ВОДООХЛАЖДАЕМЫЙ УЗЕЛ РОЛИКА РОЛЬГАНГА ПРОКАТНОГО СТАНА
WATER-COOLED UNIT OF ROLL OF ROLLER BAD OF ROLLING MILL

Изобретение относится к металлургическому производству и может быть использовано в печных, промежуточных и отводящих рольгангах станов горячей прокатки, а также в линиях транспортировки металла в слябах.
Известен водоохлаждаемый ролик, содержащий бочку, в которой установлен винтовой вал с лопастью, на которой размещены упругие щетки (патент RU 2011132 С1, F27B 3/02, 15.04.1994).
Известное устройство имеет следующие недостатки:
высокая стоимость изготовления ролика ввиду необходимости выполнять винтовые лопасти с металлическими щетками;
сложно обеспечить сопряжение бочки ролика с внутренним валом;
нет возможности обеспечить подвод охлаждения к подшипниковым опорам от одного источника.
Известен также печной ролик с охлаждаемым валом, включающий бочку с торцевыми буртиками, заклепанную на валу, и водозапорный узел, установленный внутри вала и выполненный в виде втулки с наружными винтовыми канавками, при этом труба для подачи размещена внутри узла коаксиально валу и образует полость между внутренней поверхностью запорного узла и наружной поверхностью трубки. (RU 2056027 С1, 10.03.1996).
Недостатком описного аналога является следующее:
из-за разности температурных потенциалов между охлаждаемым валом и жаропрочной бочкой возможно возникновение коробления бочки ролика;
низкая эффективность охлаждения из-за присутствия воздушной подушки между водоохлаждаемым валом и бочкой ролика;
не решена проблема подвода отвода охлаждающей воды в динамическом режиме.
Наиболее близким по своей технической сущности к описываемому изобретению является водоохлаждаемый узел ролика рольганга прокатного стана, содержащий водоохлаждаемый ролик с полостью охлаждения, образованной центральным осевым каналом подвода охлаждаемой среды, и подшипниковыми узлами, установленными на двух стационарных опорах в подушках, закрытых с двух сторон крышками с уплотнениями, узел подвода охлаждаемой воды, выполненный в виде вращающейся вместе с роликом втулки и неподвижного кольца, и каналы отвода охлаждаемой среды (US 6059013 A, KRUME, 09.05.2000).
Недостатками данного прототипа являются следующие:
высокая стоимость изготовления ролика ввиду необходимости выполнения каналов под углом к оси ролика, соединяющих осевые каналы на периферии бочки ролика с центральным осевым каналом;
нет возможности обеспечить подвод охлаждения к подшипниковым опорам;
низкая эффективность охлаждения из-за возможности образования воздушной подушки в осевых каналах на периферии бочки ролика.
Таким образом, недостатком представленной конструкции является низкая эффективность охлаждения и низкая надежность.
В основу предлагаемого изобретения поставлена задача создать водоохлаждаемый ролик с водоохлаждаемыми уплотнительными узлами подшипников, которые были бы достаточно простыми в изготовлении и обслуживании, надежными в эксплуатации, эффективными в охлаждении и выравнивании температур между роликом и опорами.
Поставленная задача решается и технический результат достигается за счет того, что водоохлаждаемый узел ролика рольганга прокатного стана содержит водоохлаждаемый ролик с полостью охлаждения, образованной центральным осевым каналом подвода охлаждаемой среды, и подшипниковыми узлами, установленными на двух стационарных опорах в подушках, закрытых с торцов крышками с уплотнениями, узел подвода охлаждаемой воды, выполненный в виде вращающейся вместе с роликом втулки и неподвижного кольца, и каналы отвода охлаждаемой среды. При этом новым является то, что водоохлаждаемый узел ролика рольганга прокатного стана снабжен устройством смазывания подшипников, кожухами водяного охлаждения подшипниковых узлов, состоящими из двух половин и примыкающими к крышкам подушек, расположенным со стороны бочки ролика, с образованием с упомянутыми крышками камер охлаждения, в которых размещено установленное на ролике водоохлаждаемое кольцо, и водоохлаждаемой крышкой, примыкающей к крышке подушки со стороны, противоположной узлу привода, и образующей полость охлаждения с крышкой подушки, при этом неподвижное кольцо узла подвода охлаждаемой воды закреплено в водоохлаждаемой крышке, а втулка зафиксирована в ролике с помощью фланца, причем каналы отвода охлаждаемой среды выполнены радиальными и сообщают полость охлаждения ролика с камерами охлаждения, имеющими отверстия отвода, выполненные в нижней части кожуха.
Кроме того, новым является то, что устройство смазывания подшипников выполнено в виде трубок с вкрученными в них соплами, установленных с возможностью подачи масловоздушного потока к телам качения подшипников соответственно в водоохлаждаемой крышке и крышке с уплотнениями, расположенной со стороны узла привода.
Технический результат, достигаемый изобретением, - повышение эффективности охлаждения ролика и опор подшипника, увеличение стойкости бочки ролика, увеличение срока службы подшипника и облегчение монтажных и демонтажных работ по замене узла.
Настоящее изобретение описывается чертежами, где:
на фиг.1 показан общий вид водоохлаждаемого узла ролика рольганга прокатного стана.
На фиг.2 показан вид А на фиг 1.
На фиг.3 показан вид Б на фиг 1.
На фиг.4 показан разрез узла на фиг.1.
На фиг.5 показана отдельно водоохлаждаемая крышка.
На фиг.6 - вид сбоку крышки на фиг.5.
Водоохлаждаемый узел ролика рольганга прокатного стана содержит две стационарные опоры 1 и 2, одна из которых 2 выполнена с отверстием под фиксирующий штифт 3. В опоры 1 и 2 устанавливается водоохлаждаемый ролик 4 с подшипниковыми узлами 5 и 6, один из которых 6 также имеет отверстие под штифт 3 для осевой фиксации подушек 7 и 8 подшипниковых узлов 5 и 6. Предусмотрены боковые ребра жесткости 9 и фиксирующие болты 10.
В подушках 7 и 8 установлен водоохлаждаемый ролик 4 с закрепленной с помощью фланца 11 втулкой 12, которая сопрягается с водоохлаждаемой крышкой 13 через кольцо 14 и две манжеты 15, закрепленные кольцом 16, при этом в водоохлаждаемой крышке 13 установлена трубка 17 с вкрученным в нее соплом 18 для подачи масловоздушного смазочного материала от устройства смазывания «масло-воздух» на тела качения подшипника 19, установленного в подушке 7, зафиксированного с противоположной стороны от водоохлаждаемой крышки 13, кольцом 20, в котором установлена манжета 21, упирающаяся своими кромками о цилиндрическую поверхность водоохлаждаемого ролика 4, на большем диаметре которого установлено водоохлаждаемое кольцо 22, находящееся в полости кожуха 23 из двух половин, у которого имеются отводы 24 и 25 для удаления воды, поступившей из отверстий 26 водоохлаждаемого ролика 4, который по всей длине бочки ролика имеет полость 27, в конце которой также имеется отверстие 28 для удаления воды из полости 27 через отверстия 29 и 30 соответствующего кожуха 23, который фиксирует кольцо 31 с установленной в нем манжетой 32, защищающей подшипник 33, закрепленный на водоохлаждаемом ролике 4 с помощью гайки 34, полуколец 35, стянутых болтами, а в подушке 7 подшипник 33 зафиксирован с помощью крышки 36 через кольцо 37, в крышке 36 также установлена манжета 38, зафиксированная кольцом 39, и смазочное сопло 40 для подачи масла от устройства смазывания «масло-воздух» на тела качения подшипника 33. В крышке 36 имеется отверстие 41 диаметром 2-5 мм, расположенное не ниже 1/3 диаметра тела качения подшипника, для создания масляной ванны, дренажа воздуха и поддержки избыточного давления около 0,02 МПа. В водоохлаждаемой крышке 13 также имеется отверстие 42 для смазочной полости и отверстие 43 для удаления воды, при этом в крышке 13 установлен патрубок 44 для подачи воды в полость 45, из которой она через отверстие 46 поступает во внутреннюю полость водоохлаждаемой крышки 13 и далее через втулку 12 в полость 27, для отвода излишков воды из полости 45 крышки водоохлаждаемой предусмотрено колено 47, а также пробка 48.
Водоохлаждаемый узел ролика рольганга прокатного стана работает следующим образом.
При монтаже водоохлаждаемый ролик 4 с подшипниковыми узлами 5 и 6 устанавливают в стационарные опоры 1 и 2, в которых подшипниковый узел 6 фиксируется от осевого смещения относительно опоры 2 штифтом 3, относительно горизонтального смещения подушек 7 и 8 на стационарных опорах 1 и 2 предусмотрены ребра жесткости 9 и фиксирующие болты 10.
В подушках 7 и 8 установлен водоохлаждаемый ролик 4, в котором установлена втулка 12, фиксируемая с водоохлаждаемым роликом 4 с помощью фланца 11, в правой части втулка 12 сопрягается с водоохлаждаемой крышкой 13 через кольцо 14.
Вода поступает в узел через патрубок 44 в полость 45 водоохлаждаемой крышки 13, откуда при заполнении полости водой самотеком через отверстие 46, отверстие во втулке 12 в полость 27, при этом происходит охлаждение подшипникового узла, крышки и бочки ролика 4. Нагретая вода из полости 27 ролика 4 удаляется через радиальные отверстия 26 и 28 и попадает в полость кожуха 23, закрепленного на подушках 7 и 8, из полости кожуха 23 вода удаляется прямотоком через отверстия 24 и 29. При разбрызгивании вода отражается отражательными кольцами и через отверстия 25 и 30 удаляется наружу. Манжеты 21 и 32, установленные в кольцах 20 и 31 соответственно, препятствуют проникновению внешней среды (воды и механических примесей) в подшипники 19 и 33. Подшипник 33 внутренним кольцом фиксируется к ролику при помощи полуколец 35 и гайки 34, внешнее кольцо фиксируется при помощи крышки 36 через кольцо 37, в крышке установлена манжета 38, зафиксированная кольцом 39 для защиты от внешней среды, в крышке также установлено сопло смазочное 40 для подачи масла к телам качения от системы смазывания «масло-воздух», для отвода смазочного материала из полости подшипника предусмотрены дренажные отверстия 41 диаметром 2-5 мм, расположенные не ниже 1/3 диаметра тела качения для создания гарантированного запаса масляной ванны в узле. В водоохлаждаемой крышке 13 также имеется дренажное отверстие 42 для отвода масла и воздуха из узла, который со стороны подвода смазочного материала уплотняется двумя манжетами 15, установленными в распор и зафиксированными кольцом 16 для предотвращения попадания воды от водоохлаждаемой крышки 13 в полость подшипника 19. При переполнении полости 45 водой она удаляется через колена 47 во внешнюю среду, в случае истирания кольца 14 и проникновения воды она удаляется через отверстие 42 в крышке водоохлаждаемой. В ходе ведения профилактических работ в крышке водоохлаждаемой предусмотрена пробка 48 для слива отстоя воды.
При использовании предлагаемой конструкции изобретения узла водоохлаждаемого ролика благодаря узловой замене ролика с подшипниковыми узлами существенно повышается ремонтопригодность узла, сокращается трудоемкость и продолжительность его сборки и разборки. Смазывание подшипника осуществляется через специальные смазочные сопла, которые подают смазочный материал (масло) в виде масловоздушного потока от системы смазывания «масло-воздух», при этом в подшипниковом узле возникает избыточное давление порядка 0,02 МПа, что в совокупности с радиальными манжетами защищает полость подшипникового узла от проникновения внешней среды (воды, механических примесей). Для отвода из подшипников воздуха и масла в крышках предусмотрены дренажные отверстия.
В конструкции ролика предусмотрены отверстия и полости для подачи воды охладителя. Подвод воды осуществляется в полость водоохлаждаемой крышки через патрубок, откуда вода самотеком через специальное отверстие поступает в полость ролика через втулку, при этом охлаждается крышка, бочка ролика и весь узел в целом. Выход воды из полости ролика осуществляется через радиальные отверстия. Из крышки излишки воды удаляются через колено, входная часть которого находится выше отверстия для забора воды в полость подшипника.
Совокупность предложенных решений исключает заклинивание ролика, уменьшает износ бочки ролика и подшипника, увеличивает надежность работы узлов, исключает повреждение поверхности и повышает качество готового проката.