Профилегибочный стан

Профилегибочный стан

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

СО}ОЭ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (19) (11) (51) В 21 О 5!06ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССР

IlO ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К ABTOPCHOIVIV СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Э

Dg 2 (21) 3400540Л5-27 (22) 26.02.82 (46) 23,09.83 ° Бюл. 35 (72) И.С.Тришевский, А.П.Игнатенко, Я,В,Хижняков, В.Н.Босый, В.Ф.Росляков и В.И.Скульский (71) Украинский ордена Трудового

Красного Знамени научно-исследовательский институт металлов (53) 621 981.1(088.8) (56) 1. Тришевский И.С. и др.. Гнутые профили проката. Госиздаттехлит, Киев, 1962, с. 196-205 (прототип). (54)(57) 1. ПРОФИЛЕГИБОЧНЫЙ СТАН, содержащий установленные вдоль оси профилирования рабочие клети с размещенными один над другим валками, в котором валки первой и последней клетей расположены. на уровне фор:мовки, отличающийся тем, что, с целью повышения качества профилей за счет устранения их серповидности, разноширинности и продольного прогиба, все клети стана, кроме первой и последней, установлены ! со смещением в горизонтальной плоскости в направлении от оси профилирования и. снабжены приводами этого смещения.

1042839

В ° S--,С

2. Стан по п.1, о т л и ч а юшийся тем, что все клети, кроме первой и последней, установлены со смещением в одну сторону относительно оси профилирования на расстояние, последовательно уменьшающееся от центральной клети к крайним клетям,при этом величина смещения центральной клети определяется по формуле

g8 ° S-Р и где 6 - предел текучести формуемого материала;

8 - ширина заготовки;

S - "толщина заготовкИ;

P - расстояние между клетями;

n - число клетей;

Е " модуль упругости материала;

- главный момент инерции поперечного сечения профиля относительно главной вертикальной оси, а величины смещения соседних клетей связаны между собой соотношением

)7И Я п1

®+1) sin

ТЖ

h-4 где k - порядковый номер клет .

3. Стан по п,l, отличаюшийся тем, что все клети, кроме первой и последней, установлены со смещением в горизонтальной плос кости через одну в противоположные стороны от оси профилирования, при этом величины смещения смежных клетей связаны соотношением:

Эвп М ц(k+1l с в-1

Т(1(-4)

Ц (В) 3(1+1)51п где 3 - главный момент инерции относительно главной вертикальной оси поперечного сечения профиля, сформованного в

k-ой клети.

4, Стан по п.l-3, о т л и ч а юшийся тем, что верхние и нижние валки каждой клети,. кроме первой и последней, установлены с воэможНостью перемещения в вертикальной плоскости относительно уровня формовки на расстояние, последовательно уменьшающееся от центральной клети к крайним клетям, при этом величина максимального перемещения определяется по формуле: где 3. - главный момент инерции попе1

Речного сечения профиля, сфорМОвдннОГО в центральной клети стана, ОТНОСИтелЬНО гпаВНОЙ вертикальной оси;

d. " расстояние между первой и последней клетями стана, а величины перемещения осей верхних . валков соседних клетей относятся между собой как величины смещения этих клетей относительно оси профилирования в .горизонтальной плоскости.

5. Стан по п.1-4, о т л и ч а юшийся тем, что он снабжен уст-.

Ройством для замера серповидности, а .также редукторами и блоками управлений, посредством которых приводы клетей связаны с упомянутым устройством, при этом передаточные числа редукторов соседних клетей относятся как величины перемещения этих клетей относительно оси профилирования.

Изобретение .относится к обработке металлов давлением и предназначено для использования в металлургии и машиностроении при производстве гнутых профилей иэ серповидной заготовки. 5

Известен профилегибочный стан, содержащий установленные вдоль оси профилирования рабочие клети с размещенными один над другим валками, в котором расстояние между осями нижних и ®

2 верхних валков одинаковое для всех клетей (1

Недостатком известного стана является невозможность устранения серповидности, разноширинности элементов профиля и продольного прогиба профи,оей, изготавливаемых на стане.

Цель изобретения - повышение качества профилей за счет устранения их где 6 - предел текучести формуемого материала;

8 - ширина заготовки;

S - толщина зап этовки;

Р - расстояние между клетями;

n - число клетей;

Е - модуль упругости материала; ЗО

3 - главный момент инерции поперечного сечения профиля . относительно главной вертикальной оси, а величины смещения соседних клетей связаны между собой соотношением

Е в1п, с (a+ ) ВАЛ и 1 где k - -порядковый номер клети;

Все клети, кроме первой и последней, установлены со смещением в го" ризонтальной плоскости через Одну в 45 противоположные стороны от оси профилирования,при этом величины смещения смежных клетей связаны соотношением

Э 51п

f (Ê„» "" и-1

yi(e-0 и(« Э (К+1) где 3 - главный момент инерции отно; сительно главной-вертикаль- 55 ной оси поперечного сечения профиля, сформованного в

k-ой клети.

3, 1042 серповидности, разноширинности и про-. дольного прогйба.

Цель достигается тем, что в профилегибочном стане, содержащем установ-.. ленные вдоль оси профилирования рабочие клети с размещенными один над другим валками, в котором валки пер-, вой и последней клетей расположены на уровне формовки, все клети стана, кроме первой и последней, установлены со смещением в горизонтальной плоскости в направлении от оси профилирования и снабжены приводами это-. го смещения, Все клети стана, кроме первой и последней, установлены со смещением

15 в одну сторону относительно оси профилирования на расстояние, последовательно уменьшающееся от централь- ной клети к крайним клетям, при этом величина смещения центральной клети определяется по формуле

6 В S- P n3 - Н вЂ”вЂ”

839. 4

Верхние и нижние валки каждой клети, кроме первой и последней, установлены с возможностью перемещения в вертикальной плоскости относительно уровня формовки на расстояние, последовательно уменьшающееся от. центральной клети к крайним клетям; при этом величина максимального перемещения определяется по формуле где 3„ - главный момент инерции поперечного сечения профиля, сформованного в центральной клети стана относительно главной вертикальной оси;

d. - расстояние между первой и последней клетями стана, а величины перемещений осей верхних валков соседних клетей относятся между собой как,величины смещения этих клетей относительно оси профилирования в горизонтальной плоскости.

Стан снабжен устройством для замера серповидности, а также редукторами и блоками управления, посредством которых приводы клетей связаны с упомянутым устройством. при этом передаточйые числа редукторов соседних клетей относятся как величины перемещения этих клетей относительно оси профилирова ния.

На фиг. 1 изображена схема стана со смещением клетей от исходной оси профилирования, общий вид; на фиг.2то же, со смещением клетей через одну от исходной оси профилирования; на фиг. 3 - то же, со смещением осей верхних валков от исходного уровня формовки; на фиг, 4 — то же,. с приводом горизонтального смещения клетей относительно исходной оси профилирования.

I !

Стан данной конструкции содержит рабочие клети, состоящие из станин

1 и 2, верхнего 3 и нижнего 4- валков, установленных друг под другом для последовательной формовки с исходной осью 5 профилирования (0„0„), проходящей через одну и ту же точку поперечного сечения формуемого профиля 6 во всех клетях. Клети стана имеют также исходный уровень формовки 7 (О ОЗ) для прямолинейного движения профиля по высоте клети во всех переходах, фиксируемый расстоянием 8 от оси верхнего валка до одной и той же точки на профиле при

Ф 1042 неизменных расстояниях 9 между осями верхних и нижних валков.

Изменением расстояния 10 и 11 от исходной.оси профилирования, фиксируемой первой и последней клетью стана, оси профилирования могут при- . даваться криволинейные формы 12 (0 0 ) или 13 (0 0, ). Для этих целей стан содержит привод смещения клетей в составе винтовых пар 14 и 15, вра- 16 щаемых через валы 16, соединительные муфты 17, от бесступенчатых редукторов 18, связанных валами 19 посредством электродвигателя 20, управляемого электронным блоком. 21, 15 получающим данные о величине и на% правлении кривизны серповидности движущейся полосы 22 через поворотный редуктор 23 в зависимости от величины эксцентриситета 24, фиксируемого 20 устройством замера серповидности, состоящего из стола 25, неподвижно устанавливаемых вертикальных роликов

26-29, а также подвижного в поперечном направлении ролика 30, упруго 25 прижимаемого к кромке полосы 22.

Изменением расстояния 8 от исходного уровня формовки на определенные, заданные для каждой клети величины 31, 32 и т.д. уровню формовки может придаваться криволинейная форма 33 (050 ) .

Передаточные числа редукторов 18 соседних клетей относятся как величины их заданного смещения относительно исходной оси профилирования., Стан работает следующим образом.

На движущейся в стан полосе 22 автоматически замеряется величина и направление серповидности при прохождении через стол 25, на котором.. неприводные вертикальные ролики 2629 смонтированы так, что осевые плоскости роликов 26,28 и роликов 27,29, параллельны и отстоят друг от друга на строго фиксированном расстоянии, Ролик 30 расположен на середине это" го расстояния, осевые плоскости па" ры роликов 26, 27 и 28, 29, также параллельны и отстоят друг от друга на ширину полосы 22. Вертикальный ролик 30.подпружинен к боковой кромке полосы.так, что может перемещаться в поперечном направлении, копируя конфигурацию боковой кромки в виде смещения на эксцентриситет 24 от осе-.>> вой плоскости роликов 26 и 27 (нулевого положения ) вправо или влево.

Редуктор 23, связанный с роликом 30

839 б преобразует поперечные перемещения последнего в поворотные в обе стороны и передает их на электронный блок 21, который дает команду на включение реверсивного электромотора 20 привода смещения клетей стана от исходной оси 5 формовки, В зависимости от направления и величины замеренной серповидности полосы 22 в требуемую сторону и в определенное время включается электромотор .20. Вращение электромотора через бесступенчатые редукторы 18, валы 16 с муфтами 17 передается на винтовую пару 14, 15,,в которой вращательное движение винта 14 преобразуется в поступательное и передается соответствующей клети для смещения ее на заданную велйчину от исходной оси профилирования, Требуемая величина смещения каждой клети задается бесступенчатыми редукторами. 18, связанными друг с другом валами 19 от центрального. Соседние редукторы связаны друг с другом передаточным соотношением в соответствии с соотношением величины перемещений соседних клетей, При этом новая ось профилирования приобретает, например форму 12. Одновременно с формовкой происходит устранение серповидности профиля и разноширинности его элементов эа счет изгиба формуемой полосы на боковое ребро в сторону, обратную серповидности на полосе 22.

В случае. необходимости смещения клетей от исходной оси формовки через одну для придания оси профилирования формы 13 на клетях, не подлежащих смещению, рассоединяют муфты 17. Если необходимо оси профилирования придать одновременно форму

12 и !3, то сначала выполняют операцию по приданию формы 12, а затем рассоединяют муфты и производят смещение клетей через одну. В этом случае ось профилирования приобретает форму 13.

За счет циклических изгибов профиля в разные стороны на боковое ребро по плавной кривой происходит перераспределение остаточных напряжений и снижается влияние локальных деформаций от формовки в холодном состоянии, усредняется влияние разнотолщинности заготовки по ширине, неточности ее порезки и йогрешности изготовления валков. Чем предотвращаются и сводятся к минимуму такие дефекты, как волнистость, коробова2839 8 расстояние между клетями и их число и

3.=1п (3) получаем окончательную формулу для определения максимальной величины смещения оси профилирования в цент-. ральной части стана (4) 104

7 тость, поперечные прогибы и винто- образность профилей по длине.

Смещение осей верхних валков от исходного уровня формовки 7 осуществляют изменением расстояния 8 на за" данные величины (31, 32 и т.д.)в каждой клети при неизменяемом. расстоянии между осями верхнего и нижнего валков. Тогда уровень формовки приобретает, например, конфигурацию 33. 10

При этом профиль одновременно с фор- мовкой прогибается в продольном направлении, чем устраняется прогиб на готовом профиле. Смещение осей верхних валков от исходного уровня формовки осуществляют перемещением подушек верхнего и нижнего валков на одинаковые величины в направляющих станин 1 и. 2 клетей стана, например, винтовыми парами или клиновым механизмом.

Смещение клетей с исходной оси профилирования по кривой в сторону обратную серповидности на заговке, позволяет одновременно с формовкой устранить разноширинность элементов профиля и серповидность на нем при серповидной заготовке, При этом смещении оси профилирования формуемая полоса изгибается в сторону одной из боковых кромок, в зависимости от на30 правления и величины серповидности на заготовке, между первой и последней клетью стана -до достижения предела текучести материала полосы. Изгиб полосы смещением оси профилирования между первой и последней клетью Стана осуществляют при кривой одного периода синусоиды (амплитуды ) таким образом, что максимальная величина прогиба располагается в центральной час- ч1 ти стана.

° .Рассматривая изгиб формуемой полосы на боковую кромку смещением оси формовки по кривой как прогиб бал- "45 ки на двух опорах, наибольшая величина которого на середине балки оп-" ределяется по формуле

Р, З (1) или заменяя силу Р, создающую прогиб величиной f, ее значением через на" пряжение поперечного сечения изгибаемой полосы, достигающее предела текучести b â полосе шириной В и тол- M щи ной S

Р = 4 В S (2) . а длину изгибаемой полосы t через; где E - модуль упругости материала;, 3 - главный момент инерции поперечного сечеНия профиля относительно главной вертикальной оси.

Для исключения возможности возникновения потери устойчивости отдельных участков формуемой полосы изгибу ее смещением клетей придают плавную форму. Для чего изменение величины смещения клетей от исходной оси профилирования задают в функции синуса.

При этом от середины к обоим концам стана (к первой и последней клетям) величина изгиба формуемой полосы на боковое ребро уменьшается до нуля

Тогда величина смещения любой из клетей стана определяется формулой

3 3

У (,,1) % +8 ЕЭ 51п (5) где k — порядковый номер заданной клети от начала к концу стана, для которой определяется величина смещения fgor исходной оси формовки.

Отношение величины 1(*+1)смещения последующей клети к величине смещения заданной клети после математического решения в общем виде и преобразования следующее

Tl(a- 0

sin (Ь)

И-1 л 1<

Определив величину смещения для одной из клетей по формуле (5 ) для других клетей его можно находить по формуле (6 ), пользуясь табличными данными значений синуса от 0 до 1, т.е; в пределах его аргумента 0"90 и 90 - 180 . Таким образом, клети располагаются в соответствии с новой криволинейной осью профилирования.

Кроме того, клети целесоообразно через одну сместить от исходной прямолинейной оси профилирования в противоположные стороны, придавая

9. 1042 оси форму синусоидальной кривой (гармонических колебаний ) При этом формуемый профиль подвергается циклическим изгибам на ребро в обе стороны для. перераспределения остаточных на5 пряжений от неравномерных поперечному сечению локальных (места изгиба ) деформаций в холодном состоянии, влия-:. ния разнотолщинности заго овки по ширине, неточностей ее порезки и пог" ревностей изготовления рабочих валков с целью предотвращения волнистости, коробоватости и поперечных про-, гибов на готовых профилях.

Так как по существующей технологии профилирования интенсивность фор-. мовки по длине стана возрастает (в виде углов подгибки ) от малых величин в первых клетях до максимума в центральной части стана,- а затем постепенно снижается до минимума в последних клетях, то и возникающие в такой же пропорции остаточные напряжения и неравномерность деформаций должны компенсироваться адекватной схемой

25 интенсивности циклических изгибов по изменению величины их амплитуды но длине стана.

Рассматривая Формуемую полосу, . как балку на двух опорах между двумя смежными несмещаемыми клетями под действием усилия смещаемой клети, расположенной между этими двумя клетями, величина смещения клети определяется по формуле

SsC (т) ц(»» se э„, Для придания плавности .изменения кривой циклических изгибов формуемой полосы на ребро форме кривой оси профилирования смещением одной клети между двумя неподвижными придают форму, описываемую синусоидальной зависи" мостью по формуле

6 85 (х „(g) 6еэ "" ze

I где 3 - главный момент и »ерции попе- 5О к

::речного сечения профиля относительно главной вертикальной оси, сформованного в

k-ой клети;

Х - текущее значение расстояния; 55 от предыдущей неподвижной клети к последующей неподвижной.

839 )0

Окончательная формула. для определения величины смещения любой клети стана для наложения циклических изги- бов профиля с соблюдением условия возрастания их,амплйтуд к середине стана по длине и затухания их к крайним клетям имеет вид

При этом величины смещения смежных смещаемых клетей связаны соотношением

l(k

3 51п

3 (Ф 1)

Д (%+1) .

Ф и,(%+1) f((1,» где (),+„) - величина смещения последующей клети,. считая предыдущей клеть со смещением .)() + )- главный момент инерции в поперечного сечения профиля относительно главной вертикальной оси, . сформованного в (М+)) клети, Для устранения продольных проги-. бов готовых профилей от неравномерности линейных скоростей по высоте калибра валков и между клетями. по длине стана в предлагаемой конструкции стана профиль одновременно с формовкой может изгибаться в продольном направлении относительно исход" ного уровня формовки за счет изменения расстояния между исходным уровнем формовки и осями верхних валков при неизменяемом расстоянии между осями верхнего и нижнего валков. При этом максимальное изменение расстояния между исходным уровнем формовки и осями верхних валков должно быть в центральной части стана с постепенным уменьшением изменения к его крайним клетям. Это позволяет устранять продольный прогиб на профилях прогибом его в обратную сторону.

Максимальная величина изменения расстояния от исходного уровня формовки до оси верхнего валка центральной клети стана определяется по формуле изгиба профиля между первой и последней клетью з

is вэ, (р 65 3

I.

s . Tix . Ti ii-iI

К (м) 6Е3 5in 2Р sis -1 (11

1042 где Г - максимальная величина сме

1 .щения оси верхнего валка от исходного уровня формовки клети, расположенной в центральной части стана;

3 - главный момент инерции йо1. перечного сечения профиля, сформованного в центральной.. клети, относительно главной:.. вертикальной 0си3 . 10 е1. - расстояние между первой и последней клетью стана.

Уменьшение смещения осей верхних валков от исходного уровня фор мовки с целью придания плавности процессу устранения продольного . прогиба от средней части стана к ": крайним клетям .осуществляется в функции синуса. Тогда формула для опре делейия смещения верхнего валка от . „0 исходного уровня формовки выражает:ся зависимостью

6 85о

3 фп —.- - 1 (1Х

48EЗ. п- 1

25 где.1 - порядковый номер клети, для: которой определяется.смеце- ние.

Смещения осей верхних валков от исходного уровня формовки клети пре.-.< дыдущей и последующей связаны соотношением .к. 51п — (43) (. (1+1! Si u гдв f - смещение оси верхнего валка .З5

1 клети последующей от исход" ного уровня формовки; . смещение оси верхнего валка (1+ ) клети последующей от исход-ного уровня формовки. 40

Отношения, выраженные формулами ,(6 ) и (13), равны между собой, Граничйыми условиями для.применения предлагаемой конструкции стана является то,: чтобы при изгибе профиля 5 .на ребро смещением клетей от исход-. ной оси профилирования напряжения в

839 - 12 сжатой зоне не превышали критических во избежание потери устойчивости плоских элементов. Максимально воэможные размеры профиля ограничены мощностью привода смещения клетей от исходной о и профилирования, т.е. мощность привода должна быть доста" точной для изгиба поперечного сечения формуемого профиля.

Как показали данные лабораторной проверки, предлагаемая конструкция стана в сравнении с базовым объектом обеспечивает уменьшение раэноширинности элементов профиля, серповидности, волнистости, винтообразности по длине продольных и поперечных flpo гибов.

Так при формовке гофрированного профиля 550х28х1 мм из оцинкованной стали марки от 3 пс раэноширинность гофров из серповидной заготовки, составлявшая 1-1,2 мм, снизилась до

0,2-0,3 мм; разношяринность боковых полок от 4-6 мм уменьшилась до 0,51 мм; серповидность готового профиля сократиласт от 4-6 мм до 1, 1,5 мм на 3 м длины. Продольный прогиб, составлявший ранее 0,15-0,23 длины, не . превышал 0,054, скручивание отсутст-. вовало, поперечный прогиб уменьшился на 903 и не превышал 2-4 мм, волнистость, достигавшая 10-12 мм, устранилась полностью.

Экономический эффект получен эа счет улучшения качества профилей и устранения брака. Снижение разноши- ринности крайних элементов профилей и серповидности уменьшает расход металла на 1 т готовых профилей снижением величины допустимых отклонений по ширине профилей, а у потребителей ликвидирует операции обрезки краевых боковых кромок и связан.ные с этим трудозатраты. Устранение скручивания и волнистости и уменьше " ние.прогибов ликвидирует операции правки и рихтовки у потребителей.

1042839 . Oj ду фуг.5

Фиг.4

Составитель Л.Самохвалова

Редактор .С.Патруаева ТехредИ.Метелева Корректорф. Бокшан

Йееюее a °

Заказ 7194/11 Тираж 816, Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

11,3035, Москва, Ж-35, Рауаская наб., д. 4/5 еюаююмееееее е а

Филиал ППП "Патент", г. Ужгород, ул. Проектная, 4