ОПОРА УСТРОЙСТВА УРАВНОВЕШИВАНИЯ ШПИНДЕЛЕЙ ТОЛСТОЛИСТОВОГО СТАНА

Полезная модель относится к оборудованию для обработки металлов давлением и может быть использовано при горячей прокатке на толстолистовых станах.
На этих станах вращение рабочих валков осуществляется о электродвигателей через редукторы и шпиндели, которые непосредственно соединяются с осями валков с помощью специальных муфт.
Для уменьшения нагрузки на эти муфты от шпинделей достаточно большого веса предусмотрены специальные устройства уравновешивания шпинделей, устанавливаемые примерно на середине их длины. Устройства содержат опоры (подшипники скольжения), в которых размещаются цапфы шпинделей. Опоры, как правило, - открытого типа, с установленными в них вкладышами из антифрикционного материала.
Устройства для уравновешивания шпинделей и их опоры достаточно подробно описаны, например, в книге А.И.Целикова и В.В.Смирнова «Прокатные станы», М., Металлургиздат, 1958, с.164-170.
Известна опора скольжения прокатной клети с дугообразным вкладышем, имеющим на рабочей поверхности смазочную канавку, выполненную в виде равных сторон угла, вершина которого расположена на поперечной оси вкладыша и направлена в сторону вращения цапфы (см. а.с. СССР №1382518 кл. В 21 В 31/02, опубл. В БИ №11, 1988 г.). Однако эта опора неприемлема при реверсивном вращении цапфы, а ее вкладыш создает большие силы трения при значительных нагрузках на него.
Наиболее близким аналогом к заявляемому объекту является опора устройства уравновешивания шпинделей прокатного стана, приведенная в
справочнике под ред. Е.С.Рокотяна «Прокатное производство», т.1, М., «Металлургия», 1962, с.222-224 и рис.12.
Эта опора содержит продольное цилиндрическое углубление для цапфы шпинделя с установленными в нем двумя дугообразными вкладышами и характеризуется тем, что опора - закрытого типа и вкладыши расположены на нижней ее части. Недостатком такой опоры является сложность ее изготовления и неопределенность основных параметров вкладышей, что может привести к повышению трудозатрат и недостаточной износостойкости вкладышей.
Это неизбежно приведет к дополнительным простоям стана и снижению его производительности. Кроме того, конструкция вкладышей не обеспечивает достаточного снижения трения при вращении шпинделей, что повышает энергозатраты на прокатку.
Технической задачей предлагаемой полезной модели является повышение производительности толстолистового стана за счет сокращения его простоев и снижение трудозатрат.
Для решения этой задачи у опоры устройства уравновешивания шпинделей толстолистового стана, содержащей продольное цилиндрическое углубление для цапфы шпинделя с установленными в нем двумя дугообразными вкладышами заданных размеров, текстолитовые вкладыши установлены симметрично осевой плоскости цапфы и каждый под углом 34...36° к ней, охватывая 31...33° дуги окружности цапфы, при этом на вкладышах выполнено по два ряда отверстий для стержней из дисульфидмолибдена, отстоящих на расстоянии, равном ¬ длины вкладыша, от его боковых граней; диаметр отверстий может составлять 0,35...0,40 от толщины вкладыша S, их глубина равна (0,4...0,5)S, а расстояние между отверстиями в ряду - (0,7...0,8)S.
Приведенные соотношения параметров опоры и вкладышей получены в результате опытов и являются эмпирическими.
Сущность заявляемого технического решения заключается в создании новой конструкции опоры, обеспечивающей достижение поставленной цели. В частности, выбраны оптимальные параметры вкладышей из текстолита, их
расположение в опоре, а также добавлены отверстия со стержнями из антифрикционного материала определенных размеров.
2
Наличие двух раздельных вкладышей в опоре устройства уравновешивания шпинделей упрощает и удешевляет ее изготовление, а использование стержней из MoS, устанавливаемых в оптимальном количестве на вкладышах, значительно продляет ресурс их работы, что и подтвердили опыты (см. ниже).
Предлагаемая опора схематично показана на фиг.1, а вкладыш - на фиг.2.
В цилиндрическом продольном углублении 1 опоры 2 установлены в ее продольных пазах 3 два дугообразных текстолитовых вкладыша 4 с длиной L, шириной В и толщиной S. Вкладыши установлены симметрично осевой плоскости уу цапфы под углом α к ней, и каждый из них охватывает угол β дуги окружности цапфы, причем, α=34...36°, β=31...33°.
2
На каждом вкладыше выполнено по два ряда отверстий 5, симметричных его продольной оси хх, отстоящих на расстоянии l', равном L/4, от боковых граней 6 вкладыша. Диаметр отверстий d=(0,35...0,40)S, их глубина h=(0,4...0,5)S, а расстояния между отверстиями по длине вкладыша l=(0,7...0,8)S. В отверстиях 5 размещены стержни 7 из MoS, количество которых определяется их параметрами и размерами вкладыша.
Опытную проверку предлагаемой опоры осуществляли на толстолистовом стане 4500 ОАО «Магнитогорский металлургический комбинат». С этой целью при горячей прокатке листов различного сортамента в опорах устройств для уравновешивания шпинделей привода валков этого стана устанавливались предлагаемые вкладыши различных параметров и известные (см. выше) вкладыши.
Наилучшие результаты достигнуты при использовании заявляемого устройства (максимальная производительность при минимальных производственных затратах). Отклонения от рекомендуемых параметров опор ухудшали достигнутые показатели.
Так, несимметричное расположение вкладышей по отношению к средней линии опоры снизило рабочий ресурс вкладышей почти вдвое, что объясняется реверсивной работой стана. При уменьшении угла α до 25...33° износ вкладышей возрастал из-за увеличения на них давления цапф, а при α>36° наблюдались случаи разрушения вкладышей, так как с удалением вкладышей от оси уу (см. фиг.1) растут ударные нагрузки от колебаний шпинделя при прокатке. Износ вкладышей возрос и при β<31°, а увеличение этого угла практически не уменьшало их износ, но удорожало изготовление вкладышей и повышало энергозатраты из-за возрастания сил трения при увеличении контактной поверхности.
Уменьшение диаметра отверстий под стержни и их глубины приводило к ускорению износа стержней, а уменьшение расстояния между отверстиями, равно как и увеличение d и h, ослабляло вкладыши, вызывая в некоторых случаях их разрушение. Увеличение же расстояний между отверстиями уменьшало количество используемых дисульфидмолибденовых стержней с ростом сил трения на вкладышах и энергозатрат. Приближение отверстий к боковым граням вкладышей и удаление от них приводило к ослаблению вкладышей с известными отрицательными последствиями.
Использование опытах известных опор, выбранных в качестве ближайшего аналога, уменьшало износостойкость вкладышей со снижением производительности почти на 9%. Были также опробованы цельные (т.е. один на опору и с четырьмя рядами отверстий) вкладыши с оптимальным расположением и размерами отверстий на них. Это не привело к росту производительности стана, но увеличило затраты на их изготовление.
Таким образом, опытная проверка подтвердила приемлемость заявляемого технического решения для достижения поставленной цели и его преимущества перед известным объектом.
По данным технико-экономических исследований, проведенные на ОАО «ММК», применение предлагаемых опор на толстолистовых станах, аналогичных стану 4500 комбината, повысит производительность не менее, чем на 9% при сокращении производственных затрат.
Пример конкретного выполнения
Опора устройства уравновешивания шпинделей толстолистового реверсивного стана имеет вид, показанный на фиг.1 и 2 (вкладыши из текстолита).
2
Параметры опоры: L=262 мм; В=630 мм; S=50 мм; l'=L/4=262:4=65,5 мм; 27 отверстий для стержней из МоS с d=0,375S=0,375×50≈19 мм; h=0,45S=0,45×50=22,5 мм; t=0,75S=0,75×50≈38 мм.