узел осевой фиксации подшипника на шейке прокатного валка

Формула изобретения

Узел осевой фиксации подшипника на шейке прокатного валка, включающий распорную втулку, установленную на шейке валка и удерживаемую от проворота с помощью шпонки, размещенной в шпоночном пазу, выполненном на шейке, полукольца, установленные в кольцевом пазу шейки валка, охватываемые по наружным коническим поверхностям распорной гайкой, навернутой на резьбу, выполненную на концевой наружной части распорной втулки, и средства для удержания от проворота распорной гайки на распорной втулке, отличающийся тем, что шпонка установлена между распорной втулкой и шейкой валка свободно в шпоночных пазах, выполненных на внутренней поверхности втулки и шейки, средства для удержания от проворота распорной гайки на распорной втулке выполнены в виде плоского кольца, закрепленного болтами на наружном торце гайки, на внутренней поверхности кольца выполнен выступ, расположенный в шпоночном пазу на шейке валка, число отверстий под болты на кольце меньше числа резьбовых отверстий на торце распорной гайки, диаметр отверстий на кольце больше диаметра болтов, а число отверстий на кольце и распорной гайке соответствует условию, при котором в любом положении распорная гайка может быть закреплена на кольце не менее чем двумя болтами, расположенными в диаметрально противоположных отверстиях кольца.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к прокатному производству и может быть использовано для осевой фиксации подшипников и подушек на шейках рабочих валков широкополосных станов.

Известен узел осевой фиксации подшипника на шейке прокатного валка (аналог), включающий распорную втулку, фигурную шпонку, установленную в шпоночном пазу на шейке валка, полукольца, установленные в кольцевом пазу на шейке валка, и распорную гайку с прорезями на ее наружной поверхности и конусным углублением, взаимодействующую с полукольцами и распорной втулкой (см. А.с. СССР, №1183215, кл. В 21 В 31/02, 1984).

Недостатком аналога является раскручивание или закручивание распорной гайки под действием моментов сил инерции, возникающих при неустановившихся режимах прокатки - разгоне, торможении, изменении направления вращения валков при разбуриваниях клети и др.

При раскручивании распорной гайки нарушается фиксация полуколец в кольцевом пазу на шейке валка и происходит их выпадение из паза, что приводит к осевым смещениям и биениям валка относительно подшипника, разрушениям подшипника и поломкам валка.

Осевые биения валка вызывают образование поперечных сдвиговых дефектов на поверхности прокатываемой полосы и снижают ее качество.

При закручивании распорной гайки убирается необходимый технологический осевой зазор в подшипнике валка, что приводит к быстрому разрушению подшипника, выходу его из строя и аварийным простоям прокатного стана.

Наиболее близким техническим решением (прототипом) является узел осевой фиксации подшипника на шейке прокатного валка, включающий распорную втулку, установленную на шейке валка и удерживаемую от проворота с помощью шпонки, размещенной в шпоночном пазу, выполненном на шейке, полукольца, установленные в кольцевом пазу шейки валка, охватываемые по наружным коническим поверхностям внутренней понической поверхностью распорной гайки, навернутой на резьбу, выполненную на концевой наружной части распорной втулки, и средства удержания от приворота распорной гайки на распорной втулке (см. А.с. СССР, №1772953, кл. Е 21 В 31/02, 1990).

В прототипе частично устранен недостаток аналога, заключающийся в раскручивании или закручивании распорной гайки под действием моментов сил инерции. Однако и прототип не свободен от недостатков. Шпонка, удерживающая от проворота распорную втулку на шейке валка, жестко закреплена на внутренней поверхности распорной втулки, что усложняет конструкцию и эксплуатацию узла осевой фиксации. Болты, которыми шпонка крепится к втулке, в процессе эксплуатации раскручиваются от вибрации. Это приводит к разъединению шпонки с шпоночным пазом на распорной стулке и ее заклиниванию между втулкой и шейкой валка. В результате возникает устойчивое одностороннее осевое смещение подушки валка относительно шейки и соответственно внутренних колец подшипника относительно наружных. Это приводит к быстрому разрушению подшипника, поломкам валков, возникновению аварийных ситуаций, увеличению простоев прокатного стана на замену подшипников и продолжительности перевалок. При заклинивании шпонки затрудняется демонтаж распорной втулки, что вызывает увеличение его продолжительности и трудоемкости. Указанные недостатки существенно снижают надежность узла осевой фиксации, увеличивают внеплановые простои стана и снижают его производительность. Осевые смещении валка при заклинивании шпонки отрицательно сказываются на качестве поверхности прокатываемого металла.

Для удержания от проворота распорной гайки на распорной втулке в прототипе использована двуплечая фигурная угловая шпонка, закрепленная болтами одним плечом на распорной втулке, а торцом другого плеча свободно установленная в шпоночном пазу на шейке валка. При переходных процессах прокатки и изменении скорости вращения валка на шпонку передаются большие усилия от моментов сил инерции, действующих на распорную гайку. Это приводит к быстрому разрушению болтов крепления шпонки на распорной гайке, их разъединению и раскручиванию гайки. В результате нарушается осевая фиксация нижних колец подшипника на шейке рабочего валка, что приводит к разрушению подшипника, поломкам валков и аварийным простоям стана. Нарушение осевой фиксации вызывает осевые перемещения валка при прокатке, что как уже отмечено выше, отрицательно сказывается на качестве поверхности прокатываемых полос.

Целью настоящего изобретения является повышение надежности узла осевой фиксации подшипника на шейке прокатного валка, сокращение аварийных простоев, расхода подшипников и валков, продолжительности перевалок, повышение производительности прокатного стана и качества прокатываемых полос.

Это достигается тем, что шпонка, удерживающая от проворота распорную втулку на шейке валка, установлена между ними свободно в шпоночных пазах, выполненных на внутренней поверхности втулки и на шейке валка, средства для удержания от проворота распорной гайки на распорной втулке выполнены в виде плоского кольца, закрепленного болтами на наружном торце гайки, на внутренней поверхности кольца выполнен выступ, расположенный в шпоночном пазу на шейке валка, число отверстий под болты на кольце меньше числа резьбовых отверстий на торце распорной гайки, диаметр отверстий на кольце больше диаметра болтов, а число отверстий на кольце, резьбовых отверстий на торце распорной гайки, диаметры болтов и отверстий на кольце соответствуют условию, при котором в любом положении распорная гайка может быть закреплена на кольце не менее чем двумя болтами, расположенными в диаметрально противоположных отверстиях кольца.

Изобретение поясняется чертежами, на которых изображены:

Фиг.1. Узел осевой фиксации подшипника на шейке прокатного валка - общий вид.

фиг.2. Разрез по А-А на фиг.1.

Фиг.3. Схематичное изображение положения резьбовых отверстий на распорной гайке, отверстий на кольце и болтов крепления гайки к кольцу: 1-8 - номера отверстий диаметром d₂ на кольце.

Узел осевой фиксации подшипника 1 на шейке 2 прокатного валка 3 включает распорную втулку 4, установленную на шейке валка. Внутренний торец распорной втулки взаимодействует с внутренним кольцом подшипника. Подшипник смонтирован в подушке 5 валка и снабжен узлом уплотнения 6 для удержания смазки. От проворота на шейке валка распорная втулка удерживается шпонкой 7. Шпонка установлена между распорной втулкой и шейкой свободно в шпоночных пазах, выполненных на внутренней поверхности втулки и шейке. Шпоночный паз на шейке выполнен на ее посадочном участке 8 под втулку со стороны цилиндрического участка лопасти 9 валка, диаметр которого меньше диаметра посадочного участка, на глубину, при которой дно шпоночного паза является продолжением образующей цилиндрического участка лопасти. Это позволяет свободно заводить шпонку со стороны лопасти между втулкой и шейкой валка при совмещении их шпоночных пазов и извлекать шпонку при демонтаже узла фиксации.

На шейке валка выполнен кольцевой паз 10, в котором установлены два полукольца 11 с наружными коническими поверхностями. Кольца сопряжены между собой по торцам, расположенным на одном диаметре.

На концевой наружной части распорной втулки нарезана резьба, на которую навернута распорная гайка 12. Внутренняя поверхность гайки со стороны лопасти валка, примыкающая к резьбе, выполнена конической и охватывает полукольца 11 по их коническим поверхностям, удерживая полукольца в пазу 10 на шейке валка. На наружной цилиндрической поверхности гайки выполнены прорези 13 под ключ для поворота гайки на распорной втулке 4.

От проворота на втулке после затяжки и охвата полуколец 11 распорная гайка удерживается с помощью плоского кольца 14, закрепленного болтами 15 на торце гайки. На внутренней поверхности кольца выполнен выступ 16 (фиг.2), расположенный в шпоночном пазу на шейке валка. Число отверстий под болты на кольце меньше числа резьбовых отверстий на торце распорной гайки, а диаметр отверстий на кольце больше диаметра болтов.

Число отверстий на кольце и распорной гайке, диаметры болтов и отверстий на кольце определяются из условия, что в любом положении распорная гайка может быть закреплена на кольце не менее чем двумя болтами, расположенными в диаметрально противоположных отверстиях кольца. Такое условие обеспечивает сокращение продолжительности и трудоемкости сборки узла и надежную фиксацию подшипника на шейке валка.

При сборке узла фиксации подушка 5 с подшипником 1 надевается на шейку 2 валка. Затем на шейку насаживается распорная втулка 4 так, чтобы шпоночные пазы на распорной втулке и шейке были совмещены, В пространство между шпоночными пазами заводят шпонку 7, удерживающую распорную втулку на шейке валка от проворота. Устанавливают узел уплотнения 6, закрепляют его на подушке 5 и на концевую часть распорной втулки наворачивают распорную гайку 12 так, чтобы открылся кольцевой паз 10 на шейке валка. В паз устанавливают полукольца 11 и свинчивают гайку 12 в обратном направлении до сопряжения ее внутренней конической поверхности с наружными коническими поверхностями полуколец 11. Затягивают гайку на полукольцах с заданным усилием поджатия распорной втулки 4 к внутреннему кольцу подшипника 1 и надежно фиксируют подшипник и подушку на шейке валка. При затяжке полукольца 11 упираются в переднюю стенку кольцевого паза 10, и между полукольцами и внутренним переходным от резьбовой к конической части торцом гайки образуется зазор . Этот зазор предназначен для демпфирования осевых динамических нагрузок на подшипник 1 при относительных осевых смещениях распорной гайки 12 и полуколец 11 по их коническим контактным поверхностям в процессе прокатки. Благодаря этому улучшаются условия работы, повышается долговечность и сокращается расход дорогостоящих подшипников валков.

После затягивания распорной гайки 12 на шейку валка устанавливают кольцо 14, располагая выступ 16 кольца в шпоночном пазу шейки, и с помощью болтов 15 закрепляют кольцо на распорной гайке.

Число отверстий под болты на кольце 14, резьбовых отверстий на торце распорной гайки 12, диаметры отверстий на кольце и диаметры гладких участков болтов 15, расположенных в отверстиях кольца 14, выбираются такими, что в любом положении гайки 12 после затяжки кольцо на ней может быть закреплено не менее чем двумя болтами, расположенными в диаметрально противоположных отверстиях кольца.

На фиг.3 в качестве примера показано схематичное изображение одного из случаев относительного положения болтов диаметром d₁ крепления кольца к распорной гайке в отверстиях кольца большего диаметра d₂ после затяжки гайки. В данном случае кольцо может быть закреплено четырьмя болтами, два из которых расположены в диаметрально противоположных отверстиях №№1 и 5 кольца, два других - в отверстиях №№2 и 6. В других отверстиях болты установлены быть не могут, так как они перекрываются поверхностью кольца. В рассматриваемом примере число отверстий в кольце равно 8, резьбовых отверстий в распорной гайке 18. Возможны и другие числа отверстий. За счет того, что диаметр отверстий в кольце больше диаметра болтов, между ними образуются радиальные зазоры, которые позволяют установить болты в части отверстий кольца и закрепить кольцо на распорной гайке в любом ее положении. При изменении относительного положения кольца и распорной гайки, например при смещении гайки относительно кольца по часовой стрелке, болты могут быть установлены в отверстиях №№3, 4 и 7, 8. В наихудшем случае кольцо может быть закреплено на гайке двумя болтами, расположенными в диаметрально противоположных отверстиях кольца. При работе кольцо практически не воспринимает осевых нагрузок, поэтому двух болтов достаточно для его надежного соединения с гайкой. Расположение болтов в диаметрально противоположных отверстиях обеспечивает симметричность их расположения относительно оси узла и надежность закрепления кольца на распорной гайке.

Узел осевой фиксации подшипника эксплуатируется с большим количеством прокатных валков, заменяемых при перевалках, у которых положение кольцевого паза 10 относительно подшипника, ширина паза, зависящая от точности его изготовления и износ боковых поверхностей паза могут быть различными. Это приводит к тому, что относительное положение распорной гайки 12 и кольца 14 после затяжки гайки может изменяться от валка к валку. Однако при использовании предлагаемой конструкции узла осевой фиксации независимо от относительного положения распорной гайки и кольца обеспечиваются быстрое соединение распорной гайки с кольцом, сборка валка с подушками и снижение трудоемкости сборкой разборки узла и валков.

При работе узла кольцо 14 и соединенная с ним распорная гайка 12 надежно удерживаются от проворота на шейке валка выступом 16, расположенным в шпоночном пазу шейки валка.

Разборка узла осевой фиксации подшипника выполняется в обратном порядке: откручивают болты 15, снимают кольцо 8, свинчивают распорную гайку 12 в сторону подшипника и снимают полукольца 11. Шпонку 7 извлекают при снятии подушки с подшипником, узлом уплотнения 6, распорной втулкой 4 и распорной гайкой 12 с шейки валка. При снятии подушки шпонка вместе с распорной втулкой смещается вначале по шпоночному пазу на шейке, а затем по цилиндрическому участку лопасти 9 валка, и при выходе шпонки за пределы лопасти шпонку убирают.

При такой конструкции узла осевой фиксации подшипника с подушкой на шейке валка исключается раскручивание или закручивание распорной гайки 12 после ее установки в рабочее положение с зазором А между полукольцами 11 и внутренним торцом распорной гайки. Исключаются выпадение полуколец 11 из узла, осевые смещения и биения валка, разрушения подшипника и поломки валка. Благодаря этому повышается надежность узла осевой фиксации, сокращаются аварийные простои и повышается производительность прокатного стана. Устраняются поперечные сдвиговые дефекты на поверхности и повышается качество прокатываемых полос. Упрощается конструкция и изготовление узла фиксации, устраняются заклинивания шпонки между распорной втулкой и шейкой валка, что сокращает продолжительность, трудоемкость разборки и сборки узла, продолжительность перевалок, способствует повышению долговечности и сокращению расхода подшипников, снижению аварийных простоев прокатного стана и повышению его производительности.