Опорный ролик Российский патент 2004 года по МПК F27B7/22 

Изобретение относится к цилиндрическим вращающимся печам обжига, сушильным барабанам, смесителям и окомкователям барабанного типа, применяемым в промышленности строительных материалов, металлургической, горнорудной и других отраслях промышленности.

Известен опорный ролик вращающейся печи, состоящий из оси и бочки [1]. Недостатком указанного ролика является его низкая долговечность.

Наиболее близким к заявляемому является опорный ролик, состоящий из оси и насаженной на ось бочки [2]. Недостатком известного ролика является его низкая долговечность вследствие отсутствия возможности повторного использования бочки.

Технический результат достигается тем, что опорный ролик, содержащий ось и бочку, с наружной стороны бочки имеет бандаж, причем толщина бандажа на радиус составляет 0,007-0,125 наружного диаметра бочки. Бандаж может быть сопряжен с бочкой по посадке с натягом или выполнен наплавкой. В случае, если бандаж выполнен наплавкой, ее выполняют из сплава с углеродным эквивалентом 0,24-9,30%, в частности из сплава, мас.%: углерод 0,22-0,45; марганец 0,70-1,80; кремний 0,80-1,90; хром 0,60-2,10; никель 0,01-0,95, железо остальное.

На чертеже изображен опорный ролик, где 1 - ось, 2 - бочка, 3 - бандаж, Н - толщина бандажа на радиус, D - наружный диаметр бочки ролика.

В процессе эксплуатации опорные ролики испытывают контактные нагрузки со стороны опирающейся на них вращающейся печи (барабана и т.п.), бочка роликов изнашивается до определенной величины, после чего ролик не подлежит последующей эксплуатации. В этом случае возможно только повторное использование оси, если удастся снять с нее износившуюся бочку.

В предложенной конструкции ролика бочка с наружной стороны имеет бандаж с толщиной на радиус 0,007-0,185 наружного диаметра бочки. Бандаж по мере его износа может быть заменен на новый напрессовкой или наплавкой. В результате бочка восстанавливает свои первоначальные размеры и ролик может быть снова введен в эксплуатацию, что приводит к повышению его долговечности. Толщина бандажа на радиус (сторону бочки) должна составлять 0,007-0,185 наружного диаметра бочки. При меньшем значении толщины бандажа он становится очень тонким, быстро изнашивается и даже возможно образование трещин из-за высоких контактных нагрузок от вращающейся печи. Выполнять толщину бандажа выше верхнего значения нецелесообразно, т.к. толщина бандажа в этом случае уже значительно превышает максимальную величину износа ролика, при этом резко увеличиваются затраты на изготовление толстостенного бандажа, также повышается уровень растягивающих напряжений в бандаже (как в случае использования бандажа, насаженого с натягом на бочку, так и случае использования бандажа, полученного наплавкой), что может привести к его преждевременному выходу из строя из-за образования трещин или даже разрыва бандажа.

Бандаж может быть получен отдельно от бочки, например, центробежной отливкой с последующей ковкой заготовки и механической обработкой. Такой бандаж может крепиться на бочке за счет напрессовки в нагретом состоянии, после охлаждения бандажа он будет иметь прочное сцепление с бочкой ролика.

При получении бандажа наплавкой изношенный ролик устанавливают на наплавочную установку и осуществляют наплавку бандажа износостойким сплавом.

В обоих вариантах использования бандажа как насаженного с натягом, так и наплавленного по мере износа бандажа его можно заменить на новый соответственно напрессовкой или наплавкой.

Для получения наплавленного бандажа используют сплав с содержанием углеродного эквивалента 0,24-9,30%. Из области сварки и металловедения известно, что основным элементом, увеличивающим закаливаемость, твердость и прочность сталей, является углерод. В условиях термического превращения аустенита влияние легирующих элементов сводится главным образом к увеличению инкубационного периода до начала распада аустенита при образовании различных продуктов превращения, при этом соответственно возрастает и время конца превращения. На диаграмме изотермического превращения аустенита это выражается в сдвиге С-образной кривой вправо от вертикальной оси. Ориентировочно степень влияния легирующих элементов на скорость распада аустенита может быть оценена перерасчетом их количества в количество как бы эквивалентно действующего замещающего их углерода. Существуют несколько выражений для определения содержания углеродного эквивалента, отличающихся значениями коэффициентов при соответствующих элементах. В области сварки для оценки вероятности образования закалочных структур чаще всего пользуются следующим уравнением (Технология электродуговой сварки металлов и сплавов плавлением. / Под ред. Б.Е. Патона. М.: Машиностроение, 1974. С. 149):

где символ каждого элемента обозначает его содержание в металле в мас.%.

Начиная с содержания углеродного эквивалента более 0,24% увеличивается степень закалки стали и уровень легирования, что приводит к повышению износостойкости, и, следовательно, стойкости (долговечности) бандажа. Начиная с 9,3% углеродного эквивалента получить наплавленный металл без трещин практически не удается. Наиболее оптимальным материалом для наплавки бандажа, сочетающим высокую износостойкость с высоким качеством наплавленного слоя, является сплав, мас.%: углерод 0,22-0,45; марганец 0,70-1,80; кремний 0,80-1,90; хром 0,60-2,10; никель 0,01-0,95; железо остальное.

Пример выполнения опорного ролика. Опорный ролик вращающейся печи цементной промышленности состоит из оси и бочки. Наружный диаметр бочки D = 1700 мм, длина бочки 1100 мм. Бочка выполнена из стали 30Л. С наружной стороны бочка имеет бандаж толщиной на радиус Н=110 мм, выполненный наплавкой из стали, мас.%: углерод 0,29%; марганец 1,10%; кремний 1,20%; хром 0,8%; никель 0,03%; железо остальное. Углеродный эквивалент сплава равен 0,68%, толщина бандажа на радиус составляет 0,065 от наружного диаметра бочки.

Технико-экономическое преимущество заявленного опорного ролика заключается в повышении долговечности ролика за счет многократного использования оси и бочки ролика и применения более износостойкого бандажа. Кроме того, в связи с повышением износостойкости бандажа увеличивается время работы ролика между переточками, которые осуществляют для выравнивания изношенной бочки по ее длине. В результате повышается выход годного и производительность печи или другого аналогичного оборудования, где могут использоваться ролики предложенной конструкции.

Источники информации

1. А.с. СССР № 500451, F 27 В 7/22, опубл. 25.01.78. Бюл. № 3.

2. А.с. СССР № 1337634, F 27 В 7/22, опубл. 15.09.87. Бюл. № 34.

Изобретение относится к цилиндрическим вращающимся печам обжига, сушильным барабанам, применяемым в промышленности строительных материалов. Технический результат - повышение долговечности ролика за счёт многократного использования бочки. Опорный ролик, содержит ось и бочку, с наружной стороны бочка имеет бандаж. Толщина бандажа на радиус составляет 0,007-0,12 наружного диаметра бочки. 1 з.п. ф-лы, 1 ил.

1. Опорный ролик, содержащий ось и бочку, с наружной стороны которой имеется наплавленный бандаж, отличающийся тем, что толщина наплавленного слоя бандажа на радиус принимает значения от 0,007 до менее 0,12 от наружного диаметра бочки ролика, причем наплавленный слой выполнен из сплава с углеродным эквивалентом от более 0,4 до 9,3%.2. Опорный ролик по п.1, отличающийся тем, что наплавленный слой выполнен из сплава, мас.%:

Углерод 0,22-0,45

Марганец 0,70-1,80

Кремний 0,80-1,90

Хром 0,60-2,10

Никель 0,01-0,95

Железо Остальное