УЗЕЛ ОСЕВОЙ ФИКСАЦИИ ПОДУШКИ НА ШЕЙКЕ ПРОКАТНОГО ВАЛКА Российский патент 2005 года по МПК B21B31/02 

Изобретение относится к прокатному производству и может быть использовано для осевой фиксации подушек на шейках рабочих валков прокатных станов.

Известен узел осевой фиксации подушки на шейке прокатного валка (аналог), включающий подушку с установленным в ней подшипником, смонтированные на шейке валка и закрепленные на подушке внутреннюю и наружную крышки с уплотнениями, дистанционное кольцо, установленное на шпонке на шейке валка, и средства осевой фиксации подушки, установленные в кольцевой проточке, выполненной на шейке валка (см. А.А.Королев. Механическое оборудование прокатных и трубных цехов. М., "Металлургия", 1987 г., стр.70, рис.II.14).

Узел осевой фиксации аналога включает два полукольца с наружной резьбой, установленные в кольцевой проточке на шейке валка, на которые накручивается наружное цельное кольцо, удерживающее подушку с подшипником от осевого смещения на шейке валка. Недостатком аналога является раскручивание наружного кольца и выпадение резьбовых полуколец из проточки на шейке валка, что приводит к осевым биениям и смещением валка относительно подшипника, разрушениям подшипника и валка и тяжелым авариям прокатного стана, связанным с большими потерями производства.

Наиболее близким техническим решением (прототипом) является узел осевой фиксации подушки на шейке прокатного валка, включающий подушку с установленным в ней подшипником, смонтированные на шейке валка и закрепленные на подушке внутреннюю и наружную крышки с уплотнениями, дистанционное кольцо, установленное на шпонке на шейке валка, и средства осевой фиксации подушки, установленные в кольцевой проточке, выполненной на шейке валка (см. А.С. СССР, №1772953 А1, М. Кл. В 21 В 31/02, 1990 г.).

Средства осевой фиксации прототипа включают распорную гайку, накрученную на дистанционное кольцо, фигурную шпонку, установленную в шпоночном пазу на шейке валка и закрепленную снаружи на распорной гайке, и полукольца, установленные в кольцевой проточке на шейке валка. В распорной гайке выполнено конусное углубление, взаимодействующее с наружными поверхностями полуколец.

Недостатком аналога является раскручивание или закручивание распорной гайки под действием моментов сил инерции, возникающих при разгоне, торможении и других неустановившихся режимах прокатки. Это приводит или к нарушению фиксации подушки с подшипником на шейке валка, или к перезатягиванию подшипника в подушке. В первом случае возможно выпадение полуколец из кольцевой проточки на шейке валка, что вызывает разрушение подшипника и поломку валка. Кроме того, ослабление крепления подушки на валке вызывает его осевые биения и появление поперечных сдвиговых дефектов на поверхности прокатываемых полос, снижающих качество полосы.

Во втором случае перезатягивание подшипника также приводит к быстрому выходу его из строя и аварийным простоям прокатного стана.

Целью настоящего изобретения является повышение надежности узла осевой фиксации подушки на шейке прокатного валка, сокращение аварийных простоев, расхода подшипников и валков, повышение производительности прокатного стана и качества прокатываемых полос.

Поставленная цель достигается тем, что средства осевой фиксации подушки выполнены в виде двух планок с внутренними цилиндрическими ребрами, расположенными диаметрально противоположно относительно вертикальной оси подушки в кольцевой проточке на шейке валка, планки закреплены с возможностью перемещения на наружном торце дистанционного кольца болтами, толщина планок больше толщины внутренних цилиндрических ребер, благодаря чему на планках образуются упорные торцевые цилиндрические поверхности, сопряженные по обе стороны от кольцевой проточки на шейке валка с наружной поверхностью шейки, на планках симметрично относительно вертикальной оси подушки выполнены наклонные прямолинейные прорези различной длины и с различными углами наклона к горизонтальной оси подушки - большим для нижних прорезей и меньшим для верхних, длина хорд на планках между точками пересечения окружностей различного радиуса, проведенных из центра, расположенного на оси валка, с осями прорезей на всей их длине одинакова и равна расстоянию между болтами крепления планок на дистанционном кольце, а на концах прорезей в местах установки болтов на обеих плоских поверхностях планок выполнены зенковочные углубления под головки болтов.

Изобретение поясняется чертежами, на которых изображены:

фиг.1. Узел осевой фиксации подушки на шейке прокатного валка - осевой разрез.

Фиг.2. Вид по стрелке А на фиг.1.

Фиг.3. Разрез по линии Б-Б на фиг.1.

фиг.4. Разрез по линии В-В на фиг.2.

фиг.5. Вид планки (поз.10) на плоскости.

Фиг.6. Сечение планки по линии Г-Г на фиг.5.

Узел осевой фиксации подушки на шейке прокатного валка включает подушку 1 с установленным в ней подшипником 2, смонтированные на шейке 3 валка. На подушке болтами закреплены внутренняя 4 и наружная 5 крышки с уплотнениями. На шейке валка установлено дистанционное кольцо 6, зафиксированное от проворота шпонкой 7.

На шейке валка выполнена кольцевая проточка 8, в которой диаметрально противоположно относительно вертикальной оси подушки установлены две планки 9 и 10. Планки одинаковы по конструкции и взаимозаменяемы. На планках выполнены внутренние цилиндрические ребра 11, расположенные в кольцевой проточке 8. Напротив одной из планок установлена шпонка 7, расположенная в смежных шпоночных пазах на внутренней цилиндрической поверхности дистанционного кольца и наружной поверхности шейки валка.

Толщина S_п планок больше толщины S_р внутренних цилиндрических ребер 11 (фиг.6). Благодаря этому на планках образуются упорные торцевые цилиндрические поверхности 12 радиуса R_з, сопряженные по обе стороны от кольцевой проточки 8 на шейке валка с наружной поверхностью шейки.

На планках симметрично относительно вертикальной оси подушки выполнены наклонные прямолинейные прорези 13 и 14 (см. фиг.2, 5) различной длины l₁ и l₂ и с различными углами наклона α и β к горизонтальной оси подушки - большим углом для нижних прорезей и меньшим углом - для верхних.

Длина хорд на планках между точками пересечения окружностей различного радиуса, проведенных из центра 0, расположенного на оси валка, с осями прорезей в пределах их длин l₁ и l₂ одинакова.

На фиг.5 показаны хорды А₁ А₂ и B₁ В₂ одинаковой длины, равной 2а, проведенные через точки А₁ А₂ и В₁ В₂ пересечения окружностей радиусов R₁ и R₂. Длина l₂ прорези 14 больше длины l₁ прорези 13, а угол α больше угла β. Благодаря постоянству длины хорд между точками пересечения осей прорезей и окружностей различных радиусов R₂ и R₁ при перемещениях точек А₁ и А₂ в точки B₁ и В₂ планка смещается в другое положение (показано пунктиром) эквидистантно относительно начального положения и полностью выходит из кольцевой проточки 8 на шейке валка по всей длине цилиндрического ребра 11, освобождая подушку от осевой фиксации и обеспечивая ее свободное снятие с шейки валка при его замене на новый.

Планки 10 закреплены с возможностью перемещения на наружном торце дистанционного кольца болтами 15. При проектировании узла осевой фиксации длина хорд окружностей радиусов R₁ и R₂ принимается равной расстоянию 2а между болтами крепления планок. Болты располагаются симметрично относительно горизонтальной оси подушки (см. фиг.2 и 5) на расстоянии от нее "а" равном половине длины хорды. В этом случае расположение планок и болтов оказывается удобным для их обслуживания.

Отверстия в дистанционном кольце 6 под болты 15 крепления планок 9, 10 расположены на концах прорезей 13 и 14 планок на окружности большего радиуса R₁ (см. фиг.5). На обеих плоских поверхностях планок в местах установки болтов 15 методом зенковки выполнены углубления 16 под головки болтов. Это позволяет делать планки взаимозаменяемыми, меняя их местами с зеркальным отображением.

Осевая фиксация подушки на шейке валка осуществляется при перемещении планок 10 пазами 13 и 14 относительно болтов 15 и введении, их в кольцевую проточку 8 на шейке валка. В исходном положении планки под действием собственного веса опущены, и их ребра 11 выведены ив кольцевой проточки. Болты 15 частично вывинчены из дистанционного кольца 6 так, что их головки выведены из углублений 16 за пределы плоскостей планок. Планки находятся в крайнем нижнем положении и подвешены к дистанционному кольцу 6 на болтах 15. Открытое положение планки показано на фиг.4 и 5 штрих-пунктирными линиями. Отверстие в кольце 6 свободно для надевания подушки 1 с крышками 4, 5, подшипником 2 и кольцом 6 на шейку валка.

После надевания подушки болты 15 слегка затягивают на планках 10 и легким постукиванием по планкам снизу заводят их внутренними цилиндрическими ребрами 11 в кольцевую проточку 8 на шейке валка. Для уменьшения сопротивлении перемещению планок угол β наклона верхних прорезей 14 принимается больше угла трения между болтами и прорезями. В этом случае при откручивании болтов 15 планки свободно отходят от шейки валка под действием собственного веса, а при соединении планок с шейкой валка требуется весьма небольшое ручное усилие для их перемещения.

Угол α рассчитывается, исходя из величины принятого утла β в соответствии с принципом постоянства длины хорд на окружностях различного диаметра между осями прорезей 13 и 14. Угол α получается больше угла β, поэтому основное сопротивление перемещению планок создается на верхних прорезях 14, что и обусловливает принятый подход к выбору угла β.

В закрытом положении планки 9 и 10 сопряжены упорными торцевыми цилиндрическими поверхностями 12 радиуса R₃ с наружной поверхностью шейки валка, расположенной по обе стороны от кольцевой проточки 8, а ребра 11 расположены в проточке и удерживают планки вместе с дистанционным кольцом 6, подшипником 2 и подушкой 3 на шейке валка от осевого смещения.

После закрытия планок головки болтов 15 оказываются над углублениями 16. Болты закручивают до упора их головок в дно углублений, как это показано на фиг.4 сплошными линиями. В результате планки надежно удерживаются в кольцевой проточке 8 и надежно фиксируют подушку на шейке валка, так как головки болтов 15, расположенные в углублениях 16, препятствуют перемещению планок по прорезям 13 и 14.

При снятии подушки с шейки валок устанавливают так, чтобы планки 9, 10 располагались на горизонтальной оси подушки (см. фиг.2). Откручивают болты 15 до выхода их головок из углублений 16 за пределы плоских поверхностей планок. Под действием собственного веса планки опускаются, их цилиндрические ребра выходят из кольцевой проточки 8 и освобождают подушку от фиксации. При снятии подушку устанавливают так, чтобы шпонка 7 находилась в верхней части шейки, как это показано на фиг.1 и 3. При снятии подушки шпонка остается свободно в шпоночном пазе на шейке валка. При этом внутреннее кольцо подшипника 2 свободно проходит над шпонкой.

При закрытии планок шпонку 7 предварительно сдвигают на шейке валка в крайнее положение, освобождая кольцевую проточку 8 на шейке, и планка 10 удерживает шпонку в совмещенных шпоночных пазах шейки 3 валка и дистанционной втулки 8 в процессе работы валка.

При перемещениях планок 9, 10 происходит их отклонение от начального положения на некоторый угол γ (см. фиг.5). Однако, как уже отмечено выше, перемещении кольцевых ребер 11 происходят эквидистантно относительно дна кольцевой проточки 8 на шейке валка, что гарантирует полный выход кольцевых ребер 11 из кольцевой проточки по всей их длине и полное открытие планок.

Предлагаемый узел осевой фиксации подушки на шейке прокатного валка характеризуется высокой надежностью, простотой конструкции, низкой стоимостью и обеспечивает значительное снижение трудоемкости подготовки прокатных валков к прокатке. Исключается нарушение осевой фиксации подушки при неустановившихся режимах прокатки-разгоне, торможении, реверсе и других. Обеспечивается постоянство требуемого усилия зажатия подшипника валка между дистанционным кольцом 6 и ограничительным внутренним выступом на внутренней посадочной поверхности подушки под наружное кольцо подшипника. Это способствует повышению долговечности подшипников и сокращению их расхода, снижению аварийных простоев прокатного стана и повышению его производительности. Исключаются осевые биения валков, что сокращает число их поломок и расход. Снижаются поперечные сдвиговые дефекты на поверхности прокатываемых полос и повышается их качество.

Таким образом, применение предлагаемого технического решения позволяет достичь поставленной цели изобретения.

Изобретение предназначено для осевой фиксации подшипников и подушек на шейках рабочих валков широкополосных станов. Узел осевой фиксации подушки на шейке прокатного валка включает подушку с установленным в ней подшипником, смонтированные на шейке валка и закрепленные на подушке внутреннюю и наружную крышки с уплотнениями, дистанционное кольцо, установленное на шпонке на шейке валка, и средства осевой фиксации подушки, установленные в кольцевой проточке, выполненной на шейке валка, отличающийся тем, что средства осевой фиксации подушки выполнены в виде двух планок с внутренними цилиндрическими ребрами, расположенными диаметрально противоположно относительно вертикальной оси подушки в кольцевой проточке на шейке валка, планки закреплены с возможностью перемещения на наружном торце дистанционного кольца болтами, толщина планок больше толщины внутренних цилиндрических ребер, благодаря чему на планках образуются упорные цилиндрические поверхности, сопряженные по обе стороны от кольцевой проточки на шейке валка с наружной поверхностью шейки, на планках симметрично относительно вертикальной оси подушки выполнены наклонные прямолинейные прорези различной длины и с различными углами наклона к горизонтальной оси подушки - большим углом для нижних прорезей и меньшим - для верхних, длина хорд на планках между точками пересечения окружностей различного радиуса, проведенных из центра, расположенного на оси валка, с осями прорезей на всей их длине одинакова и равна расстоянию между болтами крепления планок на дистанционном кольце, а на концах прорезей в местах установки болтов на обеих плоскостях поверхности планок выполнены зенковочные углубления под головки болтов. Изобретение обеспечивает сокращение аварийных простоев, расхода подшипников и валков, продолжительности перевалок, повышение надежности узла осевой фиксации подшипника, производительности прокатного стана и качества прокатываемых полос. 6 ил.

Узел осевой фиксации подушки на шейке прокатного валка, включающий подушку с установленным в ней подшипником, смонтированные на шейке валка и закрепленные на подушке внутреннюю и наружную крышки с уплотнениями, дистанционное кольцо, установленное на шпонке на шейке валка, и средства осевой фиксации подушки, установленные в кольцевой проточке, выполненной на шейке валка, отличающийся тем, что средства осевой фиксации подушки выполнены в виде двух планок с внутренними цилиндрическими ребрами, расположенными диаметрально противоположно относительно вертикальной оси подушки в кольцевой проточке на шейке валка, планки закреплены с возможностью перемещения на наружном торце дистанционного кольца болтами, толщина планок больше толщины внутренних цилиндрических ребер, благодаря чему на планках образуются упорные цилиндрические поверхности, сопряженные по обе стороны от кольцевой проточки на шейке валка с наружной поверхностью шейки, на планках симметрично относительно вертикальной оси подушки выполнены наклонные прямолинейные прорези различной длины и с различными углами наклона к горизонтальной оси подушки - большим углом для нижних прорезей и меньшим для верхних, длина хорд на планках между точками пересечения окружностей различного радиуса, проведенных из центра, расположенного на оси валка, с осями прорезей на всей их длине одинакова и равна расстоянию между болтами крепления планок на дистанционном кольце, а на концах прорезей в местах установки болтов на обеих плоскостях поверхности планок выполнены зенковочные углубления под головки болтов.