SU1191132A1 - Г. опора рабочего валка прокатной клети - Google Patents

Description

Изобретение относится к прокатному производству, а именно к конструкциям опор прокатных валков.

Целью изобретения является повышение ресурса опоры путем снижения воздействия нагрузок от момента прокатки.

На фиг. 1 изображена опора рабочего валка, продольный разрез; на фиг. 2 и 3 — варианты выполнения резьбовых колец, состоящих из трех и пяти дисковых элементов.

Опора рабочего валка прокатной клети содержит подушку 1 с подшипником 2 качения, который напрессован с натягом на коническую шайбу 3 валка 4, четырехрядный подшипник с коническим роликом 5, содержащий внутреннее и наружное кольцо 6 и 7.

Внутреннее кольцо состоит из трех частей, наружное — из двух, причем между последними имеется дистанционное кольцо (не показано). Положение подшипника на конической шейке валка и соответствующий натяг определяется шириной контрольного калиброванного кольца, выполненного и подогнанного индивидуально таким образом, что диаметр шейки валка у торца контрольного кольца практически одинаковый для всех валков данной установки. Это обеспечивает взаимозаменяемость подшипников.

Зазоры между роликами и дорожкой качения устанавливаются на заводе изготовителе и в процессе эксплуатации не перенастраиваются.

Фиксация частей наружного кольца подшипников осуществляется с помощью крышки 8, жестко соединенной с подушкой, а фиксация частей внутреннего кольца — через распорную втулку 9 резьбовым кольцом 10.

Резьбовое кольцо 10 охватывает два полукольца 11, установленных в углублениях 12 на шейке 3 валка 4.

Распорная втулка 9, резьбовые полукольца 11 и шейка валка зафиксированы от проворота друг относительно друга шпонкой 13.

Для сохранения постоянства зазора между роликами и дорожкой качения для каждого ряда необходимо обеспечить равномерность напряжений от натяга в каждом ряду. С этой целью натяг каждого из внутренних колец подбирается дифференцировано.

Между крышкой 8, распорной втулкой 9 и шейкой 3 валка размещены металлические кольца 14 и 15, уложенные в проточенные в верхней части втулки канавки 16 и 17, и упругие резиновые кольца 18 и 19, уложенные в канавки 20 и 21, изготовленные в нижней части втулки.

Кроме того, в крышке 8 и втулке 9 выполнены соосные канавки 22, 23 и 24 и выступы 25, 26 и 27, образующие между собой лабиринтное уплотнение.

Для повышения эффективности лабиринтного уплотнения его зазор заполняют консистентной смазкой. Вращающиеся выступы лабиринта используются одновременно как отражательные фланцы, отбрасывающие масло, влагу, мелкие частицы твердых веществ или грязь.

На крышке 8 выполнен канал 28 для подачи смазки к металлическим кольцам. Кольца могут быть изготовлены из чугуна, бекелита, графита или текстолита.

Резьбовое кольцо 10 выполнено составным из чередующихся поочередно дисковых элементов 29 и 30, выполненных соответственно из твердого и мягкого и/или упругого материалов.

Это создает надежное, прочное и в то же время разъемное соединение, исключающее самоотвинчивание резьбового кольца 10, вследствие резкого повышения силы трения между его дисковыми элементами и резьбовыми полукольцами 11, а также образование жестких связей между ними.

Искусственное создание в резьбовом соединении напряженного состояния обеспечивает наличие требуемой величины момента, необходимого для предотвращения самоотвинчивания.

Кроме того, предложенное решение обеспечивает бесступенчатое изменение положения резьбового кольца и плавную регулировку величины затяжки, создаваемой в резьбовом соединении.

Надежная фиксация положения резьбового кольца 10 и расгк.рчой втулки 9 относительно подшипника и других элементов опоры исключает образование зазора в элементах крепления подшипника при возникновении знакопеременных нагрузок, что обуславливает стабильный натяг элементов, резко уменьшает их износ и проворачивание относительно друг друга, что в свою очередь повышает равномерность распределения нагрузки между рядами роликов подшипника, исключает непараллельность валков, повышает надежность работы уплотнительных элементов, а также снижает осевые усилия, в итоге приводящие к уменьшению разнотолщинности и неплоскостности листового проката, снижению числа перевалок и настройки клетей, а следовательно к повышению качества готовой продукции и производительности стана.

Резьбовое кольцо 10 должно быть выполнено из нечетного количества дисковых элементов и содержать 3,5 или 7 штук.

Конкретное число дисковых элементов зависит от величины момента, необходимого для предотвращения самоотвинчивания, вида резьбы и ширины резьбового кольца.

Чем больше величина момента, шаг резьбы, высота профиля витков и ширина кольца, тем большее число дисковых элементов должно быть выбрано, и наоборот.

Нечетное число элементов позволяет уменьшить количество промежуточных элементов из мягкого и упругого материала,

3

1191132

4

разместить их более оптимально, а также

повысить равномерность нагрузки на них,

что повышает надежность фиксации элементов крепления подшипника относительно

друг друга.

Уменьшение или увеличение числа элементов на единицу приведет к образованию четного числа элементов и невозможности оптимального размещения промежуточных мягких и/или упругих элементов между твердым и расположению одного из мягкого элементов не между твердыми элементами, а на торце кольца. В этом случае указанное кольцо не несет никакой нагрузки и, являясь холостым, увеличивает только число промежуточных элементов.

Уменьшение числа элементов до единицы превращает кольцо в цельное как в известных решениях, что исключает достижение указанной цели.

Увеличение числа элементов до 9, 11 и т.д. усложняет сборку и фиксацию элементов крепления. При этом равномерность нагрузки на промежуточные элементы из мягкого и/или упругого элементов снижается. Так на центральных элементах нагрузка будет ниже, чем на крайних, последняя остается такой же, как и прежде, что исключает дальнейшее повышение величины момента необходимого для исключения самоотвинчивания резьбового кольца. Поэтому уменьшение или увеличение числа элементов не является рациональным.

При напряженном состоянии резьбового соединения кольца и полуколец нарушение замыкания (фиксации) последних начинается с ослабления затяжки, которое, главным образом, происходит от деформации микронеровностей на контактирующих поверхностях. Поэтому очень важно, чтобы для по» вышения величины момента, необходимого для предотвращения самоотвинчивания кольца, контактирующие поверхности были обработаны до высокого класса чистоты и имели как можно меньше микронеровностей.

В качестве твердого материала для дисковых элементов использована сталь, в качестве мягкого — алюминий, силумин или красная медь, а в качестве упругого — твердая резина.

Выбранные материалы обеспечивают необходимую жесткость одних дисковых элементов (твердых) и податливость других (мягких), расположенных между первыми.

Это обеспечивает сжатие (уменьшение толщины) на необходимую величину промежуточных мягких элементов стальным и уменьшение расстояния между последними, что приводит к надежному замыканию витков резьбы кольца и полуколец относительно друг друга.

Возникающие при сборке деформации промежуточных дисковых элементов из мягкого или упругого материала и образующие ся при этом жесткие механические связи, замыкающиеся на витках резьбы кольца 10 и полуколец 11, резко увеличивают надежность работы элементов крепления подшипников, что повышает качество продукции и производительность стана.

Ширина в дискового элемента 29 из твердого материала составляет 1,5—3 шага резь бы, а ширина в дисковых элементов 30 из мягкого или упругого материала составляет 0,25—1,5 шага резьбы.

Меньшие значения ширины дисковых элементов выбираются при большем количестве элементов, а большие значения — при меньшем количества последних. Указанные соотношения выбраны экспериментальным путем, являются оптимальными и необходимыми для надежной работы элементов крепления узла.

Уменьшение толщины дискового элемента из твердого материала менее указанного ослабляет прочностные свойства кольца в целом, делает его менее жестким, что нарушает надежность фиксации.

Увеличение толщины этого же диска более указанной величины нерационально, так как наоборот чрезмерно увеличивает жесткость, габариты и металлоемкость резьбового кольца.

Уменьшение толщины дискового элемента из мягкого материала менее 0,25 шага резьбы ослабляет элемент, вызывает его коробление, приводит к возникновению неровностей на контактирующих поверхностях. Такой элемент обладает малой величиной деформации, что снижает надежность фиксации кольца и полуколец относительно друг друга.

Увеличение толщины Βι элемента более 1,5 шага резьбы не приводит к каким-либо дополнительным преимуществам, но в то же время увеличивает размеры резьбового кольца, расход материалов, уменьшает величину площадки контакта по виткам резьбы при замыканиях и ослабляет механические жесткие связи между витками резьбы распортного кольца и полуколец, что также уменьшает надежность работы элементов крепления подшипника и связанные с ней преимущества.

Диаметр б₁ отверстия дисковых элементов 30 из мягкого и/или упругого материалов выполнен большим наружного диаметра б резьбы полуколец 11.

Выполнение в дисковых элементах из мягкого или упругого материалов отверстия, диаметр б! которого больше наружного диаметра б резьбы полуколец, позволяет исключить резьбу в них и фиксирование этих элементов при сборке относительно резьбы полуколец, что повышает их упругие свойства и степень деформации в указанном месте,

5

1191132

6

которые, в свою очередь, обеспечивают при

сборке более плотное примыкание витков

резьбы полуколец к виткам резьбы кольца.

Возможность свободного расширения материала мягких дисковых элементов при его деформации при сборке в сторону резьбы обеспечивает большее перемещение элементов из твердого материала друг к другу, что обеспечивает плотное замыкание витков резьбы кольца и полуколец и увеличивает величину момента, необходимого для отвинчивания кольца.

Все это также повышает надежность работы элементов крепления подшипника и связанные с ней преимущества.

Торцовые части резьбового кольца образованы дисковыми элементами из твердого материала.

Размещение дисковых элементов из твердого материала на торцовых частях кольца повышает прочностные свойства кольца, исключает локальную деформацию промежуточных мягких элементов крепежными изделиями, уменьшает количество мягких дисковых элементов, уменьшает расход этого материала, а главное обеспечивает оптимальное расположение мягкого материала и его защиту от внешних воздействий, что повышает надежность фиксирования и надежность работы элементов крепления узла в целом.

Кроме того, расположение элементов из мягкого материала на торцах вместо твердых приведет к неработоспособности торцовых мягких элементов, поскольку мягкий элемент должен быть обжат и сдеформирован твердыми материалами с обеих сторон.

Дисковые элементы 29 и 30 резьбового кольца 10 жестко соединены 1 —16 стяжными болтами, размещенными концентрично вокруг центрального резьбового отверстия кольца, причем резьбовые отверстия под них выполнены в дисковом элементе 30, примыкающем к распорному кольцу, а в остальных дисковых элементах изготовлены соосные отверстия, диаметр которых больше наружного диаметра резьбы стяжных болтов.

Это обеспечивает замыкание витков резьбы не только за счет завинчивания дисковых элементов относительно друг друга, но и за счет осевого перемещения их, вследствие чего образуется плотный контакт, между витками резьбы элементов крепления и возникают более жесткие механические связи, что повышает момент, необходимый для самоотвинчивания резьбового кольца.

Указанное число болтов и их концентричное размещение повышает равномерность замыкания (фиксирования) витков резьбы кольца 10 и полуколец 11 между собой.

Выполнение резьбы в крайнем правом дисковом элементе кольца, примыкающем к распорному кольцу, облегчает сборку узла, поскольку доступ к головкам крепящих элементов остается снаружи. Кроме того, исключается образование зазоров между контактирующими поверхностями распорного и резьбового колец и обеспечивается продольное перемещение (подтяжку) · колец из мягкого и твердого материала к распорному кольцу.

Все это повышает надежность крепления элементов подшипника.

СтяЖные болты 31 смещены к резьбовым полукольцам.

Смещение стяжных болтов к резьбовым полукольцам 11 уменьшает влияние микронеровностей на плотность контакта между поверхностями элементов на участках, примыкающих к резьбе, и способствует созданию больших осевых усилий, сжимающих указанные дисковые элементы, что в свою очередь, также повышает надежность фиксации и надежность работы элементов крепления подшипника.

Опора рабочего валка прокатной клети работает следующим образом. Подшипник 2 качения устанавливают в подушку 1 и фиксируют с помощью крышки 8. Затем собранный. подузел размещают на шейке 3 валка 4, одевают распорное кольцо 9 с уплотняющими кольцами 14, 15, 18 и 19, устанавливают шпонку 13, а в проточку 12 вставляют два резьбовых полукольца 11.

С помощью дополнительного приспособления, например гидрогайки, одетой на полукольцо 11 через распорную втулку 9, запрессовывают до упора внутреннее кольцо подшипника 6. После этого гидрогайку снимают и завинчивают резьбовое кольцо 10, заранее собранное без затяжки из отдельных дисковых элементов 29 и 30 с помощью болтов 31, до плотного упора в распорное кольцо 9. Стяжные болты 31 подтягивают плавно до плотного замыкания витков кольца 10 и полуколец 11 относительно друг друга.

Дисковые элементы 30 резьбового кольца 10, выполненные из мягкого материала, при подтягивании, деформируясь, образуют жесткие механические связи и создают напряженное состояние в витках резьбы, которые исключают смещение элементов крепления подшипника относительно друг друга и обеспечивает надежную работу опоры.

Возникающие при указанных деформациях элементов 30 нормальные усилия вызывают образование момента, исключающего возможность ослабления соединения в дальнейшем при работе опоры.

При этом повышается виброустойчивость элементов крепления и резко снижается влияние знакопеременных и пульсирующих нагрузок на их фиксацию.

Наряду с надежным фиксированием деталей в заданном положении обеспечивается также и надежная герметизация резьбового соединения, что положительно сказывается на надежность работы опоры.

7

1191132

8

Силы трения между витками резьбы полуколец и резьбового кольца превышают усилия отвинчивания кольца, возникающие от знакопеременных ударных и температурных нагрузок, вибраций и тепловыделения, что исключает ослабление элементов соединения и образование в них зазоров, а это, в свою очередь, исключает .смещение подшипников, их проворачивание, интенсивный износ при работе и повышает стойкость и срок службы опоры в целом.

Повышение стойкости шеек валков, исключение смещения, перекосов деталей и нарушение параллельности валков повышает равномерность распределения нагрузки

между рядами роликов подшипника и уменьшает разнотолщинность и неплоскостность листового проката.

Исключение эксцентричного смещения 5 вращающихся деталей относительно неподвижных повышает эффективность работы уплотнительных элементов, что также повышает надежность работы опоры.

Увеличение надежности работы элементов крепления подшипников повышает стой⁰ кость опоры в целом, уменьшает количество перевалок и настроек клетей, повышает производительность стана и точность прокатки, а также обеспечивает стабильность получаемых размеров готового проката.

Фиг. г

Claims (5)

1. Г. ОПОРА РАБОЧЕГО ВАЛКА ПРОКАТНОЙ КЛЕТИ, содержащая подушку с подшипником качения, размещенным на конусной шейке валка, распорную втулку, два резьбовых полукольца, установленных в проточках на шейке валка, резьбовое кольцо и уплотнение, отличающаяся тем, что, с целью повышения ресурса опоры путем снижения воздействия нагрузок от момента прокатки, резьбовое кольцо выполнено составным с последовательным чередованием дисковых элементов, изготовленных со ответственно из твердого и мягкого и/или упругого материалов.
2. 2. Опора по π. 1, отличающаяся тем, что резьбовое кольцо содержит нечетное число дисковых элементов.
3. 3. Опора по пп. 1 и 2, отличающаяся тем, что в качестве твердого материала для дисковых элементов использована сталь, в качестве мягкого — алюминий, силумин или красная медь, а в качестве упругого — твердая резина.
4. 4. Опора по пп. 1—3, отличающаяся тем, что ширина дискового элемента из твердого материала составляет 1,5—3 шага резьбы, а ширина дисковых элементов из мягкого или упругого материала составляет 0,25— 1,5 шага резьбы резьбового кольца.

   5. Опора по пп. 1 и 2, отличающаяся тем, что диаметр отверстий дисковых элементов из мягкого и/или упругого материалов выполнен большим наружного диаметра резьбы полуколец.

   6. Опора по пп. 1—5, отличающаяся тем, что торцовые части резьбового кольца образованы дисковыми элементами из твердого материала.

   £

   /71 гг г5 гз гегаг?г з 7
5. /5 ?2

   Фиг. ί

   1191132

   >

   1191132