узел соединения прокатного валка со шпинделем

Формула изобретения

Узел соединения прокатного валка со шпинделем, включающий шпиндель, шарнирную и муфтовую части с разделительной перегородкой между ними, два сегментных вкладыша, установленных в эксцентричных расточках муфтовой части, и лопасть прокатного валка, установленную в муфтовой части с зазорами между плоскими поверхностями лопасти и вкладышей, отличающийся тем, что между разделительной перегородкой и лопастью валка установлена вставка, выполненная по форме сечения лопасти и сопряженная с плоскими поверхностями сегментных вкладышей по посадке с натягом, причем во вставке выполнено центральное отверстие, на лопасти валка входящий в него цилиндрический хвостовик, а зазоры между плоскими поверхностями лопасти и сегментных вкладышей выполнены больше монтажных зазоров на величину , определяемую из соотношения

= e(1-cos),

где e эксцентриситет центров расточек в муфтовой части под сегментные вкладыши,

угол поворота вкладышей в эксцентричных расточках при передаче крутящего момента.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к трансмиссиям привода тяжелонагруженных машин, преимущественно к узлам соединения прокатного валка со шпинделем трансмиссий привода валков прокатных станов.

Известен узел соединения прокатного валка со шпинделем (аналог), включающий шпиндель, шарнирную и муфтовую части, два вкладыша, установленные в муфтовой части и сопряженные с лопастью прокатного валка по посадке с монтажными зазорами между плоскими поверхностями лопасти и вкладышей (см. а.с. N 1475748, кл. B 21 B 35/14). Недостатком аналога является невозможность демпфирования динамических нагрузок при захвате полосы валками, вызывающих снижение долговечности трансмиссии привода валков, быстрое разрушение вкладышей и болтов их крепления в муфтовой части и большая трудоемкость изготовления узла, связанная с необходимостью выполнения долбежных операций при нарезании посадочных поверхностей в муфтовой части под вкладыши.

Наиболее близким техническим решением (прототипом) является узел соединения прокатного валка со шпинделем, включающий шпиндель, шарнирную и муфтовые части с разделительной перегородкой между ними, два сегментных вкладыша, установленные в эксцентричных расточках муфтовой части, и лопасть прокатного валка, установленную в муфтовой части с монтажными зазорами между плоскими поверхностями лопасти и вкладышей (см. А.А. Королев. Механическое оборудование прокатных и трубных цехов. М. Металлургия, 1987, с. 100, рис. II.38).

Недостатком прототипа является заклинивание лопасти валка в муфтовой части между плоскими поверхностями вкладышей при прокатке и невозможность извлечения лопасти из муфтовой части при перевалках, что приводит к внеплановым простоям прокатного стана и увеличению трудоемкости перевалок. Из-за износа цилиндрических поверхностей сопряжения лопасти прокатного валка с муфтовой частью возникает их взаимный перекос, сохраняющийся в процессе прокатки. Это вызывает появление эксцентриситета шарнирной части узла относительно оси валка и биения шпинделя в процессе прокатки, что приводит к снижению долговечности оборудования трансмиссии привода валков и качества прокатываемого металла.

Целью изобретения является устранение заклинивания лопасти прокатного валка в муфтовой части, сокращение внеплановых простоев прокатного стана и трудоемкости перевалок, а также повышение долговечности оборудования трансмиссии привода прокатных валков.

Цель достигается тем, что между разделительной перегородкой и лопастью валка установлена вставка, выполненная по форме сечения лопасти и сопряженная с плоскими поверхностями сегментных вкладышей по посадке с натягом, причем во вставке выполнено центральное отверстие, на лопасти валка выполнен входящий в него цилиндрический хвостовик, а зазоры между плоскими поверхностями лопасти и сегментных вкладышей выполнены больше монтажных зазоров на величину , определяемую из соотношения

d = e(1-cos),,

где е эксцентриситет центров расточек в муфтовой части под сегментные вкладыши; угол поворота вкладышей в эксцентричных расточках при передаче крутящего момента.

На фиг. 1 показан узел соединения прокатного валка со шпинделем; на фиг. 2. разрез I-I на фиг. 1 в положении узла при передаче крутящего момента.

Узел соединения прокатного валка со шпинделем включает шпиндель 1, шарнирную часть 2, муфтовую часть 3 и разделительную перегородку 4. Шарнирная часть может быть выполнена различной конструкции. На фиг. 1 в качестве шарнирной части показана втулка 5, напрессованная на хвостовик шпинделя 1, соединенная с обоймой 6 через бочкообразные ролики 7, установленные в полуцилиндрических пазах втулки 5 и обоймы 6. Герметичность роликового соединения обеспечивается с помощью узла уплотнения 7.

В эксцентричных расточках муфтовой части установлены два сегментных вкладыша 8, между плоскими поверхностями которых установлена лопасть 9 прокатного валка.

Между лопастью 9 и разделительной перегородкой 4 установлена вставка 10, выполненная по форме сечения лопасти. Вставка сопряжена с плоскими поверхностями сегментных вкладышей 8 по посадке с натягом, например, по прессовой или напряженной. С цилиндрическими поверхностями расточки муфтовой части 3 и центром О вставка 10 сопряжена по переходной посадке. Благодаря вставке 10 вкладыши 8 удерживаются в эксцентричных расточках радиуса r муфтовой части 3. От осевого смещения сегментные вкладыши 8 удерживаются с помощью фланца 11 с буртом 12, установленного в муфтовой части и фиксируемого в ней с помощью кольцевого термозамка 13. На торцах вкладышей 8 выполнены бурты 14, которые заходят в кольцевое углубление между эксцентричными расточками в муфтовой части и буртом 12 на фланце 11. Это обеспечивает осевую и радиальную фиксацию вкладышей в расточках со стороны прокатного валка.

Во вставке 10 выполнено центральное отверстие, в котором расположен цилиндрический хвостовик 15, выполненный на лопасти 9 прокатного валка. На прокатном вале выполнена проточка 16, по которой валок сопряжен с фланцем 11. Благодаря этому муфтовая часть 3 удерживается на валке по двум опорным поверхностям: по проточке 16 и цилиндрическому хвостовику 15, что предупреждает их взаимный перекос при износе цилиндрических поверхностей сопряжения лопасти валка с муфтовой частью. В результате исключается появление эксцентриситета шарнирной части 3 относительно оси валка, устраняются биения шпинделя при прокатке, повышаются долговечность оборудования трансмиссии привода валков и качество прокатываемого металла.

Зазоры D между плоскими поверхностями лопасти и сегментных вкладышей выполнены больше стандартных монтажных зазоров D_м на величину , которая выбирается из следующих соображений.

При передаче крутящего момента М_к (см. фиг. 2) за счет выбора неплотностей в соединениях и упругих деформаций муфтовой части 3, лопасти 9, сегментных вкладышей 8 и вставки 10 под действием момента сопротивления M_c со стороны лопасти происходит поворот вкладышей 8 относительно муфтовой части на угол a. При этом начальное расстояние между плоскими поверхностями вкладышей уменьшается на величину 2 до размера Н ширины вставки 10, после чего она зажимается вкладышами и расстояние между ними не меняется. Между вкладышами 8 и лопастью 9 образуются монтажные зазоры D_м, исключающие заклинивание лопасти и обеспечивающие ее свободное извлечение на муфтовой части при перевалках. При этом лопасть 9 разворачивается в поле монтажных зазоров относительно вставки 10 на угол .

Величина d определяется из геометрического построения положения вставки 10 и вкладышей 8 при их развороте на угол a относительно муфтовой части (см. фиг. 2):

d = e(1-cos), (1)

где е эксцентриситет центров расточек O₁, O₂ в муфтовой части под сегментные вкладыши.

При повороте вкладышей 8 в эксцентричных расточках муфтовой части 3 на угол происходит плавное нарастание крутящего момента М_к и момента сопротивления М_c лопасти с демпфированием динамических нагрузок в трансмиссии привода валков при захвате ими полосы. Благодаря этому динамические нагрузки снижаются, улучшаются условия эксплуатации оборудования трансмиссии шестеренной клети, шпиндельных устройств валков и валковых опор и повышается его долговечность.

Применение вставки 10 исключает необходимость фиксации вкладышей 8 от поворота в эксцентричных расточках с помощью болтов или других элементов. При этом упрощается изготовление и снижается стоимость муфтовой части и узла в целом благодаря применению только расточных и исключению долбежных операций при ее механической обработке.

Величина угла a поворота вкладышей 8 определяется расчетным путем по известному крутящему моменту М_к или экспериментально в результате предварительного нагружения узла этим моментом на испытательном стенде после обработки на заводе-изготовителе. В нерабочем состоянии зазоры между лопастью и плоскими поверхностями вкладышей D = _м+.. Например, при использовании предлагаемого узла в роликовых шпинделях стана 2000 горячей прокатки полосы, передающих крутящий момент M_к 500 кНм, и эксцентриситете расточек в муфтовой части е 125 мм угол поворота вкладышей 0,0769 рад (4,4^o). Тогда по формуле (1) величина d = 0,37 мм.. Монтажные зазоры _м 0,5 мм. Величина полных зазоров (на сторону) между плоскими поверхностями лопасти и сегментных вкладышей в нерабочем состоянии узла составляет 0,87 мм.

Таким образом, применение предлагаемого узла соединения прокатного валка со шпинделем устраняет заклинивание лопасти валка в муфтовой части, сокращает внеплановые простои прокатного стана, трудоемкость перевалок, снижает стоимость и трудоемкость изготовления узла, а также повышает долговечность оборудования трансмиссии привода валков за счет снижения динамических нагрузок при захвате полосы валками.