§ 45. Нажимньіе и шпиндельньіе устройства

Нажимное устройство предназначено для уравновешивания и регулировки валков прокатных станов. В различных станах установка осуществляется по-разному. Так, например, на блюмингах, слябингах и толстолистовых станах после каждого прохода прокатываемого металла через валки верхний рабочий валок опускается на величину, равную величине обжатия следующего пропуска металла.

На сортовых станах положение валков при прокатке не изменяется, поэтому нажимное устройство у таки станов требуется только для настройки.

В зависимости от назначения стана и требуемой скорости вертикального перемещения валков применяются нажимные устройства с ручным или электрическим приводом. Первые применяются для установки верхнего и нижнего валков в сортовых станах.

Нажимные устройства с электрическим приводом применяются на блюмингах, слябингах, листовых станах, где установка рабочих валков осуществляется после каждого пропуска металла и для уменьшения паузы между проходами требуются быстроходные механизмы.

Для контроля величины зазора между валками на нажимных устройствах предусмотрен циферблат, стрелки которого работают от редуктора нажимного винта через коническую передачу.

Нажимные устройства, работающие от электрических двигателей, бывают с червячными редукторами, глобоидальными и цилиндрическими шестернями. Тихоходные нажимные устройства со скоростью перемещения верхнего валка менее 1 мм/с применяют на станах как горячей, так и холодной прокатки листов и ленты, когда требуется точная установка валков.

Нажимное устройство с цилиндрическими шестернями (рис. 123) состоит из стального литого корпуса 5, закрепленного на станинах рабочей клети, зафиксированного установочными кольцами 15. В корпусе имеется цилиндрическая передача с вертикальными валами, состоящая из семи зубчатых колес с косыми зубьями.

Привод осуществляется от двух вертикальных двигателей 9, установленных на верхней части корпуса, на концы валов которых насажены шестерни 4. В свою очередь эти шестерни находятся в зацеплении с промежуточной шестерней 3. Последняя через две промежуточные шестерни 2 передает вращение зубчатым венцам 1, насаженным на ступицы 6 с квадратными отверстиями, в которые входят хвостовики нажимных винтов 14. При вращении нажимные винты получают через резьбы нажимных гаек 10 осевое перемещение.

Промежуточные шестерни 2, свободно насаженные на оси 7, являются одновременно и плунжерами четырех гидравлических цилиндров 8, предназначенных для вывода шестерен 2 из зацепления при необходимости раздельной работы винтов для настройки валков. На концах нажимных винтов имеются сферические пяты 11, которые выполнены съемными и закреплены торцовой шпонкой 13 и штифтом 12. Съемные пяты удобны для сборки и разборки.

Нажимные винты выполнены из кованой углеродистой или легированной стали с упорной трапецеидальной резьбой. Для быстроходных нажимных винтов часто применяют двухзаходную резьбу. Гайки нажимных винтов выполняют из бронзы.

Верхняя подушка на холостом ходу стана должна быть плотно прижата к пяте нажимного винта, в противном случае при захвате полосы будут происходить удары. Для этой цели используют различные уравновешивающие устройства – гидравлические, грузовые и пружинные. Грузовые и гидравлические уравновешивающие устройства применяют в том случае, когда верхний валок перемещается на большую высоту (до 2100 мм), а пружинные – когда высота перемещения верхнего валка небольшая (до 50мм).

Шпиндельные устройства и соединительные муфты применяются для передачи крутящего момента от главного двигателя или от шестеренной клети к прокатным валкам. Ведущая шестерня соединяется с редуктором или валом двигателя (при отсутствии редуктора) с помощью муфты, которую называют главной или коренной. Наибольшее применение получили зубчатые муфты. Достоинством этих муфт является то, что конструкция их проста, и они позволяют передавать большие крутящие моменты даже при наличии перекоса валов и радиальном смещении осей валов.

Валки двух соседних клетей линейного многоклетьевого стана, а также шестеренные и рабочие клети соединяют между собой муфтами и шпинделями различной конструкции.

Шпиндельные устройства применяются двух типов; универсальные и трефовые. Первые имеют большие преимущества и применяются главным образом для передачи вращения рабочим валкам, расстояние между которыми изменяется в широких пределах. Трефовые шпиндельные устройства применяются только в тех случаях, когда расстояние между рабочими валками изменяется в небольших пределах или является постоянным, так как такие соединения допускают перекос осей не более 2°.

Рис. 123 Нажимное устройство:

а – кинематическая схема; б – разрез

В станах холодной прокатки применяются, как правило, универсальные шпиндели (рис. 124,а). Наибольшие углы наклона шпинделей имеют место в станах с небольшими диаметрами приводных рабочих валков и в многовалковых станах при приводе промежуточных валков.

В тех случаях, когда трущиеся поверхности шпинделей могут обильно смазываться маслом и размеры шпинделя являются небольшими, применяются шариковые шарнирные шпиндели (рис. 124,б). В отличие от универсальных шарнирных шпинделей, в которых сухари изготовляют из высокопрочной бронзы, шариковые шарнирные шпиндели выполняют целиком из стали, а трущиеся поверхности подвергают закалке. В последнее время успешно применяют шпиндели на подшипниках качения конструкции ВНИИметмаша.

А - А

Рис. 124. Универсальные шпиндели:

а - нормальные шарнирные: б - шариковые шарнирные; 1 - лопасть с отверстием; 2 – вкладыши; 3 - вилка шарнира; 4 - разрезная лопасть; 5 - головка; 6 - шар; 7 - шпиндель; 8 - винт

Конструкция универсальных шпиндельных устройств основана на принципе шарнира Гука, работают они плавно без ударов и способны передавать большие крутящие моменты при угле наклона шпинделя до 12° (рис. 125, а). На современных прокатных станах применяют главным образом универсальные шпиндельные устройства, позволяющие беспрепятственно изменять расстояние между осями рабочего 1 и ведущего 2 валков при обжатии прокатываемого металла.

Длина шпинделя L, определяется величиной допускаемого угла наклона, а также величиной необходимого максимального расстояния h между осями рабочего и ведущего валков. Она определяется следующим образом:

На ряде станов, главным образом обжимных, в связи с высоким подъемом верхнего валка (до 2 м) нижний шпиндель выполняют также наклонным, но с меньшим углом, чем верхний.

Шпиндельные устройства, особенно больших размеров, имеют также и большую массу (до 40 т). Поэтому при диаметре валков более 500 мм шпиндели должны быть уравновешены, чтобы масса соединительных частей не передавалась на трефовые муфты или шарниры шпинделей с целью уменьшения их износа, а также разгрузки подшипников рабочей и шестеренной клетей. Устройства для уравновешивания бывают грузовые, пружинные и гидравлические (рис. 125,б).

Рис. 125. Шпиндельное устройство:

а – схема универсального шпиндельного устройства; б – гидравлическое уравновешивание шпинделей; 1 – рабочий валок; 2 – ведущий валок; 3 – подшипник верхнего шпинделя; 4 – подшипник нижнего шпинделя; 5 – подставка; 6 – гидравлические цилиндры; L – длина шпинделя; h – размер между осями шестеренного и рабочего валков

На крупных обжимных станах, особенно при отсутствии гидравлической системы, широкое распространение имеют грузовое уравновешивание универсальных шпинделей (рис. 126). В этом случае положение нижнего шпинделя при смене валков регулируется гайками 7, болты которых через пружины и подшипники уравновешивают шпиндель. Положение верхнего шпинделя червячно-винтовым механизмом 3, при помощи которого ролики 2 во время перевалки подводятся под рычаг контргруза. Пружины 4 частично воспринимают массу шпинделя и компенсируют возможное несовпадение по высоте осей шарниров 5 и опорных траверс 6 с осью шарнира - шпинделя.

Трефовые муфты отливают из серого чугуна или стали. Толщину стенок муфты рассчитывают так, чтобы при перегрузках ломалась муфта, а не более ответственные и дорогостоящие детали рабочей клети. Трефовые шпиндели изготовляют из поковок, а чаще всего из стального литья.

Чтобы в процессе работы муфты не сползали на шпиндель, их фиксируют при помощи деревянных распорок, устанавливаемых в выемках шпинделя.

Головка шпинделя имеет бронзовые вкладыши. Так как шпиндель вращается открыто и нет возможности герметизировать головку, применяют густую периодическую смазку трущихся поверхностей. Универсальные шпинделя имеют головки на подшипниках качения. Срок службы таких шпинделей значительно больше, чем с бронзовыми вкладышами. Универсальные шпиндели делают коваными из стали 40, 45, 45Х и др.

Рис .126. Схема грузового уравновешивателя шпинделей блюминга