RU2173589C2

RU2173589C2 - Apparatus for driving stands of rolling mill with selected speed relation

Info

Publication number: RU2173589C2
Application number: RU99102532A
Authority: RU
Inventors: Дзифенг Ванг
Original assignee: Морган Констракшн Компани
Priority date: 1998-02-03
Filing date: 1999-02-02
Publication date: 2001-09-20

Abstract

FIELD: drive systems of successively arranged stands of continuous rolling mill. SUBSTANCE: apparatus includes two drive shafts and at least one intermediate shaft whose bearing portions are made in such a way that they rotate around mutually parallel axes. It allows to realize driving of successively arranged stands of rolling mill with different selected relations of driving speeds. First and second gearings include mutually engaged driving gear wheels freely rotated in drive shafts and pair of intermediate gear wheels in intermediate shaft. Each intermediate gear wheel engages at least with one driving gear wheel of each reduction gear. Clutches are operated in such a way that to provide selective engagement of driving gear wheels of first and second reduction gears with respective drive shaft. Apparatus allows to realize different arrangement of equipment units, to increase number of possible combinations of gear ratio values and selected relations of drive speeds. EFFECT: improved design, enlarged using range of drive systems. 5 cl, 10 dwg

Description

Настоящее изобретение в общем относится к непрерывным прокатным станам тех типов, на которых изготавливают прутки, брусы и т.п., а в частности, касается усовершенствованного устройства для привода последовательно расположенных клетей прокатного стана с различными выбираемыми соотношениями скоростей. The present invention generally relates to continuous rolling mills of the types on which rods, beams and the like are made, and in particular, relates to an improved device for driving successively arranged stands of a rolling mill with various selectable speed ratios.

Описание известного уровня техники
Для современных прокатных станов, работающих в разных рабочих режимах на чрезвычайно высоких скоростях, превышающих 100 м/с, растет потребность в осуществлении привода последовательных клетей с различными выбираемыми соотношениями скоростей. Это в особенности справедливо для проволочных прокатных станов, в которых дальнейшая доводка и/или обработка по размеру всего семейства продукции осуществляется с помощью так называемых мини-блоков посредством избирательного перевода в нерабочее состояние или холостой режим предшествующих клетей по линии прокатки. Коробки передач существующих редукторов имеют ряд недостатков и либо их невозможно приспособить для удовлетворения множества требований, предъявляемых современными режимами прокатки, либо они чрезмерно громоздки и дороги.Description of the prior art
For modern rolling mills operating in different operating modes at extremely high speeds exceeding 100 m / s, there is an increasing need to drive sequential stands with different selectable speed ratios. This is especially true for wire rolling mills, in which further refinement and / or processing according to the size of the entire family of products is carried out using the so-called mini-blocks by means of selective transfer to the idle state or idle mode of the previous stands along the rolling line. The gearboxes of existing gearboxes have a number of drawbacks and either they cannot be adapted to meet the many requirements of modern rolling modes, or they are excessively bulky and expensive.

Цель настоящего изобретения - предоставить усовершенствованную систему зубчатой передачи, которая легко приспосабливается для привода последовательно расположенных клетей с несколькими различными выбираемыми соотношениями скоростей приводов. The purpose of the present invention is to provide an improved gear transmission system that is easily adaptable to drive successively arranged stands with several different selectable drive speed ratios.

Сопутствующие цели включают в себя предоставление коробки передач с несколькими передаточными числами, одновременно и компактной и недорогой по сравнению со стандартными конструкциями. Associated goals include providing a gearbox with multiple gear ratios, both compact and inexpensive compared to standard designs.

Краткое изложение настоящего изобретения
Система зубчатой передачи, соответствующая настоящему изобретению, включает в себя пару приводных валов и, по меньшей мере, один промежуточный вал, причем опоры всех валов на подшипниках выполнены таким образом, что они вращаются вокруг параллельных осей. Предусмотрена возможность сцепления приводных валов с входными валами двух последовательно расположенных клетей линии прокатки, а для одного из приводных валов или промежуточного вала, кроме того, предусмотрена возможность привода от внешнего источника, например, выходного вала связанной с ним коробки передач или приводного двигателя. И первая и вторая зубчатые передачи содержат свободно вращаемые на приводных валах ведущие зубчатые колеса, а промежуточное зубчатое колесо закреплено на промежуточном валу и вращается вместе с ним. По меньшей мере, некоторые из зубчатых колес в каждой зубчатой передаче имеют разные количества зубцов. Для избирательного сцепления ведущих зубчатых колес каждой зубчатой передачи с соответствующими ведущими валами используются муфты сцепления, в результате чего осуществляется привод с различными выбираемыми соотношениями скоростей приводов ведущих валов, сцепленных с входными валами двух последовательно расположенных клетей.Summary of the present invention
The gear system of the present invention includes a pair of drive shafts and at least one countershaft, and the bearings of all the shafts on the bearings are configured to rotate around parallel axes. It is possible to couple the drive shafts to the input shafts of two successive stands of the rolling line, and for one of the drive shafts or the intermediate shaft, it is also possible to drive from an external source, for example, the output shaft of a gearbox or drive motor connected with it. Both the first and second gears contain driving gears freely rotatable on the drive shafts, and the intermediate gear is fixed to the intermediate shaft and rotates with it. At least some of the gears in each gear train have different numbers of teeth. Clutch couplings are used to selectively engage the driving gears of each gear drive with the respective drive shafts, resulting in a drive with various selectable ratios of drive speeds of the drive shafts coupled to the input shafts of two successively arranged stands.

Эти и другие отличительные признаки, цели и преимущества настоящего изобретения станут более понятны из нижеследующего описания со ссылкой на прилагаемые чертежи, на которых:
фиг. 1 изображает схематически коробку передач согласно настоящему изобретению с приводными валами, сцепленными с входными валами двух последовательно расположенных клетей прокатного стана;
фиг. 2 - разрез в увеличенном масштабе одного из узлов сцепления, показанных на фиг. 1;
фиг. 3A-3D - кинематические схемы для различных соотношений, которые могут быть установлены между двумя выходными валами коробки передач, изображенной на фиг. 1;
фиг. 4A и 4B - кинематические схемы коробки передач, альтернативный вариант расположения промежуточного вала и зубчатых колес;
фиг. 5 - кинематическую схему коробки передач, другой вариант осуществления, включающий в себя несколько промежуточных валов;
фиг. 6 - кинематическую схему прокатного блока из четырех клетей с коробкой передач, согласно изобретению.These and other distinctive features, objectives and advantages of the present invention will become more apparent from the following description with reference to the accompanying drawings, in which:
FIG. 1 shows schematically a gearbox according to the present invention with drive shafts engaged with input shafts of two successively arranged stands of a rolling mill;
FIG. 2 is an enlarged sectional view of one of the clutch assemblies shown in FIG. 1;
FIG. 3A-3D are kinematic diagrams for various ratios that can be set between two output shafts of the gearbox shown in FIG. 1;
FIG. 4A and 4B are kinematic diagrams of a gearbox, an alternative arrangement of an intermediate shaft and gears;
FIG. 5 is a kinematic diagram of a gearbox, another embodiment comprising several intermediate shafts;
FIG. 6 is a kinematic diagram of a rolling block of four stands with a gearbox according to the invention.

Подробное описание показанных на примерах вариантов осуществления изобретения
Обратимся сначала к фиг. 1 и 2, на которых показаны две клети 10, 12, расположенные последовательно вдоль линии Р прокатки прокатного стана. В типовом случае клети группируются в "блок" 14, и каждая из них содержит пару рабочих валков 16. Рабочие валки установлены с помощью кронштейнов на свободных концах осей валков, находящихся в корпусах клетей. Привод осей валков осуществляется с помощью внутренней зубчатой передачи через входные валы 18. Несмотря на то что это не показано на чертежах, подразумевается, что для проката без закручивания оси рабочих валков последовательно расположенных клетей развернуты на 90^o. Все это, включая компоновку внутренних приводов клетей, хорошо известно квалифицированным специалистам в данной области техники и, следовательно, не требует каких-либо дальнейших пояснений. Смотри, например, патенты США N 5577405 и 5280714, включенные в данное описание путем ссылки.Detailed description of exemplary embodiments of the invention
Turning first to FIG. 1 and 2, which show two stands 10, 12 arranged in series along the rolling line P of the rolling mill. Typically, the stands are grouped into a “block” 14, and each of them comprises a pair of work rolls 16. Work rolls are mounted using brackets at the free ends of the roll axes located in the stands. The drive axles of the rolls is carried out using an internal gear transmission through the input shafts 18. Despite the fact that this is not shown in the drawings, it is understood that for rolling without twisting, the axes of the work rolls in successive stands are rotated 90 ^° . All this, including the layout of the internal drives of the stands, is well known to those skilled in the art and therefore does not require any further explanation. See, for example, US Pat. Nos. 5,577,405 and 5,280,714, incorporated herein by reference.

Позицией 20 обозначена коробка передач, содержащая систему передачи в соответствии с настоящим изобретением. Данная коробка передач включает в себя пару приводных валов 22 и в данном варианте осуществления - один промежуточный вал 24. Подшипники, занимающие в общем случае положение, показанное позицией 26, служат в качестве опор приводных и промежуточных валов 22, 24, обеспечивающих вращение последних вокруг параллельных осей. Position 20 denotes a gearbox containing a transmission system in accordance with the present invention. This gearbox includes a pair of drive shafts 22 and, in this embodiment, one countershaft 24. Bearings, generally in the position shown at 26, serve as bearings for the drives and countershafts 22, 24, which rotate the latter around parallel axes.

Соединительные муфты 28 соединяют приводные валы 22 с входными валами 18 клетей, а один из приводных валов 22 дополнительно соединен посредством муфты 30 с выходным валом 32 другой, связанной с ним коробки передач или приводного двигателя (не показаны). Couplings 28 connect the drive shafts 22 to the input shafts 18 of the stand, and one of the drive shafts 22 is further connected via a coupling 30 to the output shaft 32 of another associated gearbox or drive motor (not shown).

Первая зубчатая передача содержит взаимно сцепленные ведущие зубчатые колеса G₁ и G₂, свободно вращающиеся на приводных валах 22, и промежуточное зубчатое колесо G₃, установленное неподвижно относительно промежуточного вала 24 и сцепленное с ведущим зубчатым колесом G₂. Аналогично вторая зубчатая передача содержит взаимно сцепленные ведущие колеса G₄, G₅, свободно вращающиеся на приводных валах 22, и промежуточное зубчатое колесо G₆, установленное неподвижно относительно промежуточного вала 24 и сцепленное с ведущим зубчатым колесом G₅. Между свободно вращающимися ведущими зубчатыми колесами на каждом из приводных валов расположены узлы сцепления 34.The first gear train comprises mutually engaged driving gears G ₁ and G ₂ freely rotating on the drive shafts 22, and an intermediate gear wheel G ₃ fixedly mounted relative to the intermediate shaft 24 and engaged with the driving gear G ₂ . Similarly, the second gear train contains mutually engaged drive wheels G ₄ , G ₅ , freely rotating on the drive shafts 22, and an intermediate gear wheel G ₆ mounted stationary relative to the intermediate shaft 24 and engaged with the drive gear G ₅ . Clutch assemblies 34 are located between freely rotating driving gears on each of the drive shafts.

Как можно видеть на фиг. 2, на приводном валу 22 каждого узла сцепления есть круговой зубчатый буртик 36 с внешними зубцами. Смежные ведущие зубчатые колеса имеют цилиндрические втулки 38, которые завершаются подобным образом оформленными круговыми зубчатыми буртиками 40 с внешними зубцами. Зубчатая муфта 42 с внутренними зубцами постоянно находится в зацеплении с внешними зубцами буртика 36 на валу 22 и, как показано стрелкой 44, может смещаться по оси в противоположных направлениях для избирательного сцепления с тем или иным зубчатым буртиком 40 с внешними зубцами смежных ведущих зубчатых колес, приводя тем самым к избирательному взаимоисключающему сцеплению ведущих зубчатых колес с соответствующими приводными валами. As can be seen in FIG. 2, on the drive shaft 22 of each clutch assembly there is a circular gear shoulder 36 with external teeth. Adjacent drive gears have cylindrical bushings 38, which end in a similar manner with circular gear beads 40 with external teeth. The gear clutch 42 with internal teeth is constantly engaged with the external teeth of the shoulder 36 on the shaft 22 and, as shown by arrow 44, can be displaced along the axis in opposite directions for selective engagement with one or another gear shoulder 40 with the external teeth of adjacent gears, thereby leading to selective mutually exclusive engagement of the driving gears with the respective drive shafts.

Ведущие зубчатые колеса G₁ и G₂ имеют разное число зубцов, как и ведущие колеса G₄ и G₅ и промежуточные зубчатые колеса G₃ и G₆. На фиг. 3A-3D показаны различные соотношения приводов, которые могут устанавливаться в показанной на фиг. 1 системе передачи. Например, если муфты сцепления 42 смещены в позиции, показанные на фиг. 3A, то результирующее соотношение приводов обеспечивается зубчатыми колесами G₁ и G₂. На фиг. 3B соотношение приводов обеспечивается зубчатыми колесами G₄ и G₅. На фиг. 3C соотношение приводов обеспечивается ведущими зубчатыми колесами G₂ и G₄, а на фиг. 3D - ведущими зубчатыми колесами G₁ и G₅.Driving gears G ₁ and G ₂ have a different number of teeth, like driving gears G ₄ and G ₅ and intermediate gears G ₃ and G ₆ . In FIG. 3A-3D show various ratios of actuators that can be mounted in the one shown in FIG. 1 transmission system. For example, if the clutches 42 are biased to the positions shown in FIG. 3A, the resulting drive ratio is provided by gears G ₁ and G ₂ . In FIG. 3B, the drive ratio is provided by gears G ₄ and G ₅ . In FIG. 3C, the drive ratio is provided by the drive gears G ₂ and G ₄ , and in FIG. 3D - driving gears G ₁ and G ₅ .

Таким образом, ясно, что при компактном размещении трех валов и шести зубчатых колес простым перемещения двух муфт сцепления избирательно достигаются четыре различные соотношения приводов между двумя выходными валами. Thus, it is clear that with a compact arrangement of three shafts and six gears by simply moving the two clutches, four different drive ratios between the two output shafts are selectively achieved.

Настоящее изобретение легко приспосабливается для различных схем компоновки оборудования, как изображено, например, на фиг. 4A и 4B, на которых показаны различные расположения промежуточного вала 24. Кроме того, как изображено на фиг. 5, добавляя дополнительный промежуточный вал 46 с промежуточными зубчатыми колесами G₇, G₈ и муфтой сцепления 48 и обеспечивая свободное вращение промежуточных зубчатых колес G₃, G₆ на промежуточном валу 24 с помощью дополнительной установленной между ними муфты сцепления 50, можно получить шесть различных передаточных чисел. Добавляя дополнительные промежуточные валы, промежуточные зубчатые колеса и муфты сцепления, можно еще больше увеличить число возможных комбинаций. Многократное использование раскрытых здесь примеров осуществления настоящего изобретения или измененных примеров осуществления, охваченных объемом прилагаемой формулы изобретения, позволяет получить другие расширенные варианты применения. Например, как изображено на фиг. 6, три системы зубчатой передачи A, B и C описанных выше типов могут быть соединены вместе, при этом один входной вал 48 обеспечивает привод четырех валов 50_a, 50_b, 50_c и 50_d, которые приводят в действие четыре последовательно расположенные клети (не показаны). Такое расположение дает четыре передаточных числа между валами 50_a и 50_b, между валами 50_b и 50_c и между валами 50_c и 50_d, а всего шестьдесят четыре различных сочетания скоростей для данной последовательности из четырех клетей.The present invention is easily adaptable to various equipment layouts, as shown, for example, in FIG. 4A and 4B showing various arrangements of the countershaft 24. Furthermore, as shown in FIG. 5, by adding an additional intermediate shaft 46 with intermediate gears G ₇ , G ₈ and a clutch 48 and allowing free rotation of the intermediate gears G ₃ , G ₆ on the intermediate shaft 24 with an additional clutch 50 mounted between them, six different gear ratios. By adding additional intermediate shafts, intermediate gears and clutches, the number of possible combinations can be further increased. Repeated use of the embodiments of the present invention disclosed herein or of the modified embodiments encompassed by the scope of the appended claims provides other extended uses. For example, as shown in FIG. 6, the three gear systems A, B, and C of the types described above can be connected together, with one input shaft 48 driving four shafts 50 _a , 50 _b , 50 _c, and 50 _d , which drive four cages ( not shown). This arrangement gives four gear ratios between the shafts 50 _a and 50 _b , between the shafts 50 _b and 50 _c and between the shafts 50 _c and 50 _d , and a total of sixty-four different combinations of speeds for a given sequence of four stands.

Claims

1. The drive device stands with a selectable ratio of speeds in a rolling mill with two stands, located in series along the rolling line of the rolling mill, in which each stand is driven from the input shaft, containing a pair of drive shafts and at least one intermediate shaft, means for support the drive shafts and the intermediate shaft on bearings for rotation around parallel axes, means for engaging each of the drive shafts with one of the input shafts, means for driving one of the one shafts, characterized in that the first drive gear is mounted on each drive shaft with free rotation, the first intermediate gear is fixedly mounted on the intermediate shaft, the first drive gears and the first intermediate gear being mutually engaged to provide the first gear transmission, on each drive shaft a second drive gear wheel is installed with the possibility of free rotation, a second gear is fixedly mounted on the intermediate shaft th intermediate gear, said second drive gears and the second intermediate gear wheel are in mutual engagement to provide a second gear, and there are clutch means for selectively coupling the drive gears of the first and second gears to their respective drive shafts.

2. The device according to claim 1, characterized in that the clutch means are configured to provide clutch to either the first or second driving gear with a corresponding drive shaft.

3. The device according to claim 1, characterized in that the driving gears of each gearbox are engaged with each other, and the intermediate gear of each gearbox is engaged with only one of the driving gears.

4. The device according to claim 1, characterized in that the intermediate gear of each gearbox is installed between the drive gears.

5. A drive device for two input shafts with different selectable speed ratios using one output shaft, containing a pair of drive shafts and at least one intermediate shaft, and the bearings of the drive shafts and the intermediate shaft on the bearings are made to rotate the shafts around parallel axes, means for coupling each drive shaft to a corresponding input shaft, means for coupling one of the drive shafts to the output shaft, characterized in that each drive shaft is mounted with With the possibility of free rotation, the leading gear wheel, the first intermediate gear wheel is fixedly fixed on the intermediate shaft, the first driving gears and the first intermediate gear wheel being mutually engaged with the possibility of providing the first gear transmission, the second driving gear is installed with free rotation on each drive shaft. wheel, on the intermediate shaft the second intermediate gear wheel is fixedly fixed, the second driving gears and the second gear the gears are mutually engaged to provide a second gear, and there are clutches for selectively engaging the driving gears of the first and second gears with their respective drive shafts.