ПОДШИПНИК ЖИДКОСТНОГО ТРЕНИЯ Российский патент 2008 года по МПК B21B31/02 

Изобретение относится к прокатному производству, а именно к подшипникам жидкостного трения валковых опор прокатных станов.

Известен подшипник жидкостного трения (аналог), включающий втулку-вкладыш, установленную в подушке прокатного валка, втулку-цапфу, насаженную на коническую шейку прокатного валка, и упорный узел с подшипником качения. Втулка-цапфа от проворота на шейке валка удерживается шпонкой (см. патент ФРГ №3107296, кл. В21В 31/07, заявл. 26.02.81 г., опубл. 28.01.82).

Недостатком аналога является выполнение шпоночного паза во втулке-цапфе сквозным с выходом на ее торцевую поверхность со стороны упорного узла. Это приводит к значительному снижению жесткости и увеличению деформации втулки-цапфы в радиальном направлении. При прокатке в момент прохождения шпоночного паза через плоскость действия нагрузки из-за увеличения деформации втулки-цапфы увеличивается общая деформация валковой системы и межвалковый зазор, что вызывает появление периодической поперечной разнотолщинности и отрицательно сказывается на точности прокатки и качестве прокатываемого металла.

Наиболее близким техническим решением (прототипом) является подшипник жидкостного трения, включающий втулку-вкладыш, установленную в подушке прокатного валка, втулку-цапфу, насаженную на коническую шейку прокатного валка, и упорный узел с подшипниками качения (см. патент РФ №1268226, кл. В21В 31/02, заявл. 11.06.85 г., опубл. 07.11.86 г.). От проворота на шейке валка втулка-цапфа удерживается шпонкой, установленной в шпоночных пазах, выполненных со стороны упорного узла на конической поверхности шейки валка и сопряженной с ней внутренней конической поверхности втулки-цапфы. В отличие от аналога в прототипе шпоночный паз во втулке-цапфе не является сквозным и не выходит на ее торцевую поверхность со стороны упорного узла. При этом между шпоночным пазом и торцевой поверхностью втулки-цапфы образуется перемычка. Наличие перемычки увеличивает жесткость втулки-цапфы в радиальном направлении, что может уменьшить общую деформацию валковой системы и положительно влиять на точность прокатки. Однако при увеличении ширины перемычки шпоночный паз приближается к торцу втулки-цапфы со стороны бочки валка. Из-за уменьшения толщины стенки втулки-цапфы по мере приближения шпоночного паза к бочке валка это вызывает существенное снижение жесткости втулки-цапфы в радиальном направлении, которое превышает увеличение жесткости за счет увеличения ширины перемычки. В результате, как и в случае применения аналога, увеличивается общая деформация валковой системы, что снижает точность прокатки и качество прокатываемого металла.

Техническим результатом настоящего изобретения является повышение точности прокатки и качества прокатываемого металла за счет достижения оптимального соотношения между относительной шириной перемычки между шпоночным пазом и торцевой поверхностью втулки-цапфы со стороны упорного узла и относительной радиальной деформацией втулки-цапфы.

Указанный технический результат достигается тем, что в подшипнике жидкостного трения, включающем втулку-вкладыш, установленную в подушке прокатного валка, втулку-цапфу, насаженную на коническую шейку валка и удерживаемую на ней от проворота шпонкой, установленной в шпоночном пазу, выполненном на внутренней конической поверхности втулки-цапфы и наружной конической поверхности шейки валка так, что между шпоночным пазом и торцевой поверхностью втулки-цапфы со стороны упорного узла образуется перемычка, ширина которой составляет (0,03...0,09) от минимального диаметра внутренней конической поверхности втулки-цапфы.

Изобретение поясняется чертежами.

Фиг.1. Подшипник жидкостного трения - продольный разрез.

Фиг.2. Узел А на фиг.1.

Фиг.3. Шпоночное соединение втулки-цапфы и конической шейки валка с креплением шпонки на внутренней поверхности втулки-цапфы параллельно оси прокатного валка.

Фиг.4. Шпоночное соединение втулки-цапфы и конической шейки валка с креплением шпонки на внутренней поверхности втулки-цапфы параллельно образующей внутренней поверхности.

Фиг.5. График зависимости относительной деформации втулки-цапфы от относительной ширины перемычки.

Подшипник жидкостного трения включает втулку-вкладыш 1, установленную в подушке 2 прокатного валка, втулку-цапфу 3, насаженную на коническую шейку 4 валка, и упорный узел 5 с подшипниками качения для восприятия осевых нагрузок, действующих на подшипник при прокатке. От проворота на шейке валка втулка-цапфа удерживается шпонкой 6, установленной в шпоночных пазах, выполненных со стороны упорного узла на конической поверхности шейки валка и сопряженной с ней внутренней конической поверхности втулки-цапфы.

Шпоночный паз во втулке-цапфе не выходит на ее торцевую поверхность со стороны упорного узла, и между шпоночным пазом и торцевой поверхностью втулки-цапфы образуется перемычка 7 шириной "в".

Для определения оптимальной ширины перемычки, обеспечивающей максимальную жесткость и минимальную деформацию втулки-цапфы в радиальном направлении, были проведены экспериментальные исследования. Исследования показали, что на жесткость и деформацию втулки-цапфы в радиальном направлении под действием нагрузки оказывает влияние как ширина "в" перемычки 7, так и значение минимального диаметра d_min внутренней конической поверхности втулки-цапфы со стороны упорного узла. Поэтому при исследованиях оценивали зависимость относительной деформации втулки-цапфы Δ от относительной ширины перемычки.

Относительную деформацию втулки-цапфы определяли из соотношения

где d_mino - минимальный диаметр внутренней конической поверхности втулки-цапфы при отсутствии нагрузки;

d_minp - минимальный диаметр внутренней конической поверхности втулки-цапфы при действии нагрузки.

Относительную ширину перемычки определяли как отношение , то есть как отношение действительной ширины перемычки к минимальному диаметру внутренней конической поверхности втулки-цапфы при отсутствии нагрузки.

Зависимость относительной деформации втулки-цапфы от относительной ширины перемычки представлена на графике (фиг.5).

Из графика следует, что при увеличении относительной ширины перемычки от 0 до 0,03 относительная деформация втулки цапфы Δ существенно уменьшается; соответственно, увеличивается ее жесткость. В интервале значений от 0,03 до 0,09 изменения относительной деформации Δ незначительны, после чего относительная деформация резко возрастает, а жесткость уменьшается. Таким образом, интервал значений относительной ширины

является оптимальным, при котором обеспечивается максимальная жесткость и минимальная деформация втулки-цапфы. Соответственно, ширина "в" перемычки, обеспечивающая максимальную жесткость и минимальную деформацию втулки-цапфы, определится из соотношения

Крепление шпонки 6 может быть выполнено на шейке валка или на внутренней конической поверхности втулки-цапфы.

При креплении шпонки на внутренней конической поверхности втулки-цапфы (фиг.3, 4) шпонку устанавливают в беззазорный шпоночный паз во втулке для повышения ее жесткости. Шпоночный паз на шейке валка из условий монтажа выполняют большей длины. Шпонка может быть установлена как параллельно оси валка (фиг.3), так и параллельно образующей внутренней конической поверхности втулки-цапфы (фиг.4).

Подшипник работает следующим образом. При вращении шейки 4 валка вместе с втулкой-цапфой 3 по каналам во втулке-вкладыше 1 подается масло, которое увлекается втулкой цапфой, подается в рабочий зазор и образует масляный клин между втулкой-вкладышем и втулкой-цапфой, обеспечивая минимальное трение между ними.

Применение втулки-цапфы с перемычкой между шпоночным пазом и ее торцевой поверхностью, ширина которой определяется по соотношению (3), обеспечивает максимальную жесткость и минимальную деформацию втулки-цапфы, соответственно уменьшает общую деформацию валковой системы, устраняет периодическую поперечную разнотолщинность, повышает точность прокатки и качество прокатываемого металла.

Изобретение относится к прокатному производству, а именно к подшипникам жидкостного трения валковых опор прокатных станов. Подшипник жидкостного трения включает втулку-вкладыш, установленную в подушке прокатного валка, втулку-цапфу, насаженную на коническую шейку валка, и упорный узел. От проворота на шейке валка втулка-цапфа удерживается шпонкой, установленной в шпоночном пазу, выполненном на внутренней конической поверхности втулки-цапфы и наружной конической поверхности шейки валка так, что между шпоночным пазом и торцевой поверхностью втулки-цапфы со стороны упорного узла образуется перемычка, ширина которой составляет (0,03...0,09) от минимального диаметра внутренней конической поверхности втулки-цапфы. Обеспечивается повышение жесткости подшипников, точности прокатки и качества прокатываемого металла. 5 ил.

Подшипник жидкостного трения валковой опоры прокатного стана, содержащий втулку-вкладыш, установленную в подушке прокатного валка, втулку-цапфу, насаженную на коническую шейку валка, упорный узел, при котором втулка-цапфа удерживается от проворота на шейке валка шпонкой, установленной в шпоночном пазу, выполненном на внутренней конической поверхности втулки-цапфы и наружной конической поверхности шейки валка с образованием перемычки между шпоночным пазом и торцевой поверхностью втулки-цапфы со стороны упорного узла, отличающийся тем, что ширина перемычки составляет (0,03÷0,09) от минимального диаметра внутренней конической поверхности втулки-цапфы.