Печной ролик

 

Сущность изобретения: печной ролик включает бочку с торцевыми втулками, водоохлаждаемый вал и промежуточные опоры, установленные в зазоре между бочкой и валом. Поперечные размеры вала и бочки связаны соотношением, представленным в тексте описания. При этом одна из промежуточных опор может быть расположена в середине бочки, а длина ее опорной поверхности на вал составляет не менее 15 % длины бочки. 1 з. п. ф-лы, 1 ил.

Изобретение относится к механическому оборудованию нагревательных и термических печей и наиболее эффективно может быть использовано в рольгангах газовых печей.

Известен печной ролик, содержащий водоохлаждаемый вал и бочку, размещенную на валу посредством торцевых втулок и промежуточных опор [1] Недостатком такого ролика является его низкая долговечность вследствие прогиба. Это вызвано тем, что размеры поперечного сечения вала выбирают из условия прочности на изгиб от действия собственного веса вала и бочки (там же, стр. 670). Однако в процессе эксплуатации ролика в бочке возникают температурные изгибающие напряжения. При прогибе бочка через торцевые втулки и промежуточные опоры воздействует на вал, что приводит к его необратимому прогибу.

Целью изобретения является повышение долговечности печного ролика путем предотвращения его прогиба.

Предлагаемый печной ролик содержит водоохлаждаемый вал и размещенную на нем посредством торцевых втулок жаропрочную бочку.

Оптимальное соотношение поперечных размеров вала и бочки выбрано из условия, чтобы в процессе эксплуатации прочность вала на изгиб превышала прочность на изгиб бочки: σ_тв ˙ W_изг> σ_тб ˙ W_ст, где σ_тв, σ_тб предел текучести соответственно материала вала и бочки при температурах их эксплуатации; W_изг момент сопротивления поперечного сечения вала на изгиб; W_ст статический момент сопротивления поперечного сечения бочки на изгиб.

Путем подстановки значений моментов сопротивлений, выраженных через поперечные размеры вала и бочки, и соответствующих преобразований получают соотношение размеров вала и бочки, обеспечивающих предотвращение прогиба вала в процессе эксплуатации и повышение долговечности ролика.

Для предотвращения прогиба бочки на валу могут размещаться одна или несколько промежуточных опор. При этом, так как максимальный изгибающий момент в бочке действует в ее центральном сечении, оптимальным является размещение одной из промежуточных опор в этом месте. Для предотвращения действия сосредоточенной нагрузки на вал опорную поверхность этой опоры выполняют развитой. Это также способствует снижению теплообмена между бочкой и валом в наиболее ослабленном центральном сечении, что дополнительно повышает долговечность ролика.

На чертеже показан печной ролик.

Он содержит охлаждаемый вал 1 и жаропрочную бочку 2, которая размещена на валу 1 посредством торцевых втулок 3 и промежуточных опор 4. Водоохлаждаемый вал 1 и бочка 2 имеют длину рабочей части, наружные и внутренние диаметры соответственно L_в, D_в, d_в и L_б, D_б, d_б. Диаметры вала и бочки связаны соотношением: > · где D_в, d_в, D_б, d_б наружные и внутренние диаметры вала и бочки соответственно; σ_тб, σ_тв пределы текучести материалов бочки и вала при температуре их эксплуатации соответственно.

Одна из промежуточных опор 4 размещена в среднем сечении бочки 2. Это предотвращает прогиб бочки в ее наиболее ослабленном сечении. Благодаря тому, что длина поверхности опоры 4 L_о, охватывающей вал, составляет не менее 15% длины бочки 2 L_б, в указанном сечении снижен теплообмен между бочкой 2 и валом 1, а температура и прочностные характеристики вала 1 в наиболее нагруженном сечении повышаются.

Печной ролик работает следующим образом. В процессе эксплуатации при контакте бочки 2 с нагреваемым металлом или вследствие неравномерного по периметру охлаждения в бочке возникают температурные напряжения, изгибающие бочку. Через торцевые втулки 3 и промежуточные опоры 4 изгибающие усилия передаются на вал 1. Однако благодаря тому, что размеры вала 1 обеспечивают его большую прочность на изгиб по сравнению с бочкой 2, прогиб вала 1 и ролика в целом не происходит.

Формула изобретения

1. ПЕЧНОЙ РОЛИК, содержащий водоохлаждаемый вал и бочку, размещенную на валу посредством торцевых втулок и промежуточных опор, отличающийся тем, что поперечные размеры вала и бочки связаны соотношением где D_в, d_в, D_б, d_б - наружные и внутренние диаметры вала и бочки соответственно; σ_тб, σ_тв- пределы текучести материалов бочки и вала при температуре их эксплуатации соответственно.

2. Ролик по п.1, отличающийся тем, что одна из промежуточных опор размещена в среднем сечении бочки, а длина ее поверхности, охватывающей вал, составляет не менее 15% длины бочки.

РИСУНКИ

Рисунок 1