Подавальний апарат пілігримового стану

Винахід відноситься до галузі чорної металургії, зокрема до трубопрокатного виробництва, і може бути використало при виробництві гарячекатаних труб на пілігримових станах в конструкції подавальних апаратів. Відомі конструкції подавальних апаратів, в яких заложена ідея підвищення якості труб за рахунок забезпечення кантування гільзи (заготовки) при накаті на кут 90° (1-7). Але із-за високих динамічних навантажень практичного використання ці апарати не одержали. Відомі спроби досягнути кантування гільз на 90° за рахунок збільшення кроку різі шліців на дрилі та дрильній гайці. Експерименти показали, що при цьому збільшується тривалість затравки гільзи і витрата металу в обріз, порушується процес прокатки (8). Відомий механізм кантування гільз подавальним апаратом, в якому корпус апарату обладнаний копірною напрямною та слідкуючим роликом. Але в силу великої швидкості обертання рухомих мас перекантовки гільзи запобігти не вдається, до того ж слідкуючий ролик виявляється слабкою ланкою. Відомі конструкції механізмів кантовки з незалежним приводом, в якому передбачена кантовка рухомих мас від гідро- або пневмоприводів з механічною реєчною, червячною або важільною передачами. Такі механізми ненадійні в силу повторно - коротко часовій праці в режимі пуск-зупинка. Відома конструкція [стор.5 (9), стор.135(10)] подавального апарату, одержавши найбільшого розповсюдження, містить корпус із вмонтованими в нього повітряним циліндром та гідравлічною камерою із гальмуючою втулкою, шпиндель (плунжер або шток із поршнем) з можливістю зворотно - поступального руху в повітрянім циліндрі та гальмуючій втульці, дриль, з'єднану із шпинделем через вмонтовану в нього дрильну гайку, та храповий пристрій, який містить в собі храпове колесо, закріплене на дрилі, та притиснутими до його зубів стопорними "собачками". Дриль установлена в напрямних втулках корпусу з можливістю обертання навколо поздовжньої осі шпинделя у напрямку кантовки гільзи, "дозволеному" стопорними "собачками". Від осьового зміщення дриль зафіксована з одного боку бур том бронзової втулки корпусу, а з др угого - упорним підшипником корпусу. Гідравлічна камера обладнана гальмуючою втулкою, яка має вхідний та вихідний отвори різного діаметру. Уступ, утворений двома діаметрами втулки, відповідає уступ у на зовнішній поверхні шпинделя, коли він заходить у втулку. Відома конструкція подавального апарату містить наступний суттєвий недолік. Як відомо, процес пільгерування труб характеризується зворотно-поступальним рухом шпинделя з гільзою (заготовкою) та подачею корпусу апарату у напрямку робочої кліті. Переміщення шпинделя із гільзою у напрямку робочої кліті (накат), по меншій мірі, складається із двух фаз: фаза розгону рухомих частин під дією стиснутого у циліндрі повітря та фази гальмування. У фазі розгону шпинделя шліци дрильної гайки, вмонтованої в шпиндель, сковзять по щліцам дрилі, при цьому відбувається поворот (кантовка) шпинделя з гільзою навколо поздовжньої осі. Дриль утримується від повороту у протилежному напрямку храповим механізмом. Крок гвинтової різі шліців дрилі і дрильної гайки вибрано так, щоб на шляху переміщення шпинделя із його заднього крайнього положення в крайнє переднє положення відбувався його поворот на кут 90°. Ця кінематична залежність виконувалась би тонно, якби не було фази гальмування рухомих частин апарату. За умови зустрічі прокатуваної гільзи із пільгервалками швидкість гільзи повинна бути мінімальною, тому за фазою розгону шпинделя обов'язково проходить фаза гальмування. На початку гальмування рухомі частини накопичують дві складові кінетичної енергії: енергію поступального руху та енергію обертального руху. У фазі гальмування енергія поступального руху р ухомих частин інтенсивно гаситься гідрогальмуванням, а енергія обертального руху рухомих· частин, незначно зменшуясь за рахунок роботи сил тертя, захоплює за собою дриль, яка у напрямку кантування гільзи не стопориться храповим механізмом. Таким чином, із-за відсутності достатнього моменту гальмування шпинделя, який обертається, відбувається перекантування гільзи на кут більше 90°. Практично кут кантування гільзи досягає 110...120°. В цьому і є основний недолік відомого подавального апарату. В основу винаходу поставлена задача зменшення кута перекантовки шпинделя з прокатуваною гільзою шляхом створення активного гальмуючого моменту, який прикладений до шпинделя і направленого проти його обертання. Технічний результат, досягнутий при використанні заявляемого винаходу, складається у тому, що за рахунок гальмуючого моменту, прикладеного до шпинделя, кут кантування гільзи при накаті стає близьким до оптимального, тобто 90°, завдяки чому підвищується якість прокатуваних тр уб та зменшуються шкідливі осьові навантаження на пільгерстан. Поставлена задача вирішується тим, що подавальний апарат пілігримового стану, що містить у собі корпус із вмонтованим в нього повітряним циліндром та гідравличну камеру з гальмуючою втулкою, шпиндель (плунжер або шток з поршнем) з можливістю зворотно-поступального та обертального руху у повітряному циліндрі та гальмуючій втульці, дриль, з'єднану із шпинделем через вмонтовану в нього дрильну гайку, та храповий пристрій, який містить храпове колесо, закріплене на дрилі, та притиснуті до його зубів стопорні "собачки", який відрізняється тим, що в тілі шпинделя виконані поздовжні канали, які беруть початок на його уступі та змінюють свій напрямок перед виходом на поверхню шпинделя в бік його обертання при кантуванні гільзи, а співвідношення між сумарною площею перетину каналів та площею кільцевого зазору між шпинделем та гальмуючою втулкою знаходиться у межах 0,7...1,4 (дивись додаток "Розрахунок площі перетину каналів"). Порівняння заявляемого пристрою з прототипом, показує, що він відрізняється тим, що в тілі шпинделя виконані поздовжні канали, які беруть початок на його уступі та змінюють свій напрямок перед виходом на поверхню в бік обертання гільзи при кантуванні. Канали служать для витікання рідини із гальмуючої камери втулки, коли шпиндель заходить своїм уступом в середину гальмуючої втулки, при цьому з'являється реактивна сила, яка створює гальмуючий момент на шпинделі, спрямований проти його обертання. Отже, заявляємий пристрій відповідає критерію "новизна". Порівняння з іншими технічними рішеннями в цій галузі техніки не виявило у них ознак, відрізняющих заявляєме рішення від прототипу. Отже має місце відповідності критерію "винахідницький рівень". Заявляємий пристрій відповідає критерію "промислового застосування", так як удосконалює діючі конструкції подавальних апаратів, а розробка нових, їх виготовлення відповідають рівню сучасної те хніки. Винахід пояснюється кресленням, де на Фіг.1 показано подавальний аппарат у поздовжньому розтину; на Фіг.2 - фрагмент подавального апарату у поздовжньому розтину, що містить гідравлічну та гальмуючу камери, шпиндель із уступом та поздовжніми каналами; на Фіг.3 - фрагмент шпинделя із уступом та поздовжніми каналами, вид з боку; на Фіг.4 - переріз Б-Б на Фіг.3; на Фіг.4 - переріз В-В на Фіг.3. Заявляємий пристрій містить: корпус 1 із вмонтованими в нього повітряним циліндром 2, гідравлічною камерою 3 із гальмуючою втулкою 4; шпиндель 5 із уступом 6 та каналами 7; дриль 8 та храповий механізм 9. У передній частині гальмуючої камери вмонтовано зворотній клапан 10. Заявляємий подавальний апарат працює таким чином. При прокатуванні гільзи в пільгервалках рухомі частини подавального апарату рухаються від робочої кліті (відкат), при цьому шпиндель (поршень або плунжер) стискує повітря у повітряному циліндрі. Коли пільгервалки звільнюють гільзу, усі рухомі частини під дією стиснутого повітря починають розгін уперед (накат) у напрямку робочої кліті. При цьому гвинтові шліци дрильної гайки, вмонтованої у шпиндель, сковзять по гвинтовим шліцам дрилі. У шліцевім з'єднанні з'являються поперечні сили, які заставляють шпиндель з гільзою разом . з поступальним рухом обертатися кругом своєї вісі, так як обертання дрилі застопорене храповим механізмом. У фазі розгону кут повороту шпинделя (кут кантовки) дорівнює куту поворота гвинтової лінії шліцевої різі дрилі на шляху розгону. Коли уступ шпинделя заходить в середину гальмуючої втулки починається фаза гальмування, при цьому у втулці утворюється гальмуюча камера, з якої рідина витискується через кільцевий зазор між шпинделем та втулкою, а також через поздовжні канали шпинделя, вхідні отвори яких розміщені на уступі. Рідина з великою швидкістю викидається в гідравлічну камеру через вихідні отвори каналів, які виходять на поверхню шпинделя у напрямку його кантування. При цьому кожна струмина рідини породжує реактивну силу, спрямовану проти обертання шпинделя, від чого обертання уповільнюється, а кут перекантування гільзи зменшується. Одночасно з гальмуванням обертального руху шпинделя гаситься і його лінійна швидкість за рахунок дроселювання рідини через канали шпинделя та кільцевий зазор між шпинделем та гальмуючою втулкою. При накаті шпинделя зворотній клапан 10 закривається, а при відкаті відкривається, пропускає рідину із гідрокамери в гальмуючу камеру. Найбільший гальмуючий момент має місце при співвідношенні між сумарною площею перетинів каналів та площею кільцевого зазору між шпинделем та гальмуючою втулкою в межах 0,7...1,4 (дивися додаток "Розрахунок площі перетину каналів"). Джерело інформації: 1. А.с. СССР №156915. - "Бюллетень изобретений", 1963г.,№17, с.10. 2. А.с. СССР №188458. - "Изобретения, пром.образцы, тов.знаки», 1966г.,№22, с.26. 3. А.с. СССР №174592. - «Изобретения, пром.образцы, тов. знаки», 1965г.,№18, с.16. 4. Патент ФРГ, №864688,1953г. 5. Патент ФРГ, №923962, 1955г. 6. А.с. СССР №333991. - «Открытия, изобретения, пром.образцы, тов.знаки», 1972г., №12, с.30. 7. Патент ВНР, 7В, 1-13, №155536,1968г. 8. Патент RU.№ 2010638, кл.5В21В21/04,1994г., Бюл.№7. 9. Кожевников С.Н., Праздников А.В., ИОФФЕ A.M. Подающие аппараты пилигримовых станов и возможные пути и х автоматизации. Вып.4, серия 7, М.»Черметинформация», 1963г. 10. Кожевников С.Н., Праздников А.В., Иоффе A.M. и др. Оборудование цехов с пилигримовыми трубопрокатными установками. М.,»Ме таллургия», 1974г.