PL175442B1 - Stojak walcarki o zamkniętej konstrukcji ramowej - Google Patents

Abstract

1. Stojak walcarki o zamknietej konstrukcji ramowej, przeznaczonej w szczególnosci do ciez- kiej klatki walcarki do walcowania blach i tasm, skladajacy sie z dwóch okien stojaka sluzacego do zamocowania i prowadzenia poduszek walców walcarki ograniczonych dzwigarami stojaka z równoleglymi do siebie powierzchniami wewne- trznymi i dzwigarów stojaka laczacych górne i do- lne poprzecznice, znamienny tym, ze zewnetrzne powierzchnie (10) kazdego dzwigara stojaka od- wrócone od okna stojaka (6) poczawszy od po- przecznie (4, 5), przy zmniejszeniu powierzchni przekrojów dzwigarów stojaka (2, 3) sa cofniete w kierunku okna stojaka w sposób ciagly lub w ksztalcie wieloboku, przy czym najmniejszy prze- krój dzwigara stojaka znajduje sie w obszarze sro- dkowym (11) dzwigara stojaka (2, 3) pomiedzy górna i dolna poprzecznica (4, 5) Fig. 3 PL PL PL PL

Description

Przedmiotem wynalazkujest stojak walcarki o zamkniętej konstrukcji ramowej, przeznaczony w szczególności do ciężkiej klatki walcarki do walcowania blach i taśm.

Walcarki o konwencjonalnej konstrukcji składają się zasadniczo z dwóch stojaków, w których są umieszczone walce, obracające się w łożyskach podpartych w poduszkach walców. Stojaki są połączone ze sobą na górze i na dole za pomocą części wiązania poprzecznego, przy czym części wiązania poprzecznego i stojaki tworzą klatkę walcarki. Stojaki jako nośne części konstrukcyjne klatki walcarki przejmują wszystkie siły powstające podczas procesu walcowania. Z tego względu stojaki muszą posiadać dużą wytrzymałość, nie mogą ulegać dużym odkształceniom i jednocześnie muszą umożliwiać korzystne rozmieszczenie wszystkich elementów klatki. W ciężkich walcarkach stosowane są stojaki jednoczęściowe o zamkniętej konstrukcji ramowej.

Jak już wspomniano, okna znajdujące się pomiędzy dźwigarami stojaka mieszczą poduszki łożysk walców i są zaopatrzone w prowadnice, po których ślizgają się poduszki walców. Wymaga to dokładnej równoległości leżących naprzeciwko siebie płaszczyzn wewnętrznych okien stojaków, przy małej tolerancji odległości, w celu zapewnienia możliwie małego luzu ruchowego pomiędzy poduszkami walców i dźwigarami stojaków i tym samym małych odchyłek wymiarów materiału walcowanego.

Podczas konstruowania stojaków walcarki, w szczególności w opisanych stojakach zamkniętych należy uwzględnić to, że nacisk walców powstający podczas walcowania jest skierowany prawie prostopadle, tak ze na cały układ działają dwie o równej wartości przeciwnie skierowane siły, które starają się rozsunąć poprzecznice. Zamknięty stojak można rozważać w obliczeniach jako sprężystą ramę, w której przy pionowym kierunku siły w przekroju dźwigara stojaka działa siła rozciągająca, przykładowo o wartości równej połowie nacisku walców, ale jednocześnie działa także moment zginający przyłożony w narożach stojaka. Poprzecznice są

175 442 połączone sztywno z dźwigarami stojaków i narażone wyłącznie na zginanie. Największe naprężenie w stojaku występuje w dźwigarach stojaka w płaszczyznach okien, ponieważ dźwigary stojaka oprócz naprężeń rozciągających są zginane w kierunku okna przez działający moment zginający. Okno stojaka ulega przewężeniu, to znaczy odstęp w świetle powierzchni wewnętrznych dźwigarów stojaka zmniejsza się z powodu obciążenia walców.

Ze względu na potrzebę zagwarantowania wymaganej sztywności stojaka, celem każdego konstruktora jest zapewnienie, aby ugięcie dźwigara stojaka w kierunku okna stojaka, lub jak to wyżej wspomniano, przewężenie stojaka było możliwie małe.

Jest zrozumiałe, że zbyt duże przewężenie stojaka prowadzi do zakleszczania się poduszek walców i utrudnia ich zdolność do nastawiania. Powiększenie luzu pomiędzy poduszką walca i powierzchniami wewnętrznymi okna stojaka jest wykluczone, ponieważ wpływa on negatywnie na stateczność prowadzenia poduszki walca i z tego powodu występują odchyłki wymiarów materiału walcowanego. Dlatego często przewężenie klatki walcarki wymaga poddania okna stojaka ponownej obróbce przy, ze zrozumiałych względów, wysokich nakładach finansowych i konieczności przeprowadzenia czasochłonnych operacji.

Rozmaite propozycje rozwiązań mające na celu zapewnienie małego przewężenia stojaka, okazują się w praktyce skuteczne tylko częściowo. Próbowano poprzez powiększenie poprzecznicy zmniejszyć moment zginający dźwigar stojaka lub też próbowano tak powiększyć sam dźwigar, aby jego ugięciu przeciwstawić duży wskaźnik wytrzymałości na zginanie. W obydwóch przypadkach wymagało to budowania cięższych klatek walcarek, a więc zużycia większej ilości materiału, co powodowało, że klatka walcarki stawała się bardzo kosztowna. Próbowano już także zmniejszyć sztywność ramy stojaka przez wykonanie podcięć w narożach okna stojaka i praktycznie symulowano stojak o poprzecznicach “połączonych przegubowo” z dźwigarami stojaka. Te podcięcia prowadziły jednakże do wyraźnego pogorszenia stateczności w tych obszarach klatki walcarki, nie przynosząc pożądanego rezultatu.

W dokumencie patentowym JPA 56151108 przedstawiono stojak walcarki o zamkniętej konstrukcji ramowej, w którym można zapobiec ugięciom dźwigarów stojaka wynikającym z nacisku walców w ten sposób, że dźwigary stojaka są ściskane za pomocą hydraulicznie napędzanych jarzm w kształcie klamer. W tym dokumencie patentowym dźwigary stojaka mają w zasadniczym obszarze ich długości stały przekrój, to znaczy wewnętrzne i zewnętrzne powierzchnie dźwigarów stojaka przebiegają równolegle. Jedynie obszary węzłowe, pomiędzy dźwigarami stojaka i dźwigarami poprzecznymi, są wzmocnione w celu przejmowania obciążeń w narożach raimy stojaka. Przewidziane tam klamry, do których przykładane są za pomocą cylindrów hydraulicznych siły napięcia wstępnego, zapobiegają utracie stateczności dźwigarów stojaka na zewnątrz. Przewężenia okna stojaka wynikającego z nacisku walców nie można osiągnąć za pomocą sposobów i środków technicznych przedstawionych w japońskim opisie patentowym.

Przedmiotem wynalazku jest stojak walcarki o zamkniętej konstrukcji ramowej, przeznaczonej w szczególności do ciężkiej klatki walcarki do walcowania blach i taśm, składający się z dwóch okien stojaka służącego do zamocowania i prowadzenia poduszek walców walcarki ograniczonych dźwigarami stojaka z równoległymi do siebie powierzchniami wewnętrznymi i dźwigarów stojaka łączących górne i dolne poprzecznice.

Istota wynalazku polega na tym, że zewnętrzne powierzchnie każdego dźwigara stojaka odwrócone od okna stojaka począwszy od poprzecznie, przy zmniejszeniu powierzchni przekrojów dźwigarów stojaka, są cofnięte w kierunku okna stojaka w sposób ciągły lub w kształcie wieloboku, przy czym najmniejszy przekrój dźwigara stojaka znajduje się w obszarze środkowym dźwigara stojaka, pomiędzy górną i dolną poprzeczmcą.

Korzystnie zewnętrzne powierzchnie każdego dźwigara stojaka posiadają w kierunku wzdłużnym zarysy wklęsłe, a szczególnie w kształcie łuku, lub paraboli.

Podczas badań zaobserwowano, że dzięki konstrukcyjnie utworzonemu cofnięciu dźwigarów stojaka, na jego powierzchniach zewnętrznych można wyraźnie zmniejszyć przewężenie dźwigarów stojaka w kierunku okna stojaka. Wbrew dotychczasowym założeniom uznano, że dzięki powiększeniu przekroju stojaka można zwiększyć stateczność klatki i przy tym zmniej4

175 442 szyć przewężenie okna stojaka, a zatem zmniejszenie przekroju dźwigarów stojaka prowadzi do wyznaczonego celu, jeżeli zmniejszenie przekroju następuje w opisany sposób na zewnętrznych powierzchniach dźwigarów stojaka, a więc na odwróconej od okna stojaka stronie dźwigara stojaka.

W ramach wynalazku środek promienia tworzącego zarys łuku leży w obszarze środkowym, na zewnątrz dźwigara stojaka. Zewnętrzne powierzchnie każdego dźwigara stojaka mogą mieć również kształt odpowiadający linii ugięcia dźwigara na dwóch podporach.

Jest także możliwe wykonanie zewnętrznych powierzchni każdego dźwigara stojaka w kierunku podłużnym w kształcie zarysu przedstawionego za pomocą ciągów wielobocznych. W przypadku ekstremalnym wielobok mógłby być utworzony z trzech punktów.

Z zastosowania dźwigara stojaka według wynalazku wynikają znaczne korzyści w porównaniu do znanych klatek walcarek. Przewężenie stojaka w obszarze środka stojaka można zmniejszyć prawie do zera, tak że nie będzie konieczna ponowna kosztowna obróbka stojaka. Wynikają z tego oszczędności finansowe i technologiczne, także dzięki większej dyspozycyjności klatki walcarki. Poduszki walców mogą być prowadzone w oknie stojaka w bardzo małymi tolerancjami. Z lepszego prowadzenia poduszek walców jak również spokojniejszej pracy łożysk wynikają znacznie mniejsze odchyłki wymiarów materiału walcowanego. Osiowe obciążenie łożysk walców jest zmniejszone dzięki mniejszemu skrzyżowaniu walców. Zaproponowane środki techniczne są nadzwyczaj proste i prowadzą do dużych oszczędności materiału koniecznego do wykonania stojaka.

Przedmiot wynalazku został przedstawiony w przykładzie wykonania na rysunku, na którym na fig. 1 pokazano na zgrubnym, uproszczonym, trójwymiarowym rysunku, stojak walcarki o zamkniętej konstrukcji ramowej według stanu techniki, na fig. 2 przedstawiono schematycznie przewidywane przewężenie i ugięcie okna stojaka wynikające w obciążenia walców, na fig. 3 przedstawiono stojak walcarki według wynalazku, na fig. 4 przedstawiono na wykresie poziome przewężenie stojaka walca według stanu techniki i według wynalazku, na fig. 5 przedstawiono na wykresie kolumnowym porównanie maksymalnych naprężeń zastępczych i pionowego wyciągnięcia stojaka według stanu techniki i według wynalazku i na fig. 6 przedstawiono na wykresie trójwymiarowym przewężenie stojaka walcarki według wynalazku, przy nacisku walców od 0 do 100% w stosunku do wysokości stojaka walcarki.

Na fig. 1 przedstawiono trójwymiarowy, bardzo uproszczony rysunek stojaka walcarki o zamkniętej konstrukcji ramowej, który na początku opisu został przedstawiony w opisie stanu techniki. Stojak walcarki w całości jest oznaczony numerem 1. Składa się on z dwóch dźwigarów stojaka 21 3, które są połączone zapomocągórnej poprzecznicy 41 dolnej poprzecznicy 5. Dzięki takiemu ukształtowaniu stojaka, we wnętrzu powstałej zamkniętej ramy znajduje się okno stojaka 6, w którym utworzone na dźwigarach stojaka 2 i 3, wewnętrzne powierzchnie 7 są płaskie i wykonane w płaszczyznach równoległych względem położonych naprzeciwko dźwigarów stojaka 2 i 3. Górna poprzecznica 4 stojaka walcarki 1 posiada otwór przeznaczony dla ściskanej nakrętki, który w związku z przedmiotowym wynalazkiem jest pominięty. Dźwigary stojaka 2 i 3 posiadają łatwe do zauważenia przekroje, które pomiędzy górną poprzecznicą i dolną poprzecznicą mają takie same wymiary.

Na fig. 2 jest przedstawione schematycznie odkształcenie stojaka, która występuje, gdy naciski walców Y i Y’ wyginają w kierunku pionowym górną i dolnąpoprzecznicę 4, 5 stojaka walcarki. W tym przypadku, jak zostało pokazane za pomocąlinii przerywanej 8, dźwigary stojaka 2 i 3 wyginająsię mianowicie do wewnątrz i zmniejszają rozpiętość w świetle okna stojaka. Wymiar tego konstrukcyjnego cofnięcia okna stojaka 6 zależy od wartości działających sił Y i Y’, wymiarów L11 L2 poprzecznie stojaka 4 i 5 i dźwigarów stojaka 2 i 3, jak również ich wskaźników wytrzymałości na zginanie J1.

Wykazano, że wymiar 9 ugięcia lub przewężenia dźwigarów stojaka 2, 3 można znacznie zmniejszyć i można sprowadzić do zera, jeżeli według wynalazku, dźwigary stojaka 2 i 3, jak przedstawiono na fig. 3, zwężająsię w kierunku okna stojaka 6. Przykładowo powierzchnie zewnętrzne 10 dźwigarów stojaka mają zarys, który jest opisany łukiem o promieniu R, przy czym środek koła o promieniu R leży na zewnątrz stojaka, na wspomnianej linii poziomej biegnącej

175 442 przez środek 11 klatki walcarki 1. Promień R jest w przykładzie wykonania tak dobrany, że wymiar cofnięcia obydwóch dźwigarów stojaka 2 i 3 wynosi około 30 % nieprzewężonego dźwigara według fig. 1. Przy czym w przykładzie wykonania przyjęto do obliczeń stojak walcarki o całkowitej wysokości 14900 mm i grubości dźwigara stojaka wynoszącej 960 mm. Przyjęto, że wysokość dolnej i górnej poprzecznicy wynosi 2300 mm. Wymiar konstrukcyjnego cofnięcia zewnętrznej powierzchni każdego dźwigara stojaka przyjęto 250 mm w wariancie 1 i 295 mm w wariancie 2. Obydwa odnosząsię do dźwigara stojaka tego samego rodzaju stojaka walcarki, który przedstawiono na fig. 1, przy przyjętej grubości dźwigara wynoszącej 960 mm.

Na fig. 4 jest przedstawiona zależność poziomego przewężenia od wysokości stojaka, przy czym linia ciągła przedstawia przewężenie stojaka walcarki tego samego rodzaju, za pomocą linii przerywanej o dłuższych kreskach przedstawiono wariant 1, a więc przy cofnięciu 250 mm i za pomocą linii przerywanej o krótszych kreskach przedstawiono wariant 2, przy cofnięciu 295 mm. Na wykresie bardzo wyraźnie widać, że w przypadku dźwigarów stojaka wykonanych niezgodnie z wynalazkiem, spodziewane jest poziome przewężenie w środku klatki wynoszące prawie 2 mm. Obydwa warianty według wynalazku wykazują wyraźnie mniejsze przewężenie' na całej wysokości stojaka, przy czym w przypadku wariantu 2, a więc przy wymiarze cofnięcia wynoszącym 295 mm, nawet przy stuprocentowym nacisku walców przewężenie w obszarze środka stojaka sprowadza się do zera.

Na wykresie kolumnowym na fig. 5 jest powyższa zależność potwierdzona. Dzięki wykonaniu stojaka walcarki według wynalazku, naprężenie zastępcze wynoszące zgodnie ze stanem techniki 72,6 N/mm², w wyraźnie widoczny sposób zmniejsza się w wariancie 2 do wartości 67,8 N/mm2. Wprawdzie w kierunku działania sił Y i Y’ zwiększa się nieznacznie pionowe wyciągnięcie stojaka z wartości 2,13 mm do 2,39 mm, jednak do pionowe wyciągnięcie klatki walcarki mierzone na przewężeniu okna stojaka jest nieszkodliwe i pomijalne.

Na fig. 6 w innej formie, mianowicie za pomocą wykresu trójwymiarowego i w zależności od procentowego nacisku walców, przedstawiono poziome przewężenie w klatce walcarki wykonanej według wynalazku. Także na tym wykresie widać, że nawet przy stuprocentowym nacisku walców, w obszarze środkowym stojaka ma miejsce wyraźnie zmniejszające się, zmierzające do zera przewężenie, tak że wykonany według wynalazku stojak walcarki w prosty sposób pozwala rozwiązać przedstawiony problem.

175 442 przewężenie poziome

Fig.4 stan techniki 2.00 wariant 1 wariant 2

2500 3500 L500 5500 6500 wysokość

9500 10500 11500 12500 (mm)

Fig.5

175 442

Fig. 6

175 442

Fig. 1

Fig. 2

Fig.3

to

Departament Wydawnictw UP RP. Nakład 90 egz. Cena 2,00 zł

Claims (4)

1. Zastrzeżenia patentowe

   1. Stojak walcarki o zamkniętej konstrukcji ramowej, przeznaczonej w szczególności do ciężkiej klatki walcarki do walcowania blach i taśm, składający się z dwóch okien stojaka służącego do zamocowania i prowadzenia poduszek walców walcarki ograniczonych dźwigarami stojaka z równoległymi do siebie powierzchniami wewnętrznymi i dźwigarów stojaka łączących górne i dolne poprzeczmce, znamienny tym, że zewnętrzne powierzchnie (10) każdego dźwigara stojaka odwrócone od okna stojaka (6) począwszy od poprzecznie (4, 5), przy zmniejszeniu powierzchni przekrojów dźwigarów stojaka (2,3) są cofnięte w kierunku okna stojaka w sposób ciągły łub w kształcie wieloboku, przy czym najmniejszy przekrój dźwigara stojaka znajduje się w obszarze środkowym (11) dźwigara stojaka (2, 3) pomiędzy górną i dolną poprzecznicą (4, 5).
2. 2. Stojak walcarki o zamkniętej konstrukcji ramowej według zastrz. 1, znamienny tym, że zewnętrzne powierzchnie (10) każdego dźwigara stojaka (2,3) posiadająw kierunku wzdłużnym zarysy wklęsłe.
3. 3. Stojak walcarki o zamkniętej konstrukcji ramowej według zastrz. 1, znamienny tym, że zewnętrzne powierzchnie (10) każdego dźwigara stojaka (2,3) posiadająw kierunku wzdłużnym zarysy w kształcie łuku.
4. 4. Stojak walcarki o zamkniętej konstrukcji ramowej według zastrz. 1, znamienny tym, że zewnętrzne powierzchnie (10) każdego dźwigara stojaka (2,3) posiadająw kierunku wzdłużnym zarysy w kształcie paraboli.