Гідравлічний зрівноважувальний пристрій робочих клітей прокатних станів

Гідравлічний зрівноважувальний пристрій робочих клітей прокатних станів, що складається з гідроциліндрів зрівноважування, які за допомогою 3 зворотній клапан 10. Зворотній клапан 10 потрібен тому, що тиск в додатковому гідроакумуляторі 9 менше, ніж у основному. Привод додаткового гідроакумулятора 9 може бути будь-яким - електричним, пневматичним або гідравлічним, але коефіцієнт корисної дії (к.к.д.) електроприводу найбільший, тому бажано використовувати саме електропривод і допоміжний гідроакумулятор вантажного типу. Пристрій працює таким чином. Перед захватом металу валками, коли натискні гвинти 4 не рухаються, розподілювач 7 перемикається в середнє положення (Фіг.1), при якому гідроциліндри 1 напряму з'єднуються з основним гідроакумулятором 6, а трубопровід, що веде до допоміжного гідроакумулятора 9, відсікається. Зусилля зрівноваження дорівнює звичайному для зрівноважувальних пристроїв (А.А. Королев. Расчет и конструирование машин и механизмов прокатных станов. М.: Металлургия, 1985, - С.145): P0=(1,2¸1,4)(m вк+2m гв)g, де m вк - маса валкового комплекту, який зрівноважується, кг; mгв - маса натискного гвинта, кг; g - прискорення земного тяжіння, м/с2. Таке зусилля забезпечується відповідним вибором площі S плунжерів гідроциліндрів 1 та тиску рга в основному гідроакумуляторі 6. Зусилля Р0 достатнє для вибору люфтів в силовому ланцюзі робочої кліті перед захватом металу валками. При збільшенні розхилу валків натискні механізми, за звичай, працюють по трапеційній швидкісній діаграмі, коли частина шляху проходиться з прискоренням К, частина - з уповільненням (-К), а між цими ділянками натискні гвинти рухаються з постійною швидкістю і тоді прискорення дорівнює нулю. При зменшенні розхилу відпрацьовується трикутна діаграма, без ділянки постійної швидкості. При збільшенні розхилу валків, коли натискні гвинти 4 рухаються вгору з прискоренням К, розподілювач 7 перемикається у нижнє положення, при якому гідроциліндри 1 з'єднуються з основним гідроакумулятором 6 через регульований дросель 8. Налагодження дроселя 8 таке, що з урахуванням в'язкості робочої рідини спадання тиску у дроселі 8 забезпечує зменшення зусилля зрівноважування до величини Рр: Pp=(m вк+2m гв)(g+K), Така величина зусилля зрівноважування теоретично забезпечить нульовий момент тертя у різі гвинтових пар (Данько Н.А., Ульяницкий В.Н. Определение рациональных режимов уравновешивания при работе быстроходных нажимных механизмов // Сб. научн. тр. ДГМИ, 1999г. - вып.9. - с. 169-172). При русі з постійною швидкістю розподілювач пристрій остається в попередньому режимі і тому на різі кожної натискної пари з'явиться зусилля: Pпост = mгвK Оскільки величина прискорення К не велика і складає соті долі м/с2, то таке зусилля не приведе до виникнення значного статичного моменту. Тому ускладнювати зрівноважувальний пристрій введенням ще одного зусилля немає сенсу. 43709 4 Коли при русі вгору натискні гвинти стануть гальмуватись з уповільненням (-К), розподілювач 7 перемикається у верхнє положення, при якому гідроциліндри 1 з'єднуються з допоміжним гідроакумулятором 9, а основний гідроакумулятор 6 від них відсікається. Тиск у гідроакумуляторі 9 повинен дорівнювати: (m - 2mгв )(g - K ) pдга = вк , S що забезпечить необхідне зусилля зрівноважування при гальмуванні: Pг=(m вк+2mгв)(g-K), (Данько Н.А., Ульяницкий В.Н. Определение рациональных режимов уравновешивания при работе быстроходных нажимных механизмов // Сб. научн. тр. ДГМИ, 1999г. - вып.9. - с. 169-172). Внаслідок цього момент тертя у різі гвинтових пар і при гальмуванні теоретично буде дорівнювати нулю. При наступній зупинці, коли розподілювач 7 буде перемкнуто у середнє положення, включається привод додаткового гідроакумулятора 9 і робоча рідина під різницею тисків (рга - рдга) витісняється з нього у основний гідроакумулятор 6 через зворотній клапан 10. При русі натискних гвинтів вниз з прискоренням К зусилля зрівноважування повинно дорівнювати Рр (Данько Н.А., Ульяницкий В.Н. Определение рациональных режимов уравновешивания при работе быстроходных нажимных механизмов // Сб. научн. тр. ДГМИ, 1999г. - вып.9. - с. 169-172). Для цього розподілювач 7 необхідно встановити у верхнє положення, а коли прискорення зміниться на гальмування - у нижнє. Завдяки цьому моменти тертя у різі натискних пар теоретично будуть відсутні. Таким чином у всіх стадіях прокатки запропонований зрівноважувальний пристрій забезпечує мінімальний статичний момент, який практично дорівнює незначному моменту у підп'ятниках натискних гвинтів. Отже, як і у прототипі, забезпечується мінімізація потрібної потужності двигунів натискного механізму і його маси. Але крім цього, зменшуються і витрати електроенергії при роботі зрівноважувального пристрою, оскільки злиті обсяги робочої рідини тепер повертаються у основний гідроакумулятор не насосом під тиском основного гідроакумулятора, а приводом допоміжного гідроакумулятора під різницею тисків у цих пристроях. Приклад Маса валкового комплекту, що зрівноважується, чорнової кліті товстолистового стану 2800 m вк = 42000кг, маса одного натискного гвинта mнг = 4100кг, прискорення натискного механізму К = 40мм/с2, сумарна площа плунжерів гідроциліндрів зрівноваження S = 86180мм2. Тиск у основному гідроакумуляторі - 8МПа. К.к.д. системи "натискний механізм - зрівноважувальний пристрій" при використанні прототипу - 42,9% (Патент України №40413 А, (51)7 В21В31/32, опубл. 16.07.2001, бюл. №6). Зусилля для вибору люфтів у силовому ланцюзі робочої кліті: Р0 = 1,4(mвк + 2mнг)g = 689,45кН; 5 43709 Зусилля, що потрібні для виключення моменту тертя у різі натискної пари: Рр = (m вк + 2m гв)(g + К) = 494,47кН; Рг = (m вк + 2m гв)(g + К) = 490,45кН. Потрібний тиск у допоміжному гідроакумуляторі: p дга = (mвк - 2mгв )( g - K ) 490,45 × 103 = 5,69Мпа. S 86180 Отже повертати робочу рідину у основний гідроакумулятор потрібно під тиском (8,0-5,69) = 2,31МПа, а не 8,0МПа. Оскільки віднесена до одиниці об'єму робота дорівнює тиску, то відносне Комп’ютерна верстка А. Крулевський 6 зменшення витрат електроенергії складе 2,31Нм/м3, тобто 0,641кВт×час/м3. Зусилля на гвинтах при їх сталому русі вгору: Pпост = 4100×0,04 = 0,164кН, що складає 0,02% від зусилля зрівноважування Р0 у існуючих пристроях, тобто воно зовсім незначне. Розрахунковий к.к.д. системи "натискний механізм - зрівноважувальний пристрій" (без урахування тертя між станинами і подушками валків) при використанні запропонованого натискного пристрою складе 66,1%. Підписне Тираж 28 прим. Міністерство освіти і науки України Державний департамент інтелектуальної власності, вул. Урицького, 45, м. Київ, МСП, 03680, Україна ДП “Український інститут промислової власності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601