СОСТАВНОЙ ВАЛОК

Изобретение относится к области прокатного производства и может быть использовано в правильных машинах, а именно в косовалковых роликоправильных машинах для правки сортового проката.
Приводные и нажимные ролики правильных косовалковых машин при правке кругов больших диаметров (70 мм и более) особенно в случаях правки кругов высоколегированных марок сталей, например пружинных и шарикоподшипниковых сталей, испытывают высокие напряжения сжатия, а подшипниковые шейки хвостовиков приводных роликов, которые, как правило, выполняются цельными, подвержены значительным изгибающим нагрузкам. Для изготовления таких роликов, как правило, используются, стали марок 9Х1, 9ХФ и др. стали, предназначенные для валков холодной прокатки.
В связи с этим техническими требованиями чертежной документации предъявляется высокий уровень механических свойств. Поверхностный слой рабочего участка ролика на глубине 15-20 мм должен иметь высокую (60-63 HRC) твердость и относительно мягкую сердцевину, а хвостовые подшипниковые шейки должны иметь наряду с высокой прочностью и достаточную пластичность. Обеспечить такие требования технически очень сложно. Поэтому термообработку ведут с использованием токов промышленной частоты, учитывая, что используемые марки сталей обладают высокой флокеночувствительностью, при их термообработке возникает брак по причине трещин. В то же время не редки случаи разрушения роликов в процессе эксплуатации. Учитывая возникающие трудности имеется ряд решений изготовления составных валков.
Известен составной прокатный валок, описанный в патенте Российской Федерации №2185904 В 21 В 27/03 опубл. 2002.07.27 г., предназначенный преимущественно для роликоправильной машины, содержащий ось и бандаж, сопрягаемые между собой по конической поверхности, фиксирующие элементы в виде втулки, упругого элемента и зажимной гайки. Упругий элемент выполнен в виде шайбы Г образного сечения, опертой с одной стороны на бандаж, а с другой стороны на втулку. Сопрягаемые поверхности втулки и шайбы выполнены коническими, а внутренний диаметр шайбы и минимальный диаметр внутренней конической поверхности бандажа превышают наружный диаметр зажимной гайки, при этом втулка выполнена составной, состоящей из двух половин.
Данное техническое решение привлекательно тем, что оно позволяет производить монтаж-демонтаж валка, за счет выполнения его составным, состоящим из оси и бандажа. Однако составная конструкция валка увеличивает его габариты по сравнению с цельным валком за счет сложной конструкции фиксирующих элементов. Поэтому такие валки не могут
использоваться, например, в эксплуатирующихся роликоправильных машинах с двухопорными валками потому, что увеличенные размеры валка не позволяют вписываться ему в габариты существующей конструкции. В этой связи известное техническое решение может использоваться либо во вновь проектируемых машинах, либо в машинах с консольными роликами. Кроме того, валок состоит из большого количества элементов, сложен в изготовлении, является дорогостоящим.
Задачей предлагаемого изобретения является создание универсального составного валка, пригодного для любого типа правильных машин путем изменения его конструкции при сохранении размеров, равных размерам цельного валка, что позволит повысить жесткость конструкции валка и снизить стоимость его изготовления.
Поставленная задача решается за счет того, что в составном валке, содержащем ось и бандаж, сопряженные между собой, фиксирующие элементы, согласно изобретению размещены на участке оси, сопрягаемой с бандажом по цилиндрической поверхности с гарантированным зазором. Один из элементов выполнен в виде уступа и расположен со стороны торца бандажа, который содержит выемку под уступ оси. Другой со стороны противоположного торца бандажа, выполнен в виде кольцевого утолщения на величину диаметрального зазора. На ограниченной фиксирующими элементами поверхности оси выполнена насечка с углублениями в виде сетки, а зазор между сопрягаемыми поверхностями заполнен скрепляющим веществом, например, эпоксидным компаундом.
Сопоставительный анализ заявляемого технического решения с прототипом показал, что предлагаемый валок является составным, т.е. ремонтопригодным, но отличается от известного своей конструкцией, а именно выполнением и размещением фиксирующих элементов бандажа на оси. В заявляемом валке фиксирующие элементы размещены непосредственно на участке оси, сопрягаемой с бандажом по цилиндрической поверхности, что позволяет сохранить его размеры по длине, такими же, как в цельном валке. Это обстоятельство обеспечивает универсальность данной конструкции валка и позволяет его использовать практически в любой правильной машине, заменяя цельные валки на составные.
Конструктивное выполнение фиксирующих элементов, одного в виде уступа, а другого в виде кольцевого утолщения на величину диаметрального зазора, значительно проще и технологичнее, по сравнению с прототипом, в котором фиксирующие элементы выполнены в виде втулки, упругого элемента и зажимной гайки. А упругий элемент выполнен в виде шайбы Г образного сечения, опертой с одной стороны на бандаж, а с другой стороны на втулку. Кроме того, конструкция фиксирующих элементов, описанная в предлагаемом изобретении, обеспечивает фиксирование заданного положения бандажа в осевом и диаметральном направлениях, а также соосность оси и бандажа.
Фиксация бандажа на оси с помощью скрепляющего вещества в виде компаунда позволяет обеспечить надежное неподвижное сопряжение, способное передавать крутящий момент, возникающий при правке.
Выполнение на оси насечки в виде сетки служит для гарантированного и равномерного распределения скрепляющего вещества,
Предлагаемый составной валок поясняется фигурами 1-3.
На фиг.1 показан общий вид составного валка в осевом сечении.
На фиг.2 приведена ось валка с фиксирующими элементами.
На фиг.3 показан бандаж валка с торцевой выемкой.
Составной прокатный валок содержит ось 1 и бандаж 2, сопрягаемые между собой по цилиндрической поверхности с гарантированным зазором 3. Зазор 3 заполняется скрепляющим компаундом с последующей полимеризацией. На оси 1 (фиг.2) со стороны одного из торцов бандажа 2 выполнен фиксирующий элемент 4 в виде уступа, а на торце бандажа выполнена выемка 5, (фиг.3) сопрягаемая с уступом оси. Другой фиксирующий элемент 6, выполнен в виде кольцевого утолщения на величину диаметрального зазора 3 и размещен со стороны противоположного торца бандажа 2. Ограниченная фиксирующими элементами образующая поверхность оси 1 снабжена насечкой 7 (фиг.2), выполненной с углублениями в виде сетки. Гарантированный диаметральный зазор 3, в приведенной конструкции равен 0,001-0,0015 диаметра отверстия бандажа. Зазор 3 заполнен компаундом. Насечка 7 и утолщение 6 служат для гарантированного и равномерного распределения скрепляющего вещества, а уступ 4 для фиксированного расположения бандажа 2 в осевом направлении.
Сборку составного прокатного валка осуществляют следующим образом.
Ось изготавливают из сортового проката, конструкционной стали (40Х и т.д.) и на сборку (на склейку), она приходит с окончательными чистовыми размерами и заданными механическими свойствами. Материал бандажа - валковая сталь (9Х1, 9ХФ и т.п.) и он поступает на сборку термически обработанным с заданной твердостью на определенную глубину и с минимальными припусками по наружному профилю и торцам. На сопрягаемые поверхности оси и бандажа наносят компаунд, например, УП5-184. После скрепления выполняют окончательную (финишную) токарную обработку сборного валка.
В процессе эксплуатации сборного валка происходит основной износ рабочей поверхности бандажа и в меньшей степени - износ подшипниковых шеек оси. После полного износа бандажа сборный валок реставрируют: старый бандаж демонтируют, сопрягаемую поверхность оси подготавливают под повторную склейку (удаляют растворителем остатки клея, зачищают), наклеивают новый бандаж и проводят его токарную обработку.
Применение предлагаемого составного валка позволяет упростить его конструкцию, снизить затраты на его изготовление, так как не требует
изготовления дополнительных деталей, а главное, его конструкция обладает универсальностью.
Составные валки предлагаемой конструкции в настоящее время успешно эксплуатируются на косовалковых правильных машинах производства фирмы «Кайзерлинг» на Оскольском электрометаллургическом комбинате.