Упор для остановки движущегося проката
EMPHASIS FOR STOPPING MOVING ROLLING

Изобретение относится к вспомогательному прокатному оборудованию и может быть использовано в прокатном производстве для остановки движущегося по рольгангу проката, в частности длинномерного тяжеловесного проката, например рельсов.
Из а.с. SU 1174113 (опубл. 23.08.1985) известен упор для остановки движущегося проката. Известный упор действует по принципу преобразования энергии останавливаемого тела в энергию упругого деформирования рабочих тел, например пружин, поглощающего и гасящего ее.
Недостатком известного патента является то, что при использовании пружин сжатия неизбежно происходит некоторое разжатие пружины (после ее сжатия от удара проката в упор), что приводит к нежелательному смещению проката в обратном направлении.
Кроме того, в условиях большой ударной нагрузки, нередко различного направления из-за перекосов останавливаемых тел, к тому же горячих (нагретых), пружинные амортизаторы имеют низкий ресурс работоспособности.
Из патентов RU 190143 (опубл. 21.06.2019) и RU 58397 (опубл. 27.11.2006) известны упоры для остановки проката. Упоры содержат упорный элемент и демпферный узел на основе пакета из тарельчатых пружин с размещенными между ними плоскими шайбами. Действие упоров основано на преобразовании энергии останавливаемого тела в энергию упругого деформирования рабочих тел. Недостатками упоров является обратный ход проката после его удара в головку штока, а также низкое энергопоглощение ввиду малой длины тормозного пути останавливаемого проката.
Из а.с. SU 1761326 (опубл. 15.09.1992) известен упор для остановки движущегося проката, выбранный за ближайший аналог. Упор содержит маятниковую плиту с рабочей поверхностью, воспринимающей удар проката. Маятниковая плита размещена в направляющих, установленных параллельно друг другу, и может свободно перемещаться (качаться) между направляющими. Упор действует по принципу преобразования кинетической энергии останавливаемого тела в потенциальную энергию поднятия массы маятника. Прокат ударяется о маятниковую плиту и приводит ее в движение, теряя свою энергию. Далее прокат останавливается в ложементе (углублении) стола. При этом удар проката о стол смягчается амортизатором.
Недостатком патента является то, что если прокат вовремя не поместится в ложемент стола или поместится в указанный ложемент не полностью, то маятниковая плита при своем возвратном движении сместит его в обратном направлении. Такой непредсказуемый отскок проката может привести не только к повреждению проката, но и к аварийной ситуации с травматизмом персонала.
Кроме того, известный упор имеет низкое энергопоглощение ввиду малой длины тормозного пути останавливаемого проката.
Таким образом, актуальна проблема обеспечения стабильного качества производимого проката и безопасности работ.
Технический результат, на достижение которого направлено изобретение, заключается в исключении обратного хода рабочего элемента после удара в него движущегося проката.
Дополнительный технический результат заключается в обеспечении большой величины поглощенной энергии движущегося проката.
При этом предусмотрена настройка упора таким образом, чтобы исключить потерю устойчивости проката.
Технический результат достигается тем, что упор для остановки движущегося проката, как и ближайший аналог, содержит рабочую стенку, выполненную с возможностью перемещения вдоль неподвижно установленных пар направляющих.
В отличие от ближайшего аналога, рабочая стенка снабжена фрикционными крыльями, расположенными перпендикулярно рабочей стенке и установленными неподвижно относительно рабочей стенки, и каждая пара направляющих выполнена с возможностью поджатия фрикционного крыла для обеспечения его фрикционного торможения.
Кроме того, рабочая стенка снабжена боковыми стенками, расположенными перпендикулярно рабочей стенке, при этом боковые стенки установлены неподвижно относительно рабочей стенки или выполнены за одно целое с рабочей стенкой.
Кроме того, фрикционные крылья жестко соединены или выполнены за одно целое с боковыми стенками.
Кроме того, фрикционные крылья с обеих сторон снабжены тормозными накладками, неподвижно соединенными с указанными крыльями посредством крепежных элементов.
Кроме того, каждая пара направляющих содержит верхнюю направляющую и расположенную под ней нижнюю направляющую, и фрикционные крылья поджаты между верхней и нижней направляющими.
Кроме того, пары направляющих снабжены ограничительными деталями, выполненными с возможностью обеспечения минимально допустимого расстояния между направляющими в каждой паре.
Кроме того, каждая пара направляющих выполнена с возможностью регулировки усилия поджатия фрикционных крыльев.
Кроме того, упор снабжен буферным устройством, выполненным с возможностью остановки проката в случае наличия остаточной кинетической энергии проката после прохождения рабочей стенкой максимального тормозного пути.
Кроме того, упор оснащен механизмом возврата рабочей стенки в исходное положение.
Сущность изобретения поясняется чертежами. Фиг.1 – общий вид упора; фиг. 2 – вид упора сбоку, фиг.3 – вид упора спереди, фиг. 4 – вид А на фиг 3 в масштабе увеличения.
Нижеуказанными позициями на чертежах обозначены следующие элементы:
1 -  прокат; 2 -  рабочая стенка; 3 - фрикционные крылья; 4 - пары направляющих; 5 – боковые стенки коробки; 6 - верхняя стенка коробки; 7 - нижняя стенка коробки; 8 -  коробка; 9 - тормозные накладки; 10 - буферная пружина; 11 - верхняя направляющая; 12 – нижняя направляющая; 13 - компенсатор; 14 - упорная стенка; 15 - стержень; 16 – ограничительная деталь; 17 - прижимная пружина; 18 - фиксатор; 19 - буферное устройство; 20 - возвратный механизм в виде барабанной лебедки; 21 - шкив; 22 - возвратная петля.
Упор для остановки движущегося проката 1 содержит воспринимающую удар рабочую стенку 2 и фрикционные крылья 3, расположенные перпендикулярно рабочей стенке 2 и установленные неподвижно относительно рабочей стенки 2. Рабочая стенка 2 и фрикционные крылья 3 выполнены с возможностью перемещения вдоль неподвижно установленных пар 4 направляющих. И каждая пара 4 направляющих выполнена с возможностью поджатия фрикционного крыла 3 для обеспечения его фрикционного торможения. Под фрикционным торможением понимается торможение, осуществляемое благодаря силам трения между прижимаемыми друг к другу элементами. Расположение упора соответствует ожидаемому ударному воздействию движущегося проката 1. Прокат 1 (см. фиг.2) не входит в состав заявляемого упора.
Рабочая стенка 2 снабжена боковыми стенками 5, верхней стенкой 6 и нижней стенкой 7, расположенными перпендикулярно рабочей стенке 2 и образующими вместе с рабочей стенкой жесткую и ударопрочную конструкцию в виде коробки 8. При этом стенки 5, 6 и 7 установлены неподвижно относительно рабочей стенки 2 или выполнены за одно целое с рабочей стенкой 2. И фрикционные крылья 3 жестко соединены, например, при помощи сварки, или выполнены за одно целое с боковыми стенками 5. Коробка 8 своей открытой стороной направлена к движущемуся прокату 1 и выполнена с размерами, обеспечивающими свободное движение проката, в том числе при перекосе проката, до его удара в рабочую стенку 2. Для лучшего торможения фрикционные крылья 3 со своих верхней и нижней сторон, контактирующих, соответственно, с верхней и нижней направляющими 11 и 12, снабжены тормозными накладками 9 (фиг.2). Тормозные накладки 9 выполнены из материала с высокой термостойкостью и износостойкостью, например из асбеста. Тормозные накладки 9 неподвижно закреплены с указанными крыльями 3 посредством крепежных элементов (на фиг. не показаны), с возможностью замены тормозных накладок 9 при необходимости.
На фиг. 2 показано исходное положение коробки 8, и (штриховыми линиями) положение коробки 8 с упором в буферную пружину 10, после прохождения максимального тормозного пути (L max).
Две пары 4 направляющих установлены параллельно друг другу и перпендикулярно поверхности рабочей стенки 2. Каждая пара 4 направляющих содержит верхнюю направляющую 11 и расположенную под ней нижнюю направляющую 12. Фрикционный крылья 3 расположены между верхней и нижней направляющими 11 и 12, и прижаты верхними направляющими 11 к нижним направляющим 12 силой тяжести, действующей со стороны верхних направляющих 11. В результате фрикционные крылья 3 поджаты между указанными направляющими 11 и 12. При этом поджатие фрикционных крыльев 3 за счет воздействия силы тяжести упрощает конструкцию упора, т.к. исключает применение дополнительных стягивающих деталей между прижимаемыми друг к другу элементами.
Каждая пара 4 направляющих (фиг.1) снабжена компенсаторами 13, выполненными с возможностью обеспечения необходимого расстояния между верхней 11 и нижней 12 направляющими. Компенсаторы 13 установлены вне траектории движения коробки 8, а именно, перед коробкой 8 в ее исходном положении, и за упорной стенкой 14. Каждый компенсатор 13 (см. фиг. 4) изготовлен в виде стержня 15, вставленного вертикально в отверстие в нижней направляющей 12 таким образом, что верхнее и нижнее окончания стержня 15 выступают из нижней направляющей 12.
На верхнем окончании стержня 15 установлена ограничительная деталь 16, например кольцо или втулка, выполненная с возможностью обеспечения минимально допустимого расстояния между верхней и нижней направляющими 11 и 12. Тем самым предотвращают трение направляющих 11 и 12 непосредственно о крылья 3 при возможном износе тормозных накладок 9.
На выступающее нижнее окончание стержня 15 надета прижимная пружина 17 с упором в фиксатор 18, фиксирующий нижнее положение пружины 16. Фиксатор 18 может быть выполнен в виде навинченных на нижнее окончание стержня 15 гаек. Прижимная пружина 16 выполнена с возможностью регулирования усилия поджатия фрикционных крыльев 3 путем подвинчивания вверх или вниз гаек фиксатора 18.
Буферное устройство 19 (фиг.1) содержит по меньшей мере одну буферную пружину 10, установленную перпендикулярно упорной стенке 14. На фиг. 2 показано буферное устройство 19, снабженное двумя пружинами 10.
Упор оснащен возвратным механизмом для возврата коробки 8 в исходное положение после срабатывания. В конкретном исполнении возвратный механизм выполнен в виде барабанной лебедки 20, канат которой пропущен по меньшей мере через один шкив 21, и затем закреплен с возвратной петлей 22.
Таким образом, предложенный упор имеет простую и технологичную конструкцию.
Работа упора для остановки движущегося проката осуществляется следующим образом.
В исходном положении коробка 8 находится в крайнем правом положении (как показано на фиг. 1). Усилие поджатия фрикционных крыльев 3 отрегулировано таким образом, чтобы исключить потерю устойчивости и деформацию останавливаемого  проката 1 после его удара в рабочую стенку 2.
Движущийся прокат 1 ударяется в рабочую стенку 2 и приводит в движение коробку 8, которая под действием ударной нагрузки перемещается вдоль пар 4 направляющих в направлении буферного устройства 19. При этом кинетическая энергия движущегося проката 1 преобразуется в работу силы трения, возникающей между неподвижными направляющими 11 и 12 и движущимися фрикционными крыльями 3, снабженными тормозными накладками 9, вследствие того, что фрикционные крылья 3 поджаты между указанными направляющими 11 и 12. В свою очередь энергия силы трения преобразуется в тепловую энергию, что в итоге приводит к торможению проката 1. В результате вышеописанного фрикционного торможения, коробка 8 (вместе с прокатом 1) может остановиться без использования буферного устройства 19.
В случае наличия остаточной кинетической энергии проката после прохождения коробкой 8 максимального тормозного пути (L max), вступает в работу буферное устройство 19. Остаточная кинетическая энергия проката преобразуется в энергию упругого деформирования буферных пружин 10, поглощающих и гасящих ее. И прокат 1 останавливается.
В результате, снабжение рабочей стенки 2 фрикционными крыльями 3, выполненными с возможностью совместного движения с ней, и при этом поджатыми между неподвижными направляющими 11 и 12 для фрикционного торможения указанных крыльев 3, позволяет остановить движущийся прокат 1, исключив обратный ход рабочей стенки 2 после удара в нее проката 1. При этом за счет увеличения тормозного пути обеспечивается поглощение большого количества энергии движущегося проката 1 и плавность процесса торможения. Кроме того, упор обеспечивает остановку проката в случае отклонения движения проката от его продольного направления, т.е. при перекосах останавливаемого проката. Кроме того, за счет возможности регулировки усилия поджатия фрикционных крыльев 3 исключена потеря устойчивости и деформация останавливаемого  проката после его удара в рабочую стенку 2. В целом это гарантирует стабильное качество производимого проката и обеспечивает безопасность работ.