УЗЕЛ РАБОЧЕГО ВАЛКА

Полезная модель относится к металлургическому машиностроению и может быть использована в клетях кварто широкополосовых станов горячей прокатки.
Известна конструкция узла рабочего валка с уплотнительным устройством подшипниковой опоры прокатного валка, содержащая рабочий палок, подушки, в которых размещены подшипники, манжетные уплотнения и отбойник (см. патент РФ №2147948, В21В 31/02).
Недостатком известной конструкции является ее низкая долговечность за счет того, что манжетные уплотнения не обеспечивают герметичность подшипниковых узлов от попадания в них охлаждающей валок жидкости и механических примесей, в результате чего сокращается их срок службы.
Наиболее близким аналогом к заявляемому объекту является узел рабочего валка, содержащий собственно валок, цапфы которого посредством подшипников качения установлены в подушках с уплотнениями, и кольца, установленные на цапфах с противоположных сторон валка между его бочкой и подушками (см. Королев А.А. Прокатные станы и оборудование прокатных цехов. Учебное пособие для вузов, 1981, с. II - 36).
Недостатком известного узла является его недостаточная долговечность из-за интенсивного износа подшипников качения в результате того, что потоки охлаждающей валок жидкости с находящимися в ней механическими примесями, под высоким давлением воздействуют непосредственно на уплотнение, которое не обеспечивает надежную герметизацию подшипников, что приводит к их загрязнению, а следовательно, интенсивному износу.
Техническая задача, решаемая полезной моделью, заключается в повышении долговечности узла рабочего валка за счет создания защитной завесы в зоне подшипниковых узлов.
Задача решается тем, что в известном узле рабочего валка, содержащем собственно валок, цапфы которого посредством подшипников качения установлены в подушках с уплотнениями, и кольца, закрепленные на цапфах с противоположных сторон валка между его бочкой и подушками, согласно изменению, каждое кольцо выполнено цилиндрически-конической формы и снабжено радиально расположенными с равномерным шагом по его поверхности лопастями Г-образного профиля, которые своей плоскостью относительно образующей цилиндрической части кольца развернуты на угол 15-45° в одном направлении, а отгибы лопастей при этом направлены в противоположную сторону, причем кольца на цапфах закреплены жестко, их цилиндрическая часть обращена в сторону торцевой поверхности бочки валка, а коническая часть большим основанием обращена в сторону торцевой поверхности подушек.
Сущность полезной модели поясняется чертежами, где:
- на фиг.1 изображен общий вид узла рабочего валка, частичный разрез;
- на фиг.2 форма кольца, в аксонометрии.
Узел рабочего валка, содержит собственно валок 1 (фиг.1) с цапфами 2, которые посредством подшипников качения 3 установлены в подушках 4 с уплотнениями 5, и кольца 6 (фиг.1, 2) установлены на цапфах 2 (фиг.1) с противоположных сторон валка 1 между его бочкой 7 и подушками 4. При этом каждое кольцо 6 (фиг.2) имеет цилиндрически-коническую форму и состоит из цилиндрической части 8 и сопряженной с ней конической части 9. На цилиндрически-конической поверхности кольца 6 (фиг.2) выполнены радиально расположенные с равномерным шагом лопасти 10, имеющие в поперечном сечении Г-образный профиль. Лопасти 10 своей плоскостью 11 относительно образующей цилиндрической части 8 кольца 6 развернуты в
одном направлении на угол α=15-45°, а отгибы 12 (фиг.2) лопастей 10 при этом направлены в противоположную сторону.
Кольца 6 (фиг.1) с противоположных сторон валка 1 на цапфах 2 закреплены жестко. При этом их цилиндрическая часть 8 обращена в сторону торцевой поверхности бочки 7 валка 1, а коническая часть 9 колец 6 большим основанием обращена в сторону торцевой поверхности подушек 4.
Заявляемая конструкция колец 6 и их расположение в узле рабочего валка 1 позволяют в процессе работы последнего создать с противоположных сторон куполообразные защитные завесы из охлаждающее жидкости, внутренняя воздушная зона которых охватывает подушки 4, с установленными в них подшипниками качения 3. Это предотвращает попадание охлаждающей жидкости с находящимися в ней механическими примесями, например, окалиной, в подшипники качения 3 через уплотнения 5. В результате этого возрастает ресурс подшипников качения 3 и уплотнений 5, а, следовательно, повышается и долговечность заявляемого узла рабочего валка.
При этом заявляемый интервал углов α=15-45° разворота плоскостей 11 лопастей 10 колец 6 позволяет при разной окружной скорости валков 1 создавать устойчивые куполообразные защитные завесы из охлаждающей жидкости.
При угле разворота лопастей 10, меньше, чем 15°, сформировать куполообразную защитную завесу по торцам валков невозможно, потому что перемещающейся в тангенциальном направлении охлаждающей жидкости недостаточно для формирования куполообразной завесы, так как основная масса охлаждающей жидкости будет отбрасываться в радиальном направлении.
Выполнять угол разворота лопастей 10 больше, чем 45°, нецелесообразно, так как основной поток охлаждающей жидкости при этом будет рассекаться лопастями 10, а захватываемая и перемещаемая вдоль плоскостей последних масса охлаждающей жидкости окажется
недостаточной для формирования устойчивой куполообразной завесы в направлении продольной оси валка.
Кроме того, в заявляемом узле рабочего валка отношение высоты цилиндрической части 8 кольца 6 к высоте его конической части составляет 1:2, а наружный диаметр (D) большего основания конической части 9 составляет 0,95-0,98 диаметра бочки 7 валка 1. Такие геометрические размеры элементов колец 6 обеспечивают надежность жесткого крепления их на цапфах 2 валка 1, а также работоспособность заявляемого узла рабочего валка.
Работает устройство следующим образом.
При горячей прокатке полосы на вращающиеся валки 1 (фиг.1) подают под давлением охлаждающую жидкость, в которую попадают механические примеси, например, в виде частиц окалины, при взаимодействии ее с прокатываемым металлом. Затем вдоль бочки 7 каждого вращающегося валка 1 поток охлаждающей жидкости с механическими примесями попадает на лопасти 10 колец 6, жестко закрепленных на цапфах 2 валка 1 с противоположных сторон и вращающихся вместе с валком 1.
А так как кольца 6 (фиг.1, 2) конической частью 9 обращены в сторону подушек 4 валка 1 и их лопасти 10 своей плоскостью 11 развернуты относительно образующей цилиндрической части 8 на угол 15-45°, то поток охлаждающей жидкости с механическими примесями попадая на лопасти 10 вращающихся колец 6 захватывается ими и, двигаясь под действием тангенциальных сил по конической части 9 колец 6 в направлении подушек 4, образуют под дополнительным воздействием центробежных сил куполообразную защитную завесу, во внутреннею воздушную зону которых попадают уплотнения 5. Это позволяет предотвратить попадание в уплотнения 5, а через них и в подшипники качения 3 как охлаждающей жидкости, так и находящихся в ней механических примесей, в частности, твердых частиц окалины.
После этого охлаждающая жидкость с механическими примесями выводится за пределы валка 1 в направлении его продольной оси.
Таким образом, повышение долговечности узла рабочего валка достигается за счет обеспечения защиты подшипниковых узлов от попадания в них охлаждающей жидкости с механическими примесями, что повышает их износостойкость а, следовательно, средний ресурс и надежность работы.