Опора для ролика
Изобретение относится к нанесению покрытий погружением в расплав. Ролик выполнен с возможностью погружения с помощью роликового рычага (300) в металлическую ванну и предназначен для направления ленты, проходящей в металлической ванне. Опора цапфы ролика выполнена в виде кардана и содержит втулку (110), установленную в рычаге (300), опорное тело (130) и вставку (120), имеющую отверстие (112) для размещения цапфы (210) ролика. Вставка (120) установлена во втулке (110) с возможностью поворота относительно оси S1, при этом опорное тело (130) установлено во вставке (120) с возможностью поворота относительно второй оси S2, перпендикулярной первой оси S1. Втулка (110) вместе с установленной в ней вставкой (120) и опорным телом (130) установлена в рычаге (300) с возможностью поворота относительно оси R ролика, расположенной перпендикулярно осям S1 и S2, с возможностью жесткой установки на заданный угол поворота α. Обеспечивается уменьшение трения в опоре, исключение перекосов рычага. 6 з.п. ф-лы, 4 ил.
Изобретение касается опоры для опирания цапфы ролика на роликовом рычаге установки для нанесения покрытия погружением в расплав.
В ленточных установках с нанесением металлического покрытия погружением в расплав в ваннах для покрытия, называемых ниже ваннами расплавленного металла, используются направляющие (отклоняющие) ролики, корректирующие ролики и стабилизирующие ролики для направления ленты через ванну. Они опираются, согласно уровню техники, на керамические подшипники скольжения. Примеры этого содержатся в публикациях DE 19511943 A1, DE 10227778 A1 и DE 10236113 B3.
Известные опоры для ролика расположены на так называемых роликовых рычагах установки для нанесения покрытия погружением в расплав, с помощью которых данный ролик погружается в ванну расплавленного металла. Ролик опирается при этом посредством его цапфы на опоры. Встроенные в роликовые рычаги опоры, согласно уровню техники, как правило, жесткие или подвижно установлены только в одном направлении. При наклоненном положении цапфы по отношению к поверхности опоры, что может встречаться, например, из-за ошибки в направлении или при температурных деформациях, цапфа ролика не ложится более полностью на опору. Как следствие, получается более высокое поверхностное давление и связанный с этим более высокий износ опоры для ролика.
Немецкая заявка на полезную модель DE 1876305 относится к шарнирной опоре для передачи больших радиальных и осевых сил, у которой предусмотрено внутреннее кольцо с цилиндрической рабочей поверхностью и выпуклой сводчатой внешней поверхностью, опирающееся со скольжением на соответственно вогнутую сводчатую внутреннюю поверхность предусмотренного второго кольца. Кольца связаны подвижно друг с другом через цапфы при вращении вокруг радиальной оси.
В публикации DE 10130959 описано устройство для нанесения покрытия, содержащее вал, установленный в подшипнике скольжения с возможностью вращения для направления металлической ленты. Подшипник скольжения образован опорным корпусом и содержащимися в нем открытыми вкладышами с двумя опорными поверхностями. Оба вкладыша/обе опорные поверхности состоят из керамического материала. Обе опорные поверхности расположены приблизительно под равными углами с обеих сторон от результирующей силы R.
DE 19511943 А1 описывает опору для опирания цапфы ролика в роликовом рычаге установки для нанесения покрытия погружением в расплав. Ролик может погружаться в ванну расплавленного металла с помощью роликового рычага и служит там для направления ленты, проходящей в ванне расплавленного металла. Роликовый подшипник выполнен ограниченно карданным, то есть имеет две степени свободы. В роликовом рычаге установлена втулка с отверстием для размещения цапфы ролика. Кроме того, предусмотрены вставка и по меньшей мере одно опорное тело для цапфы ролика.
Исходя из уровня техники, в основе изобретения лежит задача - продолжить улучшение опоры для роликов в установке для нанесения покрытия погружением в расплав в том смысле, что опирание цапфы ролика или ролика также и при особых наклонных положениях между цапфой и опорными поверхностями не будет ухудшено и что опорное тело своими опорными поверхностями будет постоянно симметрично расположено к нагружающей результирующей силе.
Эта задача решена за счет предмета п.1 формулы изобретения. Он отличается тем, что опорное тело установлено во вставке с возможностью вращения относительно второй оси поворота и что втулка вместе с установленной в ней вставкой и опорным телом установлена в роликовом рычаге с возможностью поворота относительно оси, перпендикулярной осям S1 и S2, и выполнена с возможностью жесткой установки под определенным углом поворота.
Карданное выполнение опоры для ролика имеет преимущество, что ролики или их цапфы в опоре не только закреплены с возможностью вращения относительно оси вращения, но также дополнительно допускает поворот по меньшей мере по одной из других степеней свободы, без оказания отрицательного влияния на качество опирания, например, вследствие повышенного трения.
Возможность вращения ролика относительно его собственной оси обозначается далее как первая степень свободы. Исходя из этого, требуемая возможность поворота опорного тела во вставке относительно второй оси S2 вращения предоставляет другую степень свободы вращения, называемую далее третьей степенью свободы.
Возможность поворота втулки вместе с установленной в ней вставкой и опорным телом в роликовом рычаге на определенный угол α поворота относительно средней оси втулки цилиндрической формы предлагает как преимущество, что опорное тело с опорными поверхностями может быть сориентировано симметрично к результирующей силе, которое устанавливается на основе сил натяжения, воздействующих на ролик со стороны направляемой металлической ленты и действует на опору ролика. Результирующая сила действует не всегда перпендикулярно вверх к поверхности ванны, а ее направление зависит, в основном, от входного и выходного углов металлической ленты вокруг ролика.
Согласно первому примеру осуществления опоры она отличается втулкой, установленной в роликовом рычаге, с отверстием для размещения цапфы ролика и вставкой, причем вставка установлена во втулке с возможностью поворота относительно первой оси S1 поворота. Возможность поворота вокруг оси S1 предоставляет ролику другую, вторую степень свободы. Всего в этом случае, в распоряжении ролика имеется, тем самым, три степени свободы.
Выполнение двух V-образно расположенных опорных поверхностей на опорном теле предполагает преимущество, что цапфы роликов при их установке на опорном теле, в их местном или пространственном положении, также стабилизируются во время вращательного движения.
Выполнение опорного тела или по меньшей мере его опорных поверхностей из керамики предлагает преимущество, что имеется малый износ при одновременно высокой термопрочности.
Опорные тела или по меньшей мере опорные поверхности выполнены предпочтительно в виде изнашиваемых элементов с возможностью замены.
Достаточно, если вставка и/или опорное тело не полностью охватываются на краю отверстия втулки, а располагаются только на нагруженной стороне опоры, так как только там во время работы устройства для нанесения покрытия погружением в расплав, то есть во время поворота металлической ленты в ванне расплавленного металла вокруг ролика, сила воздействует на опорные поверхности.
Цапфа расположена в отверстии втулки свободно, то есть установлена с возможностью свободного вращения. В случае нагружения, то есть при возникновении результирующей силы натяжения от направляемой металлической ленты, цапфа прижимается снизу к упомянутым опорным поверхностям; при отсутствии этой результирующей силы натяжения, то есть в нерабочем положении установки для нанесения покрытия погружением в расплав, цапфа опускается с роликом в самую глубокую точку отверстия во втулке и затем, как правило, не имеет больше контакта с опорными поверхностями. Так как отверстие во втулке больше, чем диаметр цапфы, подвижная ось ролика, как правило, не совпадает со средней осью втулки цилиндрической формы.
Описанная опора, согласно предлагаемому изобретению, может применяться не только для направляющих (отклоняющих) роликов, но также пригодна в качестве корректирующих или стабилизирующих роликов для направления металлической ленты в ванну расплавленного металла и из нее.
Дальнейшие предпочтительные варианты осуществления изобретения являются предметом зависимых пунктов.
Описание сопровождается всего четырьмя чертежами, где показаны:
Фиг.1. Роликовый рычаг с роликами, погруженный в ванну расплавленного металла установки для нанесения покрытия погружением в расплав;
Фиг.2. Конструкция опоры согласно изобретению в деталях;
Фиг.3. Первый вид поперечного сечения ролика, закрепленного в роликовых рычагах;
Фиг.4. Второй вид поперечного сечения ролика, закрепленного в роликовых рычагах.
Ниже изобретение детально описывается, в соответствии с чертежами, в качестве примеров осуществления.
Фиг.1 показывает существенные части установки для нанесения покрытия погружением в расплав, а именно ванну 400 с содержащимся в ней жидким металлом для покрытия ленты 500, в частности металлической ленты. Ролик 200, расположенный на роликовом рычаге 300, погружен в ванну 400 расплавленного металла. Ролик закреплен на роликовом рычаге 300 посредством опоры 100 согласно изобретению. Ролик 200 на Фиг.1 служит для направления металлической ленты 500 в ванне расплавленного металла. Наряду с большим роликовым рычагом 300 на Фиг.1 показаны меньшие роликовые рычаги 310, 320, на которых с помощью опоры 100 согласно изобретению закреплены корректирующие или стабилизирующие ролики для направления металлической ленты 500.
Фиг.2 наглядно демонстрирует конструктивную схему опоры 100 согласно изобретению. Опора 100 для ролика 200 выполнена в виде кардана и обеспечивает возможность перемещения для ролика 200 или цапфы 210 ролика по многим степеням свободы.
На Фиг.2 показан нижний конец роликового рычага 300, на котором закреплена втулка 110 с отверстием 112 для размещения цапфы 210 ролика. Цапфа 210 ролика расположена в отверстии 112 с возможностью свободного вращения относительно оси R ролика. Возможное наличие люфта между внешней стороной цапфы и внутренней стороной отверстия безвредно. Возможность вращения вокруг оси ролика представляет первую степень свободы при движении ролика 200.
Согласно первому примеру осуществления во втулке установлена с возможностью поворота относительно первой оси S1 поворота вставка 120. Поворот происходит, например, относительно болта D. В этом случае образованы противоположно расположенные и симметричные относительно первой оси поворота площадки F, имеющие скругленную или цилиндрическую форму, чтобы, в общем случае, стало возможным поворотное движение вставки внутри втулки. Возможность поворота вокруг первой поворотной оси S1 представляет вторую степень свободы для ролика 200.
Согласно следующему примеру осуществления опорное тело 130 для цапфы установлено во вставке 120 с возможностью поворота относительно второй оси S2 поворота. Для осуществления этого поворотного движения противоположно расположенные площадки вставки 120 и опорного тела 130 скруглены, то есть образована цилиндрическая форма по отношению к оси S2 поворота. Возможность поворота вокруг оси S2 поворота представляет собой третью степень свободы для ролика.
Описанные только что примеры осуществления при реализации второй и третьей степеней свободы могут быть выполнены, соответственно, как по отдельности, так и в комбинации друг с другом в опоре для ролика, как это наглядно представлено на Фиг.2.
Опорное тело 130 имеет две V-образно расположенные опорные поверхности 132а, 132b, на которые опираются с возможностью вращения цапфы 210, в частности, при нагружении через направляемую металлическую ленту 500. В показанном на Фиг.2 примере осуществления цапфа 210 давит снизу на V-образно расположенные опорные поверхности 132а, 132b. Это нажатие цапфы или ролика происходит под действием результирующей силы FR, которая действует со стороны направляемой (отклоняемой) роликом металлической ленты на ролик и цапфу ролика и которая действует, например, на Фиг.2, вертикально вверх в направлении стрелки. В этом рабочем состоянии возможен люфт (зазор) у дна отверстия 112, как это обозначено на Фиг.2. Опорное тело 130 может быть образовано или из одной, или, предпочтительно, из двух элементов, причем тогда, в частности, каждая часть опорного тела имеет, соответственно, опорную поверхность 132а и 132b. Опорные тела или по меньшей мере опорные поверхности установлены в опоре в виде изнашиваемых элементов с возможностью замены. Опорное тело 130 или же по меньшей мере опорные поверхности 132а и 132b изготовлены из керамики, так как керамика, во-первых, особо твердая и потому особенно износопрочная и, во-вторых, может выдерживать высокую температуру окружающей среды, которая господствует внутри ванны расплавленного металла. Вставка и опорное тело фиксируются с помощью фиксирующих средств 140 на нагруженной стороне отверстия 112 во втулке 110. Нагруженная сторона - это та сторона, на которую давит цапфа при отклонении металлической ленты под действием результирующей силы FR натяжения.
На Фиг.2 можно видеть, что втулка 110 установлена в роликовом рычаге с возможностью поворота. В частности, втулка выполнена с возможностью установки на заранее задаваемый угол α поворота. При этом втулка сориентирована в направлении результирующей силы FR натяжения, причем направление этой результирующей силы натяжения зависит от угла, под которым металлическая лента погружается в ванну расплавленного металла, прежде чем она будет отклонена вокруг ролика 200 и от угла на выходе, с которым лента покидает ванну расплавленного металла, после того как она повернулась вокруг ролика 200. Опора согласно изобретению затем выравнивается, если направление первой оси S1 поворота совпадает с направлением силы FR натяжения. Выравнивание имеет то преимущество, что обе V-образные опорные поверхности 132а и 132b во время работы установки для нанесения покрытия погружением в расплав при нагружении через цапфу во время поворота металлической ленты 500 нагружены равномерно.
Фиг.3 показывает поперечное сечение роликовых рычагов 300 с расположенным между ними роликом 200 в плоскости III-III сечения, согласно Фиг.1.
Фиг.3 показывает наклонное положение роликовых рычагов 300 в направлении стрелки III. Фиг.3 показывает, что в этом случае опора 100 компенсирует это наклонное положение роликовых рычагов 300 без нанесения вреда, который мог бы быть при опирании ролика 200 или цапфы 210 ролика. Конкретно, в этом случае, в частности, вступает в силу третья степень свободы, по которой опорное тело 130, против вставки поворачивается вокруг второй оси S2 поворота на угол А.
В отличие от Фиг.3, Фиг.4 показывает вид изображенной на Фиг.1 конструкции в плоскости сечения IV-IV. При наклонном положении роликовых рычагов 300, из этой перспективы, то есть в плоскости X-Z, вступает в силу вторая степень свободы, при которой вставка 120 установлена с возможностью поворота относительно первой оси S1 поворота во втулке 110. Также в этом случае получается компенсация указанного наклонного (перекошенного) положения роликовых рычагов 300 с помощью карданной опоры. При реализации первой, второй и третьей степеней свободы в опоре, при варианте осуществления, показанном на Фиг.2, возможно улучшенное, без трения, опирание ролика, независимо от наклонного расположения роликовых рычагов.
1. Опора цапфы ролика установки для нанесения покрытия, в которой ролик выполнен с возможностью погружения в ванну (400) расплавленного металла с помощью рычага (300) и направления проходящей в ванне расплавленного металла ленты (500), выполненная в виде кардана и содержащая втулку (110), установленную в рычаге (300), и опорное тело (130), отличающаяся тем, что она снабжена вставкой (120), имеющей отверстие (112) для размещения цапфы (210) ролика и установленной во втулке (110) с возможностью поворота относительно первой оси S1, при этом опорное тело (130) установлено во вставке (120) с возможностью поворота относительно второй оси S2, перпендикулярной первой оси S1, а втулка (110) вместе с установленной в ней вставкой (120) и опорным телом (130) установлена в рычаге (300) с возможностью поворота относительно оси R ролика, расположенной перпендикулярно осям S1 и S2, с возможностью жесткой установки на заданный угол поворота α.
2. Опора (100) по п.1, отличающаяся тем, что опорное тело (130) имеет две V-образно расположенных опорных поверхности (132а, 132b), на которые опирается с возможностью вращения цапфа (210) ролика (200), в частности, при нагружении от направляемой металлической ленты (500).
3. Опора (100) по п.2, отличающаяся тем, что опорное тело (130а, 130b) выполнено из двух частей, и при этом каждая часть опорного тела снабжена соответственно опорной поверхностью (132а, 132b).
4. Опора (100) по п.2, отличающаяся тем, что опорное тело (130) или, по меньшей мере, опорные поверхности выполнены из керамики.
5. Опора (100) по п.3, отличающаяся тем, что, по меньшей мере, одно опорное тело (130) выполнено в виде изнашиваемого элемента с возможностью замены.
6. Опора (100) по любому из пп.1-5, отличающаяся тем, что вставка (120) и/или опорное тело (130) образованы только на нагруженной стороне опоры для восприятия сил давления цапфы (210) ролика при отклонении металлической ленты, и что вставка (120) и опорное тело (130) зафиксированы с помощью фиксирующих средств (140) на нагруженной стороне опоры.
7. Опора (100) по п.1, отличающаяся тем, что угол поворота (α) выбран так, что обе V-образные опорные поверхности (132а, 132b) во время работы установки для нанесения покрытия при нагружении через цапфу (210) ролика во время поворота металлической ленты (500) нагружены равномерно.
