Вібростіл для усунення телескопічності рулонів

Реферат: Вібростіл для усунення телескопічності рулонів містить вертикальні стояки, зв'язані горизонтальними перемичками, з'єднані вгорі горизонтальною поперечкою й закріплені знизу на горизонтальній плитовині, амортизаційні пристрої, які відокремлюють вищевказану плитовину від фундаменту та віброзбуджувачі вертикальних коливань, установлений на плитовині піднімальний механізм, нижня частина якого з'єднана кульовим шарніром із плитовиною. Верхня частина з'єднана кульовим шарніром з опорним столом, рухливим у вертикальному напрямку щодо вищевказаних стояків. Віброзбуджувачі вертикальних коливань розміщені зверху на горизонтальній поперечці, нижня робоча поверхня якої виконана з можливістю взаємодії з телескопічним торцем рулону. Піднімальний механізм виконаний у вигляді гідроциліндра. З'єднання кожного стояка з горизонтальною поперечкою оснащене пружними елементами, які зчленовані з верхньою та нижньою сторонами поперечки з можливістю її пружного вертикального переміщення щодо кожного стояка. UA 81283 U (12) UA 81283 U UA 81283 U 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 Корисна модель належить до пристроїв для вібраційного впливу на виріб, а саме на рулон штабового прокату й призначена для усунення телескопічності витків рулону та може застосовуватися в прокатних цехах металургійних підприємств. Відомий спосіб ущільнення рулонів і пристрій для його здійснення, який реалізує процес приведення габаритної висоти рулону з телескопічними витками до ширини змотаної в рулон штаби завдяки обертанню рулону з можливістю регулювання кута нахилу його відносно горизонтальної осі (патент РФ № 2201305, МПК В24С 47/26). Відомий спосіб дозволяє корегувати тільки зовнішню телескопічність рулону, тобто не дозволяє повністю заправити всі витки, які випирають, усередину рулону, що є недоліком відомого способу. Відомо, що найбільший тиск і відповідно сили тертя виникають у витків, які перебувають у середній частині рулону. Наприклад, для рулону гарячекатаної сталевої штаби з 42 витками при зовнішньому й внутрішньому радіусах (відповідно 1100 мм та 425 мм) максимальний міжвитковий тиск припадає на перші 10-20 внутрішніх витків, для заправлення яких усередину рулону необхідно прикласти зовнішню силу порядку 90-150 тон. Очевидно, що для заправлення внутрішніх витків за допомогою відомого способу необхідно спочатку розпушити рулон завдяки його обертанню та нахилу, щоб зняти міжвитковий тиск і дозволити силі ваги, що діє на похилий рулон, зрушити витки, що випирають. Таким чином, утворюється рулон, який ущільнений по висоті, але суттєво розпушений у радіальному напрямку. Недоліком розглянутого способу також є витрачення часу для проведення операцій розпушування рулону, заправлення витків, які випирають, з подальшим ущільненням рулонів, що також веде до істотного росту енерговитрат при використанні відомого способу та пристрою для його здійснення. Серед ряду способів усунення телескопічності рулонів за допомогою силового впливу на висунуті витки ефективним є спосіб вібраційного впливу, тому, що постійний силовий вплив вимагає значної сили і може викликати ушкодження витків штабового прокату. Також відомий вібростіл (прототип), що містить раму, виконану принаймні із двох стояків, закріплених унизу на горизонтальній базі та з'єднаних угорі горизонтальною поперечкою, у якої знизу виконана робоча поверхня. Стояки між базою й поперечкою з'єднані горизонтальними перемичками. База рами встановлена на амортизаційних пристроях, які відокремлюють раму від фундаменту, а зверху на базі між стояками розміщені віброзбуджувачі вертикальних коливань і піднімальний механізм, у якого нижня частина з'єднана кульовим шарніром з базою, а верхня частина з'єднана кульовим шарніром з опорною плитою, оснащену напрямними пристосуваннями, які рухливо контактують зі стояками рами. Піднімальний механізм виконаний у вигляді домкрата з автономною блокувальною системою, призначеною для фіксації висоти підйому опорної плити (патент FR 2773502A1, МПК В06В 3/00). Об'єкт розташовують на опорній плиті, яку потім піднімальний механізм переміщає нагору до упору об'єкта в робочу поверхню горизонтальної поперечки. Блокувальна система піднімального механізму фіксує висоту підйому опорної плити. Після затиснення об'єкта між поперечкою й опорною плитою включають віброзбуджувачі вертикальних коливань, які разом із амортизаційними пристроями забезпечують вібропроцес (вертикальні коливання за рахунок циклічного стиснення й розтягнення амортизаційних пристроїв). Недоліком прототипу є обмежені технологічні можливості: вібростіл у відомій конструкції для усунення телескопічних рулонів малоефективний. При вертикальному розташуванні рулону на опорній плиті піднімальний механізм може притиснути рулон до поперечки, від чого телескопічні витки будуть поступово вдавлюватися усередину рулону. У цьому випадку піднімальний механізм повинен розвивати значне стискальне зусилля, тобто для усунення телескопічності рулону буде задіяна енергія тільки з боку піднімального механізму, а енергія з боку віброзбуджувачів вертикальних коливань залишається незадіяною. Можливий інший підхід у застосуванні конструкцій відомого рішення для усунення телескопічності рулону. Піднімальний механізм притискає до упору рулон між опорною плитою і робочою поверхнею поперечки, після чого віброзбуджувачі створюють вертикальну вібрацію рами разом з рулоном доти, поки витки, які випирають не заправляться усередину рулону (вібрація рулону сприяє зменшенню тертя між витками). Піднімальний механізм здійснює постійне підтиснення рулону до робочої поверхні поперечки. При такому режимі роботи конструкції відомого рішення для усунення телескопічності рулону буде задіяна як енергія з боку піднімального механізму, так і енергія з боку віброзбуджувачів вертикальних коливань. Але витрата енергії від віброзбуджувачів представляється нераціональною, тому що здавлювання 1 UA 81283 U 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 рулону відбувається переважно за рахунок енергії піднімального механізму, для якого віброзбуджувачі тільки частково знижують опір, який виникає при вдавленні телескопічних витків усередину рулону під час переміщення піднімальним механізмом опорної плити з рулоном назустріч робочої поверхні поперечки. В основу корисної моделі поставлене завдання - забезпечити максимальне використання енергії вібростолу при одночасному розширенні його технологічних можливостей для використання усунення телескопічності рулонів штабового прокату. Рішення поставленого завдання забезпечується за рахунок технічного результату, який полягає в створенні циклічного силового впливу на висунуті витки телескопічного рулону за рахунок організації роботи в резонансному режимі віброзбуджувачів і механізму піднімання рулону для одночасного максимального використання енергії від віброзбуджувачів і піднімального механізму. Для досягнення зазначеного технічного результату у вібростолі для усунення телескопічності рулонів, який містить вертикальні стояки, зв'язані горизонтальними перемичками, з'єднані вгорі горизонтальною поперечкою й закріплені знизу на горизонтальній плитовині, амортизаційні пристрої, які відокремлюють вище вказану плитовину від фундаменту та віброзбуджувачі вертикальних коливань, також, установлений на плитовині піднімальний механізм, нижня частина якого з'єднана кульовим шарніром із плитовиною, а верхня частина з'єднана кульовим шарніром з опорним столом, рухливим у вертикальному напрямку щодо вищевказаних стояків, згідно з корисною моделлю, віброзбуджувачі вертикальних коливань розміщені зверху на горизонтальній поперечці, нижня робоча поверхня якої виконана з можливістю взаємодії з телескопічним торцем рулону, крім того піднімальний механізм виконаний у вигляді гідроциліндра, при цьому, з'єднання кожного стояка з горизонтальною поперечкою оснащене пружними елементами, які зчленовані з верхньою та нижньою сторонами поперечки з можливістю її пружного вертикального переміщення щодо кожного стояка. У результаті порівняльного аналізу вібростолу для усунення телескопічності рулонів із прототипом установлене, що вони мають наступні загальні ознаки: - вертикальні стояки, зв'язані горизонтальними перемичками, з'єднані вгорі горизонтальною поперечкою й закріплені знизу на горизонтальній плитовині; - амортизаційні пристрої, які відокремлюють вищевказану плитовину від фундаменту; - віброзбуджувачі вертикальних коливань, - установлений на плитовині піднімальний механізм, нижня частина якого з'єднана кульовим шарніром із плитовиною, а верхня частина - з'єднана кульовим шарніром з опорним столом, рухливим у вертикальному напрямку щодо вищевказаних стояків; і відмітні ознаки: - віброзбуджувачі вертикальних коливань розміщені зверху на горизонтальній поперечці; - нижня робоча поверхня поперечки виконана з можливістю взаємодії з телескопічним торцем рулону; - піднімальний механізм виконаний у вигляді гідроциліндра; - з'єднання кожного стояка з горизонтальною поперечкою оснащене пружними елементами, які зчленовані з верхньою та нижньою сторонами поперечки з можливістю її пружного вертикального переміщення щодо кожного стояка. Таким чином, вібростіл для усунення телескопічності рулонів має нові форми виконання й взаємозв'язку між його істотними ознаками, а також нові конструктивні елементи. Між відмітними ознаками й технічним результатом, який досягається, існує причиннонаслідковий зв'язок. Завдяки тому, що віброзбуджувачі вертикальних коливань розміщені зверху на горизонтальній поперечці, нижня робоча поверхня якої виконана з можливістю взаємодії з телескопічним торцем рулону, крім того піднімальний механізм виконаний у вигляді гідроциліндра, при цьому, з'єднання кожного стояка з горизонтальною поперечкою оснащене пружними елементами, які зчленовані з верхньою та нижньою сторонами поперечки з можливістю її пружного вертикального переміщення щодо кожного стояка, стало можливим забезпечити рухливість поперечки для здійснення нею щодо горизонтальної плитовини змушених вертикальних коливань, які забезпечуються як за рахунок циклічного розтягання й стиснення всієї довжини щодо податливих до осьової деформації стояків, так і за рахунок циклічного стиснення пружних елементів. Крім того, стало можливим забезпечити рівномірне й регульоване силове переміщення рулону на зустріч із поперечкою, що дозволяє організувати резонансний режим взаємодії віброзбуджувачів і рулону з механізмом піднімання, при якому можливо раціональне використання енергії віброзбуджувачів і механізму піднімання для силового стиснення телескопічного рулону в той момент, коли поперечка рухається вниз на 2 UA 81283 U 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 зустріч із рулоном, який постійно рухається нагору за рахунок піднімального механізму через ефективне залучення в процес придавлювання рулону інерційності ваги поперечки разом з масою віброзбуджувачів, а також інерційності ваги рулону й опорного стола. У результаті створення циклічного силового стиснення телескопічного рулону в резонансному режимі з'являється можливість розширити технологічні можливості вібростола при раціональній витраті енергії під час його роботи, тобто раціонально застосувати пропонований вібростіл для впливу на рулон сталевої штаби з метою усунення його телескопічності. Виключення з вищевказаної сукупності відмітних ознак хоча б одної з них не забезпечує досягнення технічного результату. Технічне рішення, яке заявляється, не відоме з рівня техніки, тому воно є новим. Технічне рішення, яке заявляється є промислово застосованим, оскільки його конструктивне й технологічне виконання в умовах машинобудівних заводів не представляє складностей. У ПАТ "НКМЗ" з використанням технічного рішення виконаний ескізний проект вібростола для усунення телескопічності рулонів, змотаних на моталках, які установлені у лінії прокатного стану для виробництва сталевої штаби. Технічне рішення, що заявляється, пояснюється кресленням, де схематично зображений загальний вид вібростола. Вібростіл містить дві пари стояків 1 і 2, а також 3 і 4. Стояки 1, 2, 3 і 4 послідовно з'єднані верхніми перемичками 5 і нижніми перемичками 6. Перемички 5 і 6 призначені для зменшення ступеню скривлення стояків 1, 2, 3 і 4 у горизонтальному напрямку внаслідок їхньої можливої поздовжньої (вертикальної) деформації. Стояки 1 і 2, а також 3 і 4 закріплені внизу на горизонтальній плитовині 7 і з'єднані вгорі горизонтальною поперечкою 8 з її нижньою робочою поверхнею 9. Місце з'єднання поперечки 8 з кожним стояком 1, 2, 3 і 4 оснащене пружними елементами 10, які зчленовані з верхньою й нижньою сторонами поперечки 8 з можливістю її пружного вертикального переміщення щодо кожного стояка 1, 2, 3 і 4. З низом плитовини 7 зчленовані амортизаційні пристрої 11, установлені на фундаменті 12. На плитовині 7 розміщений піднімальний механізм 13, виконаний у вигляді гідроциліндра, нижня частина якого з'єднана кульовим шарніром 14 із плитовиною 7, а верхня частина якого з'єднана кульовим шарніром 15 з опорним столом 16 з напрямними пристосуваннями 17, які рухливо контактують зі стояками 1, 2, 3 і 4. На горизонтальній поперечці 8 розміщені віброзбуджувачі 18 вертикальних коливань, виконані в окремому випадку у вигляді декількох незбалансованих двигунів. Для опису корисної моделі на фігурі показаний рулон 19 на верхньому торці якого в збільшеному масштабі зображені телескопічні витки. Вібростіл для усунення телескопічності рулонів працює наступним чином. Гідроциліндр (піднімальний механізм) 13 установлює опорний стіл 16 у крайнє нижнє положення, у результаті чого утворюється простір між верхньою перемичкою 5 і опорним столом 16. У цьому просторі розташовують рулон 19, який установлюють на плаский торець. Включають віброзбуджувачі 18, які створюють вертикальний коливальний рух поперечки 8 за рахунок циклічного розтягання й стиснення всієї довжини щодо податливих до осьової деформації стояків 1, 2, 3 і 4, а також за рахунок циклічного почергового стиснення або верхніх або нижніх пружних елементів 10, тобто під дією віброзбуджувачів 18 поперечка 8 здійснює вертикальні коливання відносно плитовини 7 за рахунок спільної пружної вертикальної деформації стояків 1, 2, 3 і 4, а також пружних елементів 10. Передачі динамічних навантажень від коливальних рухів поперечки 8 на фундамент 12 перешкоджають амортизаційні пристрої 11. Включають гідроциліндр 13, який з розрахунковою швидкістю рівномірно підводить верхній телескопічний торець рулону 19 до його контакту з нижньою робочою поверхнею 9 поперечки 8. Під час переміщення рулону 19 напрямні 17 задають вертикальний рух опорному столу 16. Надійність роботи пристосувань 17 і піднімального механізму 13 заснована на стримуванні перемичками 5 і 6 горизонтальної деформації стояків 1, 2, 3 і 4, що виникає від їхнього циклічного розтягування й стиснення при роботі віброзбуджувачів 18, а також при роботі піднімального механізму 13 після силового контакту рулону 19 з поперечкою 8. Компенсацію можливих перекосів осі піднімального механізму 13 щодо напрямку руху рулону 19 здійснюють кульові шарніри 14 і 15, які дозволяють при вібрації деякий кінематичний перекіс піднімального механізму 13 між опорним столом 16 і горизонтальною плитовиною 7. Тобто, перемички 5 і 6, а також кульові шарніри 14 і 15 забезпечують надійну роботу напрямних 17 та піднімального механізму 13 під час поступового вдавлення усередину рулону 19 телескопічних витків. 3 UA 81283 U 5 10 15 Отже, після контакту верхнього телескопічного торця рулону 19 з нижньою робочою поверхнею 9 поперечки 8 починається процес здавлювання рулону 19 опорним столом 16 і поперечкою 8, у якому параметри руху поперечки 8 і стола 16 підібрані розрахунковим і експериментальним шляхом таким чином, щоб забезпечити резонансний режим взаємодії віброзбуджувачів 18 з поперечкою 8 і піднімального механізму 13 з рулоном 19. Завдяки організації резонансного режиму спільної роботи віброзбуджувачів 18 і піднімального механізму 13 забезпечується ефективне залучення в процес здавлювання рулону 19 інерційності ваги поперечки 8 разом з вагою віброзбуджувачів 18, а також інерційності ваги рулону 19 і опорного стола 16. У результаті для усунення телескопічності рулону 19 необхідно розвивати піднімальному механізму 13 значно менше осьового зусилля, ніж необхідно створювати піднімальному механізму 13 при звичайному статичному здавлюванні вібруючого рулону 19 між поперечкою 8 і столом 16, як відбувається у роботі прототипу. Після вирівнювання висоти телескопічного рулону 19 по ширині сталевої штаби відключають віброзбуджувачі 18, а піднімальний механізм 13 повертає опорний стіл 16 у крайнє нижнє положення. Таким чином, створена відмітними ознаками корисної моделі можливість роботи віброзбуджувачів і механізму піднімання в резонансному режимі дозволяє забезпечити раціональне витрачення енергії під час роботи вібростолу й застосувати його для ефективного вібраційного впливу, спрямованого на усунення телескопічності металевих рулонів. 20 ФОРМУЛА КОРИСНОЇ МОДЕЛІ 25 30 35 Вібростіл для усунення телескопічності рулонів, що містить вертикальні стояки, зв'язані горизонтальними перемичками, з'єднані вгорі горизонтальною поперечкою й закріплені знизу на горизонтальній плитовині, амортизаційні пристрої, які відокремлюють вищевказану плитовину від фундаменту та віброзбуджувачі вертикальних коливань, також установлений на плитовині піднімальний механізм, нижня частина якого з'єднана кульовим шарніром із плитовиною, а верхня частина з'єднана кульовим шарніром з опорним столом, рухливим у вертикальному напрямку щодо вищевказаних стояків, який відрізняється тим, що віброзбуджувачі вертикальних коливань розміщені зверху на горизонтальній поперечці, нижня робоча поверхня якої виконана з можливістю взаємодії з телескопічним торцем рулону, крім того піднімальний механізм виконаний у вигляді гідроциліндра, при цьому з'єднання кожного стояка з горизонтальною поперечкою оснащене пружними елементами, які зчленовані з верхньою та нижньою сторонами поперечки з можливістю її пружного вертикального переміщення щодо кожного стояка. 4 UA 81283 U Комп’ютерна верстка М. Ломалова Державна служба інтелектуальної власності України, вул. Урицького, 45, м. Київ, МСП, 03680, Україна ДП “Український інститут промислової власності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601 5