Устройство для охлаждения вращающегося ролика машины непрерывного литья заготовок
Изобретение относится к металлургии. Ролик выполнен с внутренним центральным отверстием и установлен в неподвижных подушках на опорных подшипниках. В корпусе ролика установлено уплотнительное кольцо, поджатое к торцу ролика с помощью упругого элемента, пяты и подпятника. Пята выполнена в виде глуходонного стакана с отбортовкой и установлена с фиксацией от проворота в корпусе. Подпятник выполнен с концентричной центральному сверлению ролика сферической поверхностью. На наружной поверхности пяты установлен подпятник. Упругий элемент размещён между отбортовкой пяты и подпятником. Между торцом ролика и уплотнительным кольцом установлен фланец, выполненный с двумя цилиндрическими полыми участками. Фланец размещён с фиксацией от проворота во внутреннем сверлении ролика. На фланце установлена пята. Торцевая стенка внутренней полости корпуса выполнена в виде сферической поверхности. Она сопряжена со сферической поверхностью подпятника с возможностью взаимного поворота в пределах допускаемого угла перекоса внутреннего кольца опорного подшипника относительно наружного. Обеспечивается исключение вредного воздействия искажения продольной оси вращающегося ролика. 3 ил.
Предложение относится к металлургии, в частности к непрерывному литью заготовок, и касается устройств для охлаждения вращающихся роликов, транспортирующих горячий металл на различных технологических участках машин непрерывного литья заготовок (МНЛЗ).
Известно устройство для охлаждения вращающегося ролика МНЛЗ, выполненного с внутренним центральным сверлением и установленного в неподвижных подушках на опорных подшипниках, характеризующееся некоторым допускаемым углом перекоса внутреннего кольца относительно наружного (α). Этот угол, например, для сферических двухрядных роликоподшипников составляет 2...3°. Известное устройство содержит корпус с отверстием для подвода охлаждающей воды, прикрепленный к неподвижной подушке или выполненный как часть ее, и уплотнительное кольцо, которое своей торцовой поверхностью поджато к торцу вращающегося ролика с помощью упругого элемента и пяты (см., например, "Узел подвода воды", черт. ЮУМЗ №2-146275 СБ, 1997 г.).
Недостаток известного устройства состоит в том, что при перекосах продольной оси ролика относительно подушек в пределах допускаемого угла перекоса подшипника (α), например, вследствие неточности изготовления роликов или подушек и разницы их высотного или продольного положений, также при упругом прогибе продольной оси ролика от нагружения транспортируемым металлом, образуются угловые перекосы между торцом уплотнительного кольца и пятой и по этой причине - неравномерное удельное давление по торцу уплотнительного кольца, что приводит к возрастанию момента трения в стыке уплотнительного кольца и пяты, задиры кольца и его разрушение.
Указанные недостатки устранены в другом известном устройстве для охлаждения вращающегося ролика машины непрерывного литья заготовок, выполненного с внутренним центральным сверлением и установленного в неподвижных подушках на опорных подшипниках с допускаемым углом перекоса внутреннего кольца относительно наружного, содержащем корпус, охватывающий своей внутренней полостью с торцевой стенкой уплотнительное кольцо, поджатое к торцу вращающегося ролика с помощью упругого элемента, пяты, установленной с фиксацией от проворота во внутренней полости корпуса, и подпятника, выполненного с концентричной центральному сверлению ролика сферической поверхностью (см. заявку №2003135501/02 от 08.12.2003 г. "Устройство для охлаждения вращающегося ролика машины непрерывного литья заготовок").
В этом известном техническом решении устранены недостатки технического решения по черт. ЮУМЗ №2-146275 СБ применением развязки в виде сферической пары пята - подпятник, позволяющей компенсировать искажение продольной оси ролика.
Однако недостатком данной конструкции является наличие, кроме стыка по уплотнительному кольцу с пятой, двух дополнительных контактных поверхностей, а именно: по стыку в самой сферической паре пята - подпятник и по цилиндрической сборочной поверхности подпятник - корпус. Указанные контактные поверхности образуют соединения, относящиеся к типу подвижных соединений, в то время как надежность уплотнения требует исключения зазоров, характеризующих подвижные соединения. Таким образом, если будет обеспечена надежная герметизация по указанным двум соединениям, то возрастет сопротивление в них передаче усилия пружины к стыку уплотнительного кольца с роликом. Снижение же плотности уплотнения соединений означает повышение вероятности протечек воды по ним.
Кроме того, пружина в известной конструкции, являющаяся ключевым элементом и требующая строгой тарировки, размещена в зоне, заполняемой водой, что снижает ее стойкость, искажает ее силовые параметры в процессе эксплуатации вследствие коррозионного воздействия.
Все указанное вместе повышает вероятность протечек воды по трем стыкам, имеющимся в известной конструкции, следовательно, снижает надежность работы всего устройства и качество охлаждения роликов МНЛЗ, что в конечном итоге приводит к повреждению поверхности роликов и ухудшению качества поверхности непрерывно литых заготовок.
Желаемым техническим результатом изобретения является получение качественных непрерывно литых заготовок при использовании предлагаемых устройств для охлаждения вращающихся роликов МНЛЗ в зоне вторичного охлаждения, направляющей и тянуще-правильной зоне.
Это достигается тем, что в устройстве для охлаждения вращающегося ролика машины непрерывного литья заготовок, выполненного с внутренним центральным сверлением и установленного в неподвижных подушках на опорных подшипниках с допускаемым углом перекоса внутреннего кольца относительно наружного, содержащем корпус, охватывающий своей внутренней полостью с торцевой стенкой уплотнительное кольцо, поджатое к торцу вращающегося ролика с помощью упругого элемента, пяты, установленной с фиксацией от проворота во внутренней полости корпуса, и подпятника, выполненного с концетричной центральному сверлению сферической поверхностью, пята выполнена в виде глуходонного стакана с отбортовкой со стороны входа в полость, а устройство дополнительно снабжено фланцем, установленным между торцом ролика и уплотнительным кольцом и выполненным с двумя цилиндрическими полыми участками, одним из которых он размещен с фиксацией от проворота во внутреннем центральном сверлении ролика, а на другом - надета своей полостью пята, по наружной поверхности которой установлены подпятник и упругий элемент, размещенный между отбортовкой пяты и подпятником, при этом торцовая стенка внутренней полости корпуса выполнена в виде сферической поверхности, сопряженной со сферической поверхностью подпятника с возможностью взаимного поворота в пределах угла, равного допускаемому углу перекоса внутреннего кольца опорного подшипника относительно наружного.
Изложенная сущность изобретения ниже поясняется детальнее со ссылкой на прилагаемые чертежи, на которых:
Фиг.1 - продольный разрез вращающегося ролика с устройством для его охлаждения;
Фиг.2 - поперечный разрез по узлу фиксации пяты от проворота; А-А Фиг.1;
Фиг.3 - увеличенный в масштабе узел устройства для охлаждения ролика, узел Б Фиг.1.
В соответствии с изобретением вращающийся ролик 1 имеет внутреннее центральное сверление диаметром D1 и установлен на сферических роликоподшипниках 2, 3 в неподвижных подушках 4, 5 с крышками 6, 7, 8, 9. Радиус сферы роликоподшипников 2, 3 обозначен R, а допускаемый угол поворота внутреннего кольца роликоподшипника по сфере радиуса R относительно наружного кольца α.
Устройство содержит корпус 10, прикрепленный к крышке 6 подушки 4 болтами 11. Внутренняя полость корпуса 10 выполнена в виде цилиндрической расточки диаметром D3 с выступом 12, входящим в соответствующий паз пяты 13, выполненной в виде глуходонного стакана, поджимаемого своей отбортовкой к уплотнительному кольцу 14 с помощью упругого элемента, в данном случае пружины 15, размещенной между отбортовкой пяты 13 и установленным на ней по диаметру D3 подпятником 16, выполненным по торцу в виде сферической поверхности радиуса. R1, центр которой совпадает с центром сферической поверхности радиуса R роликоподшипника 2.
Внутренний торец корпуса 10 выполнен в виде сферы того же радиуса R1, с центром, совпадающим с центром сферы роликоподшипника 2. Подпятник 16 сопряжен, таким образом, с корпусом 10 по сфере с возможностью взаимного поворота в пределах угла α. При этом в месте контакта паза пяты 13 и выступа 12 также обеспечивается возможность поворота на угол α по радиусу R2.
Уплотнительное кольцо 14 своим торцом, обращенным к ролику 1, установлено на фланце 17, выполненном с двумя примыкающими к нему с противоположных сторон полыми цилиндрическими частями. Одной частью по диаметру D1 с уплотнением 18 фланец 17 установлен в центральном сверлении ролика 1, а на другую часть по диаметрам D3, D4 надета пята 13, содержащая в своей внутренней центральной части разделительную трубу 19. В пяте выполнены подводящее отверстие 20, направленное в полость разделительной трубы 19, и отводящее отверстие 21. Относительно ролика 1 фланец 17 зафиксирован от проворота пальцем 22.
В предлагаемом конструктивном решении имеется единственное направление возможных протечек: по диаметрам D5, D4 в направлении подвижного стыка уплотнительного кольца с торцом пяты 13, в то время как уплотняемое по диаметру D1 соединение является неподвижным соединением, т.к. сопрягаемые детали благодаря фиксации пальцем 22 вращаются совместно, и обеспечение герметичности неподвижного соединения относится к известным рядовым решениям уплотнительной техники. Уплотнение подвижного стыка в заявляемой конструктивной взаимосвязи имеет полную определенность его силового контакта, т.е. удельного давления в стыке, благодаря тому что упругий элемент 15 напрямую воздействует на этот стык. Поэтому надежность герметичности этого стыка достаточно высока.
Устройство работает следующим образом.
При транспортировке горячего металла и вращении ролика 1 охлаждающая вода непрерывно подводится через отверстие 20 (стрелка 23), проходит по разделительной трубе 19 на всю длину ролика, контактирующую с металлом, и при выходе из нее (стрелка 24) заполняет внутренний объем ролика, обеспечивая его интенсивное охлаждение. Вода непрерывно отводится через отверстие 21 (стрелка 25). Герметичность внутреннего заполняемого объема обеспечивается в единственном подвижном стыке - уплотнительного кольца 14 и пяты 13, расчетное удельное давление в котором создается необходимым рабочим усилием пружины 15.
Вследствие нагрузки на ролик от транспортируемого металла возникает упругий прогиб ролика, приводящий к перекосу торцов ролика в пределах допускаемого угла перекоса α в подшипниках 2, 3.
Указанный перекос может быть также как следствие неточной выставки противоположных подушек 4, 5, а также погрешностей изготовления их и ролика 1.
В предлагаемом устройстве указанные перекосы не будут приводить к перекосу в стыке по уплотнительному кольцу 14, т.к. установка фланца в расточке ролика 1 по диаметра D1 и в пяте по диаметрам D4, D5 приводит к тому, что фланец 17 совместно с уплотнительным кольцом 14, пятой 13, упругим элементом 15 и подпятником 16 отслеживают, т.е. повторяют, этот перекос совместно с роликом 1 в пределах его угла α. При этом в конструкции устройства обеспечиваются необходимые зазоры для поворота смежных подвижных и неподвижных деталей: пяты 13 и корпуса 10 по радиусам R1, R2 в пределах угла α. Провороту пяты 13 при возникновении момента трения в стыке уплотнительное кольцо 14 - пята 13 будет препятствовать ограничение пяты 13 выступом 12 корпуса 10 по соответствующему пазу (Фиг.2) с выборкой углового зазора β=α в зависимости от направления вращения ролика 1.
Расположение упругого элемента - пружины 15 в зоне, не заполняемой водой, повышает ее корозионную стойкость и, следовательно, определенность силовых параметров в процессе эксплуатации.
Таким образом, благодаря отличительным признакам изобретения достигаются высокие эксплуатационные свойства устройства, заключающиеся в:
- увеличении надежности в 3 раза относительно прототипа за счет уменьшения в 3 раза стыковых подвижных соединений, по которым возможна протечка;
- исключением коррозионного воздействия на упругий элемент, определяющий удельное давление в подвижном стыке по уплотнительному кольцу - ключевой фактор, требующий определенности для достижения полной герметичности;
- исключении вредного воздействия искажения продольной оси вращающегося ролика относительно его стационарной опоры.
Устройство для охлаждения вращающегося ролика машины непрерывного литья заготовок, выполненного с внутренним центральным сверлением и установленного в неподвижных подушках на опорных подшипниках с допускаемым углом перекоса внутреннего кольца относительно наружного, содержащее корпус, охватывающий своей внутренней полостью с торцевой стенкой уплотнительное кольцо, поджатое к торцу вращающегося ролика с помощью упругого элемента, пяты, установленной с фиксацией от проворота во внутренней полости корпуса, и подпятника, выполненного с концентричной центральному сверлению ролика сферической поверхностью, отличающееся тем, что пята выполнена в виде глуходонного стакана с отбортовкой со стороны входа в полость, а устройство дополнительно снабжено фланцем, установленным между торцом ролика и уплотнительным кольцом и выполненным с двумя цилиндрическими полыми участками, одним из которых он размещен с фиксацией от проворота во внутреннем центральном сверлении ролика, а на другом надета своей полостью пята, по наружной поверхности которой установлены подпятник и упругий элемент, размещенный между отбортовкой пяты и подпятником, при этом торцевая стенка внутренней полости корпуса выполнена в виде сферической поверхности, сопряженной со сферической поверхностью подпятника с возможностью взаимного поворота в пределах угла, равного допускаемому углу перекоса внутреннего кольца опорного подшипника относительно наружного.
