ОПОРА СКОЛЬЖЕНИЯ

Полезная модель относится к деталям машин и механизмов и может быть использовано в качестве опоры валов, работающих в сложных условиях.
В качестве опор валов различных машин и механизмов широко используются опоры скольжения, в которых цапфы валов установлены в подшипниках скольжения. Конструкции таких опор и особенности их эксплуатации достаточно подробно описаны в книге П.И. Орлова «Основы конструирования», 2 кн., М., «Машиностроение», 1988, с.323-404. Весьма распространенными являются сборные опоры, состоящие из корпуса и крышки, образующих отверстие для цапфы вала.
Известна гидростатодинамическая опора, содержащая охватывающую цапфу вала втулку с расположенными на ней плавающими ступенчатыми опорными элементами, а также систему для подвода и слива смазки (см. а.с. СССР №969995, кл. F16C 32/06, опубл. в БИ №40, 1982 г.). Однако эта опора непригодна для тяжелонагруженных валов, работающих в условиях повышенных температур окружающего пространства.
Наиболее близким аналогом к заявляемому устройству является опора скольжения, приведенная в книге Д.Ф.Куприянова и Г.Ф.Метальникова «Техническая механика», М., «Высшая школа», 1975, с.422-424 и рис.3.108.
Эта опора (подшипник скольжения) - разъемная, содержащая корпус с крепежными отверстиями у основания и крышку, крепящуюся на корпусе, которые образуют при их соединении отверстие заданного диаметра для цапфы вала, и характеризуется тем, что отверстия для стяжных болтов проходят через крышку и корпус, а сами болты устанавливаются с нижнего торца корпуса. Недостатком такой опоры является необходимость ее подъема при замене болтов или снятии крышки для установки в опоре цапфы вала, что усложняет эксплуатацию опоры и сокращает срок ее службы.
Технической задачей настоящей полезной модели является повышение срока эксплуатации опоры скольжения.
в
Для решения этой задачи в предлагаемой опоре скольжения вала кромкокрошительных ножниц толстолистового стана, содержащей корпус с крепежными отверстиями у основания и крышку, крепящуюся на корпусе, которые образуют при их соединении отверстие заданного диаметра для цапфы вала, в отличие от ближайшего аналога, в крышке и корпусе выполнено по два гладких вертикальных сквозных отверстия для стяжных болтов, а в корпусе дополнительно выполнены два горизонтальных сквозных отверстия, параллельных оси вала и соединенных с упомянутыми вертикальными отверстиями корпуса, при этом суммарная площадь квадратных отверстий составляет 0,24...0,28 от площади F поперечного горизонтального сечения корпуса; корпус и крышка могут быть выполнены из кованной литой стали с σ=550...650МПа, а площадь отверстия для цапфы собранного корпуса f=(0,28...0,24)F.
Приведенные параметры опоры получены при обработке опытных данных и являются эмпирическими.
Сущность заявляемого технического решения заключается в оптимизации конструкции опоры вала кромкокрошительных ножниц, работающей при повышенных вибрациях и температуре. Наличие квадратных отверстий в корпусе опоры (они служат для размещения гаек стяжных болтов) упрощает ее монтаж и демонтаж, а рекомендуемые параметры опоры повышают срок ее эксплуатации.
Предлагаемая опора скольжения показана на фиг.1.
Корпус 1 опоры выполнен с вертикальными крепежными отверстиями 2 на своем основании, а также содержит сквозные отверстия 3 с диаметром d для стяжных болтов. Эти отверстия соединены с двумя горизонтальными квадратными сквозными отверстиями 4, параллельными оси XX вала, цапфа которого размещается в опоре.
Σ
Суммарная площадь квадратных отверстий f=2×h×b=(0,24...0,28)F, где F=B×L.
в
Крышка 5 опоры также содержит сквозные вертикальные отверстия 6 для стяжных болтов, соосные с отверстиями 3 корпуса. Этими болтами 7 крышка скрепляется с корпусом, образуя посадочное отверстие 8 для цапфы вала, причем, площадь отверстия =f=(0,28...0,34)F. Крышку и корпус опоры наиболее 4 целесообразно изготавливать из кованной стали с временным сопротивлением σ=550...650 МПа.
Опытную проверку предлагаемой опоры осуществляли на кромкокрошительных ножницах толстолистового стана 2350 ОАО «Магнитогорский металлургический комбинат».
С этой целью при работе указанных ножниц испытывались предлагаемая опора и опора (подшипник скольжения), выбранная в качестве ближайшего аналога (см. выше). При этом предлагаемая опора была изготовлена в нескольких вариантах, а результаты опытов оценивались по длительности работы опор.
Наилучшие результаты (максимальный срок эксплуатации) получены для рекомендуемой опоры; отклонения от заявляемых ее параметров ухудшали достигнутые показатели.
Σ
Σ
Так, выполнение отверстий для стяжных болтов с резьбой (т.е. использовались винты) и при отсутствии в корпусе квадратных отверстий затрудняло изготовление и сборку опоры с одновременным уменьшением срока ее службы (в основном - из-за износа резьбы в отверстиях) почти на 25%. При площади квадратных отверстий f<0,24F (т.е. при использовании стяжных болтов уменьшенного диаметра, от которого зависит размер гаек) срок службы опор уменьшался на 8...12%, а увеличение размеров этих отверстий (f>0,28F) ослабляло корпус опоры, в результате чего наблюдалось появление трещин усталости в районе квадратных отверстий.
в
Аналогичным образом, увеличение площади отверстий для цапфы до f=(0,35...0,40)F приводило к ослаблению корпуса, а при f<0,28F необоснованно возрастали габариты (и расход металла) опоры. Опоры с оптимальными размерами, но выполненные из литой стали, а также кованной, но с σ<550 МПа
в
работали на 8...17% меньше, чем предлагаемые, а использование стали с σ>650 МПа только удорожало изготовление опор.
Известная опора прослужила при опытной проверке на 18% меньше заявляемой и была более сложной в эксплуатации.
Таким образом, опытная проверка доказала приемлемость найденного технического решения для достижения поставленной цели и его преимущества перед известным объектом.
Технико-экономические исследования, проведенные в ОАО «ММК» показали, что заявляемое изобретение при использовании в оборудовании, аналогичным стану 2350 комбината, позволит повысить срок службы опор не менее, чем на 18% без ухудшения эксплуатационных характеристик.
Пример конкретного выполнения
в
Опора скольжения вала кромкокрошительных ножниц толстолистового стана 2350 горячей прокатки имеет вид, показанный на фиг.1. Опора выполнена из кованной стали 50 (по ГОСТ 1050) с σ=600 МПа.
1
2
3
Σ
4
Размеры опоры: H=760 мм, H=205 мм, L=550 мм, В=310 мм, Н=220 мм, D=260 мм, d=30 мм, ###U1115×b=150×150, т.е. f/F=2###U1115b/LВ=2×150×150/550×310≈0,26; Н=230 мм.
2
2
2
f=πD/4=π×260/4≈53100 мм, т.е. f/F=53100/(550×310)=0,31