уплотнительный узел шпинделя прокатного стана

Формула изобретения

Уплотнительный узел шпинделя прокатного стана, содержащий зубчатую обойму, напрессованную на хвостовик вала шпинделя, крышку с внутренним кольцевым выступом, закрепленную на торце обоймы, зубчатую втулку, находящуюся в зацеплении с обоймой, и уплотнительную гильзу, сопряженную с крышкой и зубчатой втулкой через уплотнительные шнуры, установленные в кольцевых проточках на внутреннем кольцевом выступе крышки и наружной цилиндрической поверхности втулки, отличающийся тем, что кольцевые проточки под уплотнительные шнуры на внутреннем кольцевом выступе крышки и внутренней поверхности гильзы выполнены трапецеидального поперечного сечения, обращенного меньшим основанием к поверхности сопрягаемой детали, а вокруг уплотнительной гильзы и зубчатой втулки со стороны прокатного валка установлен герметичный гофрированный кожух с торцевыми фланцами, которыми кожух закреплен на торцах крышки и зубчатой втулки.

Описание изобретения к патенту

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

Известен уплотнительный узел шпинделя прокатного стана (аналог), включающий зубчатую обойму, напрессованную на хвостовик вала шпинделя, крышку, закрепленную на торце обоймы, зубчатую втулку, находящуюся в зацеплении с обоймой, и подвижные уплотнительные кольца, между которыми расположен уплотнительный шнур, сопряженный с наружной поверхностью зубчатой втулки, при этом кольца установлены в торцевой проточке крышки и закрыты торцевым фланцем (см. Патент РФ №2113298, МПК В21В 35/14, 1998 г.).

Недостатком аналога является низкая герметичность уплотнительного узла, вызываемая относительной радиальной подвижностью уплотнительных колец в поле зазоров между кольцами и наружной поверхностью зубчатой втулки. Такая подвижность приводит к быстрому разрушению уплотнительного шнура, утечкам смазки из зубчатого зацепления обоймы и втулки и быстрому выходу из строя зацепления и шпинделя. Узел уплотнения не защищает зубчатое зацепление от попадания в него охлаждающей прокатные валки воды, загрязненной окалиной, что вызывает вымывание смазки из зацепления, повышает интенсивность его износа и еще в большей степени снижает долговечность шпинделя.

Наиболее близким техническим решением (прототипом) является уплотнительный узел шпинделя прокатного стана, включающий зубчатую обойму, напрессованную на хвостик вала шпинделя, крышку, закрепленную на торце обоймы, зубчатую втулку, находящуюся в зацеплении с обоймой, и уплотнительную гильзу, сопряженную через уплотнительные шнуры своей наружной поверхностью с цилиндрической поверхностью внутреннего кольцевого выступа, выполненного на крышке, и внутренней поверхностью - с наружной цилиндрической поверхностью зубчатой втулки (см. Патент РФ №2134169, МПК В21В 35/14, 1999 г.).

В прототипе частично устранен недостаток аналога в части недостаточной герметичности узла уплотнения за счет применения уплотнительной гильзы. Герметичность повышается благодаря улучшению условий работы уплотнительных шнуров за счет уменьшения угла перекоса гильзы относительно обоймы и втулки в сравнении с углом перекоса обоймы относительно втулки при работе шпинделя. Однако и прототип обладает существенным недостатком, вызываемым быстрым разрушением уплотнительных шнуров из-за неизбежных относительных осевых смещений обоймы и втулки при перевалках валков и в процессе прокатки. Смещения приводят к быстрому износу уплотнительных шнуров, их вырывам из кольцевых проточек на цилиндрической поверхности внутреннего кольцевого выступа крышки и внутренней цилиндрической поверхности гильзы, свободному проникновению воды, охлаждающей валки и загрязненной окалиной, в зубчатое зацепление, вымыванию смазки из зацепления, быстрому его износу и снижению долговечности шпинделя. Износ зацепления сопровождается увеличением в нем угловых зазоров и динамических нагрузок в трансмиссии привода валков. Это снижает срок службы трансмиссии и увеличивает число внеплановых простоев прокатного стана. При износе зацепления нарушается центрирование обоймы относительно втулки, что вызывает радиальные биения шпинделя и прокатного валка, появление периодической разнотолщинности, снижение точности прокатки и качества выпускаемого проката.

Техническим результатом настоящего изобретения является повышение долговечности шпинделя и оборудования трансмиссии привода валков, сокращение внеплановых простоев прокатного стана, повышение точности прокатки и качества проката путем повышения герметичности уплотнительного узла шпинделя.

Технический результат достигается тем, что кольцевые проточки под уплотнительные шнуры на внутреннем кольцевом выступе крышки и внутренней поверхности гильзы выполнены трапецеидального поперечного сечения, обращенного меньшим основанием к поверхности сопрягаемой детали, а вокруг уплотнительной гильзы и зубчатой втулки со стороны прокатного валка установлен герметичный гофрированный кожух с торцевыми фланцами, которыми кожух закреплен на торцах крышки обоймы и зубчатой втулки.

Изобретение поясняется чертежами, на которых изображены:

Фиг.1. Уплотнительный узел шпинделя прокатного стана - общий вид.

Фиг.2. Узел А на фиг.1.

Уплотнительный узел шпинделя прокатного стана включает зубчатую обойму 1, напрессованную на хвостовик 2 вала шпинделя, крышку 3, закрепленную на торце обоймы с помощью болтов 4, и полую зубчатую втулку 5, находящуюся в зацеплении с обоймой. В полость зубчатой втулки устанавливается лопасть 6 прокатного валка 7.

Между крышкой 3 и втулкой 5 установлена уплотнительная гильза 8, которая сопряжена с ними через уплотнительные шнуры 9 и 10. Шнур 9 запрессован в кольцевую проточку на внутреннем кольцевом выступе 11, выполненном на внутренней поверхности крышки 3, и сопряжен с наружной цилиндрической поверхностью гильзы 8. Шнур 10 запрессован в кольцевую проточку на внутренней поверхности гильзы 8 со стороны прокатного валка и сопряжен с наружной поверхностью зубчатой втулки 5. Кольцевые проточки на внутреннем кольцевом выступе 11 крышки 3 и внутренней поверхности гильзы 8 под шнуры 9 и 10 выполнены трапецеидального поперечного сечения. Меньшее основание сечений обращено к поверхности сопрягаемой детали: на кольцевом выступе 11 - к наружной цилиндрической поверхности гильзы 8, на внутренней поверхности гильзы 8 - к наружной поверхности зубчатой втулки 5. Это обеспечивает надежное удержание в проточках уплотнительных шнуров при осевых перемещениях гильзы относительно крышки 3 и зубчатой втулки 5. Благодаря этому значительно уменьшается износ уплотнительных шнуров и повышается герметичность узла уплотнения зубчатого зацепления шпинделя. Углы 6 наклона к горизонтали боковых сторон трапецеидальных поперечных сечений кольцевых проточек под шнуры принимаются в зависимости от необходимого усилия запрессовки шнуров в проточки.

Вокруг уплотнительной гильзы 8 и зубчатой втулки 5 со стороны прокатного валка 7 установлен герметичный гофрированный кожух 12. Кожух может быть выполнен цельным, как показано на фиг.2, штампуемым из стали, полимерного материала или высокопрочной резины и составным из отдельных склеиваемых или герметично соединенных элементов. Для штамповки цельного кожуха изготавливается специальная пресс-форма.

На кожухе жестко и герметично закрепляются торцевые фланцы 13, 14. На стальных кожухах фланцы обычно привариваются к кожуху (см. фиг.2) и образуют с кожухом одну съемную деталь. Фланцем 13 кожух закрепляется на торце зубчатой втулки 5 с помощью болтов 15. Фланцем 14 кожух крепится к торцу крышки 3 обоймы 1. Крепление фланца 14 может быть выполнено также болтами 4 крепления крышки 3 к обойме 1 или отдельными болтами с креплением только к крышке 3.

При перекосах и осевых смещениях обоймы 1 относительно втулки 5 в процессе работы шпинделя, благодаря возможности криволинейных и осевых деформаций гофрированного кожуха 12 без нарушения его герметичности, исключаются утечки и вымывание из зубчатого зацепления смазки водой, охлаждающей валки, попадания в зону зацепления окалины и других твердых включений вместе с охлаждающей водой. Применение кольцевых проточек трапецеидального поперечного сечения и запрессовки в них уплотнительных шнуров в еще большей степени повышает герметичность уплотнительного узла шпинделя. Благодаря этому повышается износостойкость зубчатого зацепления шпинделя, его долговечность и долговечность оборудования трансмиссии привода валков - подшипников валков, шестеренных клетей, устройств для уравновешивания шпинделей, коренных муфт. Уменьшаются динамические нагрузки в трансмиссии, биения шпинделей и валков, сокращаются внеплановые простои прокатного стана, повышается точность прокатки и качество выпускаемого проката.

Таким образом, применение предложенного уплотнительного узла обеспечивает достижение поставленной цели изобретения и рекомендуется для широкого внедрения.