Узел соединения прокатного валка со шпинделем

 

Изобретение относится к прокатному производству и может быть использовано в трансмиссии привода валко в прокатных станов. Цель изобретения - повышение надежности и работоспособности шпинделя, сокращение аварийных простоев, повышение производительности прокатного стана и качества прокатываемых полос. В узле соединения прокатного валка со шпинделем, включающем приводную шейку валка с цилиндрической частью и лопастью, зубчатую втулку, в которой установлена лопасть, зубчатую обойму, жестко соединенную с валом шпинделя, и узел уплотнения, установленный на торце обоймы со стороны валка, в зубчатой втулке выполнены продольные угловые пазы, в которых установлены вкладыши прямоугольного поперечного сечения, взаимодействующие с плоскостями лопасти, на конце внутренней поверхности втулки со стороны валка выполнена цилиндрическая расточка, в которой расположены выполненные в виде арки концевые выступы вкладышей, снаружи выступы и концевой участок втулки с внутренней расточкой закрыты торцевым проходным фланцем с глухой кольцевой расточкой, в стенках проходного фланца и втулки на участке их сопряжения перпендикулярно плоским поверхностям вкладышей выполнена совместные отверстия, в которых установлены призонные борты, внутренняя поверхность проходного фланца сопряжена с цилиндрической частью шейки валка, со стороны шпинделя торец втулки закрыт крышкой, установленной на наружной поверхности втулки по посадке с натягом, на внутренней поверхности крышки выполнен центральный выступ, расположенный внутри втулки, выступ имеет форму поперечного сечения лопасти и сопряжен своими плоскими поверхностями по посадке с зазором с ответными поверхностями вкладышей, а внутри выступа выполнено отверстие, в котором установлен центрирующий цилиндрический хвостовик лопасти шейки валка. 4 ил.

Изобретение относится к прокатному производству и может быть использовано в трансмиссии привода валков прокатных станов.

Известен узел соединения прокатного валка со шпинделем (аналог), включающий приводную шейку валка с цилиндрической частью и лопастью, зубчатую втулку, зубчатую обойму, сопряженную через вкладыши с лопастью и узел уплотнения.

Аналог обладает следующими недостатками. Зубчатое зацепление обоймы с втулкой, между зубьями которых в качестве силопередающих элементов установлены бочкообразные ролики, расположено за пределами лопасти валка. В процессе эксплуатации вкладыши изнашиваются, между ними, лопастью валка и обоймой, появляются зазоры, и на участке сопряжения лопасти с обоймой возникает ложный шарнир, вызывающий перекосы обоймы относительно лопасти валка. В результате возникает эксцентриситет центра зубчатого зацепления относительно оси валка, и при вращении появляются осевые и радиальные биения шпинделя, вызывающие быстрый износ и разрушение зубчатого зацепления, поломки валков по шейкам и разрушение подшипников валков. Это приводит к аварийным простоям прокатного стана и снижение его производительности. Биения шпинделей передаются на валики, что вызывает появление продольной разнотолщинности и приводит к снижению качества прокатываемых полос.

Наиболее близким техническим решением (прототипом) является узел соединения прокатного валка со шпинделем, в котором шпиндель включает зубчатую втулку, сопряженную с лопастью приводной шейки валка, зубчатую обойму, жестко соединенную с помощью шпонки с валом шпинделя и узел уплотнения, установленный на торце обоймы со стороны валка [2].

Прототип также обладает рядом недостатков.

Отверстие для лопасти валка выполнено непосредственно в теле втулки, что вызывает быстрый износ ее сопряженных с лопастью поверхностей и выход из строя втулки. Это увеличивает эксплуатационные расходы на шпиндели, их стоимость и снижает эффективность прокатного производства. Из-за высокой стоимости замену втулок осуществляют несвоевременно и продолжают их эксплуатировать с большими зазорами в соединении с лопастью приводной шейки валка. Это вызывает появление эксцентриситета центра зубчатого зацепления относительно оси валка и связанные с ним отмеченные для аналога явления, отрицательно влияющие на работоспособность шпинделей, валков, их подшипников, а также на точность прокатки и качество выпускаемого проката.

Из-за ограничения наружного диаметра обоймы, накладываемого диаметром прокатных валков, и малого диаметра втулки в ней невозможно установить и закрепить сменные вкладыши известным способом с помощью болтов, т.е. известными способами невозможно повысить надежность и работоспособность шпинделя и качество прокатываемого металла.

Целью изобретения является повышение надежности и работоспособности шпинделя, сокращение аварийных простоев, повышение производительности прокатного стана и качества прокатываемых полос.

Поставленная цель достигается тем, что в зубчатой втулке выполнены продольные угловые пазы, в которых установлены вкладыши прямоугольного поперечного сечения, взаимодействующие с плоскостями лопасти, на конце внутренней поверхности втулки со стороны валка выполнена цилиндрическая расточка, в которой расположены выполненные в виде арки концевые выступы вкладышей, снаружи выступы и концевой участок втулки с внутренней расточкой закрыты торцевыми проходным фланцем с глухой кольцевой проточкой, в стенках проходного фланца и втулки на участке их сопряжения перпендикулярно плоским поверхностям вкладышей выполнены совместные отверстия, в которых установлены призонные болты, внутренняя поверхность проходного фланца сопряжена с цилиндрической частью хвостовика валка, со стороны шпинделя торец втулки закрыт крышкой, установленной на наружной поверхности втулки по посадке с натягом, на внутренней поверхности крышки выполнен центральный выступ, расположенный внутри втулки, выступ имеет форму поперечного сечения лопасти и сопряжен своими плоскими поверхностями по посадке с зазором с ответным поверхностями вкладышей, а внутри выступа выполнено отверстие, в котором установлен центрирующий хвостовик лопасти шейки валка.

На фиг. 1 изображен узел соединения прокатного валка со шпинделем, общий вид; на фиг.2. - разрез по линии I-I на фиг. 1 (валок условно не показан); на фиг. 3. - разрез по линии II-II на фиг.1; на фиг.4. - разрез по линии III-III на фиг.1.

Узел соединения прокатного валка со шпинделем включает приводную шейку валка с цилиндрической частью 1 и лопастью 2, зубчатую втулку 3, в которой установлена лопасть, и зубчатую обойму 4, жестко соединенную с валом шпинделя 5. Для защиты зубчатого зацепления втулки и обоймы от попадания окалины, грязи и вымывания смазки охлаждающей водой на торце обоймы установлен узел уплотнения 6.

В зубчатой втулке выполнены продольные угловые пазы 7, в которых установлены вкладыши 8 прямоугольного поперечного сечения. Вкладыши взаимодействуют с плоскостями 9 лопасти 2. На конце внутренней поверхности втулки со стороны валка выполнена цилиндрическая расточка 10, в которой расположены концевые выступы 11 вкладышей. Выступы выполнены в виде арки, консольно примыкающей к торцу 12 вкладышей и сопряженной своей внутренней поверхностью с цилиндрической поверхностью расточки 10.

Снаружи выступы 11 и концевой участок втулки с внутренней расточкой 10 закрыты торцевым проходным фланцем 13 с глухой кольцевой проточкой 14. Фланец 13 по цилиндрической поверхности проточки большего диаметра сопряжен по посадке с натягом с наружной поверхностью концевого участка втулки. Выступы 11 вкладышей установлены в кольцевом пространстве между цилиндрической поверхностью порточки 14 меньшего диаметра и внутренней поверхностью расточки 10 во втулке 3 по посадке с зазором. Это позволяет с одной стороны повысить прочность втулки 3 за счет охвата ее фланцем 13 по посадке с натягом, а с другой - обеспечивает самоустановку вкладышей 8 в продольных пазах 7 втулки и выступов 11 в кольцевом пространстве между фланцем 13 и втулкой 3 без избыточных связей. Благодаря этому исключается возникновение установочных напряжений во вкладышах и также повышается их прочность.

В стенках проходного фланца 13 и втулки 3 на участке их сопряжения перпендикулярно плоским поверхностям вкладышей 8 выполнены совместные отверстия с наружными расточками, в которых установлены призонные болты 15 с гайками 16. Болты установлены в отверстиях по посадке с натягом и фиксируют фланец 13 от возможного сползания с втулки 3 в процессе эксплуатации.

Внутренняя цилиндрическая поверхность фланца 13 сопряжена с цилиндрической частью 1 шейки валка по насадке с зазором и является для шейки опорной направляющей поверхностью.

Со стороны шпинделя торец втулки 3 закрыт крышкой 17, установленной на наружной поверхности втулки диаметром D_н по посадке с натягом. Крышка 17 охватывает втулку и выполняет функцию упрочняющего ее элемента аналогично фланцу 13 с противоположного торца втулки. На внутренней поверхности крышки 17 по форме поперечного сечения лопасти 2 шейки валка выполнен центральный выступ 18. На выступе выполнены лыски 19 с плоскими поверхностями. Между лысками 19 и плоскими ответными поверхностями угловых пазов 7 расположены вкладыши 8, установленные между лысками и пазами по посадке с зазором.

Внутри выступа 18 выполнено отверстие диаметром d, в котором расположен центрирующий цилиндрический хвостовик 20 лопасти шейки валка. С наружной стороны крышки 17 в ее центральном отверстие закреплен направляющий стержень 21, на котором установлена пружина 22, расположенная в глухом отверстии, выполненном в торцевой части вала шпинделя 5. Пружина 22 постоянно поджимает втулку 3 через крышку 17, вкладыши 8 и заплечики 23 цилиндрической части шейки к валку и обеспечивает надежное соединение втулки с валком при эксплуатации.

Передвижение втулки 3 в сторону валка после его разъединения со шпинделем при перевалках ограничивается внутренним кольцом узла уплотнения, закрепленным на торце зубчатой обоймы 4 болтами 24.

Установка вкладышей 8 с одной стороны своими арочными концевыми выступами 11 в кольцевой проточке 14 фланца 13, а с другой стороны - между лысками 19 выступа 18 крышки 17 и плоскими поверхностями угловых пазов 7 втулки 3 по посадке с зазором обеспечивает самоустановку вкладышей по всем сопряженным поверхностям и их надежную фиксацию во втулке без применения болтового крепления. Это существенно упрощает конструкцию и повышает надежность фиксации вкладышей. Благодаря самоустановке повышается контактная площадь вкладышей по всем сопряженным поверхностям, снижаются контактные давления, повышается износостойкость и долговечность вкладышей и надежность узла соединения валка со шпинделем. Уменьшается вес узла и снижается его стоимость. Благодаря отсутствию болтов не ослабляется сечение вкладышей и втулки, что также способствует повышению их прочности. Вкладыши легко заменяются. Для этого снимают болты 15, распрессовывают торцевой фланец 13 с втулкой 3, убирают отработанные и устанавливают новые вкладыши. Напрессовывают фланец 13 на втулку 3 и устанавливают болты 15.

Это исключает работу узла с большой выработкой вкладышей и зазорами между ними и посадочными угловыми пазами 7 втулки. Существенно уменьшается эксцентриситет центра зубчатого зацепления относительно оси валка.

Наличие двух центрирующих поверхностей во втулке - внутренней цилиндрической поверхности фланца 13 и поверхности отверстия диаметром d в выступе 18 сопряженных с цилиндрической частью 1 шейки валка и хвостовиком 20 лопасти, исключает перекосы втулки относительно лопасти. В сочетании с расположением зубчатого зацепления обоймы 4 и втулки 3 в зоне расположения лопасти валка это исключает образование ложного шарнира между лопастью и втулкой, радиальные и осевые биения шпинделя, снижает интенсивность износа зубчатого зацепления число поломок валков по шейкам и разрушений подшипников валков. Благодаря этому сокращается число аварийных простоев стана. Из-за устранения радиальных биений рабочих валков, передающихся от шпинделей, уменьшается разнотолщинность и повышается качество прокатываемых полос.

Таким образом, применение изобретения обеспечивает выполнение поставленной цели - повышение надежности и работоспособности шпинделей, сокращение аварийных простоев, повышение производительности прокатных станов и качества проката.

Формула изобретения

Узел соединения прокатного валка со шпинделем, включающий приводную шейку валка с цилиндрической частью и лопастью, зубчатую втулку, в которой установлена лопасть, зубчатую обойму, жестко соединенную с валом шпинделя, и узел уплотнения, установленный на торце обоймы со стороны валка, отличающийся тем, что в зубчатой втулке выполнены продольные угловые пазы, в которых установлены вкладыши прямоугольного поперечного сечения, взаимодействующие с плоскостями лопасти, на конце внутренней поверхности втулки со стороны валка выполнена цилиндрическая расточка, в которой расположены выполненные в виде арки концевые выступы вкладышей, снаружи выступы и концевой участок втулки с внутренней расточкой закрыты торцевым проходным фланцем с глухой кольцевой проточкой, в стенках проходного фланца и втулки на участке их сопряжения перпендикулярно плоским поверхностям вкладышей выполнены совместные отверстия, в которых установлены призонные болты, внутренняя поверхность проходного фланца сопряжена с цилиндрической частью шейки валка, со стороны шпинделя торец втулки закрыт крышкой, установленной на наружной поверхности втулки по посадке с натягом, на внутренней поверхности крышки выполнен центральный выступ, расположенный внутри втулки, выступ имеет форму поперечного сечения лопасти и сопряжен своими плоскими поверхностями по посадке с зазором с ответными поверхностями вкладышей, а внутри выступа выполнено отверстие, в котором установлен центрирующий цилиндрический хвостовик лопасти шейки валка.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2, Рисунок 3, Рисунок 4