Вальцовый пресс с балансиром крутящего момента

Вальцовый пресс с балансиром крутящего момента

Иллюстрации

Показать все

Реферат

Изобретение относится к вальцовому прессу для обработки под давлением или уплотнения сыпучих материалов, имеющему, по крайней мере, два вальца с конфигурацией свободно вращающихся вальцов, которые соответственно вращательно установлены в корпусе пресса на валу, приводятся во вращение в противоположных направлениях и отделены друг от друга межвальцовым зазором, при этом валы вальцов установлены в корпусах подшипников, подвижно расположенных в корпусе пресса, и при этом во всех случаях два корпуса подшипников, расположенные по одну сторону от вальцов и принадлежащие разным вальцам, соединены друг с другом, по крайней мере, одним прессовым цилиндром.

Для центрирования межвальцового зазора в вальцовых прессах для обработки под давлением или уплотнения сыпучих материалов вальцы вальцового пресса, как правило, удерживаются крупногабаритными гидравлическими приводами в необходимом положении, с одной стороны, для поддержания давления в межвальцовом зазоре между вальцами, а с другой, в результате центрирования, для обеспечения параллельности поверхности межвальцового зазора и поверхности вальцов. При выполнении данной операции центрирования гидравлические приводы прикладывают большое усилие как для обеспечения параллельности межвальцового зазора, так и для поддержания давления в межвальцовом зазоре. С этой целью в простейшем случае первый валец устанавливается как неподвижный валец, стационарно закрепленный в корпусе пресса на подшипниках, которые в свою очередь закреплены на кронштейнах в корпусах подшипников, установленных в корпусе пресса. И наоборот, второй валец устанавливается как подвижный валец на подшипниках, которые установлены в корпусах подшипников, подвижно расположенных между двумя кронштейнами пресса станка. Для относительного позиционирования подвижного вальца по отношению к неподвижному вальцу и для поддержания давления в межвальцовом зазоре гидравлические приводы прикладывают высокие усилия к корпусу пресса через реверсивный подшипник, так что присутствует необходимость в разработке конструкции корпуса пресса, обладающей достаточной устойчивостью.

В вальцовых прессах, имеющих вальцы с массой до 50 метрических тонн, необходимо соответствующее определение крупных габаритов корпуса пресса таким образом, чтобы при необходимости в плановой замене вальцов транспортные и погрузочно-разгрузочные операции осуществлялись только с применением соответствующих крупногабаритных кранов и демонтажного оборудования.

Для снижения масштабов необходимого определения габаритов корпуса пресса в DE 102005005090 А1 предлагается конфигурирование обоих вальцов вальцового пресса как подвижных вальцов, отличающихся тем, что эти два подвижных вальца соединены друг с другом через подшипники, корпуса подшипников и гидравлические приводы. Вальцы, подшипники, корпуса подшипников и гидравлические приводы образуют здесь замкнутую систему сил, которая снимает нагрузку с корпуса пресса, в связи с чем обеспечивается снижение габаритов корпуса. Такая компоновка была проверена на практике. Поскольку в данном вальцовом прессе замкнутая система сил сконфигурирована нестационарно по отношению к корпусу пресса, возникает необходимость центрирования замкнутой системы сил в процессе эксплуатации, чтобы обеспечить отсутствие изменения величины зазора в ходе эксплуатации пресса. Данное центрирование достигается за счет применения гидравлической системы соответствующих габаритов. Здесь это достигается за счет контроля цепей управления гидравликой, которые, оказывая противодействие силам подвижной системы вальцов, гидравлики и подшипников, а именно корпусов подшипников, центрируют межвальцовый зазор.

В усовершенствованном варианте данного вальцового пресса в DE 102007059072 предлагается использовать двойной гидравлический цилиндр, закрепленный на корпусе пресса. В данном гидравлическом двойном цилиндре используются две смежных гидравлических камеры, используемые в противофазе. Несмотря на силы, действующие в гидравлической системе, усилие гидравлического цилиндра, воздействующее на межвальцовый зазор, не передается на корпус пресса. Для центрирования межвальцового зазора, однако, необходимо обеспечить многоквадрантное приложение гидравлического давления для необходимого давления на межвальцовый зазор.

В связи с этим цель изобретения заключается в усовершенствовании вальцовых прессов таким образом, чтобы обеспечить более простое и менее затратное центрирование при обеспечении системы сил, которая является замкнутой и преимущественно не связанной с корпусом пресса.

Цель изобретения достигается за счет того факта, что соединение между корпусами подшипников соответственно имеет, по крайней мере, один балансир крутящего момента. Дальнейшие эффективные варианты осуществления изобретения определены в дополнительных пунктах формулы изобретения. Цель в отношении способа изобретения достигается за счет применения балансира крутящего момента в соответствии с пунктом формулы 10.

Под балансиром крутящего момента понимается качалко- или маятникоподобная опора подвески, на которую оказывают воздействие первый и второй гидравлические цилиндры, прикладывающие усилие на противоположные плечи балансира крутящего момента в противофазе друг к другу. Эти взаимно противодействующие гидравлические цилиндры в каждом случае индивидуально обусловливают наклон балансира крутящего момента в направлении соответствующего гидравлического цилиндра. Такое изменение положения балансира крутящего момента приводит к тому, что на стороне, противоположной соответствующему первому гидравлическому цилиндру, на второй гидравлический цилиндр повышается нагрузка, в связи с чем в цепи управления более нагруженного на данный момент времени второго гидравлического цилиндра повышается давление и возникает усилие противодействия первому гидравлическому цилиндру, которое действует, пока балансир крутящего момента не возвращается обратно в свое равновесное состояние. В вальцовом прессе изобретения первый и второй гидравлические цилиндры содержат вращательно подвижную муфту, предусмотренную для того, чтобы первый и второй гидравлические цилиндры также могли оказывать воздействие под углом к плечам балансира крутящего момента. В результате использования данной вращательно подвижной муфты учитывается то, что вальцы вальцового пресса также могут устанавливаться в положении не параллельно друг другу, что всегда происходит в случае поступления по краям межвальцового зазора крупных фракций материала, а также в случае неравномерного поступления материала в межвальцовый зазор. Эффект балансира крутящего момента заключается в том, что с применением простого, разъемно установленного механического элемента достигается центрирование вальцов до тех пор, пока гидравлические цилиндры, подающие давление на межвальцовый зазор, уравновешивают друг друга. Вследствие установки балансира крутящего момента также возможно при необходимости уравновешивание усилий двух несбалансированных и взаимно противодействующих гидравлических цилиндров. При этом отсутствует необходимость в гидравлических системах регулирования для управления различными цилиндрами в многоквадрантном режиме, поскольку уравновешивание осуществляется автоматически.

Балансир крутящего момента может иметь несимметричную или симметричную конструкцию. В случае несимметричной конструкции симметрия балансира крутящего момента, в частности неравная длина плеч балансира крутящего момента, отражает различные размеры и номинально допустимую нагрузку взаимно противодействующих гидравлических цилиндров. Однако предпочтительным является симметричный вариант осуществления балансира крутящего момента, при котором он располагается приблизительно посередине между корпусами подшипников. Плечи балансира крутящего момента равной длины в этом случае оказывают воздействие на два идентичных гидравлических цилиндра или, по крайней мере, на два гидравлических цилиндра, обладающих одинаковой номинально допустимой нагрузкой и кривой характеристики.

Балансир крутящего момента предпочтительным образом установлен вращательно на вертикальном валу вращения, который расположен в плоскости, определяемой центральной линией межвальцового зазора и вертикалью. Вследствие вертикальной оси вращения балансир крутящего момента вращается в горизонтальной плоскости, обеспечивая, таким образом, отклонение вальцов от оси относительно друг друга, при этом балансир крутящего момента оказывает компенсирующее воздействие таким образом, что к вальцам в случае отклонения от оси прилагается усилие, которое после возврата вальцового пресса в равновесное состояние обеспечивает параллельное расположение вальцов пресса относительно друг друга.

В предпочтительном варианте осуществления изобретения балансир крутящего момента включает качалку, имеющую два плеча, посредством которой два корпуса подшипников вальцового пресса соединены друг с другом, и балансир крутящего момента включает вращательно установленный маятник, посредством которого двухплечевая качалка поворотно установлена на валу вращения. Вследствие присутствия данного маятника двухплечевая качалка балансира крутящего момента вращается вокруг центра вращения за пределами линии приложения усилия между двумя гидравлическими цилиндрами, которые прилагают давление на противоположно расположенные плечи балансира крутящего момента. Эффект этого заключается в том, что лишь небольшая часть усилия передается от гидравлических цилиндров на вал вращения, поскольку балансир крутящего момента при неравномерном усилии двух взаимно противодействующих гидравлических цилиндров наклоняется в одну или другую сторону таким образом, что усилие гидравлических цилиндров, которое изменяет направление вследствие отклонения от оси, всегда передается по прямой линии от одного к другому, не затрагивая корпус пресса.

Хотя система сил, включающая вальцы, валы, подшипники, корпуса подшипников, гидравлические цилиндры и балансир крутящего момента, является замкнутой и потому не передает усилие подачи давления на межвальцовый зазор на корпус пресса либо передает указанное усилие на корпус пресса в рамках направляющего компонента малой величины, тем не менее, вал вращения неподвижно соединен с корпусом пресса. Таким образом, даже при том, что балансир крутящего момента установлен на валу вращения, высокие усилия гидравлических цилиндров, которые оказывают воздействие на балансир крутящего момента соответственно попарно и в противоположных направлениях, отклоняются балансиром крутящего момента таким образом, что эти усилия или, по крайней мере, большая их часть всегда действует в направлении гидравлических цилиндров.

В вальцовом прессе изобретения гидравлические цилиндры подвергаются только усилию на растяжение. В связи с этим балансир крутящего момента минимизирует расстояние между гидравлическими цилиндрами и самовыравнивается. Это обеспечивает эффект центрирования межвальцового зазора.

В предпочтительном варианте осуществления изобретения два подшипника двух различных вальцов на одной стороне вальцового пресса сконфигурированы как неподвижные подшипники, а два подшипника на противоположной стороне вальцового пресса сконфигурированы как свободные подшипники. Свободные подшипники обеспечивают осевое перемещение вала в подшипнике таким образом, чтобы обеспечить компенсацию температурных изменений длины вальца, а также изменение расстояния между подшипниками при наклоне вальцов. Вне зависимости от степеней свободы свободных подшипников, корпуса всех подшипников устанавливаются на рельсовой направляющей в корпусе пресса. Таким образом, подшипники могут перемещаться в направлении, перпендикулярном линии центров межвальцового зазора, и для свободных подшипников обеспечивается степень свободы в осевом направлении, т.е. параллельно центральной оси межвальцового зазора.

Изобретение подробно объяснено со ссылками на следующие фигуры, на которых:

рисунок 1 показывает схематический вид сверху вальцового пресса изобретения в состоянии равновесия с частично удаленными деталями корпуса пресса,

рисунок 2 показывает ту же компоновку, что и на рис.2, но в отклоненном состоянии,

рисунок 3 показывает вид в перспективе выбранных элементов вальцового пресса изобретения.

На рисунке 1 вальцовый пресс изобретения 100 показан на виде сверху (детали корпуса пресса частично удалены для лучшего представления отдельных деталей). В данном вальцовом прессе 100 первый валец 110 вращательно установлен в роликовом прессе 100 с применением валов 111 и 112. Второй, смежный валец 120, который также установлен вращательно посредством валов 121 и 122 в вальцовом прессе, образует с первым вальцом межвальцовый зазор вальцового пресса 115, подлежащий центрированию. При эксплуатации вальцового пресса 100 два вальца 110 и 120 приводятся во вращение в противоположных направлениях таким образом, чтобы обеспечить подачу измельчаемого материала, поступающего сверху, в межвальцовый зазор 115.

Установка вальцов 110 и 120 в вальцовый пресс 100 осуществляется с применением неподвижных подшипников, расположенных в неподвижных корпусах подшипников 130 и 140, и с применением свободных подшипников, расположенных в свободных корпусах подшипников 150 и 160, которые установлены в вальцовом прессе 100 противоположно неподвижным корпусам подшипников 130 и 140 осевом направлении вальцов 110 и 120. Эти корпуса подшипников 130, 140, 150 и 160, в свою очередь, расположены на рельсовых направляющих 170 и 180, по которым корпуса подшипников 130, 140, 150 и 160 вместе с соответствующими подшипниками и соответствующими валами 111, 112, 121 и 122 могут перемещаться в корпусе пресса 171, который здесь представлен только частично и, в частности, осуществлять компенсирующие горизонтальные перемещения перпендикулярно оси вальцов 110 и 120. Корпуса подшипников 130, 140, 150 и 160 также в некоторой степени могут совершать вращательные перемещения вокруг вертикальной оси корпусов подшипников 130, 140, 150 и 160.

Неподвижные корпуса подшипников 130 и 140 и свободные корпуса подшипников 150 и 160 формируют соответственно на осевой стороне вальцов 110 и 120 замкнутую систему сил соответственно с верхним балансиром крутящего момента 250 или балансиром крутящего момента 260 (показано на этом виде), нижними балансирами крутящего момента 250' и 260' (не показано на этом виде) и соответственно со связанными, нагруженными на растяжение, гидравлическими цилиндрами верхнего расположения 210, 220, 230 и 240, а также не показанными гидравлическими цилиндрами нижнего расположения 210', 220', 230' и 240'. В данной системе сил соответственно верхние балансиры крутящего момента 250 и 260, а также нижние балансиры крутящего момента 250' и 260' (не показано на этом виде) закреплены вращательно подвижным образом в корпусе пресса 171 штифтами 310 и 320.

В процессе эксплуатации вальцового пресса 100 возникают ситуации, в которых необходимо компенсирующее перемещение вальцов 110 и/или 120 для пропускания при необходимости неизмельчаемых частиц, таких как, например, частицы металла, непреднамеренно попадающие в измельчаемый материал, или для пропускания измельчаемого материала, неравномерно распределенного по длине межвальцового зазора 115. В процессе компенсирующего перемещения вальцовый пресс временно находится в неравновесном состоянии. Это состояние показано на следующем рисунке - рисунке 2.

На рисунке 2 показан вальцовый пресс 100 в момент компенсирующего перемещения, при этом данное перемещение показано преувеличенным. Как валец 110, так и валец 120 способны к незначительному вращению вокруг вертикальной оси, при этом межосевой зазор 115 имеет трапецеидальный профиль, то есть межвальцовый зазор 115 на рисунке 2 шире в нижней части. Это компенсирующее перемещение возможно, только если корпуса подшипников 130, 140, 150 и 160 по рельсовым направляющим 170 и 180 могут отклоняться от горизонтального направления и если свободные подшипники в свободных корпусах подшипников 150 и 160 допускают осевое перемещение валов 112 и 122.

В результате наклона вальцов 110 и 120 подшипники вместе с корпусами подшипников 130, 140, 150 и 160 также вынужденно смещаются из положения равновесия. В связи с тем, что корпуса 130 и 140, а также 150 и 160 соединены попарно посредством балансиров крутящего момента 250 и 260 и поскольку балансиры крутящего момента 250 и 260 соединены с применением штифтов 310 и 320 с маятниками 290 и 300 вращательно вокруг вертикальной оси в корпусе пресса 171, усилие передается вследствие компенсирующего перемещения вальца 110 или 120 соответственно на другой валец 120 или 110. На рисунке 2 верхний балансир крутящего момента 260 отклонен в направлении по часовой стрелке, в то время как в этом состоянии в представленном здесь состоянии вальцового пресса 100 нижний балансир крутящего момента 250 немного отклонен в направлении против часовой стрелки. В этом состоянии вальцового пресса 100 расстояние между корпусами подшипников 130 и 140 и/или корпусами подшипников 150 и 160, сгруппированными попарно, выше, чем в состоянии равновесия, показанном на рисунке 1. В результате растягивающего усилия двух гидравлических цилиндров 210 и 220 и/или гидравлических цилиндров 230 и 240 вальцовый пресс 100 отклоняется для возврата в состояние равновесия, показанное на рисунке 1, после чего трапецеидальный межвальцовый зазор, показанный на рисунке 2, снова принимает прямоугольный профиль и выравнивается по оси корпуса пресса 171. Для центрирования межвальцового зазора 115 штифты 310 и 320 не амортизируют силы, нагруженные на растяжение гидравлических цилиндров 210, 220, 230 и 240, однако вращательно подвижная опора подвески балансира крутящего момента 250 и/или 260 означает, что равновесное выравнивание вальцов 110 и 120 возможно только в горизонтальном положении, при котором центрирован межвальцовый зазор 115.

Одним из преимуществ использования балансира крутящего момента является упрощение гидравлического контроля, который, в крайнем случае, может осуществляться на индивидуальной основе без взаимной компенсации, поскольку балансир крутящего момента способен компенсировать незначительные взаимные отклонения характеристики управления гидравлических систем. При этом можно обойтись без использования многокамерных гидравлических цилиндров. Представленный здесь вальцовый пресс 100 является надежным, обеспечивает автоматическое центрирование и, благодаря замкнутой системе сил, может быть оснащен облегченным корпусом пресса.

Наконец, вид в перспективе вальцового пресса изобретения 100, часть элементов которого избирательно удалена для большей ясности изобретения, представлен на рисунке 3. На этом виде в перспективе видно, что валец 120 связан с валом 122 в свободном корпусе подшипника 160. На этом виде показан вал 122, выступающий из свободного корпуса подшипника 160, и приводная сторона вала 122. Этот свободный корпус подшипника 160 расположен, как и свободный корпус подшипника 150 второго вальца 110 (здесь не показано), внутри каркаса, выполненного из нескольких элементов, каковой каркас в данном варианте осуществления вальцового пресса 100 состоит из четырех нагруженных на растяжение гидравлических цилиндров 230, 230', 240 и 240', блоков 155 и 165, включающих свободные корпуса подшипников 150 и 160, и балансиров крутящего момента 260 и 260', при этом данный каркас образует замкнутую систему сил, которая предназначена для амортизации сил вследствие давления в межвальцовом зазоре 115. Помимо расположения в каркасе, составленном из различных элементов, показанные здесь свободные корпуса подшипников 150 и 160 установлены на рельсовой направляющей 180, которая не является частью вышеуказанного каркаса, составленного из нескольких элементов, но является частью корпуса пресса 171 (здесь не показано). Рельсовая направляющая 180, таким образом, амортизирует только вес вальцов 110 и 120 вместе с их валами 111, 112, 121 и 122 и свободными корпусами подшипников 150 и 160. Балансиры крутящего момента 260 и 260' включают две мощные качалки 280 и 280', с которыми соединены гидравлические цилиндры 230, 230', 240 и 240'. Между двумя качалками 280 и 280' расположены маятники 300 и 300', посредством которых балансиры крутящего момента 260 и 260' могут вращаться вокруг шейки в форме штифта 320. Эта шейка неподвижно установлена на детали корпуса пресса и амортизирует усилия меньшей величины по сравнению с растягивающим усилием гидравлических цилиндров 230, 230', 240 и 240'.

ПЕРЕЧЕНЬ ССЫЛОЧНЫХ ПОЗИЦИЙ

100	вальцовый пресс	220	гидравлический цилиндр
110	валец	220'	гидравлический цилиндр
111	вал	230	гидравлический цилиндр
112	вал	230'	гидравлический цилиндр
115	межвальцовый зазор	240	гидравлический цилиндр
120	валец	240'	гидравлический цилиндр
121	вал	250	балансир крутящего момента
122	вал	250'	балансир крутящего момента
130	неподвижный корпус подшипника	260	балансир крутящего момента
140	неподвижный корпус подшипника	270	качалка
150	свободный корпус подшипника	270'	качалка
155	блок	280	качалка
160	свободный корпус подшипника	280'	качалка
165	блок	290	маятник
170	рельсовая направляющая	290'	маятник
171	корпус пресса	300	маятник
180	рельсовая направляющая	300'	маятник
210	гидравлический цилиндр	310	штифт
210'	гидравлический цилиндр	320	штифт.

1. Вальцовый пресс (100) для обработки под давлением или уплотнения сыпучих материалов, имеющий по крайней мере два вальца (110, 120), сконфигурированные как подвижные вальцы, которые соответственно вращательно установлены в корпусе пресса (171) на валу (111, 112, 121, 122), приводятся во вращение в противоположных направлениях и отделены друг от друга межвальцовым зазором (115), отличающийся тем, что валы (111, 112, 121, 122) вальцов (110, 120) установлены в корпусах подшипников (130, 140, 150, 160), подвижно расположенных в корпусе пресса (171), и во всех случаях два корпуса подшипников (130, 140, 150, 160), расположенные по одну сторону от вальцов (110, 120) и принадлежащие разным вальцам (110, 120), соединены друг с другом по крайней мере одним прессовым цилиндром (210, 210', 220, 220', 230, 230', 240, 240'), а соединение между корпусами подшипников (130, 140, 150, 160) соответственно имеет по крайней мере один балансир крутящего момента (250, 250', 260, 260').

2. Пресс по п.1, характеризующийся тем, что соответственно по крайней мере один балансир крутящего момента (250, 250', 260, 260') располагается приблизительно посередине между корпусами подшипников (130, 140, 150, 160).

3. Пресс по п.1, характеризующийся тем, что соответственно по крайней мере один балансир крутящего момента (250, 250', 260, 260') установлен вращательно на вертикальном валу вращения (310, 320), который расположен в плоскости, определяемой центральной линией межвальцового зазора (115) и вертикалью.

4. Пресс по п.3, характеризующийся тем, что соответственно по крайней мере один балансир крутящего момента (250, 250', 260, 260') имеет качалку (270, 270', 280, 280'), посредством которой два корпуса подшипников (130, 140, 150, 160) соединены друг с другом, и имеет вращательно установленный маятник (290, 290', 300, 300'), посредством которого качалка (270, 270', 280, 280') поворотно установлена на валу вращения (310, 320).

5. Пресс по п.3, характеризующийся тем, что вал вращения (310, 320) неподвижно соединен с корпусом пресса (171).

6. Пресс по п.1, характеризующийся тем, что гидравлические цилиндры (210, 210', 220, 220', 230, 230', 240, 240') воздействуют на балансир крутящего момента (250, 260) соответственно попарно и в противофазе друг к другу.

7. Пресс по п.1, характеризующийся тем, что гидравлические цилиндры (210, 220, 230, 240) являются нагруженными на растяжение.

8. Пресс по п.1, характеризующийся тем, что корпуса подшипников (130, 140, 150, 160), цилиндры давления (210, 210', 220, 220', 230, 230', 240, 240') и балансир крутящего момента (250, 250', 260, 260') образуют замкнутую систему сил.

9. Пресс по п.1, характеризующийся тем, что, по крайней мере, один из подшипников, по крайней мере, одного вальца (110, 120) является свободным подшипником, обеспечивая степень свободы в осевом направлении валов (111, 112, 121, 122).

10. Способ центрирования межвальцового зазора (115) вальцового пресса (100) для обработки под давлением или уплотнения сыпучего материала, в котором вальцовый пресс имеет по крайней мере два вальца (110, 120), сконфигурированные как подвижные вальцы, которые соответственно вращательно установлены в корпусе пресса (171) на валу, приводятся во вращение в противоположных направлениях и отделены друг от друга межвальцовым зазором (115), отличающийся тем, что валы (111, 112, 121, 122) вальцов (110, 120) установлены в корпусах подшипников (130, 140, 150, 160), подвижно расположенных в корпусе пресса (171), и во всех случаях два корпуса подшипников (130, 140, 150, 160), расположенные по одну сторону от вальцов (110, 120) и принадлежащие разным вальцам (110, 120), соединены друг с другом по крайней мере одним прессовым цилиндром (210, 210', 220, 220', 230, 230', 240, 240'), при этом используют по крайней мере один балансир крутящего момента (250, 250', 260, 260') между корпусами подшипников (130, 140, 150, 160).