ОПОРНЫЙ РОЛИК

Полезная модель относится к области промышленности строительных материалов, черной и цветной металлургии, химической и другим отраслям промышленности, в частности к опорным узлам вращающихся барабанов, таких как вращающиеся обжиговые печи, холодильники, сушилки и других.
Известен опорный ролик [Пат. 2221204 РФ, МПК F27B 7/22. Опорный ролик / Ветер В.В., Белкин Г.А., Карев А.И.; заявитель и патентообладатель ООО Научно-производственное предприятие "Валок". - №2002111038/032002111038/03; заявл. 24.04.02; опубл. 10.01.04], содержащий ось и бочку, с наружной стороны которой имеется наплавленный бандаж, причем, толщина наплавленного слоя бандажа на радиус принимает значения от 0,007 до менее 0,12 от наружного диаметра бочки ролика, а наплавленный слой выполнен из сплава с углеродным эквивалентом от более 0,4 до 9,3%.
Недостатком описанного решения является постепенное расплющивание посадочного отверстия бочки, так как металл, из которого изготовлена бочка, при высоких нагрузках подвержен текучести. Кроме того площадь контакта поверхности опорного ролика с вращающимся бандажом оказывается недостаточной, так как форма наружной поверхности опорного ролика цилиндрическая и при непараллельности осей опорного ролика и вращающегося бандажа контакт стремится к точечному. Тот факт, что бочка опорного ролика выполнена литьем может способствовать появлению скрытых и явных дефектов, отражающихся на последующей эксплуатации опорного ролика.
Известен опорный ролик [Пат. 63915 РФ, МПК F27B 7/22. Опорный ролик / Мошников СВ., Овсянников СВ.; заявитель и патентообладатель - ОАО «ВОЛГОЦЕММАШ». - №2006133512/22, заявл. 18.09.06; опубл. 10.06.07, Бюл. №16], выбранный в качестве прототипа. Опорный ролик содержит ось и два разнесенных кованых диска, установленных неподвижно внутри кованой кольцевой обечайки, соединенных с осью по цилиндрической или конической посадке с гарантированным натягом.
С существенными признаками полезной модели совпадает следующая совокупность признаков прототипа: «опорный ролик, содержащий ось и два разнесенных кованых диска, установленных неподвижно внутри кованой кольцевой обечайки».
К недостаткам прототипа следует отнести его невысокую долговечность, а также малую ремонтопригодность.
Указанные недостатки связаны с тем, что опорный ролик содержит ось и два разнесенных кованых диска, установленных неподвижно внутри кованой кольцевой обечайки. Совместно эти детали образуют полость большого объема, ввиду чего напряжения в процессе эксплуатации неравномерно воздействуют на кованую кольцевую обечайку и способствуют ее прогибу. Кроме того, обечайка подвержена износу как абразивному, так и усталостному, ввиду первоначальной цилиндрической формы ее поверхности и отсутствия защитного износостойкого покрытия. Установка по горячей посадке деталей в данном случае является недостаточной для предотвращения сползания обечайки с дисков.
Сущность полезной модели заключается в том, что опорный ролик, содержит ось и два разнесенных кованых диска, установленных неподвижно внутри кованой кольцевой обечайки, причем в отверстиях кованых дисков неподвижно закреплена втулка, установленная на оси, а полость, образованная обечайкой, коваными дисками и втулкой, заполнена жидкостью, к тому же обечайка, имеющая снаружи сферическую форму, снабжена неподвижно закрепленным упрочненным слоем металла в виде кольцевого бандажа или спиральной навивки.
Задачей, на решение которой направлена полезная модель является создание опорного ролика, обладающего высокой долговечностью и ремонтопригодностью.
Высокая долговечность опорного ролика и его ремонтопригодность обеспечиваются за счет технического эффекта, выражающегося в выравнивании внутренних напряжений за счет отсутствия прогибов деталей опорного ролика, повышении износостойкости рабочей поверхности, предотвращении расплющивания отверстий в боковых дисках опорного ролика.
Указанная задача решается за счет того, что в отверстиях кованых дисков неподвижно закреплена втулка, установленная на оси, а полость между дисками, кованой кольцевой обечайкой и втулкой заполнена жидкостью, причем обечайка, имеющая снаружи сферическую форму, содержит неподвижно закрепленный упрочненный слой металла в виде кольцевого бандажа или спиральной навивки.
Такое конструктивное выполнение опорного ролика обеспечивает его высокую долговечность и ремонтопригодность при относительно невысокой себестоимости, причем отдельные конструктивные решения позволяют обеспечить высокую технологичность опорного ролика.
В частности, полость внутри опорного ролика заполняется жидкостью, что позволяет равномерно распределить напряжения, возникающие в материале кольцевой обечайки и боковых кованых дисках и тем самым снизить нагрузку на отдельные элементы конструкции опорного ролика, повысить его долговечность и ремонтопригодность.
Установка внутрь отверстий кованых дисков втулки по горяче-прессовой посадке способствует герметизации полости внутри опорного ролика, предотвращению смятия отверстий кованых дисков в процессе монтажа на ось и при эксплуатации, возможности быстрой замены опорного ролика без замены оси и без необходимости слива жидкости из полости внутри опорного ролика, что повышает ремонтопригодность опорного ролика и его долговечность.
Сферическая форма наружной поверхности обечайки обеспечивает постоянство формы пятна контакта с поверхностью бандажа при перемещении бандажа вдоль оси ролика и перекосе осей при неправильной установке цементной печи. Это способствует равномерности распределения напряжений в металле, предотвращению образования сколов и вмятин на поверхности опорного ролика, что также повышает его надежность.
Снабжение наружной поверхности кольцевой обечайки опорного ролика упрочненным слоем металла в виде кольцевого бандажа позволяет предотвратить холодное течение металла поверхностного слоя от избыточных внутренних напряжений, замедлить фрикционный, абразивный и циклический износ поверхности опорного ролика, обеспечивает возможность многократного применения опорного ролика, периодически чередуя механическую обработку его изношенной поверхности с наращиванием упрочненного слоя металла, то есть повышается надежность и ремонтопригодность опорного ролика.
На фиг. изображен опорный ролик в разрезе.
Опорный ролик, содержит ось 1 и два разнесенных кованых диска 2 и 3, установленных неподвижно, например с помощью горячей прессовой посадки, и дополнительно закрепленных с помощью сварных швов 4 и 5 внутри кованой кольцевой обечайки 6, имеющей снаружи сферическую форму. Причем снаружи кованая кольцевая обечайка 6 содержит неподвижно закрепленный с помощью сварных швов 8 и 9 упрочненный слой металла 10 в виде кольцевого бандажа, закрепленного неподвижно на наружной сферической поверхности кольцевой обечайки с помощью сварных швов 7, или спиральной навивки, присоединенной одним из известных методов сварки. В отверстиях кованых дисков 2 и 3 неподвижно установлена и закреплена с помощью сварных швов 11 и 12 втулка 13, установленная неподвижно на оси 1, а полость, образованная кованой кольцевой обечайкой 6, коваными дисками 2 и 3 и втулкой 13 заполнена жидкостью 14, например, гидропластом, девулканитом, гидравлическим маслом или его отработкой и т.п. Заполнение полости осуществляется через специальные каналы 15 и 16, один из которых снабжен обратным клапаном 17, а второй - резьбовой пробкой 18.
Монтируется опорный ролик и работает следующим образом.
Вначале производится запрессовка кованых дисков 2 и 3 в отверстие кованой кольцевой обечайки 6 с применением охлаждения и нагревания деталей соответственно. Затем производится запрессовка в отверстия кованых дисков 2 и 3 втулки 13, после чего осуществляется сварка деталей с формированием сварных швов 4, 5, 11, 12. Далее выполняется установка корпуса ролика в сборе на ось 1. Опорный ролик устанавливается в подшипниковые опоры посредством оси и на его поверхность наращивается упрочненный слой металла 10 в виде кольцевого бандажа, путем гибки и прикатывания ленты, или спиральной навивки из прутка с последующей приваркой электроконтактным, электродуговым или иным способом с образованием сварных швов. При применении широкой ленты после ее прикатывания следует сверление отверстий в поверхности ленты и формирование сварных швов 7 в виде электрозаклепок и боковых сварных швов 8 и 9. В канал 16 вкручивается обратный клапан 17, предотвращающий вытекание жидкости 14 из полости опорного ролика. Опорный ролик поворачивается вокруг своей оси, таким образом, чтобы канал 16 с обратным клапаном 17 оказались в нижней его части, а канал 15 - в верхней. С помощью насоса, через обратный клапан 17 полость опорного ролика заполняется жидкостью до начала ее выхода через канал 15. Канал 15 герметично закупоривается пробкой, после чего в полости опорного ролика создается избыточное давление не менее 1 МПа. Для предотвращения оттока жидкости через обратный клапан возможна дополнительная герметизация данного канала с помощью пробки.
Опорный ролик работает следующим образом. Кованая кольцевая обечайка 6 с нанесенным упрочняющим слоем металла 10 при работе вращающейся печи передает нагрузку от бандажа печи через кованые диски 2 и 3 и втулку 13 на ось 1, установленную в подшипниковые опоры, при этом сварные швы 4, 5, 7, 8, 9, 11, 12 предотвращают возможные взаимные перемещения деталей опорного ролика под нагрузкой. Жидкость 14 обеспечивает равномерное распределение сил и напряжений, действующих на детали опорного ролика. Канал 15 служит для отвода воздуха при заполнении полости опорного ролика жидкостью, канал 16, совместно с обратным клапаном 17 служат для заполнения полости жидкостью. Пробка 18 служит для предотвращения вытекания жидкости из полости опорного ролика под давлением или самотеком.