РОЛИКОВЫЙ ЦЕНТРОВАТЕЛЬ

Полезная модель относится к обработке металлов давлением, а именно к устройствам для центрирования проката и поковок.
Известен роликовый центрователь проката и стержня с оправкой (Центрователь трубопрокатного стана, а.с. СССР №349432, B21B 39/14, опубл. 01.01.1971), который содержит три ролика, два из которых закреплены на одной подвижной опоре, а один на другой подвижной опоре.
Недостатком такой конструкции роликового центрователя является невозможность осуществления центрирования проката и стержня с оправкой строго вдоль оси прокатки во всем диапазоне изменения диаметров стержней и проката. Это приводит к нарушению точности центрирования, изгибу стержня и снижению точности проката, износу рабочей поверхности роликов, а, следовательно, ухудшению качества проката и снижению долговечности роликов.
Наиболее близким по технической сущности и достигаемому эффекту является роликовый центрователь [Центрователь трубопрокатного стана, пат. РФ №2308331, B21B 25/02, опубл. 20.10.2007]. Данный роликовый центрователь, осуществляет центрирование заготовки, которая вращается вокруг оси центрирования и одновременно совершает перемещение вдоль этой оси. Он содержит три свободно вращающихся ролика, каждый из которых установлен через подшипники на опорных осях, расположенных параллельно оси центрирования.
В данном роликовом центрователе ролики установлены на опорные оси через обычные подшипники качения или скольжения. Применение таких подшипников постоянно удерживает ролики в одном положении, при котором ось их вращения параллельна оси центрирования. Такое положение рабочих поверхностей роликов обеспечивает перемещение заготовки относительно рабочей поверхности роликов без проскальзывания только при вращении заготовки.
При одновременном вращательном и поступательном перемещении заготовки, которое имеет место как на трубопрокатном стане винтовой прокатки, так и на радиально-ковочных машинах, на рабочую поверхность роликов, контактирующих с поверхностью заготовки, постоянно действует сила трения скольжения вдоль оси центрирования. Действие на рабочие поверхности роликов сил трения скольжения в направлении перпендикулярном направлению вращения роликов приводит к интенсивному износу их рабочей поверхности, а также повреждению поверхности круглой заготовки в виде задиров и царапин. Это снижает срок службы роликов и ухудшает качество поверхности центрируемого проката и поковок.
Таким образом, основным недостатком данной конструкции роликового центрователя является малый срок службы роликов и низкое качество поверхности получаемого проката и поковок.
Задачей предполагаемой полезной модели является повышение срока службы роликов и улучшение качества центрируемого проката и поковок.
Поставленная задача достигается тем, что в роликовом центрователе, включающем не менее трех свободно вращающихся роликов, установленных через подшипники на опорных осях, параллельных оси центрирования, согласно полезной модели, в качестве подшипников используются шарнирные подшипники, рабочая поверхность роликов выполнена сферической радиусом, проведенным из оси их вращения.
Применение в роликовом центрователе в качестве подшипниковых опор роликов шарнирных подшипников дает возможность заготовке, вращающейся вокруг оси центрирования и возвратно-поступательно перемещающейся вдоль этой оси, при прижатии к ней рабочей поверхности роликов перемещаться в широком диапазоне соотношений скоростей поступательного и вращательного движения относительно рабочей поверхности роликов без проскальзывания. Это объясняется тем, что в случае появления скольжения поверхности заготовки относительно рабочей поверхности роликов вдоль оси ковки будет действовать сила трения, которая стремится повернуть ось вращения ролика в положение, снижающее силу трения и, как следствие, уменьшающее сопротивление перемещению заготовки вдоль оси центрирования. Наличие шарнирных подшипников, установленных на опорных осях роликов, не препятствует указанному повороту оси вращения роликов. Выполнение рабочей поверхности роликов сферической с радиусом сферы, проведенным из оси вращения роликов, при любом угловом положении оси вращения роликов относительно оси центрирования позволяет ей постоянно контактировать с поверхностью заготовки.
Благодаря этому обеспечивается автоматическая установка углового положения оси вращения роликов по отношению к оси центрирования при определенном соотношении скоростей поступательного и вращательного движения заготовки. Диапазон возможного углового положения оси вращения роликов определяется конструктивными параметрами подшипников. Это позволяет заготовке перемещаться без проскальзывания относительно рабочей поверхности роликов, существенно снижая износ роликов и, как следствие, повышая срок их службы. Также устраняются повреждения в виде задиров и царапин поверхности заготовки, повышая тем самым качество поверхности получаемого проката и поковок.
Приведенные выше отличительные признаки предлагаемого технического решения являются новыми по сравнению с прототипом, поэтому техническое решение соответствует критерию «новизна».
Данное техническое решение может быть воспроизведено промышленным способом, следовательно, оно соответствует критерию «промышленная применимость».
Сущность технического решения поясняется чертежами.
На фиг. 1 приведен вид (с вырывом) на роликовый центрователь перпендикулярно оси центрирования.
На фиг. 2 приведен вид А (с вырывом) на роликовый центрователь.
На фиг. 3 приведен разрез Б-Б по роликовому центрователю при положении роликов во время вращения и поступательного перемещения заготовки.
В рассматриваемом примере конкретного выполнения представлен роликовый центрователь с четырьмя роликами.
Роликовый центрователь (фиг. 1-3) содержит станину 1, в которой установлены корпуса 2 с возможностью перемещения по направляющим станины 1 с помощью привода 3 (условно не показан) к оси центрирования и от нее. В корпусах 2 на опорных осях 4 через шарнирные подшипники 5 установлены четыре ролика 6, зафиксированные с помощью распорных втулок 7. Рабочие поверхности роликов 3 выполнены сферическими радиусом R, проведенным из оси вращения роликов.
Работа роликового центрователя осуществляется следующим образом.
Роликовый центрователь устанавливают на выходе круглой полой заготовки из клети винтовой прокатки, а также с обеих сторон ковочного блока радиально-ковочной машины при ковке круглых полых и сплошных заготовок (на рисунке не показано). Вращающаяся (по стрелке) с окружной скоростью Vокр. и поступательно перемещающаяся со скоростью Vп круглая заготовка 8 подается в роликовый центрователь. В это время зазор между сферическими рабочими поверхностями роликов 5 превышает наружный размер поперечного сечения круглой заготовки 8. Далее с помощью привода 3 осуществляется синхронное перемещение корпусов 2 по направляющим станины 1 вместе с опорными осями 4, шарнирными подшипниками 5, роликами 6, распорными втулками 7. Такое перемещение продолжается до соприкосновения сферических рабочих поверхностей роликов 6 с вращающейся (по круговой стрелке) с окружной скоростью Vокр. и поступательно перемещающейся круглой заготовкой 8 (по прямой стрелке) со скоростью Vп и ее центрирования вдоль оси прокатки или ковки. За счет вращения (по круговой стрелке) с окружной скоростью Vокр. круглой заготовки 8 осуществляется вращение роликов 6 (круговые стрелки на роликах). При наличии перемещения заготовки 8 вдоль оси центрирования (по прямой стрелке) со скоростью Vп за счет силы трения, действующей от заготовки 8 на рабочую поверхность роликов 6 вдоль оси центрирования, ролики 6 (фиг. 3) поворачиваются, поворачивая оси их вращения на угол α. (На фиг. 3 показано сечение Б-Б с условно повернутым положением роликов). При этом наружные обоймы шарнирных подшипников 5, посаженные в отверстие ролика, поворачиваются относительно их внутренних колец и опорных осей 4. Благодаря этому устраняется или снижается действие сил трения скольжения между поверхностью заготовки 8 и рабочей поверхностью роликов. Этим уменьшается износ рабочей поверхности роликов 6 и снижается образование на наружной поверхности круглой заготовки 8 повреждений в виде задиров и царапин.
Разработан опытный образец предложенного роликового центрователя, адаптированного применительно к центрирующим люнетам радиально-ковочной машины SKK-14 австрийской фирмы GFM. После изготовления он будет установлен на передние и задние центрирующие люнеты указанной радиально-ковочной машины.