ВАЛОК ПРОФИЛЕГИБОЧНОГО СТАНА Российский патент 1998 года по МПК B21D5/08 

Изобретение относится к прокатному производству и может быть использовано при изготовлении сортовых и листовых гнутых профилей проката.

Основным инструментом профилегибочных станов являются рабочие (формующие) валки, попарно устанавливаемые в подшипниках (обычного качения) подушек клетей. Чаще всего профилегибочные валки изготавливаются составными: на ось (вал) насаживаются с помощью шпонок формующие и дистанционные элементы, стопорящиеся специальными полукольцами. Собранные валки устанавливаются своими цапфами в подшипники клетей и один конец валков (хвостовик) соединяется посредством муфт (или шарниров Гука) со шпинделями привода. Особенности конструкции и изготовления валков профилегибочных станов [1].

Известен инструмент профилегибочного стана с взаимозаменяемыми элементами на верхнем и нижнем валках, выполненный с различными по величине радиусами внешних и внутренних закруглений элементов верхнего валка и с уменьшенной шириной среднего цилиндрического элемента нижнего валка [2].

Известен составной валок многоклетьевого профилегибочного стана для изготовления гофрированных профилей, цилиндрические элементы у которого, формирующие горизонтальные участки, имеют длину, равную проекции гофра, а элементы, формирующие сопряженные наклонные участки профиля, выполнены цилиндрическими и с длиной, равной длине горизонтальных участков [3].

Недостатком известных профилегибочных валков является необходимость съема подшипника качения с цапфы оси при замене формирующих элементов.

Наиболее близким аналогом к предлагаемому является валок профилегибочного стана, преимущественно, легкого или среднего типа [4].

Этот валок содержит вал со шпонкой, на котором размещены формующие элементы, выполненный с расположенными по обе стороны от формующих элементов цапфами под подшипники качения, одна из которых выполнена цилиндрической и сопряжена с хвостовиком.

Недостатком валка такой конструкции также является необходимость объема подшипника с цапфы оси при замене формирующих элементов, что приводит к преждевременному износу этой цапфы и подшипника качения.

Технической задачей изобретения является повышение износостойкости валков и подшипников профилегибочных станов легкого и среднего типов и снижения тем самым затрат при профилировании.

Для решения этой задачи у валка профилегибочного стана, преимущественно легко или среднего типа, содержащего вал со шпонкой, на котором размещены формирующие элементы, выполненный с расположенными по обе стороны от формирующих элементов цапфами под подшипники качения, одна из которых выполнена цилиндрической и сопряжена с хвостовиком, вторая цапфа выполнена в форме усеченного конуса с обращенным к формующим элементам большим основанием и углом наклона образующей конуса к оси валка, составляющим от 3 до 8^o, и снабжена резьбовым участком под стопорную гайку, сопряженным с меньшим основанием конуса, и втулкой с наружной цилиндрической поверхностью, имеющей диаметр, равный диаметру цилиндрической цапфы, и внутренней поверхностью, эквидистантной поверхности конической цапфы, при этом в зоне сопряжения втулки и конической цапфы со стороны их удаленного от формующих элементов торца высверлено общее отверстие, ось которого параллельна оси валка, для размещения в нем стопорного пальца, а втулка выполнена с фиксирующей ребордой, расположенной со стороны торца, обращенного к фиксирующим элементам.

Сущность технического решения заключается в размещении цапфы оси валка со стороны управления станом в подшипнике качения с помощью фиксируемой промежуточной втулки с оптимальным (с точки зрения эксплуатации валка - см. ниже) углом наклона образующей ее конического отверстия.

Такое исполнение профилегибочного валка позволяет при его разработке обойтись без съема подушки с подшипником качения с одной из цапф оси. У заявляемого валка достаточно извлечь стопорный палец и снять промежуточную втулку с подшипником с конической цапфы, в результате чего предотвращается травмирование внутреннего кольца дорогостоящего подшипника и "посадочной" поверхности цапфы, причем, для снятия промежуточной втулки с коническим отверстием требуется значительно меньшее усилие.

На чертеже показан предлагаемый валок профилегибочного стана (стопорные и дистанционные элементы не показаны).

Валок содержит вал 1 со шпонкой 2, на рабочей части которого установлены формирующие элементы, образующие бочку валка 3.

Вал имеет одну цилиндрическую (со стороны привода) цапфу 4 с диаметром "d", сопряженную с хвостовиком 5, который непосредственно соединяется с муфтой привода (не показана). С противоположной стороны (т.е. со стороны управления станом) ось имеет цапфу 6 в форме усеченного конуса, большим диаметром которой d сопряжен с рабочей часть вала 1, причем, d_k < d. Угол наклона к оси валка образующей конической поверхности цапфы 6 α = 3-8^o, причем этот угол тем меньше, чем меньше ширина "b" цапфы.

На цапфе 6 установлена промежуточная втулка 7 с коническим отверстием, поверхность которого эквидистанта конической поверхности цапфы. Промежуточная втулка 7 выполнена с фиксирующей 8 ребордой, которая примыкает к рабочей части вала 1 и имеет диаметр, равный диаметру d₁₀ этой части. С меньшим основанием цапфы 6 сопряжен резьбовой участок 9, на который навинчиваются стопорные гайки 10, крепящие подшипник 11, упирающийся в реборду в промежуточной втулке 7.

На торцевых поверхностях 14 и 13, соответственно, цапфы 6 и втулки в зоне их сопряжения высверлено общее отверстие, в котором размещается стопорный палец 12, извлекаемый из соединения с помощью резьбового отверстия в его торце.

При сборке валка на его 1 сначала насаживаются формующие, дистанционные и стопорные (при необходимости) элементы. Затем на коническую цапфу 6 устанавливается промежуточная втулка 7 с подшипником 11, а в общее отверстие этой цапфы и втулки 7 закладывается стопорный палец 12. После завинчивания стопорных гаек 10 валок готов к работе. Разработка валка - в обратной последовательности.

Опытную проверку найденного технического решения производили на профилегибочных станах АО "Магнитогорский металлургический комбинат": 0,4-1,8x40-180 (стан легкого типа) и 1-4x50-300 (стан среднего типа).

С этой целью на обоих станах попеременно использовали при профилировании валки известной конструкции и предлагаемой (с различными величинами углов α - см. чертеж), сравнивая степень износа цапф и колец подшипников после одного и того же количества проката.

Сравнительные испытания показали, что износостойкость (т.е. продолжительность рабочей кампании) узла "цапфа-подшипник" у валков предлагаемой конструкции в 3-4 раза выше, чем у известных валков. Трудозатраты при этом уменьшились, в среднем, на 15%. Таким образом, опыты подтвердили приемлемость заявляемого объекта для решения поставленной задачи и после его преимущества перед известным объектом, взятым в качестве наиболее близкого аналога.

Использование заявляемого валка на станке тяжелого типа 2-8x-100-600 не дало положительных результатов вследствие затруднений со снятием промежуточной втулки с цапфы при разработке валков (происходило в ряде случаев заклинивание стопорного пальца из-за больших нагрузок на подшипниковый узел при профилировании).

Величина угла α = 3-8^o является оптимальной: при α<3^o затруднялся съем подшипника и промежуточной втулки, при α>8^o наблюдалось радиальное "биение" цапфы, что в обоих случаях ускоряло износ узла "цапфа-подшипник".

Валок профилегибочного стана среднего типа 1-4x-50-300 имеет одну цилиндрическую цапфу с размерами: d = 80 мм и b = 80 мм; диаметр рабочей части вала d₀=115 мм (см. чертеж).

Коническая цапфа выполнена на валу со стороны управления станом; ее наибольший диаметр: d_к=60 мм, наименьший 48 мм, т.е. величина угла α (при b = 90 мм, с учетом ширины реборды втулки) равна:
.

Подшипник качения установлен на промежуточной втулке с внешним диаметром 80 мм и упирается в ее реборду, с противоположной стороны подшипник стопорится двумя гайками с диаметром резьбы 1M39x3 мм.

Фиксация промежуточной втулки на конической цапфе - с помощью стопорного пальца с диаметром 6 мм, установленного в общем отверстии глубиной 30 мм торцовых поверхностей цапфы и втулки, ось которого параллельна оси валка.

Изобретение относится к прокатному производству и может быть использовано при изготовлении гнутых профилей проката. Валок профилегибочного стана, преимущественно легкого или среднего типа содержит вал со шпонкой, на котором размешены формующие элементы. На концах вала имеются цапфы под подшипники качения, одна из которых имеет форму цилиндра, а вторая - усеченного конуса. Угол наклона образующей конуса к оси валка составляет от 3 до 8°. Коническая цапфа снабжена резьбовым участком под стопорную гайку и втулкой. Наружная поверхность втулки выполнена цилиндрической с диаметром, равным диаметру цилиндрической цапфы. Внутренняя поверхность втулки эквидистантна поверхности конической цапфы. В зоне сопряжения втулки и цапфы высверлено отверстие для стопорного пальца. Втулка имеет фиксирующую реборду. 1 ил.

Валок профилегибочного стана преимущественно легкого или среднего типа, содержащий вал с шпонкой, на котором размещены формующие элементы, выполненный с расположенными по обе стороны от формующих элементов цапфами под подшипники качения, одна из которых выполнена цилиндрической и сопряжена с хвостовиком, отличающийся тем, что вторая цапфа выполнена в форме усеченного конуса с обращенным к формующим элементам большим основанием и углом наклона образующей конус к оси валка, составляющим 3 - 8^oС, и снабжена резьбовым участком под стопорную гайку, сопряженным с меньшим основанием конуса, и втулкой с наружной цилиндрической поверхностью, имеющий диаметр, равный диаметру цилиндрической цапфы, и внутренней поверхностью эквидистантной поверхности конической цапфы, при этом в зоне сопряжения втулки и конической цапфы со стороны их удаленного от формующих элементов торца высверлено общее отверстие, ось которого параллельна оси валка, для размещения в нем стопорного пальца, а втулка выполнена с фиксирующей ребордой, расположенной со стороны торца, обращенного к фиксирующим элементам.