УНИВЕРСАЛЬНЫЙ ШПИНДЕЛЬ ПРИВОДА ВЕРТИКАЛЬНЫХ ВАЛКОВ Российский патент 2004 года по МПК B21B13/06 B21B35/12 B21B35/14 

Изобретение относится к прокатному производству, преимущественно к универсальным шпинделям привода вертикальных валков обжимных, толстолистовых и черновых клетей кварто широкополосных станов горячей прокатки.

Известен универсальный шпиндель привода вертикальных валков слябинга 1150 (аналог) (см. Королев А.А. Прокатные станы и оборудование прокатных цехов. Атлас, М., "Металлургия", 1963 г., лист VIII-70). Шпиндель включает верхний и нижний универсальные шарниры Гука, соединенные между собой валом. Верхний шарнир соединен с выходным вертикальным валом редуктора привода вертикального валка, нижний - с приводным хвостовиком валка. Недостатком шпинделя является большая продолжительность и трудоемкость замены шпинделя ввиду его большого веса и необходимости применения специальной оснастки для его крепления к крюку мостового крана, поскольку шпиндель находится в мертвой зоне крана. Другим недостатком является вытекание смазки из шарниров, что приводит к быстрому выходу их из строя, снижению срока службы шпинделя, увеличению простоев прокатного стана, связанных с заменой шпинделей, и снижению производительности стана.

Наиболее близким техническим решением (прототипом) является универсальный шпиндель привода вертикальных валков, включающий верхний и нижний универсальные шарниры Гука, соединенные соответственно с вертикальным выходным валом редуктора привода валка и приводным хвостовиком валка. На нижней вилке верхнего шарнира с помощью торцевого фланцевого соединения с выступом и пазом закреплен вертикальный шлицевый вал, соединенный с шлицевой втулкой, закрепленной с помощью того же соединения на верхней вилке нижнего шарнира (см. Королев А.А. Прокатные станы и оборудование прокатных цехов. Атлас, издание второе. М. , "Металлургия", 1981 г., лист VII-60, вид "а", поз.7).

Благодаря разъемному соединению верхнего и нижнего шарниров с помощью шлицевого вала и втулки, по сравнению с аналогом конструкция прототипа позволяет снизить продолжительность и трудоемкость замены шпинделя. Однако в прототипе не решена проблема ухода смазки из вертикального шлицевого соединения, что приводит к его быстрому износу и выходу из строя.

При износе шлицевого соединения в нем образуются зазоры, приводящие к увеличению ударов при захвате полосы валками. Кроме снижения надежности соединения, удары приводят к увеличению интенсивности износа вертикальных прокатных валков, их поломок и повышенному расходу валков.

Из-за различных зазоров в шлицевых соединениях левого и правого шпинделей возникает разновременный захват полосы левым и правым прокатными вертикальными валками. Это вызывает увеличение числа забуриваний полосы в прокатной клети, аварийных простоев прокатного стана и снижение его производительности. При разновременном захвате полосы левым и правым валками возникает перекос полосы в горизонтальной плоскости относительно оси прокатки, что приводит при прокатке в последующих клетях к образованию серповидности полосы, увеличению брака, снижению точности прокатки и качества прокатываемых полос.

Целью настоящего изобретения является повышение надежности шпинделя, сокращение расхода прокатных валков, аварийных простоев прокатного стана, повышение его производительности, увеличение выхода годного проката, повышение точности прокатки и качества прокатываемых полос.

Поставленная цель достигается тем, что в универсальном шпинделе привода вертикальных валков, включающем верхний и нижний шарниры Гука, соединенные соответственно с вертикальным выходным валом редуктора привода валка и приводным хвостовиком валка, на нижней вилке верхнего шарнира с использованием фланцевого соединения с выступом и пазом закреплен вертикальный шлицевый вал, установленный в шлицевой втулке, на нижнем конце втулки выполнен фланец с диаметральным пазом, к которому своим фланцем с диаметральным выступом прикреплена верхняя вилка нижнего шарнира, а во фланце этой вилки выполнено центральное отверстие, во фланце шлицевой втулки снизу и в выступе на фланце верхней вилки нижнего шарнира выполнены соосные цилиндрические расточки, в которых установлено центрирующее кольцо, в центральном отверстии фланца верхней вилки нижнего шарнира вниз дном герметично установлен стакан, на верхнем конце шлицевой втулки закреплен защитный кожух, в шлицевом валу выполнено центральное глухое отверстие, соединенное с радиальными отверстиями, выполненными так, что при крайнем нижнем положении шлицевой втулки они расположены выше защитного кожуха, а при рабочем положении прокатного валка - выше ее верхнего торца.

Изобретение поясняется чертежами, на которых изображены:
фиг.1 - универсальный шпиндель привода вертикальных валков, общий вид;
фиг.2 - узел А на фиг.1;
фиг.3 - разрез по Б-Б на фиг.2;
фиг. 4 - узел нижней вилки верхнего шарнира с вертикальным шлицевым валом;
фиг.5 - вид по стрелке В на фиг.4;
фиг.6 - вид по стрелке Г на фиг.5;
фиг.7 - узел шлицевой втулки с защитным кожухом;
фиг.8 - вид по стрелке Д на фиг.7.

Универсальный шпиндель привода вертикальных валков включает верхний и нижний универсальные шарниры Гука 1 и 2. Верхний шарнир соединяется с вертикальным выходным валом редуктора привода валка, нижний - с приводным хвостовиком валка.

Верхний шарнир состоит из верхней 3, нижней 4 вилок и соединяющей их крестовины 5; нижний шарнир состоит из верхней 6 и нижней 7 вилок, соединенных между собой крестовиной 8.

На нижней вилке верхнего шарнира с использованием фланцевого соединения с помощью болтов 9 закреплен вертикальный шлицевый вал 10. Для передачи крутящего момента на фланце 11 нижней вилки 4 выполнен выступ 12, который входит в паз фланца 13, выполненного на шлицевом валу 10.

Шлицевый вал установлен в шлицевой втулке 14, на нижнем конце которой выполнен фланец 15 с диаметральным пазом 16. К фланцу втулки 14 своим фланцем 17 на болтах 18 крепится верхняя вилка 6 нижнего шарнира 2. На фланце 17 вилки 6 выполнен диаметральный выступ 19, расположенный в пазу 16 фланца втулки 14. Соединение паз 16 - выступ 19 обеспечивает передачу крутящего момента по типу кулачковой торцевой муфты.

Во фланце 15 шлицевой втулки 14 снизу и в выступе 19 на фланце 17 вилки 6 выполнены соосные цилиндрические расточки, в которых установлено центрирующее кольцо 20. Это кольцо обеспечивает центрирование шлицевой втулки 14 относительно вилки 6 и способствует повышению надежности их фланцевого соединения болтами 18, так как поперечные нагрузки на болты не передаются. При этом исключается возможность появления эксцентриситета втулки относительно вилки, что исключает радиальные биения нижнего шарнира 2 и способствует повышению долговечности шарнира, шлицевого соединения и стойкости прокатного валка.

Во фланце 17 вилки 6 выполнено центральное отверстие, в котором на заплечиках 21 под кольцом 20 для удержания смазки в шлицевом соединении герметично установлен стакан 22.

На верхнем торце шлицевой втулки 14 и уплотнением 23 закреплен защитный кожух 24 с отверстием 25 для прохода шлицевого вала 10. Кожух защищает шлицевое соединение от попадания в него со смазкой пыли, окалины и других твердых составляющих окружающей среды, а также образует емкость над верхним торцом втулки 14 для накопления в ней смазки. В шлицевом валу выполнено центральное глухое отверстие 26, соединенное с радиальными отверстиями 27, выполненными так, что при крайнем нижнем положении шлицевой втулки они расположены выше защитного кожуха, а при рабочем положении прокатного валка - выше верхнего торца шлицевой втулки, на котором кожух закреплен.

На хвостовике шлицевого вала выполнена резьба, на которую навернута гайка 28. На этой гайке внутренним выступом, выполненным ниже шлицевой нарезки, удерживается шлицевая втулка 14 с шарниром 2 при перевалках вертикальных валков.

Конструкция шпинделя, в отличие от известных конструкций, обеспечивает возможность использовать для смазки шлицевого соединения втулки с валом как густую, так и жидкую смазку.

При использовании густой смазки вначале собирают узел шлицевой втулки 14 с защитным кожухом 24 и уплотнением 23 (фиг.7). Заполняют смазкой шлицевую нарезку и кольцевую полость между кожухом и верхним торцом втулки 14. Собирают узел верхнего шарнира 1 с шлицевым валом 10 и закачивают густую смазку в отверстия 26 и 27 вала. Соединяют вал 10 с втулкой 14 и закручивают на хвостовике вала гайку 28. Собирают узел нижнего шарнира 2 со стаканом 22 и центрирующим кольцом 20. Заполняют густой смазкой стакан 22 и соединяют по фланцам 15 и 17 с помощью болтов 18 втулку 14 с верхней вилкой 6 шарнира 2. При этом полости, образующиеся под шлицевым валом 10, кожухом 24, и шлицевое соединение оказываются заполненными густой смазкой и шпиндель собран и готов к работе.

При использовании жидкой смазки вначале выполняют полную сборку шпинделя в описанной выше последовательности. Затем устанавливают шпиндель в прокатную клеть, соединяют верхний универсальный шарнир 1 с приводным хвостовиком редуктора привода валка и удерживают шпиндель в подвешенном состоянии на перевалочной тележке за нижнюю вилку 4 шарнира 1. Под действием собственного веса нижний шарнир 2 вместе с шлицевой втулкой 14 опускается и удерживается на гайке 28 на хвостовике шлицевого вала 10 (это положение показано на фиг. 1). Под шлицевым валом образуется замкнутая емкость, дном которой является дно стакана 22. После этого через отверстия 27 и 26 в эту емкость заливают жидкую смазку. Кроме того, смазку заливают также через отверстие 25 в зазор между защитным кожухом 24 и шлицевым валом 10 в емкость, образующуюся под кожухом 24. После этого устанавливают вертикальный прокатный валок.

При установке валка нижний шарнир 2 вместе с втулкой 14 поднимают в крайнее верхнее положение, в результате чего объем емкости под шлицевым валом 10 уменьшается, и смазка выдавливается через отверстия 26 и 27 в вале в емкость под кожухом 24. После установки валка в рабочее положение нижний шарнир 2 опускается на меньшее расстояние, чем при подъеме с подвешенного нижнего в крайнее верхнее положение. Благодаря этому, в емкости под кожухом при работе шпинделя постоянно присутствует жидкая смазка. Объем емкости под кожухом 24 и высоту кожуха выбирают из условия непереливаемости смазки через край кожуха при поднятии нижнего шарнира 2 с втулкой 14 в верхнее положение.

Благодаря тому, что радиальные отверстия 27 в крайнем положении шлицевой втулки 14 расположены выше защитного кожуха 24, а при рабочем положении прокатного валка - выше верхнего торца втулки, обеспечивается свободный доступ к отверстиям 27 при заливе через них смазки и исключается опускание этих отверстий ниже верхнего торца втулки и их перекрытие в рабочем положении прокатного валка. Таким образом жидкая смазка, находящаяся в стакане 22 под шлицевым валом 10, через отверстия 26 и 27 постоянно сообщается со смазкой в емкости под защитным кожухом 24 и при работе шпинделя обеспечивается постоянная смазка шлицевого соединения вала 10 и втулки 14.

При работе на густой смазке, благодаря тому, что емкости под шлицевым валом 10, защитным кожухом 24 и отверстия (каналы) 26 и 27 заполнены смазкой, также обеспечивается постоянная подпитка смазкой шлицевого соединения.

Контроль наличия смазки в шлицевом соединении осуществляется по ее наличию в емкости под замкнутым кожухом 14. При уменьшении ее количества смазку пополняют через отверстие 25 в кожухе 24 и зазоры между шлицевым валом и кожухом.

При постоянной смазке шлицевого соединения значительно уменьшается его износ и зазоры в соединении. Повышается надежность шпинделя. Снижаются удары при захвате полосы валками. Уменьшается износ валков, число их поломок и расход. Сокращается число забуриваний полосы в прокатной клети, аварийных простоев прокатного стана и повышается его производительность. Уменьшается серповидность полосы, увеличивается выход годного проката, повышается точность прокатки и качество прокатываемых полос.

Изобретение относится к прокатному производству, преимущественно к универсальным шпинделям привода вертикальных валков обжимных, толстолистовых и черновых клетей кварто широкополосных станов горячей прокатки. Универсальный шпиндель привода вертикальных валков, включающий верхний и нижний универсальные шарниры Гука, соединенные соответственно с вертикальным выходным валом редуктора привода валка с приводным хвостовиком валка, на нижней вилке верхнего шарнира с использованием фланцевого соединения с выступом и пазом закреплен вертикальный шлицевый вал, установленный в шлицевой втулке, на нижнем конце втулки выполнен фланец с диаметральным пазом, к которому своим фланцем с диаметральным выступом прикреплена верхняя вилка нижнего шарнира, а во фланце этой вилки выполнено центральное отверстие, при этом во фланце шлицевой втулки снизу и в выступе на фланце верхней вилки нижнего шарнира выполнены соосные цилиндрические расточки, в которых установлено центрирующее кольцо, в центральном отверстии фланца верхней вилки нижнего шарнира вниз дном герметично установлен стакан, на верхнем торце шлицевой втулки закреплен защитный кожух, в шлицевом валу выполнено центральное глухое отверстие, соединенное с радиальными отверстиями, выполненными так, что при крайнем нижнем положении шлицевой втулки они расположены выше защитного кожуха, а при рабочем положении прокатного валка - выше ее верхнего торца. Изобретение обеспечивает повышение надежности шпинделя, сокращение расхода прокатных валков, аварийных простоев прокатного стана, повышение его производительности, увеличение выхода годного проката, повышение точности прокатки и качества прокатываемых полос. 8 ил.

Универсальный шпиндель привода вертикальных валков, включающий верхний и нижний универсальные шарниры Гука, соединенные соответственно с вертикальным выходным валом редуктора привода валка с приводным хвостовиком валка, на нижней вилке верхнего шарнира с использованием фланцевого соединения с выступом и пазом закреплен вертикальный шлицевый вал, установленный в шлицевой втулке, на нижнем конце втулки выполнен фланец с диаметральным пазом, к которому своим фланцем с диаметральным выступом прикреплена верхняя вилка нижнего шарнира, а во фланце этой вилки выполнено центральное отверстие, отличающийся тем, что во фланце шлицевой втулки снизу и в выступе на фланце верхней вилки нижнего шарнира выполнены соосные цилиндрические расточки, в которых установлено центрирующее кольцо, в центральном отверстии фланца верхней вилки нижнего шарнира вниз дном герметично установлен стакан, на верхнем торце шлицевой втулки закреплен защитный кожух, в шлицевом валу выполнено центральное глухое отверстие, соединенное с радиальными отверстиями, выполненными так, что при крайнем нижнем положении шлицевой втулки они расположены выше защитного кожуха, а при рабочем положении прокатного валка - выше ее верхнего торца.