ГРИБОВИДНЫЙ ВАЛОК ДЛЯ СТАНА ПОПЕРЕЧНО-ВИНТОВОЙ ПРОКАТКИ
MUSHROOM ROLL FOR HELICAL ROLLING MILL

Изобретение относится к области обработки металлов давлением, а точнее к прокатному оборудованию.
Известен рабочий валок для стана поперечно-винтовой прокатки, состоящий из рабочей части, соединенной с ведущим валом (см. Патент RU №2227071, кл. В21В 13/08, 2004 г.).
Недостатком этого технического решения является отсутствие жесткого крепления грибовидного (рабочего) валка (крепление рабочего валка по цилиндрическим поверхностям по скользящей посадке с небольшим зазором), прижим к базовым поверхностям происходит в рамках небольшой по площади контакта поверхности, а посадка по цилиндрическим базовым опорным поверхностям не обеспечивает компенсацию их износа. Соединение рабочего валка с ведущим валом по прессовой посадке (или более плотной посадке по цилиндрическим поверхностям) затрудняет замену рабочего валка и требует специальных приспособлений и разборки валкового узла.
Наиболее близким по технической сущности является грибовидный валок для стана поперечно-винтовой прокатки, соединяющийся с ведущим рабочим валом по одной торцевой и двум цилиндрическим базовым опорным поверхностям (см. Патент RU №2475316, кл. В21В 13/00, 2010 г.).
Недостатком этого технического решения является отсутствие центровки (из-за, хоть небольшого, но зазора по цилиндрическим поверхностям), отсутствие жесткого крепления, прижим к базовым опорным поверхностям происходит в рамках небольшой по площади поверхности, посадка по цилиндрическим опорным поверхностям не может обеспечить компенсацию их износа и неточностей изготовления.
Техническим результатом предлагаемого изобретения является обеспечение автоматической центровки всех деталей, жесткое крепление за счет больших базовых опорных поверхностей, прижима к базовым опорным поверхностям за счет результирующего усилия прокатки по большой площади поверхности контактирующих деталей и обеспечение компенсации износа базовых опорных поверхностей.
Поставленный технический результат достигается тем, что в грибовидном валке для стана поперечно-винтовой прокатки, содержащем рабочую часть, соединенную с ведущим валом, и механизм крепления, механизм крепления состоит из кольцевого пружинящего клина с разрезом, прижима, торцевых шпонок и винта, при этом кольцевой пружинящий клин и прижим размещены во внутренней конусообразной полости валка с совмещением их осей симметрии с осью симметрии грибовидного валка, в рабочей части грибовидного валка, по его оси симметрии, выполнено сквозное отверстие диаметром, меньшим диаметра головки винта, вдоль прижима по его оси симметрии выполнено сквозное отверстие для прохождения резьбовой части винта, ведущий вал со стороны грибовидного валка выполнен с конусообразным выступом, а вдоль ведущего вала по оси симметрии со стороны рабочей части грибовидного валка выполнено резьбовое отверстие под резьбовую часть винта длиной, не меньшей резьбовой части винта, при этом прижим и кольцевой клин расположены в полости валка без возможности проворачивания.
На чертеже представлено предлагаемое устройство крепления грибовидного рабочего валка для стана поперечно-винтовой прокатки, где позицией 1 показано прокатываемое изделие; позицией 2 - грибовидный валок; позицией 3 - прижим; позицией 4 - кольцевой пружинящий клин с разрезом (разрез на клине на чертеже не показан); позицией 5 - винт; позицией 6 - торцевые шпонки; позицией 7 - ведущий вал; позицией 8 - стопорная шайба.
Грибовидный валок 2 крепится к ведущему валу 7 при помощи кольцевого пружинящего клина 4 с прорезью (прорезь на чертеже не показана), который поджимается прижимом 3 при помощи винта 5. Ведущий вал 7 имеет конический выступ с углом конусности β, а грибовидный валок 2 имеет коническое отверстие с углом конусности α. Кольцевой клин 4 при помощи прижима 3 и винта 5 прижимает грибовидный валок 2 к базовым опорным поверхностям, жестко центрирует по оси симметрии грибовидный валок 2, выбирая все зазоры, компенсируя все неточности изготовления и износ базовых опорных поверхностей. Вращательный момент от ведущего вала 7 на грибовидный валок 2 передается при помощи торцевых шпонок 6 или других подобных устройств, передающих большой крутящий момент. Конфигурация базовых опорных поверхностей ведущего вала 7 (торцевой поверхности ведущего вала и конического выступа) выполнена таким образом, чтобы результирующее усилие прокатки прижимало грибовидный валок к ним, для того, чтобы во время прокатки, при возникновении больших усилий, не образовывалось зазора или перемещения грибовидного валка относительно ведущего вала 7. Отсутствие перемещения грибовидного валка 2 относительно базовых опорных поверхностей ведущего вала 7 увеличивает точность прокатки готового изделия 1. Жесткое крепление грибовидного валка 2 к ведущему валу 7 обеспечивается за счет больших контактных поверхностей грибовидного валка 2, ведущего вала 7 и кольцевого клина 4, что снижает контактные напряжения и контактные деформации, что, в свою очередь, снижает износ опорных базовых и контактных поверхностей.
Угол конусности γ кольцевого клина 4 должен быть меньше угла трения φ для того, чтобы при давлении на его конические поверхности со стороны грибовидного валка 2 и ведущего вала 7 он самопроизвольно не выпадал (не выдавливался), и одновременно достаточно большим, чтобы при затягивании винта 5 мог свободно выбирать все зазоры между ведущим валом 7, грибовидным валком 2 и самим кольцевым клином и компенсировать все неточности изготовления и износа сопрягаемых деталей. Угол конусности кольцевого клина γ связан с углами выступа на ведущем валу β и углом конического отверстия грибовидного валка α следующей зависимостью:
γ=α+β<φ,
где φ - угол трения, который определяется как:
φ=arctg(f),
где f - коэффициент трения между кольцевым клином, грибовидным валком и ведущим валом.
Чем меньше угол γ кольцевого клина 4, тем большее усилие затяжки (предварительного натяга) можно создать между ведущим валом 7 и грибовидным валком 2, тем будет более жесткое крепление.
Чем больше угол γ кольцевого клина 4, тем больший износ базовых опорных поверхностей и большие неточности изготовления по диаметру конического выступа ведущего вала 7 и конического отверстия грибовидного валка 2 можно компенсировать. При выворачивании винта 5, винт будет толкать грибовидный валок 2, и при достаточно большом угле β, валок 2 будет свободно освобождаться и сниматься с конического выступа на ведущем валу 7. Данная конструкция крепления грибовидного валка 2 позволяет быстро производить установку грибовидного валка 2, его центровку и прижим к базовым опорным поверхностям, выбирать все зазоры, компенсировать все неточности изготовления и износ базовых опорных поверхностей и деталей крепления, а также быстро и удобно производить замену выработанного или изношенного грибовидного валка и деталей крепления.
От проворачивания кольцевой клин 4 и прижим 3 фиксируются относительно ведущего вала и грибовидного валка специальными пазами и выступами (не показаны).
Винт 5 от выворачивания фиксируется стопорной шайбой 8.
Грибовидный валок для стана поперечно-винтовой прокатки собирается следующим образом.
Во внутреннее коническое отверстие грибовидного валка 2 устанавливается прижим 3 с винтом 5 и стопорной шайбой 8. Затем устанавливается в коническое отверстие грибовидного валка 2 пружинящий клин 4 (путем его заневоливания: благодаря разрезу). Грибовидный валок 2 вместе с вставленными в него деталями надевается на конический выступ ведущего вала 7, совмещаются пазы на грибовидном валке 2 с торцевыми шпонками 6 на ведущем валу 7, также совмещаются выступы и канавки на кольцевом клине, ведущем валу и толкателе (не показано) для исключения проворачивания данных деталей относительно друг друга. Далее затягивается винт 5, который притягивает к ведущему валу 7 толкатель 3, кольцевой клин 4 и грибовидный валок 2, происходит центрирование грибовидного валка 2 относительно ведущего вала 7 по коническим поверхностям, его прижим к торцевой опорной поверхности и, таким образом, жесткое крепление к ведущему валу 7. По мере износа контактных поверхностей грибовидного валка 2, ведущего вала 7, кольцевого клина 4 и толкателя 3, производят подтяжку винтом 5 для компенсации износа.
Замена грибовидного валка производится путем выворачивания винта 5, винт будет толкать грибовидный валок 2, и при достаточно большом угле β, грибовидный валок 2 будет свободно освобождаться и сниматься с конического выступа на ведущем валу 7.
Обеспечение автоматической центровки всех деталей, жесткое крепление за счет больших базовых опорных поверхностей, прижима к базовым опорным поверхностям за счет результирующего усилия прокатки по большой площади поверхности контактирующих деталей и обеспечение компенсации износа базовых опорных поверхностей за счет конического клина является достоинством и преимуществом предлагаемого изобретения по сравнению с прототипом.