Подшипниковая опора жидкостного трения валка прокатного стана

 

Сущность изобретения: подшипниковая опора содержит плавающую втулку, неподвижную втулку-вкладыш и подушку. Плавающая втулка снабжена приводом вращения. Для этого на ее конце закреплен зубчатый венец, находящийся в зацеплении с зубчатым колесом, установленным на валу электродвигателя . Электродвигатель получает питание от генератора постоянного тока, кинематически связанного с цапфой валка. Повышается грузоподъемность подшипниковой опоры, точность прокатки при неустановившихся скоростях пр окатки и реверса валка.3 ил.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (19) (11) (s1)s В 21 В 31/07

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

1 (21} 4878441/27 (22) 30.10.90 (46) 30.12.92. Бюл, М 48 (71) Запорожский индустриальный институт (57) Сущность изобретения: подшипниковая опора содержит плавающую втулку, неподвижную втулку-вкладыш и подушку. Плавающая втулка снабжена приводом вращенйя. и проектирование опор скольжения. M.: Машиностроение, 1980, с,117-123, рис,31 ° родвигателя. Электродвигатель получает питание от генератора постоянного тока, кинематически связанного с цапфой валка. (54) ПОДШИПНИКОВАЯ ОПОРА)КИДКОСТ-, Повышается грузоподъемность подшипниНОГО ТРЕНИЯ ВАЛКА ПРОКАТНОГО CTAHA ковой опоры, точность прокатки при неустановившихся скоростях прокатки и рейерса валка. 3 ил.

Изобретение относится к прокатному производству и может быть использовано в . прокатных станах с неустановившимися реверсивнымл и малыми скоростями прокатки при повышенных нагрузках.

Известна подшипниковая опора жидкостного трения; которая содержит подушку, цилиндрическую втулку-вкладыш, коническую втулку и цапфу. Коническая втулка выполнена цельной, с одного конца которой предусмотрен фланец для восприятия осевых усилий. Она насажена на цапфу и зафиксирована на ней от перемещения в осевом направлении. Цилиндрическая втулка-вкладыш выполнена цельной, вмонтирована в подушку и зафиксирована от проворачива-. ния. С внутренней стороны цилиндрической втулки-вкладыша выполнены два заборных кармана, расположенных друг против другд вне зоны нагрузки. Внутри цилиндрической втулки-вкладыша расположены с зазором по отношению к ней коническая втулка. В подушке просверлено параллельно оси цапфы отверстие, соединяющее две кольцевые маслораздаточные канавки, выполненные на внутренней поверхности подушки и соединяющие между собой заборные карманы, расположенные внутри цилиндрической втулки-вкладыша, через отверстия, расположенные равномерно радиальйо"по всей длине на этой втулке-вкладыше, Через отверстие в подушке подается смазка поддавлением 0,12...0,18 МПа.

Недостатками этой подшипниковой опоры жидкостного трения являютсл: вопервых, отсутствие смазки в зоне нагрузки в момент пуска и при реверсах, что затрудняет запуск двигателей, снижает долговечность подшипниковой опоры; во-вторых, с изменением скорости вращения цапфы изменяется толщина слоя смазки. При тонколистовой прокатке изменение толщины слоя смазки влияет на толщйну прокатываемого листа, а это сказывается на качестве проката. его точности.

Наиболее близкой по технической сущности и достигаемому результату к йредла- женной приводной подшипниковой опоре (72) Е.В.Годецкий, О.B.Êðó÷èíèí и М.Г.Без- Для этого на ее конце закреплен зубчатый кровный венец, находящийся в зацеплении с зубча(56) Воскресенский В.А., Дьяков В.И. Расчет тым колесом, установленным на валу элект1784312

Г является подшипниковая опора жидкостно- На фиг.1 показано профильное сечение го трения с плавающей втулкой, содержа- подшипниковой опоры жидкостного трещая цапфу, цилиндрическую плавающую ния; на фиг.2 — вид А на фиг,1; на фиг.3— втулку с кольцевой маслораздаточной ка- электронная схема автоматического управнавкой, разделяющей ее внутреннюю по- 5 ления электродвигателями. верхность на две равные части и сквозными Подшипниковая опора жидкостного отверстиями, выполненными радиально трения (фиг.1) состоит из цапфы 1, неподравномерно внутри этой канавки, непод- вижной втулки-вкладыша 2, цилиндричевижную втулку-вкладыш с кольцевой масло- ской плавающей втулки 3, зубчатого венца раздаточной кайавкой; разделяющей ее 10.4, зубчатого колеса 5, электродвигателя 6, внутреннюю поверхность на две равйые ча- генератора постоянного тока 7, подушки 8, сги и двумя заборными карманами, распо- . герметичного кожуха 9, подшипника 10, упложенными внутри этой втулки-вкладыша лотнительногоузла11. друг против друга вне зоны нагрузки и сое- Цапфа1 вйполнена цилиндрической, на дийенными между собой кольцевой масло- 15 конце которой предусмотрен хвостовик, на раздаточной канавкой и подушку, на которойнасаженподшипник10.Неподвижвнутренней поверхности которой выполне- ная втулка-вкладыш 2 выполнена цельной, йыдвекольцевыемаслораздаточййеканав- цилиндрической, ймеющая на внутренней ки. Плавающая втулка установлена с поверхности два заборных кармана 12, козазором по отношению к цапфе и непод- 20 торые расположены друг против друга вне вижной втулке-вкладышу. НеггодвИкйзя: зоны нагрузки и кольцевую маслораздаточвтулка-ькладыш вмонтированы в подушку и ную канавку, разделяющую внутреннюю позакреплейы от проворачивания. В подушке верхность втулки-вкладыша 2 надверавнйе просверлено параллельно оси цапфы отвер- - части, а также соединяющую между собой

"стйе; соафйняющее две маслораздаточные 25 два заборных кармана 12. Неподвижная канавки;"выполненные на внутренней по- втулка-вкладыш 2 вмонтирована в подушку верхностй подушки. - 8 в которой имеются на внутренней поверх-.

Недостаток данной конструкции"- не ности две кольцевые маслораздаточные каобеспечийается необходимая грузоподъем-, навки 13, соединяющие между собой ность на малых оборотах цапфы и под боль- 30 заборные карманы 12. Посредством отвершими статическими нагрузками, Это стия 14, выполненного параллельно ови объясняешься тем, что с изменением скоро- цапфы 1, кольцевые маслораздаточные касти вращения цапфы резко меняется толщи- навки 13 соединены между собой и с. внутна маслянной пленки за счет неприводной рейней полостью герметичного кожуха 9. плавающей втулки. А, вследствие этого ме- 35 Цилиндрическая плавающая втулка 3 выняются режимы прокатки; увеличивается полнена цельной с удлинением;длина котонагруэка на двигатели за счет воэникнове- рого равна сумме ширины зубчатого венца ния дополнительных сил трения. Этот недо- 4 и зазора между зубчатым венцом 4 и нестаток йе позволяет широко использовать подвижной втулкой-вкладышем 2. Этот заданную Подшипниковую опору с плаваю- 40 эор выполняет роль маслораздаточной щей втулкой.на прока гных станах.. канавки, соединяющей между собой наружЦель изобретения — повышение грузо- ный и внутренний зазоры скольжения, йодьемйостй опоры и точности прокатки Вдольтела плавающей втулки 3, равномерпри неустановившейся скорости прокатки и но по делительной окружности ее торца, реверсах валков. 45 выполнены сквозные отверстия 14. ПлаваюЭто достигается тем, что в поДшипнико- щая втулка 3 расположена с зазором по отвой опоре жидкостного трения валка про- ношению к цапфе 1 и неподвижной катного стана, содержащей плавающую втулки-вкладышу 2. Зазор между плаваювтулку, неподвижную втулку-вкладыш и по- щей втулкой 3 и неподвижной втулкой 2 душку, с кольцевыми маслораздаточными 50 (наружный зазор трения скольжения) больканавками на их вйутренйих поверхностях, ше, чем зазор между плавающей втулкой 3 отверстиями для подвода смазки в эти ка- и цапфой 1(внутренний зазор трения скольнавки, двумя заборйыми карманами во жения). Это способствует повышению виб, втулке-вкладыше; на конце плавающей роустойчивости, втулки закреплен зубчатый венец, находя- 55 Зубчатый венец4 неподвижно насажен щийся в зацеплении с зубчатым колесом, . навыступающуючастьплавающейвтулки3. установленным на валу электродвигателя, Он входитвзацеплениесзубчатымколесом электрически связанного с генератором по- 5, которое закреплено на валу 15 электростоянного тока, который кинематически со- двигателя 6. Зубчатый венец 4 и зубчатое единен с цапфои валка. колесо 5эакрыты герметическим кожухом 9, 1784312 кой валка 22, с общим сливом 23 (фиг.2), с

20 которым соединено сливное отверстие 17, Цапфа 1 (фиг.3) шарнирно связана с генератором постоянного тока 7, который вместе с усилителем 25, резистором 26 и

25 транзистором 27 составляет каскад управления электродвигателями 6, Цепь электродвигателей включает четыре параллельно подключенных электродвигателя 6, резисторы 28,29, переключатель на три положе30 ния 30 и источник постоянного тока 31. При этом переключатель 30 содержит в себе, клеммы известной цепи электродвигателя стана 32, которая имеет свой источник питания 33 и латр 34, предназначенный для плавной регулировки скорости вращения электродвигателя 32 (цапфы 1).

Подшипниковая опора работает следующим образом; переключателем 30 включается. цепь электродвигателей, состоящая из

40 четырех параллельно подключенных электродвигателей 6, от электродвигателя 6 вращение передается на плавающую втулку 3 посредством зубчатого колеса 5, неподвижно насаженного на вал 15 электродвигателя

6. и зубчатого венца 4, неподвижно наса- 45 женного на удлинение плавающей втулки 3.

Эта втулка вращается между неподвижной втулкой-вкладышем 2 и цапфой. создавая гидродинамическое давление смазки в наружном и внутреннем зазорах трения сколь-, 50 жения, а также включается электродвигатель 32 и вращает цапфу.

При вращении цапфы происходит вращение вала 18 генератора постоянного тока

7, соединенного с цапфой 1 посредством шлицевого соединения 19. Сигнал от генератора 7 воздействует на ток в цепи электродвигателя 6, а значит влияет на скорость вращения его sana. С изменением скорости вращения вала 15 электродвигателя 6 иэмев котором имеются отверстия для подвода

15 и отвода 17 смазки. Посредине герметичного кожуха,9 с наружной стороны закреплен генератор постоянного тока 7, à в нижней части герметичного кожуха 9 с на- 5 ружной стороны закреплен электродвигатель 6. Вал 18 генератора 7 связан с цапфой

1 посредством шлицевого соединения 19.

Герметичный кожух 9 насажен внутренней поверхностью на подшипник 10 и при- 10 креплен к подушке 8 с таким расчетом, что зубчатое колесо 5 входит в зацепление с зубчатым венцом 4 с утолщенной стороны

20 подушки 8.

В подушке 8 имеется сливное отверстие 15

21 (фиг.2), выполненное сквозным вдоль ее тела, Отверстие 21 соединяет внутреннюю полость уплотнительного узла 11 (фиг.1), расположенного между подушкой 7 и бочняется скорость вращения плавающей втулки 3, а это приводит к изменению гидродинамического давления смазки и толщины масляной пленки s зазорах сколь>кения.

При оаботе подшипниковой опоры подача смазки производится через отверстие

16 в герметичный кожух 9, откуда она попадает в даа зазора между неподвижной втул- кой-вкладышем 2 и плавающей втулкой 3, и плавающей втулкой 3 и цапфой 1, а также в отверстии 14 и 24, flo отверстию 24 смазка попадает в кольцевые маслопередаточные канавки 13, а затем по ним в заборные карманы 12 и отгуда в наружный зазор трения скольжения и снижает трение при пуске в начальный момент времени. Проникая в два зазора трения скольжения от торца, смазка создает большее гидродинамическое давление, чем при подаче смазки через заборные карманы 12. что позволяет увеличить грузо- подьемность подшийниковой опоры в 1,5...2 раза. Проходя через отверстие 14, смазка охлаждает плавающую втулку 3, которая дополнительно отводит тепло из рабочих зазоров трения скольжения. Сни>кение температуры смазки в зазорах скольжения также способствует повышению грузоподьемности подшипниковай опоры, Эта смазка также центрируе" плавающую втулку 3 в осевом направлении посредством образованных при этом маслянных подушек в зазорах между торцом плавающей втулки

3 и герметичным кожухом 9, а также вторым торцом плавающей втулки 3 и корпусом уплотнительного узла 11. Основная центровка плавающей втулки 3 в осевом направлении производится смазкой, выдавленной из зоны нагрузки в оба конца плавающей втулки 3 с одинаковым давлением, Масло из герметичного кожуха 9, охладив зубчатое зацепление, уходит через сливное отверстие 17 вместе с выдавленным в эту. сторону маслом из рабочей ""-оны. Выдавленная смазка из рабочей зоны в сторонууплотнительного узла 11 и смазка из отверстия

14, охлаждающая плавающую втулку 3, удаляются через сливное отверстие 21 выполненное в теле подушки 8. Пуск прокатного стана производится переключателем 30.

При этом одновременно ьключаются электродвигатели 6 плавающей втулки 3 и электродвигатель привода стана 32. Резистором

28 выставляется такой режим работы при пуске стана, при котором цапфа 1 и плавающая втулка 3, вращаясь в одну сторону, имеют одинаковую угловую скорость. При этом плавающая втулка 3 скользит лишь нару>кной поверхностью, куда смазка подведена через заборные карманы, а внутренняя поверхность этой втулки неподвижна по 0T?t01784312 8 шению к цапфе 1, так как при этом линейные скорости трущихся поверхностей во внутреннем зазоре скольжения будут равны.

Момент трения покоя в наружном зазоре трения сколь>кения преодолевается электродвигателем 6 привода плавающей втулки 3 и электродвигателем привода стана 32, на который приходится большая часть этого момента. Момент трения покоя по наружному зазору трения скольжения больше чем момент трения покоя по внутреннему зазору трения скольжения за счет большего радиуса, являющегося плечом момента трения. Поэтому электродвигатель 6 преодолевает -nuuii разницу этих моментов, удерживая плавающую втулку 3 неподвижно по отношению к цапфе 1, которая приводится в движение электродвигателем 32.

Мощность электродвигателя 6 рассчитана на величину двух моментов трения в зазоре, а поэтому остальная его мощность расходуется на запуск стана, как бы помогал электродвигателю 32. Поэтому электродвигатели

6 привода подшипниковых опор снижают мощность и пиковые нагрузки на привод стана.

Цапфа 1, сделав 1-2 синхронных оборота совместно с плавающей втулкой 3, выходит из контакта с этой втулкой на граниччуюсмазку благодаря перекатыванию цапфы 1 по внутренней поверхности плавающей втулки 3. После чего переключателем 30 переключают схему (фиг.3) на рабочий режим, При этом скорость цапфы 1 и плавающей втулки 3 разсинхронизируется и скорость вращения плавающей втулки 3 увеличивается примерно на 0,5...0,8 м/с, Такал скорость обесПечивает положительный гидродинамичеСкйй эффект во внутреннем зазоре скольжения. Этот режим устанавливается резистором 29. При вращении цапфы 1 и плавающей втулки 3 в оцну сторону от генератора постоянного тока 7 посредством усилителя 25. подстроечного резистора 26, транзистора 27 поступающий сигнал воздействует на ток а цепи электродвигателя постоянного тока 6. С увеличением скорости .вращения цапфы 1 гидродинамическое дав ление во внутреннем зазоре скольжения падает за сЧет снижения относительной скорости скольжения. При этом сигнал от генератора постоянного тока 7 увеличивается эа счет жесткой связи с цапфой 1. Повышенный сигнал в цепи управления увеличивает ток в цепи электродвигателя 6, что приводит к увеличению скорости вращения его пала, а значит, и плавающей втулки

3, связанной с ним зубчатым зацеплением.

Увеличение скорости вращения плавающей втулки 3 приводит к увеличению гидродинамического давления во внутреннем зазоре трения скольжения, а значит, к его восстановлению. С уменьшением скорости вращения цапфы 1 получается аналогичный результат, то есть толщина масляной пленки в зазорах скольжения остается неизменной при любой скорости вращения цапфы 1.

Вращение цапфы 1 в противоположную сторону с той же скоростью приводит к уве10 личению гидродинамического давления за счет увеличения ее относительной скорости.

При этом сигнал от генератора постоянного тока 7 меняет знак на противоположный и, следовательно, уменьшает ток а цепи электродвигателей 6, а значит снижает скорость вращения плавающей втулки 3. При этом снижении скорости вращения снижается гидродинамическое давление до величины такой же, как и до реверса цапфы 1. Измеки в зазорах скольжения, так как восстановление гидродинамического давления при этом происходит аналогично описанному

25 выше, Подшипниковая опора жидкостного трения валка прокатного стана: позволяет повысить точность прокатки по длине холоднокатанной ленты и снизить отклонение от стандарта на величину около 100ь за

30 счет закрепления на ней зубчатого зацепления, делает плавающую втулку приводной и позволяет плавно изменять скорость ее вращения:

35 повышает грузоподъемность в

1,61...3 88 раза за счет подвода смазки к подшипниковому узлу с торца при отношении длины подшипника к его диаметру." 1,1 (lid 1,,5;

40 позволяет повысить надежность подшипникового узла при неустановившейся реверсивной и малоскоростной прокатке за счет имеющихся двух масляных слоев; гидродинамические подшипнйкоаые

45 опоры, к которым относится подшипниковая опора жидкостного трения, являются более экономичными и надежными по сравнению с гидростатическими подшипниковыми опорами жидкостного трения; позволяет снизить мощность привода стана, за счет снижения момента на валу электродвигателя привода стана при неустановившейся реверсивной и малоскоростной прокатке, которая происходит за счет помощи цепи электродвигателей привода подшипникоаых опор, приводящих so вращение плавающие втулки.

Формула изобретения

Подшипниковая опора жидкостного трения валка прокатного стана, содержа20 нение скорости вращения при ее реверсе также не влияет на толщину масляной плен1784312 10

9 щая плавающую втулку, неподвижную втулку-вкладыш и подушку с кольцевыми маслораздаточными канавками на их внутренних поверхностях, отверстиями для подвода смазки в эти канавки, двумя заборными кар- 5 манами во втулке-вкладыше, о т л и ч а ющ а я с я тем, что, с целью повышения грузоподъемности подшипниковой опоры и точности прокатки при неустановившейся . скорости прокатки и реверсах валков, пла- 10 вающая втулка снабжена средствами вращения, согласованного по скорости с вращением валка, включающими электродвигатель с установленным на его валу зубчатым колесом, находящимся в зацеплении с зубчатым венцом, закрепленным на конце плавающей втулки, и генератор постоянного тока; кинематически соединенный с валком и электрически связанный с электродвигателем, 1784312

PuzZ

Г.

Pra3

Составитель Е, Годецкий

Техред M,Mîðãåíòàë Корректор Э. Лончакова

Редактор С. Кулакова

Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул.Гагарина, 101

Заказ 4332, Тираж Подписное

ВНИИПИ ГЪсударственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., 4/5 (