УПРУГИЙ С ЦЕНТРОБЕЖНЫМ ОХЛАЖДЕНИЕМ РОЛИК РОЛЬГАНГА ОБЖИМНОГО СТАНА Российский патент 1996 года по МПК B21B39/10 

Изобретение может быть использовано в машиностроительной промышленности при изготовлении обжимных прокатных станов.

Известен ролик рабочего рольганга блюминга 1250, содержащий полый ролик с коротким конусным переходом от бочки ролика к цапфам и глухим центральным отверстием, в которое через длинную трубу подается вода для охлаждения ролика.

При такой конструкции ролика стойкость дефицитных крупногабаритных подшипников и цапф в опорах ролика очень низка, например, для роликов станинных и рабочих рольгангов стойкость подшипников равна 2-5 месяцев.

Большая жесткость ролика из-за коротких конусных переходов от бочки ролика к цапфам, является причиной того, что ролик жестко без амортизации принимает и передает на подшипники опор все ударные нагрузки, возникающие при прокатке слитков.

Малоэффективное охлаждение ролика, имеющего наружный диаметр, равный 600-620 мм, путем подачи воды в глухое глубокое центральное отверстие диаметром 105 мм через трубу 0,5 длиной до 4000 мм. Такое охлаждение не в состоянии через стенку толщиной в 250 мм хорошо охлаждать бочку и цапфу ролика, в результате чего бочка ролика при прокатке слитков, имеющих температуру 1300-1200^o, нагревается до 200-350^o, а цапфы до 60-100^oС.

Ненормально высокий нагрев бочки и цапф ролика приводит к удлинению ролика на 15-20 мм (УЗТМ опору ролика с неприводной стороны выполнил нефиксированной и плавающей, позволяющей осевой ход подшипника до 20 мм), подшипники опор при этом подвергаются постоянным большим осевым нагрузкам с той или другой стороны, к нагреву смазки, подаваемой в опору. Смазка частично выгорает, а частично разлагается, теряет свои антифрикционные свойства и вытекает из опоры, к нагреву от цапфы ролика внутреннего кольца подшипника, диаметр его увеличивается, тела качения зажимаются между кольцами подшипника. При недостаточной смазке в подшипнике возникает повышенное трение и дополнительный нагрев. Износ подшипников убыстряется, а цапфа временами проворачивается в подшипнике и появляется ее поверхностный износ.

Известен сборный ролик рольганга преимущественно станов горячей прокатки, содержащий полую бочку и монтированные в ее полости цилиндрическими головками полуоси с цапфами на других концах [1]
Ролик данной конструкции имеет ряд недостатков, так как рассчитан на малые нагрузки, охлаждение бочки не высокое, так как большую скорость движения и количество воды в ролик подать нельзя, будет большое разбрызгивание.

Задачей, на решение которой направлено заявляемое изобретение, является повышение ресурса узла ролика с опорами путем создания прочного, упругого, хорошо охлаждаемого ролика, при котором во время прокатки горячих слитков значительно смягчаются ударные нагрузки от ролика на подшипники опор, уменьшаются удлинение ролика и возникающие при этом осевые нагрузки на подшипники и исключается перегрев цапф и подшипников опор ролика. Это достигается тем, что у ролика, содержащего полую бочку и монтированные в ее полости цилиндрическими головками полуоси с цапфами на других концах, полость бочки выполнена с конусными расширяющимися к торцам участками и с диаметром цилиндрической части не менее половины наружного диаметра, а полуоси выполнены с центральным отверстием и с радиальными и продольными канавками на торце и наружной поверхности головки. Кроме того, диаметр цилиндрического участка, примыкающего к цапфе одной полуоси, выполнен большим, а длина его меньшей, чем диаметр и длина соответствующего участка другой полуоси.

Существенность признаков заявляемого устройства подтверждается тем, что выполнение ролика сборным в виде полой бочки с центральной полостью диаметром не менее половины наружного диаметра с конусными расширяющимися к торцам участками и монтированными в ее полости цилиндрическими головками полуосями, с цапфами на других концах позволяет создать на концах ролика продолговатые упругие полуоси с центральным отверстием, использовать для изготовления полуосей легированные марки сталей с термообработкой, в результате чего при оптимальных размерах полуосей упругость их и в целом ролика возрастает, выполнить в бочке ролика центральную полость для воды диаметром не менее половины наружного диаметра бочки и создать между поверхностями цилиндрических расточек в бочке и наружными цилиндрическими поверхностями головок полуосей необходимое количество радиальных и продольных отверстий, через которые вода из центральной полости ролика, под действием центробежной силы, после охлаждения средней части бочки, поступает для охлаждения поверхностей цилиндрических и конусных расточек в бочке ролика и направляется кожухами, установленными по торцам бочки, на охлаждение наружной поверхности полуосей. Таким образом, подача воды на охлаждение ролика выполнена максимально приближенной (из условия механической прочности ролика) к нагреваемой горячими слитками наружной поверхности бочки по всей ее длине, а охлаждение полуосей выполнено изнутри и снаружи. Эффективность охлаждения бочки ролика значительно повышается, а нагрев полуосей и цапф исключается. Выполнение полуосей ролика различных размеров в зависимости от места приложения на бочку ролика максимальной ударной нагрузки обеспечивает равномерность изгиба полуосей при действии этой нагрузки.

Изобретение поясняется чертежами. На фиг. 1 общий вид ролика, на фиг. 2 сечение А-А фиг. 1.

Ролик состоит из бочки 1 с полостью, выполненной с цилиндрическими 2 и 4 и конусными 3 участками и монтированными в ее полости полуосями 5 и 6 с цапфами 7 на концах. На цилиндрических головках 8 полуосей выполнены радиальные и продольные канавки, образующие в сборе с бочкой отверстия 9 и 10. Для защиты опор ролика от воды и направления ее на охлаждение полуосей по торцам бочки установлены съемные кожуха 11. Ударная нагрузка Р приложена к бочке на расстояниях L1 и L2 от центров левой и правой опор d1, l1 и d2 l2 диаметры и длины цилиндрических частей левой и правой полуосей. Если L1<L2, то d1>d2 и l1<l2
После монтажа ролика с опорами на станине рольганга в центральное отверстие 12 ролика со стороны неприводного конца до торца отверстия в полуоси 5 устанавливают трубу и подают воду для охлаждения ролика. При неподвижном ролике вода от торца по центральному отверстию в левой полуоси 5 стекает обратным ходом в центральную полость 2 ролика и частично стекает по нижним радиальным 9 и продольным 10 отверстиям на нижнюю часть конусных 3 поверхностей расточек бочки, и частично через центральное 12 отверстие правой полуоси 6 вытекает наружу.

При прокатке на вращающийся ролик от металла постоянно действуют ударные нагрузки Р различного направления, при передаче этих нагрузок на опоры ролик, благодаря упругости полуосей 5 и 6, значительно уменьшает действие этих нагрузок на подшипники опор.

На обжимных станах максимальные ударные нагрузки и максимальный нагрев бочки ролика происходит при прокатке слитка в первом калибре на бочке рабочего валка стана, которая, как правило, находится у правого или левого конца рабочего валка, поэтому приложение максимальных нагрузок и место максимального нагрева бочки смещается от середины ролика вправо или влево.

При вращении ролика после охлаждения изнутри полуоси 5 большая часть воды попадает в центральную полость ролика и под воздействием центробежной силы покрывает всю цилиндрическую поверхность полости 2, охлаждает стенку бочки, прогоняется через радиальные 9 и продольные 10 отверстия, омывая при этом поверхности цилиндрических 4 и конусных 3 расточек на обоих торцах бочки ролика, а затем собранная кожухами 11 направляется на охлаждение наружных поверхностей полуосей. Меньшая часть воды из центральной полости поступает в центральное отверстие 12 правой полуоси 6 и охлаждает ее изнутри.

Таким образом, предлагаемая конструкция упругого с центробежным охлаждением ролика рольганга обжимного стана, благодаря упругости полуосей и хорошему охлаждению бочки ролика и цапф полуосей позволяет значительно повысить стойкость деталей опор и особенно дефицитных подшипников.

Упругий с центробежным охлаждением ролик может быть использован в машиностроительной промышленности и черной металлургии при изготовлении и эксплуатации обжимных станов. Ролик выполнен сборным в виде полой бочки 1 с центральной расточкой, диаметром не менее половины диаметра бочки, и конусными 3 и цилиндрическими 4 расточками на торцах бочки. В полости вмонтированы упругие полуоси 5 и 6, на головках которых выполнены радиальные и продольные канавки, образующие в ролике радиальные 9 и продольные 10 отверстия. Вода через трубу подается в торец центрального отверстия ролика и обратным ходом охлаждает полуоси изнутри. Большая ее часть собирается в центральной полости, из которой центробежной силой, при вращении ролика, прогоняется через отверстия 9 и 10 на поверхности конусных 3 расточек. При этом охлаждаются поверхности цилиндрических и конусных расточек по торцам бочки. Затем вода кожухами 11 направляется на охлаждение полуосей снаружи. Таким образом, в упругом ролике подача воды выполнена максимально приближенной /из условия прочности ролика/ к наружной нагреваемой горячими слитками поверхности бочки и хорошо по всей длине ее охлаждает, а охлаждение полуосей 5 и 6 производится изнутри и снаружи. 1 з. п. ф-лы, 2 ил.

1. Упругий с центробежным охлаждением ролик рольганга обжимного стана, содержащий полую бочку и смонтированные в ее полости цилиндрическими головками полуоси с цапфами на других концах, отличающийся тем, что полость бочки выполнена с конусными расширяющимися к торцам участками и с диаметром цилиндрической части не менее половины наружного диаметра, а полуоси выполнены с центральным отверстием и с радиальными и продольными канавками на торце и наружной поверхности головок. 2. Ролик по п. 1, отличающийся тем, что диаметр цилиндрического участка, примыкающего к цапфе, одной полуоси выполнен большим, а длина его меньшей, чем диаметр и длина соответствующего участка другой полуоси.