МЯГКИЙ ОПОРНЫЙ УЗЕЛ РОЛИКА РОЛЬГАНГА ОБЖИМНОГО СТАНКА Российский патент 1995 года по МПК B21B39/00 B21B31/02 

Изобретение может быть использовано в машиностроительной и металлургической промышленности при изготовлении и эксплуатации обжимных станов.

Известен опорный узел ролика ⊘ 600 или ⊘ 620 рабочего рольганга обжимного стана, содержащий корпус с расточкой, в котором на сферическом подшипнике качения установлена цапфа ролика со стопорным кольцом [1]
При такой конструкции опоры ролика стойкость дефицитных крупногабаритных радиально-сферических подшипников и цапф роликов низка, например, для роликов станинных и рабочих рольгангов стойкость подшипников равна 2-5 месяцев, кроме того при такой конструкции не имеется возможности использования в опоре менее дефицитных среднегабаритных подшипников.

Причинами этого являются: жесткость опоры, ударные нагрузки различного направления от ролика на подшипник при прокатке металла в опоре не смягчаются; неправильная работа крупногабаритных сферических подшипников в опорах узла ролика рольганга. В фиксированной опоре ролика внутренняя обойма и наружное кольцо подшипника зафиксированы на цапфе ролика и в корпусе опоры, а в плавающей опоре зафиксирована только внутренняя обойма на цапфе ролика.

При ударном изгибе жесткого или упругого ролика происходят мгновенные повороты в плоскости изгиба ролика и смещения внутренних обойм подшипников на 1,5 2,5 мм к внутренним торцам корпусов опор. Поворот обойм происходит не по проекту не вокруг центра сферы подшипников, а вокруг точки, лежащей внизу на сферической поверхности наружного кольца подшипника, так как внутренние обоймы не могут одновременно с поворотом также легко сдвинуть и наружные кольца подшипников за собой на 1,5-2,5 мм к внутренним торцам корпусов опор. В фиксированной опоре кольцо вообще не может сдвинуться, а в плавающей кольцо сдвигается незначительно под большим усилием из-за его инерции и заедания в расточке корпуса опоры. Происходит выборка зазоров в подшипниках и заклинивание роликов обойм в сферических поверхностях в внутренних торцов наружных колец подшипников, при выпрямлении ролика заклинивание роликов обойм происходит у наружных торцов колец.

Это приводит к тому, что из-за частых сильных ударов полосы по вращающему ролику во время прокатки металла происходит смятие и размалывание наружных колец, роликов и сепараторов подшипников. Дефицитные крупногабаритные подшипники быстро выходят из строя.

Замена крупногабаритных сферических подшипников на среднегабаритные, монтированные по два в специальные обоймы и корпусы, имеющие на смежных контактирующих поверхностях сферические поверхности, по которым предполагался поворот подшипников при изгибе ролика, не эффективна, так как такие опоры имеют те же недостатки.

Известна также опора ролика рольганга [2] содержащая упругие элементы, которые установлены в раме рольганга под корпусом подшипниковой опоры ролика.

Такая конструкция опоры почти не уменьшает действия вертикальных ударных нагрузок от ролика на подшипники, так как смягчающее действие амортизаторов уменьшается из-за большой массы корпусов подшипников и штоков амортизаторов и кроме того на подшипники действует высокая энергия обратного удара в планки ограничителя обратного хода корпуса подшипника.

Цель изобретения создание мягкого опорного узла, смягчающего вертикальные и горизонтальные ударные нагрузки от ролика на подшипники опоры, с возможным использованием среднегабаритных недефицитных подшипников любых типов. Конструкция мягкой опоры исключает заклинивание внутренних обойм в наружных кольцах подшипников при изгибах роликов. Достигается это тем, что предложен мягкий опорный узел ролика рольганга обжимного стана, содержащий корпус с расточкой, в котором на подшипниках качения установлена цапфа ролика, упругие элементы, взаимодействующие с корпусом, отличающийся тем, что упругие элементы установлены в расточке корпуса и выполнены в виде обоймы, в которой вмонтировано наружное кольцо подшипника, разъемной втулки и установленного между обоймой и указанной втулкой промежуточного упругого элемента, при этом на обращенных друг к другу поверхностях обоймы и втулки выполнены бочкообразные участки поверхности с различными радиусами кривизны, с общим центром в точке поворота обоймы с подшипником при изгибе ролика. Кроме того упругий элемент в верхней половине упругой втулки по ширине выполнен равным не более 1/3 ширины упругого элемента в нижней половине, а внутренняя поверхность нижней половины корпуса разъемной втулки выполнена в сечениях перпендикулярных ее оси эллипсной так, что размер малых осей эллипсов, выполненных равными радиусам окружностей, образованных этими сечениями бочкообразной поверхности разъемной втулки, меньше размеров больших горизонтальных осей на величину, равную до двух величин сжатия упругого элемента под действием массы половины ролика.

Существенность признаков заявляемого устройства подтверждается тем, что выполнение мягкого опорного узла ролика в виде цапфы ролика с подшипниками, монтированными в обойме и установленными через разъемную упругую втулку в расточке корпуса опоры с выполнением на обращенных друг к другу поверхностях обоймы и корпуса разъемной втулки, разделенных упругим элементом, участков бочкообразных поверхностей с различными радиусами кривизны, с общим центром в точке поворота обоймы с подшипником при изгибе ролика и выполнение упругого элемента в верхней половине упругой втулки по ширине не более 1/3 ширины упругого элемента в нижней половине позволяет использовать в опоре среднегабаритные подшипники; смягчать ударные нагрузки от ролика на подшипники; осуществлять при изгибе ролика свободный поворот обоймы с подшипниками в упругой разъемной втулке вокруг точки, лежащей внизу бочкообразной поверхности обоймы, при этом подшипники испытывают только радиальные нагрузки при отсутствии осевых нагрузок и заклиниваний обойм в наружных кольцах. Выполнение внутренней поверхности нижней половины корпуса разъемной втулки в сечениях, перпендикулярных ее оси эллипсной так, что размер малых осей эллипсов, выполненных равными радиусам окружностей, образованных этими сечениями бочкообразной поверхности разъемной втулки, меньше размеров больших горизонтальных осей на величину, равную до двух величин сжатия упругого элемента под действием массы половины ролика, позволяет хорошо, мягко гасить все ударные горизонтальные нагрузки от цапфы ролика на подшипники.

На фиг.1 изображен опорный узел; на фиг.2 сечение А-А на фиг.1.

Мягкий опорный узел ролика 1 содержит корпус 2 с расточкой 3, в котором на подшипниках 4 качения установлена цапфа 5 ролика 1 со стопорным кольцом 6, подшипники 4 монтированы в обойме 7 и установлены через разъемную упругую втулку в расточке 3 корпуса 2 опоры, причем на смежных поверхностях обоймы 7 и корпуса (половинах 8, 9) разъемной втулки бочкообразные поверхности 10, 11 с различными радиусами 12, 14 кривизны с общим центром в точке O. Упругий элемент 14 в верхней половине 8 корпуса разъемной втулки по ширине выполнен не более 1/3 ширины упругого элемента 15 в нижней половине 9 корпуса разъемной втулки. Внутренняя поверхность нижней половины 9 корпуса разъемной втулки в сечениях, перпендикулярных ее оси, выполнена при помощи прокладок 16 эллипсной. Штифты 17 препятствуют провороту обоймы 7 в упругой втулке, для фиксации прокладок 16 выполнены резьбовые штифты 18, точка O точка в нижней части обоймы, вокруг которой происходит мгновенный поворот обоймы с подшипниками при изгибе ролика.

Опорный узел работает следующим образом.

Упругий элемент, например резина, долго и хорошо работает, если постоянно действующая на него нагрузка вызывает деформацию, не превышающую 20% от первоначальной его толщины. Площадь опорной поверхности обоймы 7 с подшипниками 4 в упругой втулке выполнена такой, что деформация упругого элемента 15 в нижней части втулки составляет 5-7% при ненагруженном ролике, 8-10% при прохождении слитка по ролику и 18-20% при ударе раската по ролику. Резьбовые штифты 18 установлены так, что не допускают деформации упругого элемента более 20% от его первоначальной толщины. Деформация упругого элемента 15 по длине втулки неравномерна, в средней части деформация больше, а ближе к торцам она уменьшается. При изгибе ролика это облегчает поворот обоймы 7 во втулке вокруг точки O. Верхний упругий элемент 14, предварительно при сборке опоры деформированный на 8-10% при ударе раската по ролику расслабляется и не препятствует повороту обоймы с подшипниками. Упругий элемент 15, предварительно деформированный по бокам втулки на 4-5% мягко воспринимает все горизонтальные составляющие ударных нагрузок от полосы на ролик.

Таким образом предлагаемый мягкий опорный узел ролика рольганга обжимного стана обеспечивает значительное повышение стойкости подшипников опор.

Использование: в прокатных станах. Сущность: цапфа ролика установлена в расточке корпуса. Подшипники цапфы смонтированы в обойме и установлены через разъемную упругую втулку в расточке, причем смежные поверхности обоймы и корпуса, разделенные упругими элементами, выполнены бочкообразной формы и с разными радиусами кривизны. Один из упругих элементов по ширине выполнен равным не более 1/3 ширины другого упругого элемента. Внутренняя поверхность нижней половины корпуса упругой втулки выполнена по форме эллипса. Это позволяет снизить ударные нагрузки различного направления, использовать в опоре недефицитные среднегабаритные подшипники качения и исключает заклинивание внутренних обойм в наружных кольцах подшипников, повысить стойкость опоры. 2 з.п. ф-лы, 2 ил.

1. МЯГКИЙ ОПОРНЫЙ УЗЕЛ РОЛИКА РОЛЬГАНГА ОБЖИМНОГО СТАНКА, содержащий корпус с расточкой, в котором на подшипниках качения установлена цапфа ролика, упругие элементы, взаимодействующие с корпусом, отличающийся тем, что упругие элементы установлены в расточке корпуса и выполнены в виде обоймы, в которой вмонтировано наружное кольцо подшипника, разъемной втулки и установленного между обоймой и указанной втулкой промежуточного упругого элемента, при этом на обращенных одна к другой поверхностях обоймы и втулки выполнены бочкообразные участки поверхности с различными радиусами кривизны, с общим центром в точке поворота обоймы с подшипником при изгибе ролика. 2. Узел по п.1, отличающийся тем, что упругий элемент в верхней половине упругой втулки по ширине выполнен равным не более 1/3 ширины упругого элемента в нижней половине. 3. Узел по пп.1 и 2, отличающийся тем, что внутренняя поверхность нижней половины корпуса разъемной втулки выполнена в сечениях, перпендикулярных ее оси, эллипсной так, что размер малых осей эллипсов, выполненных равными радиусам окружностей, образованных этими сечениями, бочкообразной поверхности разъемной втулки меньше размеров больших горизонтальных осей на величину, равную до двух величин сжатия упругого элемента под действием массы половины ролика.