ОПОРА ВРАЩЕНИЯ

Полезная модель относится к деталям машин и механизмов и может быть использовано в качестве опоры функциональных рычагов установок ультразвукового контроля (УЗК) листовых станов горячей прокатки.
Такая опора аналогична подшипникам скольжения, различные типы которых достаточно подробно описаны, например в "Большой Советской Энциклопедии", т.20, М., "Советская энциклопедия", 1975, с.140. Для смазки контактных поверхностей опор (подшипников) вращения на внутренней поверхности втулки (вкладыша) обычно выполняют канавки различной формы, а на оси (цапфе) они не делаются, чтобы не ослаблять ее при значительных нагрузках на опору.
Известна опора прокатного валка с односторонним направлением вращения, цилиндрический вкладыш которой содержит по всей своей ширине смазочную канавку с прямоугольным поперечным сечением (см. а.с. СССР №1581396, Кл. В21В 31/02, опубл. В Би №28, 1990 г.). Это опора обладает значительными габаритами и массой и непригодна в качестве опоры функциональных рычагов установки УЗК.
Наиболее близким аналогом к заявляемому устройству является опора вращения (подшипник скольжения), описанная в книге под ред. Е.А.Скороходова "Общетехнический справочник", 2-е изд., М., "Машиностроение", 1982, с.300-301 и рис.24.
Эта опора содержит вкладыш (втулку), в которой устанавливается цапфа (ось вращения) и характеризуется определенными размерами (длиной рабочей поверхности и диаметром устанавливаемой оси). Недостатком такой опоры также являются значительные габариты и масса, делающие ее непригодной для применения в установках УЗК.
Технической задачей полезной модели является повышение производительности прокатного стана за счет повышения работоспособности установки УЗК стана горячей прокатки листов.
Для решения этой задачи предлагаемая опора вращения функциональных рычагов установки УЗК содержит втулку и ось заданных размеров и на середине длины l рабочей поверхности оси выполнена круговая канавка с прямоугольным поперечным сечением шириной (0,102...0,113)l и глубиной 0,04 от величины диаметра d оси, а так же две синусоидальные канавки полукруглого поперечного сечения, лежащие на одной диаметральной линии поперечного сечения оси и под углом 60°...65° к образующей поверхности оси, при этом, при использовании смазки шипа моторного масла ширина канавок равна (0,020...0,027)l, их глубина - 0,024d, а расстояние между ними вдоль рабочей поверхности оси - (0,24...0,27)l.
Приведенные параметры опоры получены в результате обработки опытных данных и являются эмпирическими.
Сущность заявляемого технического решения заключается в оптимизации местоположения, конфигурации и параметров смазочных канавок, расположенных на оси опоры вращения. В результате этого снижается износ оси и продляется ее рабочая кампания, что сокращает простои установки УЗК и, следовательно, всего стана.
Предлагаемая опора вращения схематично показана на фиг.1 (корпус опоры, точнее, - опорная плита установки, не показаны).
1
1
1
Цилиндрическая втулка 1 опоры имеет длину L, наружный диаметр D и внутренний - d, который соответствует диаметру d оси 2, причем, соотношение величин d и d зависит от выбранной посадки оси во втулку и определяет величину зазора между осью и втулкой. С одной стороны (на фиг.1 - слева) оси выполнена реборда 3 с диаметром D>d, а с другой стороны (на фиг.1 - справа) - отверстия 4 для крепления функционального рычага (не показан).
1
1
2
2
1
На середине длины рабочей поверхности 5 оси выполнена круговая прямоугольная смазочная канавка 6, ширина b которой равна 0,102...0,113 длины l рабочей поверхности оси, а глубина h=0,04×d. Кроме того, на этой же поверхности оси имеются две синусоидальные смазочные канавки 7, лежащие на одной диаметральной линии xx поперечного сечения оси. Ширина этих канавок b=(0,020...0,027)l, глубина h=0,024d; поперечное сечение канавок - полукруглое, а расстояние l между ними вдоль поверхности 5 оси - (0,24...0,27)l и угол α=60°...65°.
При вращении оси во втулке с торцевой поверхности 8 оси через отверстия 9 и 10 в канавки 6 и 7 подается смазка, например, моторное масло типа "М" (для которого и получены основные параметры синусоидальных канавок), равномерно распределяющееся н зазоре между осью и втулкой.
Опытную проверку заявляемого устройства осуществляли на установке УЗК толстолистового стана ОАО "Магнитогорский металлургический комбинат".
1
0
С этой целью на оси опоры с размерами D=60, d=8,5, d=50, L=98 и l=93 мм, изготовленной из ст.45, варьировали местоположение, конфигурацию и размеры смазочных канавок, в которые подавалась смазка №158М (моторное масло). Результаты опытов оценивали по степени износа поверхности оси через определенные промежутки времени.
1
1
1
1
Наименьший износ оси получен при использовании заявляемого устройства. Отклонения от предлагаемых его параметров либо повышали износ, либо приводили к неоправданно большому расходу смазки. Так, при смещении круговой канавки с середины оси (см. фиг.1) возрастая износ той части ее рабочей поверхности, которая была больше 0,5l. Прямоугольное сечение этой канавки - наиболее простое для исполнения. При b<0,102l и h<0,04×d износ оси ускорялся, а при b>0,113l и h>0,04d износостойкость оси не повышалась, но возрастал расход смазки.
1
2
2
2
2
1
1
Полукруглое сечение синусоидальных канавок, а также выбранное их количество (2) - оптимальны в аспекте прочностных характеристик оси. При прямоугольных этих канавках и увеличении их числа до 3...4 наблюдались случаи излома осей. К аналогичному результату приводило уменьшение l и увеличение угла α (более 65°), так как возрастало количество углублений на поверхности оси; уменьшение угла α приводило к возрастанию расхода смазки, что также наблюдалось при b>0,027l и h>0,024d. При b<0,02·l, h<0,024d и l<0,24l возрастал износ поверхности оси, а при l>0,27l - уменьшался угол α с вышеназванными отрицательными последствиями.
Известная опора, выбранная в качестве ближайшего аналога, в опытах не проверялась ввиду заведомой ее непригодности в качестве опоры рычагов установки УЗК. Таким образом, опытная проверка подтвердила приемлемость найденного технического решения для достижения поставленной цели и его преимущество перед известным объектом.
Технико-экономические исследования, проведенные в ОАО "ММК" показали, что использование предлагаемого устройства в установках УЗК позволит снизить простои толстолистового стана, связанные с заменой деталей установок, не менее, чем на 2%, что повысит его производительность почти на 0,5%.
Пример конкретного исполнения
Опора вращения функциональных рычагов установки УЗК толстолистового стана горячей прокатки имеет вид, показанный на фиг.1.
Основные размеры опоры:
1
0
L=98, D=60, D=100, l=93, d=50, d=8,5 мм.
Параметры смазочных канавок:
1
b=0,107·l=0,107·93≅10 мм;
1
h=0,04·d=0,04·50=2 мм;
2
b=0,024·l=0,024·93≅2,2 мм;
2
h=0,024·d=0,024·50=1,2 мм;
1
l=0,255·l=0,255·93≅23,7 мм;
α=63°. Посадка оси - по f9, т.е. d=50-0,025 мм.
Используемая смазка - №158М.
Материал оси - ст.45.
Z
Чистота обработки рабочей поверхности оси - R 20.