Прокатна кліть

1. Прокатна кліть з щонайменше одним валком (1), що має вісь (а) обертання, який встановлений в двох подушках (2, 3), які розташовані в аксіально-кінцевих зонах валка (1) і мають кожна середню площину (МЕ), причому валок (1) за допомогою щонайменше одного встановлювального елемента (4) встановлюється в напрямі, перпендикулярному напряму (F) подачі прокатного матеріалу, яка відрізняється тим, що кожна подушка (2, 3) з'єднана із згинаючим важелем (5, 6), при цьому встановлювальний елемент (4) розташований з можливістю передачі від нього встановлювального зусилля у видаленому від середньої площини подушки місці (G) в згинаючий важіль (5, 6), а через нього в подушку (2, 3). 2. Кліть за п. 1, яка відрізняється тим, що передбачений єдиний встановлювальний елемент (4), розташований посередині між подушками (2, 3). 3. Кліть за п. 2, яка відрізняється тим, що встановлювальний елемент (4) виконаний з можливістю впливу на траверсу (7), яка двома шарнірами (8, 9) з'єднана із згинаючими важелями (5, 6). C2 2 (19) 1 3 прокатки прогин комплекту валків, що приводить до більш або менш значного відхилення форми міжвалкового зазору від смуги ідеальної форми, яка визначається профілем і, тим самим, до неплощинності. Для компенсації цього були розроблені різні рішення, засновані на різних принципах. У DE 2428823 А1 використана шпиндельна система, за допомогою якої до обох подушок валка може бути прикладений згинаючий момент за рахунок того, що шпинделі переміщуються по двох півсферичних чашоподібних елементах. За рахунок цього в подушці валка формується згинаючий момент, який протидіє згинаючому моменту, виникаючому внаслідок прогину валка. У DE 2034490 А1 використовуються розташовані за межами середньої площини подушок валків додаткові циліндро-поршневі блоки, за допомогою яких в подушки може формуватися згинаючий або перекидаючий момент, який протидіє вигину валка. У DE 1527662 А1 використовується колінчасто-важільна система для здійснення на обидві подушки валка згинаючого моменту, також протидіючого згинаючому моменту, за рахунок якого валок згинається під дією зусиль прокатки. Аксіально проміжний валок, який переміщується з нециліндричним зовнішнім контуром використовується в DE 3000187 А1 і DE 2206912 А1. Інше рішення з механічним противигином відоме з US 1860931. Сучасні прокатні стани містять, як правило щонайменше одну згинаючу систему для робочих валків, а у випадку 6-валкової кліті часто також для проміжних валків. Використовуваний принцип заснований при цьому на введенні поперечних і згинаючих зусиль і, тим самим, згинаючих моментів у відповідний валок. Однак в більшості випадків недостатньо такого впливу, щоб компенсувати різні стани прогину прокатної кліті на основі різної міцності і ширини прокатного матеріалу. Тому додатково використовується шліфований валок з різними бочками, або передбачаються системи переміщення валків. Ці системи осьового переміщення працюють або за принципом внутрішнього перенесення навантаження або змінюваною еквівалентною опуклістю двох валків (т.н. Continuous Variable Crown CVC-система). Використання валків з різними опуклостями ускладнене. Крім того, системи переміщення дороги і, зокрема у випадку перенесення навантаження приводять до небажаних коливальних рухів кліті. Те ж стосується валків, які дещо перехрещуються. Всім відомим рішенням властиве те, що доводиться використовувати спеціальні елементи для накладення на зумовлений зусиллями прокатки прогин (робочого) валка зустрічного згинаючого моменту. Відповідно тим, які дорого коштують і досить ускладненого з точки зору техніки регулювання є реалізація відомих рішень. В основі винаходу лежить задача удосконалення прокатної кліті описаного вище вигляду так, щоб більш простим і чином, який менш дорого коштує, а також з як можна меншим числом елементів, можна було прикладати у валу згинаючий момент, протидіючий його згинаючому моменту. 94013 4 Потрібно, тим самим, відмовитися від механізмів, які дорого коштують, причому, проте, повинна бути гарантована найбільш оптимальна компенсація викликаного зусиллями прокатки вигину валка. Рішення цієї задачі характеризується, згідно з винаходом, тим, що кожна подушка з'єднана із згинаючим важелем, а встановлювальний елемент розташований так, що його встановлювальне зусилля у видаленому від середньої площини подушки місці передається на згинаючий важіль, а через нього на подушку валка. При цьому може використовуватися тільки один встановлювальний елемент, розташований посередині між двома подушками валка. У цьому випадку може бути передбачено, що встановлювальний елемент впливає на траверсу, яка двома шарнірами з'єднана з відповідним згинаючим важелем. Як альтернатива можуть бути передбачені два встановлювальних елементи, розташованих симетрично середній площині валка. Вони можуть бути з'єднані двома шарнірами з відповідним згинаючим важелем. Обидва шарніри можуть бути з'єднані між собою траверсою. Щонайменше, один згаданий встановлювальний елемент являє собою переважно гідравлічну циліндро-поршневу систему. Встановлювальний елемент або встановлювальні елементи можуть спиратися на нерухому поперечку прокатної кліті. У одному конструктивно переважному варіанті передбачено, що валок разом з подушками і згинаючими важелями розташований з можливістю переміщення між двома бічними подовжніми стінками станини прокатної кліті в напрямі перпендикулярно напряму подачі матеріалу, який прокатується в кліті. При цьому згинаючі важелі можуть охоплювати подушки з боків і утворювати поверхню ковзання до бічних подовжніх стінок станини. Між згинаючими важелями і подушками можуть бути передбачені засоби, призначені для передачі моменту, який крутить, від згинаючого важеля в подушку. При цьому в одному переважному варіанті здійснення винаходу мова йде про той, що проходить в напрямі осі обертання валка з'єднанні паз-гребінь. Валками, які розглядаються, можуть бути робочі валки клітей дуо або опорні валки. Запропоноване рішення спрямоване, отже, на те, щоб значною мірою уникнути зумовлених зусиллями прокатки прогинів комплекту валків і пов'язаних з цим відхилень геометрії міжвалкового зазору за рахунок того, що під дією самого зусилля прокатки до валків (зокрема опорних і робочих валків) прикладаються згинаючі моменти, згинаюча дія яких спрямована назустріч зумовленому зусиллями прокатки прогину валків. Винахід спрямований на принцип роботи кліті, який значною мірою і майже незалежно від зусиль прокатки запобігає небажаним, зумовленим ними деформаціям валків і має, отже, такий потенціал, який дозволяє обійтися мінімумом активних систем регулювання площинності. Проте, запропоноване рішення може бути комбіноване також з всіма відомими стабілізуючими системами. 5 Приклади здійснення винаходу зображені на кресленні, на якому представлено: фіг.1: схематично робочий валок разом з його обома подушками і згинаючою перемичкою в напрямі подачі прокатного матеріалу, причому валок встановлюється за допомогою встановлювального елемента; фіг.2: альтернативне фіг.1 виконання пристрою з двома встановлювальними елементами; фіг.3: вигляд пристрою за фіг.1 при розгляді в напрямі А на фіг.1; фіг.4: механічну еквівалентну модель пристрою за фіг.1 з вказівкою зусиль і геометричних величин; фіг.5: характеристику відношення Y/Yнекомпенс. в залежності від відношення x/L для різних значень S/L. На фіг.1 у вигляді фрагмента зображена прокатна кліть, яка містить робочий валок 1 з віссю а обертання, який відомим чином встановлений в двох подушках 2, 3. Робочий валок 1 прокатує матеріал (не показаний), що подається в напрямі F (перпендикулярно площини креслення). Робочий валок 1 притискається до прокатного матеріалу за допомогою гідравлічного встановлювального елемента 4. На прогин валка 1 внаслідок контакту з прокатним матеріалом накладається зустрічний згинаючий момент, що створюється двома згинаючими важелями 5, 6. Обидва згинаючих важеля 5, 6 жорстко з'єднані з подушками 2, 3. В середній частині пристрою вони в двох місцях G зчленування з'єднані за допомогою двох шарнірів 8, 9 з траверсою 7, на яку діє встановлювальний елемент 4. Встановлювальний елемент спирається на поперечку 10 прокатної кліті. Довжина валка 1 показана як LB 1 і є меншою, ніж відстані L між середніми площинами ME обох подушок 2, 3. Указано також відстань 1 між двома підшипниками котіння, які розташовані в подушках 2, 3 і служать для опори шийок валка 1. Розташування є, загалом, симетричним, тобто дзеркальним по відношенню до середньої площини МW валка 1. Варіант на фіг.2 відрізняється від варіанта на фіг.1 тільки тим, що тут використані два встановлювальних елементи 4. В іншому опис до фіг.1 стосується також фіг.2. На фіг.3 на вигляді А за фіг.1 показано, як валок 1 разом з подушками 2, 3 і згинаючими важелями 5, 6 встановлений в прокатній кліті з можливістю переміщення у вертикальному напрямі. Для цього прокатна кліть містить два бічні подовжні боки станини 11, 12 з поверхнями ковзання 13, 14, так що згинають важелі 5, 6 можуть ковзати по них вертикально вгору і вниз. Потрібно також згадати засоби 15 тут у вигляді з'єднання паз-гребінь, за допомогою яких згинаючий момент можна вводити від згинаючих важелів 5, 6 в подушки 2, 3. У ідеалі навантажена з розподілом зусилля прокатки кліть була б встановлена таким же чином по центру і по такій же ширині, що і діючий на робочий валок прокатний матеріал. Однак валок, що обертається не можна встановити посередині за допомогою одного або декількох встановлюваль 94013 6 них циліндрів місцем введення зусилля прокатки може бути тільки подушка з опорою валка. Запропоноване рішення має за мету використання основного принципу ідеального введення зусилля прокатки, а саме вздовж оболонки валка. Однаковим чином навантажений і встановлений валок не випробовує жодного згинаючого моменту як локально, так і загалом. Вісь валка залишається прямою. Та обставина, що зусилля прокатки може вводитися тільки через подушки, а не вздовж оболонки валка, означає, що компенсаційний зустрічний згинаючий момент може бути введений у валок не локально, а також тільки в подушці. Для створення цього зустрічного згинаючого моменту зусилля встановлювального циліндра прикладається до подушок або підшипників валка не посередині, а на відповідній відстані. Результуючий момент повинен вводитися в подушку за допомогою досить стабільного механізму. На фіг.1 зображений такий пристрій з центральним встановлювальним циліндром. Встановлювальне зусилля може прикладатися також декількома циліндрами, як це показано на фіг.2, де використані два встановлювальних циліндри. Важливо, щоб відповідним чином була розрахована відстань між точкою прикладення навантаження і подушкою і щоб з'єднання згинаючого важеля з подушкою могло передавати момент. Конструктивно комбінація з подушки і згинаючого важеля повинна бути виконана так, щоб подушка не заклинювалася в отворі станини і щоб її можна було переміщувати для встановлення. Крім того, повинна бути забезпечена можливість заміни опорного валка. Можливість переміщення валка може бути досягнута, наприклад за рахунок того, що щоки згинаючого важеля охоплюють зовнішні боки подушки і відбувається рух між щоками і станиною прокатної кліті, як це видно на фіг.3. У ідеалі подушка виконується так, щоб компенсаційний зустрічний згинаючий момент вводився в подушку за рахунок накладеної на інші зусилля пари зусиль, причому лінії дії пари зусиль повинні приблизно відповідати положенням радіальних підшипників котіння, щоб значною мірою уникнути їх навантажень моментами. Встановлювальний циліндр спирається, по-перше, на передаючу зусилля перемичку, яка складається з обох згинаючих важелів (разом з траверсами), а, по-друге, - на поперечку прокатної кліті. Той же принцип може бути використаний також для активно що не встановлюється і, як правило, нижнього комплекту валків, причому встановлювальний циліндр може бути замінений установкою за посадочними лініями або просто міцним натискним елементом. Поворот кліті відбувається щонайменше у випадку центрального встановлювального циліндра переважно за рахунок відповідно виконаних врівноважуючих циліндрів. За рахунок меншого гістерезису цих невеликих циліндрів це обумовлює також більш точний поворот. Цей принцип пояснюється нижче за допомогою спрощеного пристрою, для чого потрібно послатися на фіг.4. Встановлювальне зусилля FA циліндра діє по центру на траверсу 7 згинаючої перемички, яка 7 крім неї містить два згинаючих важелі 5, 6, причому з'єднання між згинаючими важелями 5, 6 і траверсою 7 здійснюється за допомогою шарнірів 8, 9. Валок 1 спрощено зображений у вигляді круглого бруса з постійним по довжині перетином і навантажений посередині окремим зусиллям FW прокатки. Система в цьому спрощеному зображенні не має жодних асиметрій і вільна від ваги, так що компенсуючи вагу валка і елементів, які стосуються його врівноважуючі зусилля FB1, FB2 дорівнюють нулю. Згинаючі важелі 5, 6 і подушки 2, 3 валків об'єднані в одне тіло - зрештою, розділення на дві деталі служить тільки для більш легкого конструктивного виконання. З'єднання подушки і згинаючої перемички відбувається в цій еквівалентній системі за рахунок простих нерухомих підшипників, відстань між якими в подушці позначена "l". Центри подушок (середні площини МЕ) мають відстань L між центрами підшипників, а відстань шарнірів 8, 9 від центрів подушок позначена S. Компенсаційний момент МK визначається як MK = ½FWS, а з урахуванням того, що FB1=FB2=0 як MK = ½FAS Опорні зусилля FKa і FKi (фіг.4 зліва) визначаються як F S 1 FKa  A    2  l 2 і F S 1 FKi  A    2  l 2. Найбільшою з відстанню часткою деформації комплекту валків в кліті під навантаженням є прогин зовнішніх валків (як правило, опорних валків). Якщо лінія вигину валка за рахунок зусилля прокатки FW=FA і лінія вигину валка за рахунок компенсаційного моменту МK накладаються один на одну, то виникає наступна функція:   FL3 x   x2  S    1  x ,  1/ 41  4 / 3   4EI L   L  L2  L     для x