Печной ролик

 

ПЕЧНОЙ РОЛИК, содержащий водоохлаждаемые оси, цапфы и полую I бочку, контактирующую i своей внутренней поверхностью с наружной поверхностью цапф и закрепленную на них посредством штифтов, отличающийся тем, что, с целью пговьшения долговечности ролика, контактирукицие поверхности полой бочки и цапф выполнены с коническими участками со стороны торцов бочки, при этом отношение длины конического участка бочки к расстоянию от торца до фиксируюощх штифтов составляет 0,6-0,8, а угол конусности равен 14-24. . г

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СИИ ЛЮП«

РЕСА ЛИН ц F 27 D 3/02

ГОСУДАРСТВЕИНЬ1й КОМИТЕТ СССР

re ДРММ ИЗОж..ГЕНИЙ И ОТНРЫТий

ОПИСАНИЕ ИЭОБРЕТЕНИ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Л

CC

Са и

Фм1Л (21) 35927!О/22-02 (22) 20.05,83 (46) 30.11.84. Бюл. 9 44 (72) А.П.Лях,.И.Н Некрасов, А.П.Кравченко, В,В.Севрюков, В.Г.Семко, И.Д.Левада, А.А.Щукин, И.С.Остренский, В.М.Шусторович и В.А.Левченко (71:) Всесоюзный ордена Ленина науч" но-исследовательский и проектно-конструкторский институт металлургического машиностроения (53) 621,783.231.5 (088.8) (56) 1. Авторское свидетельство СССР

N9 583368, кл. F 27 D 3/02, 1977.

2. Справочник конструктора печей прокатного производства. Под ред. ,В.М.Тымчака. М., "Металлургия", 1970, с. 708, рис. ХХУ1-3., „„Я0„, 1126793

; (54) (57) ПЕЧНОЙ РОЛИК, содержащий .водоохлаждаемые оси, цапфы и полую ,:бочку, контактирующую своей внутренней поверхностью с наружной поверхностью цапф и закрепленную на них посредством штифтов, о т л и— ч а ю шийся тем, что, с целью повышения долговечности ролика, контактирующие поверхности полой бочкИ и цапф выполнены с коническими участками со стороны торцов бочки, при этом отношение длины конического участка бочки к расстоянию от торца до фиксирующих штифтов составляет

0,6-0,8, а угол конусности равен

14-24

1 !!2679 Э

Изобретение относится к механическому оборудованию для термической обработки проката и может быть наиболее эффективно использовано в термических проходных печах с роликовым подом металлургических и машиностроительных заводов.

Известен печной ролик, состоящий из охлаждаемой оси и жаропрочной бочки, у которого, с целью повыше- 10 ния долговечности и обеспечения свободной компенсации температурных линейных расширений, ось выполнена

r лысками. Бочка снабжена по торцам насаженными на лыски оси металли- 15 ческими шайбами, в которые устанавливают стопорные пальцы для передачи крутящего момента 1 ) .

Недостатком цечного ролика является его низкая долговечность, так 20 как во время эксплуатации охлаждаемая ось, шайбы и бочка имеют различные температуры и удлиняются в радиальном направлении на различную величину. Это приводит к перегрузке стопор- 25 ных пальцев и их разрушению, Кроме того, образуются радиальные зазоры между шайбами и охлаждаемым валом, через которые происходит высыпание термоизоляционного порошка, что 30 значительно увеличивает потери тепла с охлаждаемой водой.

Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому является печной ролик, содержащий водоохлаж- 35 даемые оси, цапфы и полую бочку, контактирующую своей внутренней поверхностью с наружной поверхностью цапф и закрепленную на них посредством штифтов (2j

Недостатком известной конструкции является низкая долговечность ролика из-за разрушения кольцевого сварного шва и фиксирующих радиальных штифтов, которые происходят из-за 45 различных радиальных и осевых удлинений и цапф, имеющих неодинаковую температуру в месте соединения.

Цель изобретения — повышение- долговечности ролика.

Поставленная цель достигается тем, что у печного ролика, содержащего водоохлаждаемые оси, цапфы и полую бочку, контактирующую своей внутренней поверхностью с наружной 55 поверхностью цапф и закрепленную на них посредством штифтов, контактирующие поверхности полой бочки

3 2 и цапф выполнены с коническими участками со стороны торцов бочки, при этом отношение длины конического участка бочки к расстоянию от торца бочки до фиксирующих штифтов составляет 0,6-0,8, а угол конусности равен !4-24

Такое конструктивное выполнение ролика снижает .нагрузку, действующую на штифты вдоль оси-бочки. Если при наличии сварного шва она была равна P = Ы Е -, дТ - Р, то при наличии конического участка с уклоном /5

P = 4 Е ° 4Т F ° tgj5, где с — температурный коэффициент линейного расширения, практически одинаковый для материала бочки и цапф!

Š— модуль упругости материала бочки;

ЬТ вЂ” разность температуры бочки и цапфы ролика;

Р— площадь поперечного сечения бочки ролика в месте соединения с цапфами.

Значительное (в 5-8 pas ) уменьше" ние нагрузки способствует увеличению долговечности роликов.

Кроме того, такое конструктивное выполнение печного ролика позволяет повысить долговечность ролика за счет увеличения надежности соединения цапф с бочкой, которое достигается путем увеличения натяга во время эксплуатации на коническом участке их соединения. Бочка ролика, имеющая более высокую температуру, чем цапфа, удлиняется в осевом направлении на большую величину, что приводит к увеличению натяга на коническом участке соединения по сравнению с цилиндрическим. Возрастание натяга увеличивает силы трения при пееведаче крутящего момента, действующие на поверхности соединения, и повышает надежность соединения бочки с цапфами.

На фиг. i показан печной ролик в сборе; на фиг. 2 — узел соединения цапфы с бочкой.

Печной ролик состоит из двух цапф 1, соединенных с жаропрочной . полой бочкой 2 фиксирующими радиальными штифтами 3. Внутренняя поверх-. ность полой бочки ролика с двух сторон имеет конические участки длиной

6793 4 увеличению натяга íà 0 03-0,06 мм и возрастанию сил трения на поверхности соединения.

Дальнейшее увеличение натяга на коническом участке за счет увеличения 2 73 более 24О приводит к значительному возрастанию сил, действующих на штифты, и их разруше,нию (срезу ). Уменьшение 2 менее !

0 14О и отношения ВС/ДЕ < 0,6 приводит к возрастанию нагрузок на штифты от

I крутящего момента за счет уменьшения сил трения между бочкой и цапфами.

3 112 образующей BC- =а. Уклон наклона образующей конического участка к горизонтальной плоскости составляет

7-12, а угол конусности слео о

У довательно, 2P = 14-24 . Цапфы ролика в месте соединения с бочкой имеют цилиндрический участок с длиной образующей АВ и конический участок ВК. Уклон конического участка цапфы ВК такой же, как и у бочки 2 и, равен 7-12 . Расстояние от торца о бочки до места установки штифтов

3 — DE= Ь, а отношение ВС/DE

06-0,8.

Бочки и цапфы роликов изготавливают из аустенитных жаропрочных сталей (например, для бочек — ст.

20Х25Н20С2, для цапф -ст. Х18Н9 ), для которых температурный коэффициент линейного расширения при температуре эксплуатации (800-1000 С) практически одинаков и равен (18-20 ). ) 0 град .

Геометрические размеры соединения бочки с цапфами были выбраны в результате экспериментальных исследований и проверки различных конструктивных решений в условиях эксплуатации. Установлено, что бочка в месте ее соединения.с цапфами имеет температуру на 20-30 С выше, чем последние. Это приводит к .снятию натяга на цилиндрической поверхности не более, чем на 0,050,06 мм. Однако наличие конического участка на поверхности соединения приводит к увеличению натяга (на коническом участке ) за счет осевого смещения конических поверхностей бочки и цапфы, имеющих различные температуры. Длина участка АВС соедине,ния цапфы с бочкой для роликов не превышает 400 мм, что приводит к

Печной ролик работает следующим образом.

Цапфы 1 ролика во время эксплуатации имеют более низкую температуру, чем бочка 2, поэтому радиальное

20 температурное удлинение цапф меньше, чем удлинения бочки. Это приводит к уменьшению начального монтажного натяга на поверхности соединения„

Однако кроме радиального происходит

25 и осевое смещение поверхности соединения бочки 2 и цапфы 1, что вы-. зывает образование дополнительного радиального натяга на коническом участке ВС. Крутящий момент от

30 цапфы 1 к бочке 2 передается посредством сил трения между ними и с помощью фиксирующих штифтов 3. Наличие конического участка ВС приводит к увеличению сил трения и разгрузке штифтов от крутящего момента.

Отсутствие кольцевого сварного шва и наличие конического участка уменьшает нагрузку на штифты в 5-8 раз, в результате применение предло40 женного печного ролика позволит исключить поломки в местах соединения бочки с цапфами и повысить срок его службы.

1126793

Составитель В.Смирнов редактор А.Долинич Техред И.Надь Корректор И.Эрдейи

Эаказ 8675/29 Тираж 577 . Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Рауаская наб., д. 4/5

Филиал ППП "Патент", r. Ужгород, ул. Проектная, 4