RU2056029C1 - Furnace roller - Google Patents

Abstract

FIELD: metallurgy. SUBSTANCE: furnace roller includes a barrel with end sleeves, water cooled shaft and intermediate bearings installed in a gap between the barrel and shaft. Cross dimensions of the shaft and the barrel are interrelated with relationship presented in the description. One intermediate bearing may be placed in the middle of the barrel. Length of its surface resting on the shaft is not less than 15 % of barrel length. EFFECT: shaft cooling. 2 cl, 1 dwg

Description

Изобретение относится к механическому оборудованию нагревательных и термических печей и наиболее эффективно может быть использовано в рольгангах газовых печей. The invention relates to the mechanical equipment of heating and thermal furnaces and can be most effectively used in the roller tables of gas furnaces.

Известен печной ролик, содержащий водоохлаждаемый вал и бочку, размещенную на валу посредством торцевых втулок и промежуточных опор [1] Недостатком такого ролика является его низкая долговечность вследствие прогиба. Это вызвано тем, что размеры поперечного сечения вала выбирают из условия прочности на изгиб от действия собственного веса вала и бочки (там же, стр. 670). Однако в процессе эксплуатации ролика в бочке возникают температурные изгибающие напряжения. При прогибе бочка через торцевые втулки и промежуточные опоры воздействует на вал, что приводит к его необратимому прогибу. Known furnace roller containing a water-cooled shaft and a barrel placed on the shaft by means of end bushings and intermediate bearings [1] The disadvantage of this roller is its low durability due to deflection. This is because the dimensions of the shaft cross section are selected from the condition of bending strength due to the action of the dead weight of the shaft and barrel (ibid., P. 670). However, during operation of the roller, temperature bending stresses occur in the barrel. When the barrel is deflected through the end bushings and intermediate bearings, it acts on the shaft, which leads to its irreversible deflection.

Целью изобретения является повышение долговечности печного ролика путем предотвращения его прогиба. The aim of the invention is to increase the durability of the furnace roller by preventing its deflection.

Предлагаемый печной ролик содержит водоохлаждаемый вал и размещенную на нем посредством торцевых втулок жаропрочную бочку. The proposed furnace roller contains a water-cooled shaft and a heat-resistant barrel placed on it by means of end sleeves.

Оптимальное соотношение поперечных размеров вала и бочки выбрано из условия, чтобы в процессе эксплуатации прочность вала на изгиб превышала прочность на изгиб бочки:
σ_тв · W_изг> σ_тб · W_ст, где σ_тв, σ_тб предел текучести соответственно материала вала и бочки при температурах их эксплуатации;
W_изг момент сопротивления поперечного сечения вала на изгиб;
W_ст статический момент сопротивления поперечного сечения бочки на изгиб.The optimal ratio of the transverse dimensions of the shaft and the barrel is selected so that during operation the shaft bending strength exceeds the barrel bending strength:
σ _tv · W _arg > σ _tb · W _st , where σ _tv , σ _tb yield strength, respectively, of the material of the shaft and barrel at their operating temperatures;
W _mfd cross-sectional moment of resistance to bending of the shaft;
W _{st the} static moment of resistance of the cross section of the barrel to bend.

Путем подстановки значений моментов сопротивлений, выраженных через поперечные размеры вала и бочки, и соответствующих преобразований получают соотношение размеров вала и бочки, обеспечивающих предотвращение прогиба вала в процессе эксплуатации и повышение долговечности ролика. By substituting the values of the moments of resistance expressed through the transverse dimensions of the shaft and the barrel, and the corresponding transformations, the ratio of the sizes of the shaft and the barrel is obtained, which prevents the shaft from deflection during operation and increase the durability of the roller.

Для предотвращения прогиба бочки на валу могут размещаться одна или несколько промежуточных опор. При этом, так как максимальный изгибающий момент в бочке действует в ее центральном сечении, оптимальным является размещение одной из промежуточных опор в этом месте. Для предотвращения действия сосредоточенной нагрузки на вал опорную поверхность этой опоры выполняют развитой. Это также способствует снижению теплообмена между бочкой и валом в наиболее ослабленном центральном сечении, что дополнительно повышает долговечность ролика. To prevent barrel deflection, one or more intermediate bearings can be placed on the shaft. Moreover, since the maximum bending moment in the barrel acts in its central section, it is optimal to place one of the intermediate supports in this place. To prevent the action of a concentrated load on the shaft, the supporting surface of this support is developed. It also helps to reduce heat transfer between the barrel and the shaft in the most weakened central section, which further increases the durability of the roller.

На чертеже показан печной ролик. The drawing shows a furnace roller.

Он содержит охлаждаемый вал 1 и жаропрочную бочку 2, которая размещена на валу 1 посредством торцевых втулок 3 и промежуточных опор 4. Водоохлаждаемый вал 1 и бочка 2 имеют длину рабочей части, наружные и внутренние диаметры соответственно L_в, D_в, d_в и L_б, D_б, d_б. Диаметры вала и бочки связаны соотношением:

>

•

где D_в, d_в, D_б, d_б наружные и внутренние диаметры вала и бочки соответственно;
σ_тб, σ_тв пределы текучести материалов бочки и вала при температуре их эксплуатации соответственно.It contains a cooled shaft 1 and a heat-resistant barrel 2, which is placed on the shaft 1 by means of end bushings 3 and intermediate supports 4. The water-cooled shaft 1 and barrel 2 have the length of the working part, the outer and inner diameters of L _in , D _in , d _in and L, respectively _b , D _b , d _b . The diameters of the shaft and the barrel are related by the ratio:

>

•

where D _in , d _in , D _b , d _b outer and inner diameters of the shaft and the barrel, respectively;
σ _tb , σ _tv the yield strengths of barrel and shaft materials at their operating temperature, respectively.

Одна из промежуточных опор 4 размещена в среднем сечении бочки 2. Это предотвращает прогиб бочки в ее наиболее ослабленном сечении. Благодаря тому, что длина поверхности опоры 4 L_о, охватывающей вал, составляет не менее 15% длины бочки 2 L_б, в указанном сечении снижен теплообмен между бочкой 2 и валом 1, а температура и прочностные характеристики вала 1 в наиболее нагруженном сечении повышаются.One of the intermediate supports 4 is located in the middle section of the barrel 2. This prevents the barrel from bending in its most weakened section. Due to the fact that the surface length of the support 4 L _о , covering the shaft, is at least 15% of the barrel 2 L _b , the heat transfer between the barrel 2 and shaft 1 is reduced in the indicated section, and the temperature and strength characteristics of the shaft 1 in the most loaded section increase.

Печной ролик работает следующим образом. В процессе эксплуатации при контакте бочки 2 с нагреваемым металлом или вследствие неравномерного по периметру охлаждения в бочке возникают температурные напряжения, изгибающие бочку. Через торцевые втулки 3 и промежуточные опоры 4 изгибающие усилия передаются на вал 1. Однако благодаря тому, что размеры вала 1 обеспечивают его большую прочность на изгиб по сравнению с бочкой 2, прогиб вала 1 и ролика в целом не происходит. The furnace roller operates as follows. During operation, when the barrel 2 is in contact with the heated metal or due to uneven cooling along the perimeter, temperature stresses arise in the barrel, bending the barrel. Through the end sleeves 3 and the intermediate bearings 4, bending forces are transmitted to the shaft 1. However, due to the fact that the dimensions of the shaft 1 provide its greater bending strength compared to the barrel 2, the deflection of the shaft 1 and the roller as a whole does not occur.

Claims (2)

1. ПЕЧНОЙ РОЛИК, содержащий водоохлаждаемый вал и бочку, размещенную на валу посредством торцевых втулок и промежуточных опор, отличающийся тем, что поперечные размеры вала и бочки связаны соотношением

где D_в, d_в, D_б, d_б - наружные и внутренние диаметры вала и бочки соответственно;
σ_тб, σ_тв- пределы текучести материалов бочки и вала при температуре их эксплуатации соответственно.1. A FURNACE ROLLER containing a water-cooled shaft and a barrel placed on the shaft by means of end bushings and intermediate supports, characterized in that the transverse dimensions of the shaft and barrel are connected by the ratio

where D _in , d _in , D _b , d _b - outer and inner diameters of the shaft and the barrel, respectively;
σ _tb , σ _tv are the yield stresses of barrel and shaft materials at their operating temperature, respectively. 2. Ролик по п.1, отличающийся тем, что одна из промежуточных опор размещена в среднем сечении бочки, а длина ее поверхности, охватывающей вал, составляет не менее 15% длины бочки. 2. The roller according to claim 1, characterized in that one of the intermediate supports is placed in the middle section of the barrel, and the length of its surface covering the shaft is at least 15% of the length of the barrel.

Images