ПОДШИПНИК ЖИДКОСТНОГО ТРЕНИЯ ДЛЯ ВАЛКОВ ПРОКАТНЫХ СТАНОВ Российский патент 1999 года по МПК B21B31/02 

Изобретение относится к области прокатного производства, а точнее к гидродинамическим и гидростатодинамическим опорам валков листовых, сортовых и проволочных прокатных станов.

Применяемые в настоящее время в качестве опор прокатных валков подшипники жидкостного трения имеют ограничения по нагрузочной способности и скорости вращения, на которые в значительной мере влияет температура смазки в рабочем зазоре между втулкой-вкладышем и втулкой-цапфой.

Известен гидродинамический подшипник для валков прокатных станов (см. авт. свид. N 774634, кл. B 21 B 31/02, заявл. 15.01.79 г., опубл. 30.10.80 г.).

Известная конструкция включает втулку-цапфу и втулку-вкладыш с карманами, закрепленную в подушке. В подушке выполнены карманы, расположенные вне рабочей зоны подшипника, соединенные через отверстия с карманами втулки- вкладыша. В подушке выполнены полости для подвода и отвода смазывающей жидкости, соединенные с ее карманами посредством дросселей.

Недостатком является повышенная температура смазывающей жидкости, что снижает допустимую нагрузку и скорость вращения подшипника.

Наличие дросселей в полости подушки за пределами втулки-вкладыша не оказывает влияния на температуру смазывающей жидкости в рабочем зазоре между втулкой-вкладышем и втулкой-цапфой и в то же время приводит к излишнему расходу смазывающей жидкости.

Известен также гидродинамический подшипник для валков прокатных станов, содержащий втулку-цапфу, переднюю и заднюю крышки и втулку-вкладыш с нерабочей верхней и рабочей нижней частями, между которыми расположены карманы и отверстия для подвода смазывающей жидкости (см. а.с. N 1255225, кл. B 21 B 31/02, заявл. 4.12.84 г., опубл. 7.09.86 г.). Втулка-вкладыш имеет, кроме того, две группы канавок на внутренней стороне нерабочей части. Карманы втулки-вкладыша расположены на одинаковом расстоянии от обоих ее торцев.

Недостаток известной конструкции подшипника заключается в значительном сокращении его долговечности из-за наличия на нерабочей половине втулки-вкладыша двух групп канавок, так как после износа или повреждения рабочей части втулки-вкладыша становится невозможным использование второй ее половины путем поворота на 180^o.

Кроме того, недостаточно эффективно охлаждение смазывающей жидкости, поскольку теплообмен между нагретой втулкой- цапфой и протекающей в канавках втулки-вкладыша смазывающей жидкостью происходит без учета того, что температура смазочной жидкости выше со стороны торца втулки-вкладыша, обращенного к бочке валка, вследствие перекоса втулки-цапфы из-за прогиба валка под действием усилия давления на него прокатываемого металла.

Из известных наиболее близким по технической сущности (прототипом) является подшипник жидкостного трения для валков прокатных станов, описанный в а.с. СССР N 1117098, кл. B 21 B 31/02, заявл. 24.6.83 г., опубл. 7.10.84 г.

Этот подшипник жидкостного трения содержит втулку-вкладыш с гидродинамическими карманами и отверстиями для подвода смазывающей жидкости, втулку-цапфу, переднюю и заднюю крышки. Втулка-вкладыш установлена в подушке опорного узла прокатного валка и снабжена дросселями с каналами, соединяющими карманы втулки-вкладыша с полостями для отвода смазывающей жидкости, выполненными в подушке. Карманы втулки- вкладыша расположены симметрично по ее длине относительно торцев.

Смазывающая жидкость, пройдя через рабочий зазор между втулкой- вкладышем и втулкой-цапфой и нагревшись, возвращается в карман втулки-вкладыша, где частично вытесняется в зазоры у торцев и через дроссели в карманах втулки-вкладыша, а частично захватывается вращающейся втулкой-цапфой и опять поступает в рабочий зазор. В карманах втулки-вкладыша происходит перемешивание нагретой смазывающей жидкости с вновь поступающей холодной за счет циркуляции жидкости посредством дросселей.

Недостаток известной конструкции подшипника жидкостного трения заключается в повышенном расходе смазывающей жидкости через дроссели втулки-вкладыша, что требует установки более мощных маслостанций на действующих и вновь проектируемых прокатных станах.

Кроме того, недостатком является также то, что отвод нагретой смазывающей жидкости из кармана через дроссели и зазоры осуществляется симметрично по отношению к обоим торцам втулки-вкладыша, что нерационально, так как удельные нагрузки на рабочие поверхности подшипника и, следовательно, температура смазывающей жидкости со стороны торца втулки-вкладыша, обращенного к бочке валка, значительно выше.

Задача настоящего изобретения состоит в создании подшипника жидкостного трения с высокой нагрузочной способностью и скоростью вращения без увеличения мощности существующих на прокатных станах маслосистем.

Поставленная задача достигается тем, что в подшипнике жидкостного трения для валков прокатных станов, содержащем втулку-вкладыш с гидродинамическими карманами и отверстиями для подвода смазывающей жидкости, втулку-цапфу, переднюю и заднюю крышки, согласно изобретению гидродинамические карманы отстоят от торца втулки-вкладыша со стороны бочки валка на расстояние, составляющее 0,75-0,95 расстояния от карманов до торца втулки-вкладыша со стороны, противоположной бочке валка.

Благодаря такому расположению карманов вдоль втулки- вкладыша длина гидравлического сопротивления зазора между втулкой- вкладышем и втулкой-цапфой от кармана до торца втулки-вкладыша, обращенного к бочке валка, меньше, чем от кармана до противоположного торца, вследствие чего более быстрое вытекание смазывающей жидкости из карманов происходит со стороны торца втулки-вкладыша, обращенного к бочке валка, то есть там, где удельные нагрузки, и следовательно, температура смазывающей жидкости значительно выше из-за перекоса втулки-вкладыша относительно втулки-цапфы, вызываемого изгибом валков под действием усилия давления прокатываемого металла. Более быстрый отвод смазывающей жидкости из наиболее нагретой зоны способствует более быстрому поступлению в нее холодной смазывающей жидкости, подаваемой под давлением из маслосистемы, что создает наиболее благоприятные условия для эффективного охлаждения подшипника.

В свою очередь, это позволяет обеспечить высокую нагрузочную способность и скорость вращения подшипника без использования дросселей, вызывающих повышенный расход смазывающей жидкости и требующих повышения мощности маслосистем. При этом срок службы подшипника не сокращается, так как втулку-вкладыш после износа одной ее половины можно повернуть на 180^o и использовать вторую половину.

Наиболее оптимальным, как показывают эксперименты, является отношение l₁/l₂ = 0,75-0,95. При отношении l₁/l₂ < 0,75 через зазор между втулкой-вкладышем и втулкой-цапфой в районе кармана будет вытекать значительное количество смазывающей жидкости, что потребует увеличения мощности маслосистемы. При l₁/l₂ > 0,95 увеличение вытекания смазывающей жидкости из карманов со стороны торца втулки-вкладыша, обращенного к бочке валка, будет незначительно и не отразится на температуре смазывающей жидкости в рабочем зазоре.

Для пояснения изобретения ниже приводится конкретный пример выполнения изобретения со ссылкой на прилагаемые чертежи, на которых;
на фиг. 1 изображен подшипник жидкостного трения для валков прокатных станов; осевой разрез;
на фиг. 2 - разрез А-А на фиг. 1;
на фиг. 3 - втулка-вкладыш в осевом разрезе с диаграммой распределения действующей на нее нагрузки.

Подшипник жидкостного трения для валков прокатных станов содержит втулку-вкладыш 1 с гидродинамическими карманами 2 и отверстиями 3 для подвода смазывающей жидкости. Внутри втулки-вкладыша 1 с зазором расположена втулка-цапфа 4, одетая на валок 5. Втулка-вкладыш 1 устанавливается в подушке 6 опорного узла прокатного валка 5. Для уплотнения подшипника служат передняя 7 и задняя 8 крышки.

Гидродинамические карманы 2 по длине втулки-вкладыша 1 расположены несимметрично относительно ее торцев, а именно так, что от торца втулки-вкладыша, находящегося со стороны бочки валка, карманы 2 отстоят на расстояние l₁, составляющее 0,75-0,95 расстояния l₂ от карманов 2 до торца втулки-вкладыша, находящегося со стороны, противоположной бочке валка.

Конкретный пример. Для подшипника жидкостного трения диаметром 1180 мм и длиной втулки-вкладыша 880 мм расстояние от кармана 2 до торца втулки-вкладыша 1 со стороны бочки валка l₁ выбрано равным 45 мм. При этом расстояние l₂ от кармана 2 до торца втулки-вкладыша со стороны, противоположной бочке валка, выбирают равным 55 мм, исходя из соотношения l₁/l₂ = 0,75-0,95. Конкретное соотношение l₁/l₂ = 45/55 = 0,818 входит в оптимальное.

Подшипник жидкостного трения работает следующим образом. Смазывающая жидкость из маслосистемы под давлением через отверстия 3 поступает в карман 2 втулки-вкладыша 1. Далее она увлекается вращающейся втулкой-цапфой 4 в рабочий зазор между втулкой- вкладышем 1 и втулкой-цапфой 4, где, воспринимая внешнюю нагрузку P, нагревается, причем, в соответствии с распределением нагрузки, со стороны торца втулки-вкладыша 1, обращенного к бочке валка 5, нагревается сильнее. Далее, нагретая смазывающая жидкость опять попадает в карман 2, где вновь поступающей из маслосистемы холодной смазывающей жидкостью вытесняется через зазор между втулкой-вкладышем 1 и втулкой-цапфой 4. При этом, благодаря тому, что карман 2 находится ближе к торцу втулки-вкладыша 1, обращенному к бочке валка, со стороны этого торца, то есть там, где удельные нагрузки выше, будет более интенсивный поток смазывающей жидкости, что способствует наиболее эффективному охлаждению подшипника. Поступившая более холодная смазывающая жидкость вновь увлекается вращающейся втулкой-цапфой 4 и цикл повторяется.

Предложенный подшипник жидкостного трения для валков прокатных станов по сравнению с известными имеет высокую нагрузочную способность и скорость вращения при меньшей мощности маслосистем.

Изобретение относится к области прокатного производства и может быть использовано в опорах валков листовых, сортовых и проволочных прокатных станов. Подшипник жидкостного трения для валков прокатных станов содержит втулку-вкладыш с гидродинамическими карманами и отверстиями для подвода смазывающей жидкости, втулку-цапфу, переднюю и заднюю крышки. При этом карманы отстоят от торца втулки-вкладыша со стороны бочки валка на расстояние, составляющее 0,75-0,95 расстояния от карманов до торца втулки-вкладыша со стороны, противоположной бочке валка. Устройство обеспечивает повышение нагрузочной способности и скорости вращения подшипника без увеличения мощности маслосистем. 3 ил.

Подшипник жидкостного трения для валков прокатных станов, содержащий втулку-вкладыш с гидродинамическими карманами и отверстиями для подвода смазывающей жидкости, втулку-цапфу, переднюю и заднюю крышки, отличающийся тем, что гидродинамические карманы отстоят от торца втулки-вкладыша со стороны бочки валка на расстояние, составляющее 0,75 - 0,95 расстояния от карманов до торца втулки-вкладыша со стороны, противоположной бочке валка.