Гідравлічний пристрій для зрівноважування валків робочих клітей прокатних станів

Гідравлічний пристрій для зрівноважування валків робочих клітей прокатних станів, що включає двопорожнинні гідроциліндри зрівноважуван 3 тових пар. А регульований дросель між гідроакумулятором і розподілювачем робочої рідини забезпечить потрібне зусилля при русі гвинтів вниз з уповільненням. На Фіг.1 наведено схему запропонованого гідравлічного зрівноважувального пристрою. Гідравлічний зрівноважувальний пристрій робочих клітей прокатних станів складається із двохпорожнинних гідроциліндрів зрівноважування 1, які за допомогою системи тяг 2 підтискають подушки 3 валків до натискних гвинтів 4, трубопроводу 5, що з'єднує гідроциліндри 1 із гідроакумулятором 6 через регульований дросель 7, розподілювача робочої рідини 8, який з'єднує гідроциліндри 1 із зливною магістраллю 9 або із гідроакумулятором 6 через регульований дросель 10. Пристрій працює таким чином. Перед захватом металу валками, коли натискні гвинти 4 не рухаються, розподілювач 8 перемикається у верхнє положення (Фіг.1), при якому штокові порожнини гідроциліндрів 1 з'єднуються із зливною магістраллю 9. Через це тиск у штокових порожнинах буде дорівнювати атмосферному і ніякого зусилля вони розвивати не будуть. Тиск у поршневих порожнинах гідроциліндрів 1 дорівнює тиску у гідроакумуляторі 6, який, з урахуванням площі поршнів S, забезпечує зусилля, потрібне для вибору люфтів у силовому ланцюзі робочої кліті (А.А.Королев. Расчет и конструирование машин и механизмов прокатных станов. М.: Металлургия, 1985, - С. 145): P0=(1,2÷1,4)(mвк+2m гв)g, де m вк, - маса валкового комплекту, який зрівноважується, кг; mгв - маса натискного гвинта, кг; g - прискорення земного тяжіння, м/с2. Оскільки при нерухомих гвинтах 4 робоча рідина також не рухається, то дросель 7 не буде зменшувати тиск у гідроциліндрах 1. 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 8 знаходиться у верхньому положенні, але налагодження дроселя 7 встановлюється таким, щоб з урахуванням в'язкості робочої рідини спадання тиску у ньому забезпечувало зменшення тиску у поршневих порожнинах гідроциліндрів 1 для 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.Уменьшение расхода энергии и износа резьбы винтовых пар при работе быстроходных нажимных механизмов рабочих клетей прокатных станов // Удосконалення процесів та обладнання обробки тиском в металургії та 43710 4 машинобудуванні. Темат.зб. наук. праць, Краматорськ, 2001.- С.657). При русі вгору з постійною швидкістю розподілювач 8 остається в попередньому положенні, але регульований дросель 7 налагоджується на зменшення тиску у штокових порожнинах до такої величини, яка забезпечить зменшення зусилля зрівноважування до: Pп=(mвк+2mгв) g, і тому на різі кожної натискної пари момента тертя не буде. Коли при русі вгору натискні гвинти стануть гальмуватись з уповільненням (-К), дросель 7 налаштовується так, щоб зусилля зменшилось до: Pг=(m вк+2mгв)(g-K). Це теоретично забезпечить нульовий момент тертя у різі і в цій фазі руху (Данько Н.А.Уменьшение расхода энергии и износа резьбы винтовых пар при работе быстроходных нажимных механизмов рабочих клетей прокатных станов // Удосконалення процесів та обладнання обробки тиском в металургії та машинобудуванні.Темат. зб. наук, праць, Краматорськ, 2001.- С.657). При русі натискних гвинтів вниз з прискоренням К зусилля зрівноважування повинно дорівнювати Рг, а при русі вниз з уповільненням - Рр. (Данько Н.А.Уменьшение расхода энергии и износа резьбы винтовых пар при работе быстроходных нажимных механизмов рабочих клетей прокатных станов // Удосконалення процесів та обладнання обробки тиском в металургії та машинобудуванні. Темат. зб. наук, праць, Краматорськ, 2001.- С.657). При русі гвинтів вниз з прискоренням К розподілювач 8 перемикається у нижнє положення, при якому штокові порожнини гідроциліндрів 1 з'єднуються із гідроакумулятором через регульований дросель 10, який повністю відкривається, і тому тиск у штокових порожнинах буде дорівнювати тиску у гідроакумуляторі 6. Це зменшить зусилля поршневих порожнин, з урахуванням площі штокових порожнин, до потрібної величини Рг. При русі вниз з уповільненням К розподілювач 8 остається у нижньому положенні, а налагодження дроселя 10 забезпечує в штокових порожнинах гідроциліндрів 1 менший тиск і тому появу такого зусилля, яке зменшить зусилля, що виникає в поршневих порожнинах, до величини Рр. Таким чином у всіх стадіях прокатки запропонований зрівноважувальний пристрій забезпечує мінімальний статичний момент, який дорівнює моменту у підп'ятниках натискних гвинтів, і який можна зробити незначним завдяки використанню комбінованих підп'ятників кочення. Отже забезпечується зменшення потрібної потужності двигунів натискного механізму, його маси і зносу різі натискних пар до мінімальних величин без збільшення металоємності пристрою. Приклад. Маса валкового комплекту, що зрівноважується, чорнової кліті товстолистового стану 2800 m вк=42000кг, маса одного натискного гвинта mнг=41000кг, прискорення натискного механізму К=40мм/с2, сумарна площа плунжерів гідроциліндрів зрівноваження S=80025мм2. Тиск у основному гідроакумуляторі - 8 МПа. 5 43710 Зусилля для вибору люфтів у силовому ланцюзі робочої кліті: Ро = l,3(mвк+2mнг)g = 640,2 кН; Зусилля, що потрібні для виключення моменту тертя у різі натискної пари: Pp=(m вк+2m нг)(g + K)=494,47кH; Pп=(mвк+2mгв)g = 492,462, кН; Pг = (m вк + 2m гв)(g - К)= 490,454 кН. Сумарна площа штокових порожнин гідроциліндів 1 для того, щоб при русі вниз з прискоренням К зусилля дорівнювало Рг, повинна бути: Р - Рг 640200 - 490454 Sш = 0 = = 18718 рга 8 мм2 В результаті сумарне зусилля гідроциліндрів буде дорівнювати: РΣ=рга(S-Sш)= 8(80025-18718)= 490,454 кН, тобто дорівнюватиме Рг. При русі вниз з уповільненням зменшення тиску у дроселі 10 повинно бути: (Рр - Рг ) (mвк + 2mв )2K 4016 Dр10 = = = = 0,215 18718 Sш Sш МПа. Комп’ютерна верстка Л. Купенко 6 Потрібне падіння тиску у дроселі 7: а) при русі вгору з прискоренням: (Р0 - Рр ) , Dр1 = = 1 821 S МПа; б) при сталому русі: (Р - Рп ) , Dр2 = 0 = 1846 S МПа; в) при гальмуванні: (Р - Рг ) , Dр3 = 0 = 1871 S МПа. Таким чином запропонований пристрій дійсно може забезпечити мінімізацію шкідливих втрат енергії через тертя у різі гвинтових пар та зменшити їх знос, що підвищить ефективність всієї системи "натискний механізм - зрівноважуючий пристрій" без збільшення металоємності пристрою. 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