 4, совершая поступательное перемещение относительно пирамиды 2, одновременно радиально перемещаются вверх, паз между сегментом 5 и опорным клином 4 сокращается, происходит захват полосы. Как только полоса зажата, вращающий момент от редуктора через зубчатое колесо 14 передается на барабан. По окончании смотки вращение барабана прекращается. С пульта управления подают команду на сжатие барабана, при этом вал 1 с установленной на нем пирамидой 2 совершает возвратно-поступательное перемещение до упора поршня 10 в корпус гидравлического цилиндра 8. Опорные клинья 4 и сегменты 5 перемещаются по контактным поверхностям пирамиды 2 и опускаются вниз, образуя паз между сегментом 5, угол наклона которого к поверхности пирамиды 2 составляет 3°, и распорным клином 4. Готовый рулон снимают с барабана.
В процессе работы барабана моталки для смотки полосового материала угол между плоскостью симметрии опорных клиньев и плоскостью сопряжения их с соответствующими сегментами может быть определен из расчета треугольника по следующей формуле:
где а - ход сегмента, b - ход опорного клина, 30° - угол между плоскостью симметрии пирамиды и плоскостью симметрии опорного клина.
Таким образом, предлагаемая конструкция барабана моталки для смотки полосового материала, содержащего радиально перемещающиеся сегменты и опорные клинья, сопряженные контактными поверхностями с пирамидой и между собой, позволит обеспечить высокое натяжение полос при минимальных размерах барабана за счет перераспределения усилия смотки по радиально подвижным сегментам и опорным клиньям.