CZ285920B6

CZ285920B6 - Válcovací stojan v uzavřeném způsobu zastavění rámu

Info

Publication number: CZ285920B6
Application number: CZ972446A
Authority: CZ
Inventors: Uwe Quitmann
Original assignee: Mannesmann Ag
Priority date: 1995-02-16
Filing date: 1995-05-18
Publication date: 1999-11-17
Also published as: SI9520152A; KR19980702255A; PL321828A1; EP0809546B1; CZ244697A3; AU2521395A; JPH08215723A; EP0809546A1; ES2129824T3; WO1996025250A1; DE59505541D1; US5839314A; DE19506873C1; KR100352221B1; JP3841850B2; PL175442B1

Abstract

Vynález se týká válcovacího stojanu v uzavřeném způsobu zastavění rámu, především pro těžké válcování stolice k válcování plechů a pásů, skládajícího se ze dvou, stojanové okno k upevnění a vedení ložiskových těles válce ohraničujících stojanových nosníků se vzájemně paralelními vnitřními plochami a z horních a dolních příčníků, spojujících stojanové nosníky. Vynález se vyznačuje tím, že vnější strany /10/ každého stojanového nosníku /2, 3/, odvrácené od stojanového okna /6/, ke snížení průřezových ploch stojanových nosníků /2, 3/, vycházejících z příčníků /4, 5/, ustupují ve směru stojanového okna /6/, přičemž nejménší příčný řez stojanových nosníků leží v prostřední oblasti /11/ mezi horním a dolním příčníkem /4, 5/. ŕ

Description

Válcovací stojan v uzavřeném způsobu zastavění rámu

Oblast techniky

Vynález se týká válcovacího stojanu v uzavřeném způsobu zastavění rámu, především pro těžké válcovací stolice k válcování plechů a pásů, skládajícího se ze dvou stojanové okno k upevnění a vedení ložiskových těles válce svými paralelními vnitřními plochami ohraničujících stojanových nosníků a z horních a dolních příčníků, spojujících stojanové nosníky.

Dosavadní stav techniky

Stojany válcovacích stolic konvenční konstrukce se skládají zásadně ze dvou stojanových nosníků, ve kterých jsou upraveny válce, které běhají v ložiscích, vyztužených ložiskovými tělesy. Stojanové nosníky jsou nahoře a dole vzájemně spojeny příčnými spojovacími díly; příčné spojovací díly a stojanové nosníky tvoří stojany válcovací stolice. Stojany zachycují jako nosné konstrukční části válcovací stolice všechny síly, vznikající při procesu válcování. Proto musí stojany vykazovat vysokou pevnost při nepatrné deformaci a zároveň umožňovat příznivé uspořádání všech prvků stolice. Pro těžké válcovny se dává přednost jednodílným provedením stojanu v uzavřeném způsobu zastavění rámu.

Jak již bylo zmíněno, upínají okna, zůstávající mezi stojanovými nosníky, ložisková tělesa pro ložiska válců a musí být v tomto smyslu opatřena vedeními, na kterých jsou ložisková tělesa kluzně pohyblivá. To opět vyžaduje přesnou rovnoběžnost protilehlých vnitřních ploch stojanových oken s nepatrnými vzdálenostními tolerancemi tak, aby se mezi ložiskovými tělesy a stojanovými nosníky vyskytovala co možná nejmenší vůle a tak byly zajištěny nepatrné rozměrové úchylky válcovaného materiálu.

U konstrukčního dimenzování válcovacích stojanů, především u popsaných uzavřených stojanů, je nutno uvážit, že při válcování je výslednice válcovací síly nasměrována přibližně svisle, takže na celý systém působí dvě stejně velké, protichůdně nasměrované síly, které se pokouší tlačit příčníky od sebe. Uzavřený stojan může být početně považován za elastický rám, ve kterém při vertikálním směru síly v příčném řezu stojanových nosníků působí tažná síla, například ve velikosti poloviční válcovací síly, ale současně také ohybový moment, který působí na koncích stojanu (obr. 2). Příčníky, které jsou pevně spojeny se stojanovými nosníky, jsou namáhány výhradně ohýbáním. Největší pnutí ve stojanu se předpokládá na stojanových nosnících v plochách oken, protože jsou stojanové nosníky - vedle tahových napětí - působícím ohybovým momentem prohýbány směrem k oknu. Stojanové okno se svírá, tzn. světlá vzdálenost vnitřních stran stojanových nosníků se zatížením válce zmenšuje.

Protože musí být zaručena žádoucí tuhost stojanu, je cílem každého konstruktéra zajistit, aby prohýbání stojanových nosníků směrem ke stojanovému oknu nebo, jak bylo také zmíněno, svírání stojanu bylo udržováno v co možná nejmenší míře.

Je snadno pochopitelné, že příliš silné svírání stojanu vede ke vzpříčení ložiskových těles a zamezuje možnost jejich stavitelnosti. Možnost zvětšit vůli mezi ložiskovým tělesem a vnitřními plochami stojanových oken je vyloučena, protože je tím negativně ovlivněna stabilita vedení ložiskových těles a dochází tím k rozměrovým úchylkám válcovaného materiálu. Často je z důvodu sevření válcovací stolice potřebné dodatečné obrobení stojanového okna, pochopitelně s velkým vynaložením času a nákladů.

Různé návrhy řešení k udržení nepatrného sevření stojanu se v praxi osvědčily jen podmíněně. Zkoušelo se zvětšením příčníků snížit moment, ohýbající stojanové nosníky, nebo se zkoušelo

-1 CZ 285920 B6 zvětšit samotné nosníky, aby proti jejich prohýbání působil větší moment odporu. V obou případech se válcovací stolice vyráběly obtížněji, muselo se použít více materiálu, takže byla válcovací stolice mnohem dražší. Také se již zkoušelo podříznutím v rohových oblastech stojanových oken snížit tuhost stojanového rámu a prakticky modelovat stojan s „kloubovým nastavením“ příčníků a stojanových nosníků. Tato podříznutí však vedou ke zjevným oslabením stability válcovací stolice v těchto oblastech, aniž by přinesly žádoucí úspěch.

Již dokument JP-A 56-151108 popisuje válcovací stojan v uzavřeném způsobu zastavění rámu, u kterého se může zamezovat rozehýbání stojanových nosníků, které se uskutečňuje při válcovací síle, tím, že lze stojanové nosníky s hydraulicky spouštěnými svěracími ramínky stlačovat. U provedení podle tohoto dokumentu jsou stojanové nosníky vytvořeny tak, že v podstatném rozsahu své délky vyhazují konstantní příčný průřez, což znamená, že vnitřní a vnější strany stojanových nosníků probíhají paralelně. Pouze napojovací oblasti mezi stojanovými nosníky a příčníky jsou zesíleny, aby vznikající zatížení zachycovaly v rozích stojanového rámu. Zde upravené svěrky zamezují vybočení stojanových nosníků směrem ven tím, že se hydraulickými válci šíří předpínací síly. Sevření stojanových oken, vyplývající z válcovacích sil, se nedá s prostředky a opatřeními japonské patentové přihlášky zamezit.

Podstata vynálezu

Úkolem předkládaného vynálezu, vycházejíc z uvedených problémů, je upravit válcovací stojan v uzavřeném způsobu zastavění rámu tak, aby bylo - při současném zamezení koncentrace pnutí ve stojanu - svírání stojanových oken mezi stojanovými nosníky, vyplývající z válcovacích sil, minimalizováno na únosnou míru.

K řešení tohoto úkolu se podle vynálezu pro minimalizaci průřezových ploch stojanových nosníků ve směru stojanových oken navrhuje ustoupení vnější strany každého stojanového nosníku, odvrácené od stojanového okna, přičemž nejmenší příčný průřez stojanového nosníku leží ve střední oblasti mezi horním a dolním příčníkem.

Při zkouškách se přišlo na to, že plynulým nebo polygonálním ustoupením stojanových nosníků na jejich vnějších stranách se může značně snížit svírání stojanových nosníků ve směru ke stojanovým oknům. Oproti dosavadním předpokladům; tj. zvyšování stability stolice zvětšováním příčného řezu stojanu a tím zmenšování svírání stojanového okna, se zjistilo, že zmenšování příčného průřezu stojanových nosníků vede přesně k žádanému cíli, dochází-li ke snížení příčného průřezu na vnější straně stojanových nosníků, tedy na straně stojanového nosníku, odvrácené od stojanového okna, popsaným způsobem.

Výhodně dostanou vnější strany každého stojanového nosníku v podélném směru konkávně probíhající obrysy, takže se rozměry příčného průřezu stojanových nosníků ve směru od příčníků plynule snižují až ke střední oblasti stojanového nosníku.

Podle zvláštního znaku vynálezu lze popsat snižování průřezu prostřednictvím obrysu vnější strany každého stojanového nosníku, který probíhá v podélném směru a je ve tvaru kruhového oblouku. Střed poloměru kruhového oblouku, opisujícího obiys, leží ve středové oblasti mimo stojanový nosník.

Je také možné, aby vnější strany každého stojanového nosníku měly v podélném směru parabolicky probíhající obrysy nebo aby odpovídaly například ohybové čáře nosníku na dvou vzpěrách.

-2CZ 285920 B6

V rámci vynálezu je také možné vytvořit vnější strany každého stojanového nosníku v podélném směru tak, že v obrysu vykazuje polygonální konfiguraci, v extrémním případě může být polygon vytvořen ze tří bodů.

Se zvláštním tvarováním stojanových nosníků podle vynálezu jsou dále podstatné výhody oproti známým válcovacím stolicím. Sevření stojanů v oblasti středu stojanu se může redukovat k nule, takže již není nutné žádné nákladné dodatečné obrobení stojanů. Z toho vyplývají úspory času a nákladů, také díky vyšší použitelnosti válcovací stolice. Ložisková tělesa mohou být ve stojanovém okně vedena ve velmi úzkých tolerancích, z toho vyplývá podstatně nepatrnější rozměrová úchylka válcovaného materiálu lepším vedením ložiskových těles, jakož i klidnějším během ložiska. Axiální zatížení válcového ložiska je nepatrnějším zkřížením válců zmenšeno. Vynalezená opatření jsou nanejvýš jednoduchá a kromě toho jsou spojena s úsporou materiálu na samotném stojanu.

Přehled obrázků na výkresech

Vynález bude blíže vysvětlen prostřednictvím konkrétních příkladů provedení, znázorněných na výkresech, na kterých představuje obr. 1 v silně zjednodušeném trojrozměrném zobrazení válcovací stojan v uzavřeném způsobu zastavění rámu podle stavu techniky, obr. 2 schematicky očekávané sevření a rozehnutí stojanového okna při zatížení válce, obr. 3 válcovací stojan podle vynálezu, obr. 4 diagram horizontálního sevření válcovacího stojanu podle stavu techniky a podle vynálezu v závislosti na výšce válcovacího stojanu, obr. 5 sloupcový diagram maximálního srovnávacího napětí a vertikální rozšíření stojanu podle stavu techniky a podle vynálezu ve srovnání, a obr. 6 trojrozměrný diagram sevření válcovacího stojanu podle vynálezu při válcovacích silách mezi 0 a 100 % v závislosti na výšce válcovacího stojanu.

Příklady provedení vynálezu

Na obr. 1 je v trojrozměrném, silně zjednodušeném, zobrazení znázorněn válcovací stojan v uzavřeném způsobu zastavění rámu, který je popsán v úvodu popisu jako stav techniky. Válcovací stojan je označen vztahovou značkou 1. Skládá se z obou stojanových nosníků 2 a 3, které jsou vzájemně spojeny horním příčníkem 4 a dolním příčníkem 5. Uvnitř uzavřeného rámu, vzniklého tímto uspořádáním stojanu, zůstává vztahovou značkou 6 označené stojanové okno, jehož vnitřní plochy 7, nacházející se na stojanových nosnících 2 a 3, jsou vytvořeny rovné a vzájemně paralelní. Homí příčník 4 válcovacího stojanu 1 má otvor pro tlakovou matku, který není v souvislosti s předkládaným vynálezem důležitý. Stojanové nosníky 2 a 3 mají patrné příčné průřezy, které mají mezi horním příčníkem a dolním příčníkem stejné rozměry.

Na obr. 2 je schematicky znázorněna deformace stojanu, ke které dochází, když válcovací síly Y a Y' ve vertikálním směru rozehýbají homí a dolní příčník 4, 5 válcovacího stojanu L V tomto případě se totiž stojanové nosníky 2 a 3, jak ukazuje čárkovaně naznačená čára 8, ohýbají dovnitř a zmenšují světlou šířku stojanového okna. Míra tohoto konstrukčního ustoupení stojanového

-3 CZ 285920 B6 okna 6 je závislá na velikosti působících sil Y a Y', rozměrech LI a L2 stojanových příčníků 4 a 5 a stojanových nosníků 2 a 3, jakož i jejich momentů odporu JL

Ukázalo se, že míra 9 prohnutí, respektive sevření stojanových nosníků 2, 3 může být zřetelně redukována a může vést až k nule, jsou-li podle návrhu vynálezu stojanové nosníky 2 a 3 ve směru stojanového okna 6 zúženy, jak je zobrazeno na obr. 3. Vnější strany 10 stojanových nosníků jsou například opatřeny obrysem, který lze opsat kruhovým obloukem o poloměru R, přičemž střed kružnice o poloměru R leží na pomyslné, středem 11 válcovací stolice 1 probíhající horizontále mimo stojan. Poloměr R je v příkladu provedení zvolen tak, že míra ustoupení obou stojanových nosníků 2 a 3 činí zhruba 30 % nesevřeného nosníku podle obr. 1. Přitom se v příkladu provedení početně vychází z válcovacího stojanu o celkové výšce 14 900 mm a tloušťce stojanového nosníku 960 mm. Výška dolního a horního příčníku se předpokládala 2300 mm. Míra konstrukčního ustoupení vnější strany každého stojanového nosníku se předpokládala 250 mm u varianty 1 a 295 mm u varianty 2, obě se týkají stojanového nosníku válcovacího stojanu z úvodní části podle obr. 1 při předpokládané tloušťce nosníku 960 mm.

Na obr. 4 je znázorněný diagram míry horizontálního sevření v závislosti na stojanové výšce, přičemž plná čára reprodukuje sevření válcovací stolice z úvodní části, čára čárkovaná delšími čárkami variantu 1, tedy při ustoupení 250 mm, a čára čárkovaná kratšími čárkami variantu 2 při ustoupení 295 mm. Z diagramu se dá velmi zřetelně rozpoznat, že se u stojanových nosníků, nevytvořených podle vynálezu, očekává horizontální sevření ve středu stolice téměř 2 mm. Obě varianty podle vynálezu ukazují zřetelně snížené sevření po celé výšce stojanu, přičemž v případě varianty 2, tedy při míře ustoupení 295 mm, se sevření v oblasti stojanového středu u 100% válcové zátěže blíží k nulové hodnotě.

Ve sloupcovém diagramu podle obr. 5 je toto zobrazení potvrzeno. Zcela zřejmě je uzpůsobením válcovací stolice podle vynálezu sníženo srovnávací napětí ze 72,6 N/mm² u stavu techniky na 67,8 N/mm² u varianty 2. Sice se přitom bezvýznamně zvyšuje vertikální rozšíření stojanu ve směru působících sil Y a Y' z 2,13 na 2,39 mm, toto vertikální rozšíření válcovací stolice je však ve srovnání se sevřením stojanového okna neškodné a zanedbatelně malé.

Na obr. 6 je v dalším způsobu zobrazení znázorněno horizontální sevření u válcovací stolice podle vynálezu v trojrozměrném diagramu a v závislosti na procentuální válcovací síle. Také zde je zřejmé, že ve středové oblasti stojanu dochází - i u 100% válcovací síly - k jasně ubývajícímu, knule se blížícímu snížení sevření, takže válcovací stojan, vytvořený podle vynálezu, řeší stanovený úkol jednoduchým způsobem.

Claims

PATENTOVÉ NÁROKY

1. Válcovací stojan v uzavřeném způsobu zastavění rámu, především pro těžké válcovací stolice k válcování plechů a pásů, skládající se ze dvou stojanové okno (6) k upevnění a vedení ložiskových těles válce svými paralelními vnitřními plochami ohraničujících stojanových nosníků (2, 3) a z horních a z dolních příčníků (4, 5), spojujících stojanové nosníky (2, 3), vyznačující se tím, že k minimalizaci sevření stojanového okna, vyplývajícího z působení válcovacích sil, vnější strany (10) každého stojanového nosníku (2, 3), odvrácené od stojanového okna (6), ke snížení průřezových ploch stojanových nosníků (2, 3), ve směru od příčníků (4, 5) ke středu stojanového okna (6) plynule nebo polygonálně ustupují, přičemž nejmenší příčný průřez stojanových nosníků leží v prostřední oblasti (11) stojanových nosníků (2, 3) mezi horním a dolním příčníkem (4, 5).

-4CZ 285920 B6
2. Válcovací stojan v uzavřeném způsobu zastavění rámu podle nároku 1, vyznačující se tím, že vnější strany (10) každého stojanového nosníku (2, 3) mají v podélném směru konkávně probíhající obrysy.
3. Válcovací stojan v uzavřeném způsobu zastavění rámu podle nároku 1, vyznačující se tím, že vnější strany (10) každého stojanového nosníku (2, 3) mají v podélném směru obrysy, probíhající ve tvaru kruhového oblouku.

10 4. Válcovací stojan v uzavřeném způsobu zastavění rámu podle nároku 1, vyznačující se tím, že vnější strany (10) každého stojanového nosníku (2, 3) mají v podélném směru parabolicky probíhající obrysy.