DE2202037C3

DE2202037C3 - Antriebseinrichtung für Duowalzwerke

Info

Publication number: DE2202037C3
Application number: DE19722202037
Authority: DE
Inventors: Viktor D. Lurev; Igor M. Makeev; Lev D. Peskin; Vsemir V. Romanov; Boris E. Schitomirskij; Evgenij A. Schukevitsch-Stoscha; Michail M. Ljuberzy Vaninskij
Original assignee: VSESOJUZNYJ NAUTSCHNO-ISSLEDOVATELSKIJ I PROEKTNO-KONSTRUKTORSKIJ INSTITUT METALLURGITSCHESKOGO MASCHINO-STROENIJA VNIIMETMASCH MOSKAU
Current assignee: VSESOJUZNYJ NAUTSCHNO-ISSLEDOVATELSKIJ I PROEKTNO-KONSTRUKTORSKIJ INSTITUT METALLURGITSCHESKOGO MASCHINO-STROENIJA VNIIMETMASCH MOSKAU
Priority date: 1972-01-17
Filing date: 1972-01-17
Publication date: 1978-04-06
Also published as: DE2202037A1; FR2169750B1; FR2169750A1; DE2202037B2

Description

N = c (Mn - M'n¹), darin ist bzw. sind

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Die Erfindung betrifft eine Antriebseinrichtung für Duowalzwerke, bei der die beiden Walzen bei gleichen Walzendurchmessern mit unterschiedlichen Drehgeschwindigkeiten mittels zweier Antriebsmotoren und zugehöriger Untersetzungsgetriebe antreibbar sind und die Antriebsmotoren mechanisch miteinander verbunden sind, wobei der Antrieb mindestens einer Walze durch Überlagerung der Drehzahlen der beiden Antriebsmotoren mit Hilfe eines Zahnradgetriebes erfolgt.

Solche Antriebseinrichtungen werden bei Walzstraßen von Hüttenwerksbetrieben eingesetzt. In letzter Zeit sind neue Metallbearbeitungsprozesse entwickelt worden, welche als »Walzziehen« bezeichnet werden. Dabei wird beim Walzen infolge unterschiedlicher Drehgeschwindigkeiten der Walzen das Metall zusätzlich noch gestreckt Solche Verfahren sind wirtschaftlicher als die herkömmlichen und ermöglichen es außerdem, die Dickenabnahme des Metalls im Walzgerüst wesentlich zu verringern.

Es sind Walzstraßen mit Duowalzgerüsten bekannt, bei denen jede Walze direkt oder über ein Untersetzungsgetriebe mit einem Antriebsmotor verbunden ist. fto Bei solchen Duowalzgerüsten sind die Walzen unabhängig voneinander praktisch mit einer beliebigen Geschwindigkeit antreibbar.

Der Betrieb dieser Walzstraßen bei unterschiedlichen Drehgeschwindigkeiten der Walzen ist jedoch aus ft₅ folgenden Gründen nicht wirtschaftlich. Eine der Walzen arbeitet nämlich immer im Wirkbetrieb, ihre Geschwindigkeit ist größer, und die zweite Walze (U

die zur Prozeßdurchführung erforderliche Leistung,

Mund Af das Drehmoment an der Antriebswalze bzw.

an der getriebenen Walze,

π und// die Drehgeschwindigkeit der Antriebswalze bzw. der getriebenen Walze,

c ein Umrechnungsfaktor für die entsprechen

den Leistungseinheiten.

Um auf der bekannten Walzstraße einen Walzprozeß mit unterschiedlichen Geschwindigkeiten der Walzen durchzuführen, ist eine installierte Leitung Σ Ng der Antriebsmotoren erforderlich, welche sich aus folgender Gleichung ergibt:

= c

(2)

Zur Reversierbarkeit des Walzstraßenbetriebes ist folgende installierte Leistung erforderlich

Σ^g = 2c (Mn)_max.

(3)

Aus dem Vergleich der drei Gleichungen (1), (2) und (3) geht hervor, daß für eine Walzstraße mit Einzelantrieb der Walzen die installierte Leistung den für den Walzbetrieb erforderlichen Energieaufwand wesentlich überschreitet, und zwar um mehr als das Doppelte. Außerdem sind große Verluste, die mil der doppelten Energieumformung verbunden sind, unvermeidlich, da die Energie zunächst aus der mechanischen Form in die elektrische und dann wieder in die mechanische umgewandelt werden muß. Die große installierte Leistung setzt auch eine entsprechend vergrößerte Energieversorgungseinrichtung voraus. Da es erforderlich ist. Energie abwechselnd von jedem der Antriebsmotoren ins Netz aufzunehmen, wird die Regelgenauigkeit der Maschinengeschwindigkeiten und folglich auch die des Walzprozesses geringer.

Aus der DE-PS 7 45 715 ist ein Walzwerk zum Auswalzen von Bändern bekannt, bei welchem jedoch nur eine der beiden Arbeitswalzen über ein Differentialgetriebe angetrieben wird.

Auch die DE-PS 8 61 683 zeigt eine Anordnung von Walzen und Differentialgetrieben. Dort wird die Antriebsleistung von einem einzigen Antriebsmotor in zwei oder mehrere Zweige aufgeteilt, wobei das Walzgerüst immer mehr als zwei Walzen aufweist. Die Aufteilung erfolgt mit Hilfe von insgesamt drei Differentialgetrieben. Diese Anordnung ermöglicht es, daß die unter dem Walzdruck stehenden Walzen einwandfrei und ohne zu rutschen aufeinander abrollen, da sich die Drehzahlen infolge der Zwischenschaltung der Differentialgetriebe frei einstellen können. Es ist daher mit dieser Anordnung nicht möglich, an den Arbeitswalzen unterschiedliche Drehgeschwindigkeiten beliebig einzustellen.

Aus der GB-PS 12 39 128 ist eine Vorrichtung mit mehreren Walzgerüsten, Differentialgetrieben und

Aniriebsmotoren bekannt, in deren Walzgerüsten jeweils nur eine Walze angetrieben wird. Die aufeinanderfolgenden Walzgerüste werden dabei von einem Hauptantriebsmotor angetrieben. Diese Vorrichtung hat den Nachteil, daß für jedes Walzgerüst zusätzlich ein Antriebsmotor vorgesehen sein muß, der mit diesem über ein Differentialgetriebe verbunden ist, damit im Werkstück kein Zug oder kein Druck zwischen zwei Walzgerüsten auftreten kann.

Aus »Stahl und Eisen«, 76 (1956), Nr. 26, 27. Dezember, Seite 1763, ist ein Differentialgetriebe bekannt, welches für den Antrieb einer Walze eines Streckreduzierwalzwerkes für die Rohrfertigung benutzt wird. Dabei wird die eine Antriebswelle des Getriebes mit einem Drehstrommotor für die Grunddrehzahl verbunden, der jedoch nicht regelbar ist, während die andere Antriebswelle ais Überlagerungsantrieb dient, mit welchem die Antriebsdrehzahl verändert werden kann.

Aus der GB-PS 6 88 974 ist ein Antrieb für ein Walzgerüst bekannt, der über eine Riemenscheibe angetrieben wird. Die die Riemenscheibe aufnehmende Antriebswelle trägt dabei das Sonnenrad eines Planetengetriebes und ist über dieses mit den beiden Arbeitswalzen verbunden. Diese Vorrichtung benötigt ein stufenlos regelbares Riemengetriebe. Die Drehzahlen der Walzen stellen sich mit Hilfe eines Differentialgetriebes frei auf das Werkstück ein und sind nicht unabhängig voneinander regelbar. Anstelle des Antriebes über die Riemenscheibe können zwar auch zwei getrennte Antriebsmotoren verwendet werden, wobei sich aber in der Wirkung des Getriebes kein Unterschied ergibt.

Aus der US-PS 20 23 231 ist ein Antrieb mit zwei Antriebsmotoren bekannt, die über ein Getriebe miteinander gekoppelt sind. Jeder Antriebsmotor treibt dabei ein Ritzel des Getriebes an, welches wiederum zwei Abtriebswellen hat, die mit derselben Drehzahl arbeiten. Mit dieser Anordnung lassen sich auch die Drehzahlen der beiden Antriebsmotoren nicht unabhängig voneinander einstellen.

Die US-PS 25 13 399 zeigt eine Antriebsvorrichtung, bei der zwei verschiedenartig ausgeführte Antriebsmotoren erforderlich sind. Bei dem einen Antriebsmotor sind sowohl der Läufer als auch der Ständer drehbar. Es ist kein besonderes Differentialgetriebe vorhanden, sondern dieser Antriebsmotor ist so ausgebildet, daß er mit einem Getriebe für die Verbindung mit dem anderen Antriebsmotor eine bauliche Einheit bildet. Diese Ausführung ist sehr teuer, weil der Antriebsmotor eine Sonderanfertigung ist. Die Anordnung hat den Nachteil, daß der Antriebsmotor bei Betriebsstörungen nicht einfach abgekuppelt und ausgewechselt werden kann. Auch der Ausbau des zweiten Antriebsmotors ist schwierig, weil dieser über seine Läuferwelle am einen Ende mit einem Untersetzungsgetriebe und am anderen Ende mit einem Riementrieb verbunden ist. Das Verhältnis der Drehzahlen der beiden Antriebsmotoren wird über dieses Getriebe mit konischen Riemenscheiben geregelt. Ein solches Getriebe ist den besonderen Anforderungen, wie sie beim Reversierbetrieb mit Drehzahlveränderungen vom Stillstand bis zum höchsten Wert in beiden Richtungen auftreten, nicht gewachsen.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Antriebseinrichtung inzugeben, bei welcher die erforderliche zu installierende Leistung, insbesondere für reversierenden Walzbelneb, gegenüber derjenigen

bekannter Einrichtungen verringert werden kann und welche eine wirtschaftliche Arbeitsweise und eine große Regelungsgenauigkeit ermöglicht.

Diese Aufgabe ist erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß der Antrieb beider Walzen durch zwei zwischen den Antriebsmotoren mit den zugehörigen Untersetzungsgetrieben und den Walzen angeordnete, als Differentialgetriebe ausgebildete Zahnradgetriebe ausgeführt ist, wobei die Sonnenräder und die Zahnkränze der Differentialgetriebe die Antriebsglieder sind und jeweils zu einem Paar verbunden sind.

Gemäß den Unteransprüchen, denen nur Schutz in Verbindung mit dem Hauptanspruch zukommt, ist es vorteilhaft, daß die Anzahl der die Sonnenräder verbindenden Zahnräder ungeradzahlig und die Anzahl der die Zahnkränze verbindenden Zahnräder geradzahlig ist.

Entsprechend ist es auch vorteilhaft, daß die Anzahl der die Sennenräder verbindenden Zahnräder geradzahlig und die Anzahl der die Zahnkränze verbindenden Zahnräder ungeradzahlig ist

Das Wesen der Erfindung besieht üar'n, daß bei den anmeldungsgemäßen Duowalzwerken die Walzen mechanisch miteinander verbunden sind. Der Schließungskreis ist so gebaut, daß sich in ihm automatisch die Wirklei'itungen und die Blindleistungen bei beliebiger Walzrichtung summieren. Der Antrieb wird an den geschlossenen Kreis von außen angeschlossen und arbeitet daher immer im Wirkbetrieb, wobei die durch den Walzprozeß und durch Reibung entstehenden Energieverluste ausgeglichen werden. Daher ist es möglich, die installierte Leistung wesentlich zu verringern. Die Energieaufnahme der von der Bremswalze abgegebenen Energie in das elektrische Netz, die mit zusätzlichem baulichen Aufwand, Betriebsschwierigkeiten und Elektroenergieverlusten verbunden wäre, wird mit der Erfindung überflüssig.

Die Walzen der anmeldungsgemäßen Duowalzwerke werden mechanisch durch zwei Differentialgciriebe miteinander verbunden, deren Zahnkränze und Sonnenräder, die Antriebsglieder, paarweise miteinander durch Zahnradgetriebe derart in Verbindung stehen, daß bei einer Verbindung der Anzahl der Zahnräder eine gerade Zahl und bei der anderen eine ungerade Zahl ist, während die Walzen über Spindeln oder Kupplungen jeweils mit ihrem zugehörigen Getriebeabtriebsglied verbunden sind. Eine solche Verbindung macht den Getriebezug elastisch, d. h., sie ermöglicht es, mit Hilfe von zwei Antriebsmotoren die Drehgeschwindigkeit jeder Walze zu regeln, wobei das Summieren der Wirkleistungen und der Blindleistungen innerhalb eines geschlossenen Kreises sichergestellt ist. Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in der Zeichnung darg€',u!lt und werden im folgenden näher beschrieben. Es zeigt

F i g. 1 einen Geti iebezug der Duowalzwerke,

F i g. 2 einen weiteren Getriebezug der Duowalzwerke.

Die erfindungjgemäBe Antriebseinrichtung besitzt Walzen 1 und 2, die durch Spindeln 3 und 4 mit Differentialgetrieben 5 und 6 verbunden sind, sowie einen Antrieb, der aus Antriebsmotoren 7 und 8 und aus Untersetzungsgetrieben 9 und 10 besteht. Jedes Differentialgetriebe 5 bzw. 6 hat Antriebsglieder, nämlich ein Sonnenntd 11 bzw. 12 und einen Zahnkranz 13 bzw. 14, sowie ein Abtriebsglied 15 bzw. 16. Die Sonnenräder 11 und 12 sind miteinander durch Zahnräder 17,18 und 19 (F i g. 1) oder durch Zahnräder

20 und 21 (F i g. 2) verbunden, während die Zahnkränze 13 und 14 miteinander durch Zahnräder 22 und 23) (F i g. 1) oder durch Zahnräder 24, 25 und 26 (F i g. 2) verbunden sind. Die Spindeln 3 und 4 sind mit den Abtriebsgliedern 15 und 16 verbunden. Der eine Antriebsmotor 7 ist über ein Zahnrad 27 mit den Kraftübertragungs-Zahnrädern 17, 18 und 19 (Fig. I) verbunden, während der andere Antriebsmotor 8 über ein Zahnrad 28 mit den Kraftübertragungs-Zahnrädern 22 und 23 verbunden ist. Der Antriebsmotor 7 kann auch dirzkt mit der Welle eines der Sonnenräder, nämlich des Sonnenrades 11, verbunden sein, während der Antriebsmotor 8 mit der Welle des Zahnrades 25 (Fig. 2) verbunden ist.

Die erfindungsgemäße Antriebseinrichtung arbeitet folgendermaßen. Beim Einschalten der Antriebsmotoren 7 und 8 erhalten die Abtriebseleniente des Antriebes die eine oder die andere Drehrichtung. Wenn die Drehung entsprechend den Pfeilen »a« und »ix< (Fig. I) oder »c« und »d« (Fig. 2) erfolgt, haben die Geschwindigkeiten des Sonnenrades 12 und des Zahnkranzes 14 im Differentialgetriebe 6 die gleiche Richtung und summieren sich am Abtriebsglied 16 mit dem gleichen Vorzeichen. In diesem Falle sind im anderen Differentialgetriebe, nämlich im Differentialgetriebe 5, die Drehrichtungen des Sonnenrades 11 und des Zahnkranzes 13 einander entgegengesetzt, und die Geschwindigkeiten summieren sich am Abtriebsglied 15, wobei sie entgegengesetzte Vorzeichen haben. Daher wird die Drehgeschwindigkeit der Walze 2 gleich der Geschwindigkeitssumme der Antriebsglieder und die Drehgeschwindigkeit der Walze 1 gleich der Geschwindigkeitsdifferenz derselben. Die Walzen 1 und 2 laufen also mit unterschiedlichen Geschwindigkeiten um. Durch die Wahl der Geschwindigkeiten der Antriebsmotoren 7 und 8 wird erreicht, daß das Verhältnis der Drehgeschwindigkeit des Zahnkran/e 13 zum Übersetzungsverhältnis /wischen Zahnkran und Abtriebsglied 15 größer ist als das Verhältnis dei Drehgeschwindigkeit des Sonnenrades 11 /um Überset Zungsverhältnis zwischen Sonnenrad und Abtricbsgliet 15. Hierdurch wird gewährleistet, daß die Walzen 1 unc 2 in entgegengesetzten Richtungen umlaufen.

Zum Reversieren der Walzstraße muß die Walze ί zur angetriebenen Walze und die Walze 1 zu ι Antriebswalze werden. Hierbei werden ihre Drehrich tungen umgekehrt, wobei das Geschwindigkeitsvcrhält ms beibehalten wird. Dies wird durch Ändern dci Drehrichtung des Antriebsmotors 8 (Fig. I) und de Antriebsmotors 7 (Fig. 2) erreicht, wobei die absoluti Geschwindigkeitsgröße beibehalten wird. In diesen Falle werden also die Drehrichtung der Zahnkränze 1 ■ und 14 der beiden Differentialgetriebe 5 und f umgekehrt. Danach summieren sich am Abtriebsglied 1'. die Drehgeschwindigkeiten des Sonnenrades 11 und de Zahnkranzes 13, wobei sie das gleiche Vorzeicher haben, während sich am Abtriebsglied 16 die Drehgc schwindigkeiten des Sonnenrades 12 und des Zahnkran zes 14 summieren, die entgegengesetzte Vorzeicher haben. Auf diese Weise besitzen bei den Antriebsein richtungen, die gemäß einer der beiden Bauformer ausgeführt sind, die Antriebsmotoren 7 und 8 keim direkte Verbindung mit den Walzen I und 2 unc arbeiten in Wirkbetrieb. Ihre Energie gelangt in der kinematisch geschlossenen Kreis, wobei die in ihn durch den Walzprozeß und durch Reibung entstehen den Gesamtleistungsverluste ausgeglichen werden.

Ohne die Reibungsverluste zu betrachten, überschrei tet die installierte Motorleistung bei einer solcher Antriebseinrichtung die Leistung bei sehr intensive Walzstraßenbetriebsweise nicht.

Ilicr/u I Hhill /xidiruincen

Claims

Patentansprüche:

1. Antriebseinrichtung für Duowalzwerke, bei der die beiden Walzen bei gleichen Walzendurchmessern mit unterschiedlichen Drehgeschwindigkeiten mittels zweier Antriebsmotoren und zugehöriger Untersetzungsgetriebe antreibbar sind und die Antriebsmotoren mechanisch miteinander verbunden sind, wobei der Antrieb mindestens einer Walze durch Überlagerung der Drehzahlen der beiden Antriebsmotoren mit Hilfe eines Zahnradgetriebes erfolgt, dadurch gekennzeichnet, daß der Antrieb beider Walzen (1, 2) durch zwei zwischen den Antriebsmotoren (7, 8) mit den zugehörigen Untersetzungsgetrieben (9,10) und den Walzen (1,2) angeordnete, als Differentialgetriebe (5,6) ausgebildete Zahnradgetriebe ausgeführt ist, wobei die Sonnenräder (11,12) und die Zahnkränze (13,14) der Differentialgetriebe (5, 6) die Antriebsglieder sind und jeweilsasu einem Paar verbunden sind.

2. Antriebseinrichtung nach Anspruch !, dadurch gekennzeichnet, daß die Anzahl der die Sonnenräder (11, 12) verbindenden Zahnräder (17, 18, 19) ungeradzahlig und die Anzahl der die Zahnkränze (13,14) verbindenden Zahnräder (22,23) geradzahlig ist.

3. Antriebseinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Anzahl der die Sonnenräder (11,12) verbindenden Zahnräder (20,21) geradzahlig und die Anzahl der die Zahnkränze (13, 14) verbindenden Zahnräder (24, 25, 26) ungeradzahlig ist.

arbeitet in Bremsbetrieb. Daher wird der gesamte Energieaufwand für den Walzbetrieb mit unterschiedlichen Umfangsgeschwindigkeiten der Walzen durch die Differenz der zugeführten und der zurückgewonnenen Leistung bestimmt Es gilt