ПОДШИПНИК ЖИДКОСТНОГО ТРЕНИЯ ДЛЯ ВАЛКОВ ПРОКАТНОГО СТАНА

Заявляемый в качестве полезной модели подшипник жидкостного трения для валков прокатного стана относится к прокатному производству и касается конструкций рабочих клетей прокатных станов, в которых используются подшипники жидкостного трения.
Известен подшипник жидкостного трения для прокатки валков, содержащий втулку-вкладыш, составную втулку-цапфу, монтированную на конической шейке валка и радиально-упорный подшипник качения (а. с. №579045, кл. В21В 31/02, 1976.).
При установке этих подшипников на опорные узлы прокатных валков, работающих в реверсивном режиме, происходит интенсивный износ трущихся поверхностей. Это приводит к возникновению зазора по коническому посадочному месту между шейкой валка и втулкой-цапфой. Наличие появившегося зазора снижает точность прокатки вследствие радиальных биений валков и снижения сил трения по коническому посадочному месту втулки-цапфы, что приводит к возникновению заклинивающего момента в радиально - упорном подшипнике.
Прототипом является подшипник жидкостного трения, который содержит втулку-цапфу, втулку-вкладыш с отверстиями для подвода смазки на рабочую поверхность подшипника и торцовые масляные карманы (Целикови А.И. и др. Прокатные станы. М., Металлургиздат, 1958 г. с. 80-82).
Поскольку грузоподъемность подшипника жидкостного трения зависит от диаметра сопряженных поверхностей, марки рабочей жидкости, величины относительного зазора между втулкой-цапфой и втулкой-вкладышем, скорости вращения и от величины отношения длины подшипника к его диаметру, при прочих равных условиях грузоподъемность подшипника увеличивают обычно за счет увеличения длины подшипника.
Но, при увеличении длины подшипника нагруженный усилием прокатки валок изгибается и возникает «кромочный» эффект, т.е. преимущественный контакт по концевым частям поверхностей втулки-вкладыша и втулки-цапфы. Это приводит к преждевременному выкрашиванию баббитовой напайки.
Кроме того, использование таких подшипников на станах реверсивной прокатки при смене направления вращения валка, приводит к разрушению масляного клина между втулкой-вкладышем и втулкой-цапфой. Это приводит к частичной потере грузоподъемности подшипника. Для полного восстановления грузоподъемности подшипника требуется значительное время, что снижает производительность стана.
Задачей полезной модели является повышение грузоподъемности подшипника.
Техническим результатом является снижение времени при выходе подшипника на рабочий режим после реверса валка.
Достигается это за счет того что подшипник жидкостного трения для валков прокатного стана содержит втулку-цапфу, втулку-вкладыш с отверстиями
и торцовые масляные карманы. Также за счет того, что он выполнен, по меньшей мере, с двумя гидравлическими затворами в виде кольцевых проточек, расположенных на размещенных в масляных карманах концевых частях втулки вкладыша или втулки-цапфы.
На фиг. 1 показан заявляемый в качестве полезной модели подшипник жидкостного трения (по месту установки на прокатном валке), общий вид.
На фиг. 2 и 3 - выполнение гидравлического затвора на втулке-вкладыше и втулке-цапфе.
На фиг. 4 изображена эпюра распределения удельных давлений по длине окружности подшипника.
На фиг. 5 изображена эпюра распределения удельных давлений по длине подшипника.
Подшипник жидкостного трения для валков прокатных станов состоит из: втулки-цапфы 1, втулки-вкладыша 2 с отверстием 3 для подвода смазки на рабочую поверхность подшипника, торцовых масляных карманов 4 для сбора отработавшего масла перед сливом. На концевых частях втулки-вкладыша 2, размещенных в карманах 4, выполнены кольцевые проточки 5 и 6, которые выполняют роль гидравлических затворов при работе подшипника жидкостного трения.
Как вариант исполнения подшипника жидкостного трения указанные гидравлические затворы могут быть выполнены в виде кольцевых проточек 7 и 8 на втулке-цапфе 1.
При работе подшипника во время прокатки возникает радиальное усилие, передающееся через валок 9 на втулку-цапфу 1, а затем на втулку-
max
min
х
вкладыш 2 и подушку валка 10. В результате этого между втулкой-вкладышем и втулкой-цапфой образуется неравномерный зазор 11 по окружности сопряжения. Причем минимальное значение (d) зазора возникает в направлении воздействия усилия прокатки, а максимальное значение (d) зазора возникает в противоположном направлении. При подаче рабочей жидкости в зазоре 11 между втулкой-вкладышем и втулкой-цапфой образуется масляный клин, давление (Р) в котором распределяется по некоторой кривой 12. Причем максимальное значение давления будет в районе минимального радиального зазора. По длине втулки-вкладыша подшипника жидкостного трения давление (Ру) в масляном клине между втулкой-вкладышем и втулкой-цапфой распределяется по закону, отраженному кривой 13. Кривая 13 имеет три участка распределения давления: средний рабочий участок 14, расположенный между проточками на внутренней поверхности втулки -вкладыша или между проточками на втулке-цапфе, участок резкого падения давления 15, расположенный между кромками проточки 8, участок слива 16. Пунктирной кривой 17 отражается закон распределения давлений с гладкой цилиндрической внутренней поверхностью втулки-вкладыша. Кривая 17 не имеет участка резкого падения давления. За счет установки между втулкой-вкладышем и втулкой-цапфой гидравлического затвора, выполненного в виде кольцевых проточек 5 и 6 на втулке-вкладыше или проточек 7 и 8 на поверхности втулки-цапфы, создается некоторое приращение давления по краям втулки-вкладыша. За счет чего, без увеличения длины втулки-вкладыша,
получается общее увеличение грузоподъемности подшипника жидкостного трения.
При изменении направления вращения валка в зазоре 11 начинает разрушаться масляный клин. Но из-за того, что в проточках на внутренней поверхности втулки-вкладыша находится вращающийся масляный шнур, причем направление вращения масляного шнура противоположно направлению вращения валка и не совпадает с вращением масляного клина из-за разности толщины масляного слоя между втулкой-вкладышем и втулкой-цапфой, происходит временной затрудненный слив масла. Восстановление полной грузоподъемности подшипника происходит значительно быстрее, чем у подшипника с гладкой цилиндрической поверхностью втулки-вкладыша.
Использование предлагаемого в качестве полезной модели подшипника жидкостного трения позволяет повысить на 10-15% грузоподъемность подшипника жидкостного трения в опорном узле прокатного валка и на 20% снизить время при выходе подшипника на рабочий режим после реверса валка.