CZ2003405A3 - Válcovací stolice s CVC-dvojicí válců - Google Patents

Description

Oblast techniky

Vynález se týká válcovací stolice s CVC-dvojicí válců, výhodně CVC-dvojicí pracovních válců a dvojicí opěrných válců, které mají kontaktní oblast, ve které působí horizontálně působící moment, který vede k příčení válců a tím k axiálním silám ve válcových ložiscích.

Dosavadní stav techniky

EP 0 049 798 BI popisuje válcovnu s pracovními válci, které se rovněž opírají na opěrných válcích nebo opěrných válcích a meziválcích, přičemž jsou pracovní válce a/nebo opěrné válce a/nebo meziválce navzájem axiálně posuvné a každý válec alespoň jedné této dvojice válců je opatřen ve směru k tělu válce probíhajícím zakřiveným obrysem, který se na obou válcích rozprostírá vždy na protichůdné strany přes část šířky válcovaného materiálu. Přitom se průřez válcovaného pásu prakticky výhradně ovlivňuje axiálním posunem válců, opatřených zakřiveným obrysem, takže je použití ohýbání válců zbytečné. Zakřivený obrys obou válců probíhá přes celou délku jejich těla a má tvar, který se komplementárně doplňuje v určité axiální poloze obou válců.

Z EP 0 294 544 BI jsou známy tvary válců, jejichž obrys je popsán mnohočlenem pátého řádu. Tento tvar válců umožňuje

85546 (85546a) ···· • · · · · · • · · · · · ·

Opravená strana

Aby se ložiskové síly a šikmo působící tlaky válců značně minimalizovaly, navrhuje se podle JP A 61 296904 opatřit obrysy pracovních válců takovým zakřivením, aby třikrát protínaly paralelně k ose válců probíhající rovinu. Zakřivené obrysy se rozprostírají přitom na obou válcích na protichůdné strany tak, že celkový průměr, vytvořený z obou válců, zůstává po celé délce válce stejný.

V uvedených spisech se však nebere zřetel na to, že při procesu válcování CVC-válci nehrají roli pouze tvar mezery mezi válci a nastavitelný rozsah profilu. Především konstrukční náklady válcových ložisek se ovlivňují axiálními silami válců, které mohou vznikat při použití nevhodného tvaru výbrusu.

Podmíněno rozdílem průměru po délce těla CVC válce - i když malým - jsou dány různé kontaktní síly a obvodové rychlosti.

Na místech zdvojených válců, které mají stejný průměr, jsou jejich obvodové rychlosti stejné. Na jiných místech kontaktní oblasti válců jsou průměr a tedy obvodové rychlosti jednoho válce menší nebo větší než jejich zdvojené válce. Z toho vyplývá po stanovení směru souřadnic negativní nebo pozitivní rozdíl rychlostí mezi zdvojenými válci přes jejich kontaktní oblast.

Různě vysoké a různě nařízené relativní rychlosti vedou k různě velkým a různě nařízeným obvodovým silám. Toto rozdělení obvodových sil válců způsobuje moment okolo středu stolice, který může vést k příčení válců a tím k axiálním

Am v A 1 sovvch lož i o oA o.b..

85546 (85546a) • 4

4 4

4 4

Op*ravéná strana • · · · · • 44·· · ♦ 4 4 4 4

44 ·» 4444

Z JP A 6 285518 je známo vytvořit obrys vzájemně axiálně posuvných pracovních válců podle mnohočlenu vyššího řádu, přičemž nejvyšší úroveň se týká vzdálenosti od středu válců ve směru os válců a tři další úrovně středové souměrnosti. Obrysy pracovních válců jsou přitom vytvořeny tak, že integrace výrobku z poloměru válců a vzdálenost od středu válců ve směru os válců přes celou kontaktní plochu s jiným válcem, například opěrným válcem, dávají hodnotu nula. Takovým obrysem pracovních válců se mohou snižovat vznikající síly, působící na ložisko, které se mj . vyvíjejí šikmou polohou pracovních válců.

Podstata vynálezu

Úkolem vynálezu je proto uvést u válcovací stolice podle úvodu opatření, kterými se minimalizují axiální síly válcových ložisek. Úkol se řeší znaky význakové části nároku 1. Samotnou změnou tvarování CVC-válců se mohou bez doplňkových nákladů minimalizovat momenty, působící v horizontálním směru.

Vlastní změna tvarování se podle vynálezu dosahuje tím, že průběh poloměru CVC-válce je popsán formulací mnohočlenu

R(x) = a₀ + ax · x + a₂ · x² + ...+ a_n · xⁿ a je využit výhodně takzvaný klínový faktor a₂ jako optimalizační parametr. Obrys CVC válce se definuje mnohočlenem třetího řádu:

R(x) = a<_; + a-, x + a_: x^J + a-, x'

85546 (85546a) * ·· ♦ · fcfc ·· fcfc·· • fcfcfc fcfcfcfc · · · • •fcfcfc ···· .i.·..* Upráv-éná strana

L = poloměr CVC válce a_L = koeficienty mnohočlenu x = souřadnice v podélném směru těla válce

U CVC válců vyššího řádu se zohledňují ještě další členy mnohočlenu (a₄, as, atd.) .

Koeficient ao mnohočlenu je dán aktuálním poloměrem válců. Koeficienty a₂, a₃ mnohočlenu, jakož i a₄, as atd. se stanovují tak, že je dán žádaný nastavitelný rozsah pro CVCsystém. Koeficient a₂ mnohočlenu je nezávislý na nastavitelném rozsahu a přímkovém zatížení mezi válci a je tedy volně volitelný. Tento klínový faktor, popř. lineární podíl a_x, může být zvolen tak, že při použití CVC-válců vznikají minimální axiální síly.

Z důvodů proveditelnosti se optimální klínový faktor a_: vypočítává off-line a určuje se jako průměrná hodnota z různých posuvných poloh CVC-válců neutrální a maximální posuvné polohy).

hodnoty se sice nedosahuje úplné kompenzace axiálních sil válcových ložisek, ale v celkové přestavitelné oblasti válců jejich minimální hodnoty.

(např. minimální, Vytvořením průměrné

Při optimalizované klínovitosti CVC-výbrusu probíhají tečny, které se dotýkají koncového průměru na konkávní straně válce a konvexní partie válce, a tečna, která se dotýká druhého koncového průměru (na konvexní straně válce) a konkávní partie válce, navzájem paralelně a proti osám válce nakloněně o optimální klínový úhel. U konvenčně

85546 (85546a) • 4 ·· ·*·· ýgřavebá strana

- 4a • · · ·· • · · · * · • · · · ·

9 9 9 9 9

9 9 9 9

999 99 99 vybrušovaných CVC-pracovních válců, které byly dimenzovány s cílem nejmenších rozdílů průměru, probíhají tyto tečny naproti tomu také paralelně k ose válce.

Na základě matematických úvah a empirických údajů se jako výhodné projevilo, že klínový faktor a· pro válec s formulací mnohočlenu 3. řádu leží v oblasti ^{1 v 5} vG a, — — — a z ^— — · a₇ · b conc

20

Příslušné úvahy vedou k tomu, že klínový faktor ai pro válec s formulací mnohočlenu 5. řádu je popsatelný výrazem ai = fi · a₃ · b²cont + f? · as · b⁴cont s

^v 5 f=--az-- a

20 v 1 f, = 0 a z-112

Přehled obrázků na výkresech

Vynález bude blíže vysvěclen prostřednictvím konkrétních příkladů provedení znázorněných na výkresech, na kterých představuje obr. la, lb a lc CVC dvojící pracovních válců v různých posuvných polohách a s opěrnými válci,

85546 (85546a) • to ί» · to ···· ·· · to »· • · · •to ···· • •••to to··· · • · « · · ♦ ···« ··· ·· toto toto·· ·· ·· jakož i rozdělení přímkového zatížení v mezeře mezi válci a mezi válci, obr. 2 rozdělení obvodové síly v kontaktní oblasti dvou válců, obr. 3 CVC-dvojici pracovních válců s konvenčním výbrusem, obr. 4 CVC-dvojici pracovních válců s optimální klínovitostí.

Příklady provedení vynálezu

Na obrázcích la, lb a lc jsou znázorněny CVC-pracovní válce _1 v různých posuvných polohách. Pracovní válce 1_ jsou opřeny opěrnými válci 2. Mezi pracovními válci 1_ se nachází válcovaný pás 3_·

Zatížení v mezeře mezi válci se považuje jako konstantní přes válcovaný pás 3 a nezávislé na posuvné poloze pracovních válců _1. Je znázorněno šipkami _4. Zatížení mezi CVC-pracovními válci 1 a opěrnými válci 2 je přes jejich kontaktní oblast b_cont rozděleno nestejně a mění se s posuvnou polohou pracovních válců 1_. Toto zatížení je znázorněno šipkami 5. Součet zatížení, znázorněných šipkami 4 a 5, je stejný a protichůdný.

Zatížení označující šipky 5, vyplývající ze tvaru válců, a lokální pozitivní nebo negativní relativní rychlosz vedou podle obrázku 2 k rozdílným obvodovým silám Qi přes kontaktní šířku b,;_Onr.. Toto rozdělení obvodové síly Qi válce

85546 (85546a) ·· · * * * ·» · · · · • · · * ···*> · · · • · 4 · · · · « · · «·ύ *· ·· »tt· « · ·· způsobuje moment M okolo středu 6 válcovací stolice, což může vést k příčení válců £, 2 a tím k axiálním silám v jejich ložiscích.

Tomu se zamezuje vhodným tvarem výbrusu válce. U CVCválců s obrysem válců podle formulace mnohočlenu třetího řádu podle

R(x) = a₀ + ai · x + a₂ · x² + a₃ · x³ je k dispozici pouze faktor a_x, takzvaný klínový faktor pro variaci výbrusu, protože koeficient ao mnohočlenu určuje poloměr válce a koeficienty a₂, a₃, a₄, as atd. určují žádanou přestavitelnou oblast CVC-systému. Pouze klínový faktor a₃ je nezávislý na přestavitelném rozsahu a přímkovém zatížení mezi válci a je tedy volně volitelný. U CVC-válců, jejichž obrys je definován mnohočlenem třetího řádu, vede klínový faktor ai k minimálnímu momentu M, leží-li v oblasti ^v 5 ~ - a Z - - · ČL-, · b cont

20

Pro CVC-válce, jejichž obrys je definován mnohočlenem 5. řádu, dosahuje moment M minima, činí klínový faktor ai = fi · a₃ · b²Cont + f₂ · a₅ · b⁴cont s

^v 5 f =--az-- a

20 f, = 0 a z-112

85546 (85546a)

4 4 4 4 4 9 4 4 4 0

4 4 4 9 4 9 4 9 9

499 44 4· 99 44 44 44

Na obrázku 3 je znázorněna konvenčně vybroušená dvojice CVC-válcú, která byla dimenzována s cílem co nejmenších rozdílů průměru. Tečna 8., dotýkající se koncového průměru J_ a konvexní partie válce, a druhá tečna 10, dotýkající se druhého koncového průměru a konkávní partie válce, probíhají paralelně k osám konvenčně vybroušených pracovních válců. Oproti tomu probíhají příslušné tečny CVC-válců podle obrázku 4, které byly dimenzovány s optimalizovanou klínovitostí, paralelně, avšak oproti osám válců nakloněně o optimální klínový úhel α (alpha).

Zastupuj e:

Dr. Miloš Všetečka v.r.

35546 (85546a)

44 »4 ·

JUDr. Miloš Všetečka advokát

120 00 Praha 2, Hálkova 2 • « · « 4 444 4 4

*..· UpráveYiá strana

Claims (2)

PATENTOVÉ NÁROKY

1. Válcovací stolice s dvojicí CVC-válců, výhodně dvojicí CVC-pracovních válců (1, 1') a dvojicí opěrných válců (2), které mají kontaktní oblast (b_COnt) , ve které působí horizontálně působící moment (Μ) , který vede k příčení válců (1, 2) a tím k axiálním silám ve válcových ložiscích, vyznačující se tím, že moment (M) je vhodným CVC-výbrusem válců (1, 1’) minimalizován s průběhem poloměru (obrys) CVC-válců (1, 1')/ který je definován formulací mnohočlenu:

R(x) = a₀ + ai · x + a₂ · x² + ...+ a_n · xⁿ = průběh poloměru

- souřadnice v podélném směru těla válce = aktuální poloměr válce = optimalizační parametr (klínový faktor), který je vytvořen offline jako průměrná hodnota z různých posuvných poloh CVC-válců (např. minimální, neutrální a maximální posuvná poloha) a₂ až a_n = přestavitelný rozsah CVC-systému, přičemž je CVC-výbrus při optimální klínovítosti vytvořen tak, že tečna (8'), která se dotýká koncového průměru (7') a konvexní partie válce (1'), a tečna (10’), která se dotýká druhého koncového průměru (9') a konkávní partie válce (1' ) , probíhají navzájem paralelně a oproti osám válců nakloněně o optimální klínový úhel (a).

16 85546 (85546a) • · •Upravená strana ·· ·· » ·« · • « e · · ···♦ • · · · · • ·· ·· «···

2. Válcovací stolice podle nároku 1, vyznačující se tím, že optimalizační parametr ai pro válec (1, 1') s průběhem poloměru podle formulace mnohočlenu 3. řádu v oblasti ai = fi · a₃ · b^z

2ont a pro válec (1, 1') s průběhem poloměru podle formulace mnohočlenu 5. řádu leží v oblasti