Кантователи

Кантователи служат для кантовки (поворота) металла вокруг его оси. Основное влияние на конструкцию кантователя оказывает длина, размеры и форма раската. Относительно короткие полосы при массивном сечении кантуются крюковыми кантователями (рисунок 84). Рабочими элементами кантователя являются 5-8 крюков, расположенных в пазах линейки манипулятора, и приводимых в действие кривошипно-шатунным механизмом.

1 2 3 4 5 6 7

1-ролик рольганга; 2-слиток; 3-крюк; 4-тяга; 5-двухплечий рычаг; 6-шатун; 7-кривошип.

Рисунок 84– Схема крюкового кантователя

Привод кантователя находится на специальной площадке, расположенной на штангах манипулятора. Недостатками таких кантователей является нахождение привода вблизи нагретого металла и передача динамических нагрузок на электродвигатель во время правки манипулятором раската.

Вышеуказанных недостатков не имеет кантователь блюминга «1300» (рисунок 85), у которого привод располагается на фундаменте в стороне от манипулятора. В связи с тем, что работа манипулятора и кантователя должна быть независима одна от другой, а кантующие крюки расположены на линейке манипулятора, конструкцией кантователя предусмотрена установка реечной передачи в его приводе и качающегося редуктора. Ведущая шестерня качающегося редуктора расположена на трансмиссионном валу манипулятора, а ведомая через паразитную – с рейкой. Так как размеры этих шестерен равны размерам реечных шестерен манипулятора, то при работе манипулятора отсутствует относительное перемещение реек кантователя и манипулятора, а, следовательно, и перемещение крюков. При повороте качающегося редуктора, происходит обкатка паразитной шестерни по шестерне, расположенной на трансмиссионном валу манипулятора, имеет место разность скоростей рейек кантователя и манипулятора, происходит перемещение крюков и кантовка.

Рисунок 85- Кантователь блюминга «1300»

1- крюк; 2-линейка манипулятора; 3-рейка; 4-шестерня; 5-прижимные ролики; 6-редуктор.

Недостатком кантователя блюминга «1300» является его сложность. Оригинальное решение ликвидации вышеуказанных недостатков было найдено при конструировании блюминга «1500». Вал крюков кантователя блюминга «1500» приводятся в движение через универсальный шпиндель от специального тихоходного электродвигателя, располагаемого на отдельном фундаменте вблизи от раскатного рольганга. Кантователь имеет минимум деталей, что обеспечивает ему высокую надежность.

Относительно длинные полосы при малом сечении, характерные для сортовых и рельсобалочных станов кантуются труднее, так как значительная часть длины полосы оказывается вне зоны действия кантователя. В этом случае кантователь обычно имеет специальные захваты для принудительной кантовки всей полосы за передний конец. Наибольшее применение для кантовки длинных полос нашли кантующие втулки (рисунок 86). Они представляют собой барабан с прорезью, поворачивающийся на роликах с помощью рычажного механизма или зубчатой передачи. Барабан устанавливается на подвижной раме и может перемещаться между роликами рольганга с помощью гидроцилиндра.

Рисунок 86- Кантователь сортового стана

1- платформа; 2-электродвигатель; 3-червячный редуктор; 4-кривошип; 5-шатун; 6-барабан;7- ролики опорные барабана;

В линейных станах, ввиду необходимости перемещения металла вдоль клетей, его удержания в определенном положении при задаче в калибр, кантовки, нашли применение совмещенные кантователи с манипулятором с гидравлическим приводом (рисунок 87).

1-косынки; 2-ползун; 3-гидроцилиндры поворота косынок; 4-холостые ролики; 5- рейка; 6- корпус каретки; 7-гидроцилиндр подъема.

Рисунок 87– Манипулятор с кантователем сортового линейного стана.

Манипулятор с кантователем устанавливается под рольгангом. Каретка выдвигается из корпуса таким образом, что кантующие ролики поднимаются выше уровня рольганга и зажимают конец полосы. Так как оси роликов закреплены в косынках, поворачивающихся с помощью гидроцилиндров, то имеется возможность поворачивать зажатую полосу на заданный угол. Для направления металла в калибр или передачи его в другую клеть корпус каретки устанавливается опорными роликами в направляющие и перемещается гидроцилиндром или реечным механизмом.

В процессе производства проката необходимо не только производить кантовку для получения заданного профиля, но и осуществлять переориентацию готовой продукции для осмотра и транспортировки. Для этих целей применяются специализированные кантователи. Примером такого кантователя является кантователь листов (рисунок 88), устанавливаемый на инспкторских стеллажах толсто и среднелистовых станах.

Рисунок 88- Кантователь листового стана

1- лист; 2-рабочий орган.

Лист кантуется спаренным кривошипно-шатунным механизмом и рабочими органами, выполненными в виде двуплечих рычагов. Сначала левые рычаги с листом сближаются с правыми и под углом 5-10^о от вертикали становятся параллельными друг другу. При дальнейшем движении, при повороте в другую сторону на тот же угол, лист перекладывается на правые рычаги и переводится в горизонтальное положение. Одновременно и левые рычаги возвращаются в исходное положение.

5.7. Подъёмно-опускающиеся столы у рабочих клетей

Столы этого типа применяют:

а) у листовых клетей дуо и трио, где их устанавливают обычно по обе стороны клети;

б) у сортовых клетей трио, где их устанавливают на крупных станах по обе стороны клети, а при диаметре валков меньше 600мм – обычно только за клетью.

На мелкосортных станах трио подъёмно-опускающиеся столы не применяют.

Подъёмные столы у рабочих клетей лишь иногда, при длине полосы <5-10м, выполняют параллельно-подъёмными (рисунок 89), а в большинстве случаев – подъёмно качающимися. Подъёмно- качающиеся столы при небольшом диаметре валков устанавливаются с одной стороны клети (рисунок 90), а при большом-с обоих сторон (рисунок 91).

1- стол; 2-грузовой рычаг; 3-шатун; 4-груз; 5-кривошип.

Рисунок 89– Подъемно-параллельный стол

Механизм подъёма и опускания стола обычно кривошипный или эксцентриковый. Уравновешивание наиболее лёгких столов тонколистовых станов дуо и трио чаще всего выполняют пружинным, а тяжёлых столов – грузовым.

1- груз; 2-рычаг; 3-трёхвалковая клеть

Рисунок 90- Подъемно-качающийся стол

Рисунок 91- Схема расположения подъёмно-качающихся столов

с обеих сторон трёхвалковой клети

1- стол; 2-валки; 3-вертикальные тяги; 4-контргрузы; 5-задняя тяга; 6-кривошип.

Длина стола должна быть не менее 2/3 максимальной длины полосы. Наклон стола в верхнем положении должен быть не более 1:10, 1:15.

На столах устанавливают рабочие рольганги с индивидуальным или групповым приводом.

5.8. Моталки и свёртывающие машины

Свёртывающие машины, называемые роликовыми моталками, применяют для горячего и холодного свёртывания листовых полос толщиной 1,5-6мм и более. Они образуют рулон не наматыванием на барабан, а изгибом полосы между роликами. Основные преимущества свёртывания перед наматыванием определяются возможностью подачи полосы в машину на полной скорости и независимости скорости полосы от диаметра рулонов.

По конструкции свёртывающие машины бывают:

а) с тремя гибочными роликами;

б) многороликовые;

в) роликобарабанные.

Кроме того, по расположению свёртывающие машины бывают:

а) надпольные (над рольгангом);

б) подпольные (под рольгангом).

Свертывающая машина с тремя гибочными роликами представлена на рисунке 92. Подающими роликами полоса направляется к гибочным роликам, где ей задается определенная кривизна.

1- подающие ролики; 2-4- гибочные ролики; 5,6- верхние ролики для укладки рулона; 7,8-боковые направляющие ролики; 9- выталкиватель. 10-механизм регулировки изгиба полосы; 11-боковые плиты.

Рисунок 92–Схема свертывающей машины с тремя гибочными роликами.

Для этого нижние гибочные ролики устанавливаются на подвижной раме, которая с помощью червячно-винтового механизма устанавливается в вертикальной плоскости. Изогнутая полоса, проходя проводки, укладывается витками на опорные ролики, образуя рулон. Для осуществления пластической деформации полосы, преодоления сил трения все ролики приводятся во вращение от одного привода через комбинированный редуктор. Формирование рулона по ширине достигается установкой раздвижных боковых плит, на которых для уменьшения трения располагают два холостых ролика. По окончанию смотки готовый рулон выталкивателем с пневматическим приводом удаляется из рабочего пространства машины.

Недостатком машин с тремя гибочными роликами является неконтролируемый внутренний диаметр рулона из-за нестабильности предела текучести и размеров полос одной и той же марки металла.

В многороликовых машинах (рисунок 93) количество роликов, формирующих рулон, больше. Они располагаются вокруг рулона и имеют возможность движения в радиальном направлении по мере увеличения его диаметра при смотке.

1- подающие ролики; 2- рулон; 3, 4 – опорные ролики; 5,6 – ролики выталкивателя; 7- ролик малого хобота; 8,9 –ролики большого хобота;10- пневмоцилиндры подъёма хоботов и выталкивателя.

Рисунок 93– Многороликовая свертывающая машина

Перед началом смотки ролики большого, малого хоботов и выталкивателя занимают положение соответствующее внутреннему диаметру рулона. Полоса подающими роликами по проводкам и направляющим роликам задается в рабочее пространство машины. При формировании рулона он своим весом опирается на опорные ролики. Плотность рулону придают ролики большого и малого хоботов, выталкивателя, прижимающимися к нему с помощью пневмоцилиндров. В связи с низкой радиальной жесткостью витков в начале смотки, необходимо пониженное давление пневмоцилиндров формирующих роликов. Приводными роликами машины являются подающие и опорные ролики. Привод их осуществляется от двигателя постоянного тока, скорость которого синхронизирована свалками последней клети непрерывного стана. Формирующие ролики могут быть холостыми, но чаще всего выполняются как электроролики. Электроролики представляют собой асинхронные двигатели мощностью 1квт. с неподвижным якорем и вращающимся статором, установленном в цилиндрической оболочке. Скорость их вращения синхронизируется со скоростью опорных и изменяется частотой подводимого тока. Рулон удаляется в радиальном направлении выталкивателем после подъема хоботов пневмоцилиндрами.

Ролико-барабанные машины (рисунок 94) отличаются от обычных многороликовых машин наличием между формирующими роликами вращающегося приводного барабана. Полоса подающими роликами направляется в зазор между барабаном и формирующими роликами. Для создания силы трения между барабаном и формирующими роликами их необходимо прижать с определенным усилием к барабану, а для продвижения полосы - приложить крутящий момент. Для этих целей формирующие ролики имеют возможность радиального перемещения с помощью пневмоцилиндров, а сами они выполняются в виде электророликов. При формировании первого витка величина зазора между барабаном и роликами несколько меньше толщины сворачиваемого листа с целью уменьшения динамических нагрузок при контакте полосы с роликами. В дальнейшем, после формирования 3-5 витков и надежного сцепления их с барабаном, формирующие ролики отводятся и смотка производится наматыванием полосы на барабан как в моталках с намоточно - натяжными барабанами. Удаление рулона с барабана производят стаскивателями или толкателями. В связи с плотным соединением полосы с барабаном последний снабжен устройством для уменьшения его диаметра.

1- затвор; 2-подающие ролики; 3-рольганг; 4-пневмоцилиндр;

5-формирующие ролики; 6-барабан.

Рисунок 94–Схема роликобарабанной свертывающей машины

Применение барабана способствует:

1. получению более плотных рулонов, особенно при первых витках, которые получаются рыхлыми при свёртывании на трех и многороликовых машинах;

2. устраняет телескопичность рулона для больших диаметров.

В связи с тем, что время снятия рулона с барабана больше времени смотки, за станом устанавливают несколько машин, работающих поочерёдно.

5.8.1. Расчёт мощности привода многороликовой свёртывающей машины

Момент, необходимый для свертывания полосы, состоит из трех составляющих:

,

где М_деф – момент для пластического изгиба полосы;

М_тр - момент на преодоление сил трения в подающих, опорных и формирующих роликах;

М_н - момент на преодоление сил трения полосы, находящейся на рольганге.

Момент для пластического изгиба полосы определится:

, ,

где R_з – радиус подающих роликов;

R_з – радиус рулона.

Момент на преодоление сил трения полосы, находящейся на рольганге равен:

, ;

где Т – заднее натяжение полосы от сил трения на рольганге;

G – вес полосы;

- коэффициент сопротивления движения полосы по рольгангу. По данным, полученным МорозовымБ.А. при высоте полосы:

h=2-3мм =0.35-0.3;

h=4-5 мм =0.25-0.2;

h=6-8 мм =0.12-0.02.

Момент на преодоление сил трения в подающих, опорных и формирующих роликах определится:

,

где Q –усилие зажима полосы подающими роликами;

- сумма нормальных сил со стороны роликов на рулон;

R_з и d_з – соответственно радиус задающего ролика и диаметр его подшипников;

R_ф и d_ф – соответственно радиус формирующего ролика и диаметр его подшипников;

к – коэффициент трения качения.

Сумма нормальных сил должна быть достаточна для создания фрикционных сил, обеспечивающих требуемое усилие , а также пластический изгиб полосы. С учётом двукратного запаса на пробуксовывание оно должно удовлетворять условию

;

,

При совместном решении вышеприведенных уравнений определяется полное значение момента М и мощность двигателя:

,

где n_з – число оборотов задающих роликов, ,

v – скорость смотки полосы.

Ввиду того, что скорость полосы выходящей из валков стана постоянная, радиус рулона увеличивается, число оборотов задающих роликов в процессе смотки должно уменьшаться. Поэтому необходимо провести расчет привода на момент начала и окончания смотки. Выбранный двигатель проверяется на перегрузку с учетом нахождения полосы в рабочем пространстве моталки.