Опора прокатного валка

ОПОРА ПРОКАТНОГО ВАЛКА, содержащая подушку с подшипником, узел осевой фиксации внутреннего кольца которого включает распорную втулку, фигурную шпонку, установленную в шпоночном пазу шейки валка, полукольца, установленные в кольцевом пазу шейки валка, распорную гайку с прорезями на ее наружной поверхности, и конусным углублением, взаимодействующую с полукольцами и распорной втулкой, отличающаяся тем, что, с целью повышения надежности путем исключения проворачивания распорной гайки и обеспечения демпфирования при осевых динамических нагрузках, наружные поверхности полуколец выполнены конусной формы и установлены в конусном углублении распорной гайки, последняя расположена на распорной втулке, а фигурная шпонка - в прорези распорной гайки и в шпоночном пазу шейки валка.

Изобретение относится к области прокатного производства, а конкретно к конструкции узла фиксации подшипника в опоре прокатного валка.
Известна опора прокатного валка (аналог), включающая узел фиксации подшипника на шейке валка с упорным кольцом, насаженным на шейку и упирающимся во внутреннее кольцо подшипника, полукольцами с наружной резьбой, установленными в проточке шейки валка и закрепленным на ней винтами, и гайкой, навернутой на полукольца.
Недостатком известной опоры является ее низкая надежность из-за выпадания полуколец из кольцевой проточки валка при раскручивании гайки, приводящего к осевому смещению подшипника на шейке валка, снижению его ресурса и разрушению.
Наиболее близким техническим решением (прототипом) является опора прокатного валка с узлом осевой фиксации внутреннего кольца подшипника, включающим распорную втулку, фигурную шпонку, установленную в шпоночном пазу шейки валка, полукольца, установленные в кольцевом пазу шейки валка, и распорную гайку с прорезями на ее наружной поверхности и конусным углублением, взаимодействующую с полукольцами и распорной втулкой.
Недостатком прототипа 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, в результате чего валок не фиксируется в осевом направлении относительно подшипника, что приводит к его осевым смещениям, разъединению со шпинделем, поломкам и авариям, связанным с внеплановыми простоями прокатного стана и снижению его производительности.
При раскручивании распорной гайки, наоборот, полностью ликвидируется необходимая осевая игра подшипника и происходит его заклинивание на шейке валка, что также вызывает снижение долговечности подшипника и выход его из строя. Кроме того, в этом случае не обеспечивается демпфирование осевых динамических нагрузок, т. к. распорная гайка навинчивается на полукольца до упора без возможности относительного осевого смещения гайки и полуколец и радиальной деформации конусного углубления распорной гайки. В результате ухудшаются условия работы подшипника, снижается его долговечность и ресурс опоры прокатного валка.
Целью изобретения является повышение надежности опоры путем исключения проворачивания распорной гайки и обеспечения демпфирования при осевых динамических нагрузках.
Это достигается тем, что наружные поверхности полуколец выполнены конусной формы и установлены в конусном углублении распорной гайки, распорная гайка установлена на распорной втулке, а фигурная шпонка установлена в прорези распорной гайки и в шпоночном пазу шейки валка.
На чертеже изображена опора прокатного валка.
Опора содержит подушку 1 с подшипником качения 2, установленным на шейке 3 прокатного валка, и узел фиксации подшипника. Узел фиксации состоит из распорной втулки 4, насаженной по подвижной посадке на шейку валка и упирающейся во внутреннее кольцо подшипника 2. От проворота на шейке валка распорная втулка удерживается с помощью шпонки 5, закрепленной на внутренней поверхности распорной втулки 4 и размещенной в шпоночном пазу 6, выполненном на шейке 3 валка на всю ее длину. На наружной поверхности распорной втулки 4 со стороны хвостовика 7 валка выполнена резьба, на которой установлена распорная гайка 8. В кольцевом пазу 9 на шейке валка установлены два полукольца 10 и 11, наружные поверхности 12 которых выполнены конусной формы. Полукольца расположены в конусном углублении 13, выполненном внутри распорной гайки 7 со стороны хвостовика 7 валка. Между торцовыми поверхностями полуколец 10 и 11 и гайки 8 имеется зазор , необходимый для осевой игры гайки относительно полуколец при демпфировании осевых нагрузок.
На наружной цилиндрической поверхности распорной гайки 8 выполнены продольные прорези 14, в одной из которых установлена фигурная шпонка 15, закрепленная в ней с помощью шпильки со шплинтовой гайкой 16. Другой конец фигурной шпонки 15 установлен в шпоночном пазу 6 шейки валка и удерживает распорную гайку 8 от проворота по резьбе на распорной втулке 4. Число пазов 14 по наружной поверхности гайки 8 принимают достаточным для установки необходимого относительного положения гайки 8 и полуколец 10 и 11, при котором осевой зазор между ними обеспечивает требуемую осевую игру шейки 3 валка и подшипника 2 для демпфирования осевых динамических нагрузок.
Наружное кольцо подшипника 2 удерживается в подушке 1 крышкой 17. Между крышкой и распорной втулкой 4 установлено уплотнение 18, зажимаемое кольцом 19.
Фиксация подшипника осуществляется следующим образом. Подушка 1 с подшипником 2 надевается на шейку 3 валка, затем на шейку насаживается распорная втулка 4. При этом шпонка 5 на втулке 4 перемещается вдоль шпоночного паза 6 на шейке 3. Затем устанавливают крышку 17, уплотнение 18 и зажимают его кольцом 19. После этого на распорную втулку 4 навинчивают распорную гайку 8 и перемещают ее в крайнее положение в сторону валка. В кольцевой паз 9 на шейке валка устанавливают полукольца 10 и 11, и свинчивают гайку 8 в обратном направлении до сопряжения конической поверхности ее конусного углубления 13 с ответными наружными коническими поверхностями 12 на полукольцах 10 и 11. Затем, вращая гайку 8 в том же направлении, натягивают ее на полукольца 10 и 11 до образования зазора между их торцовыми поверхностями. Зазор принимают из условия осевой фиксации внутреннего кольца подшипника 2 на шейке 3 валка с заданным усилием его поджатия стаканом 4 к торцу бочки валка и обеспечения необходимого осевого смещения подушки 1 с подшипником 2, втулкой 4 и гайкой 8 относительно шейки 3 валка при воздействии на валок осевых динамических нагрузок.
После установки требуемого зазора поворотом гайки 8 совмещают ближайшую продольную прорезь 14 на гайке 8 со шпоночным пазом 6 на шейке 3 валка так, чтобы они расположились на одном диаметре. Устанавливают в прорезь 14 фигурную шпонку 15 и фиксируют ее шпилькой со шплинтовой гайкой 16. При этом другой конец шпонки 15 совмещается со шпоночным пазом 6 на шейке 3 валка и фиксирует гайку 8 от проворота по резьбе на втулке 4. Число продольных прорезей 14 на гайке 8 выбирают таким, чтобы шаг между ними соответствовал половине поля допусков на зазор , т.е., чтобы одна из прорезей 14 была совмещена со шпоночным пазом 6 на шейке 3 валка при повороте гайки 8 не более чем на половину углового шага между прорезями 14 в одну или другую сторону.
Резьбовое соединение распорной гайки 8 и распорной втулки 4 выполнено снаружи узла осевой фиксации подшипника со стороны хвостовика 7 валка и вынесено из области уплотнения 18 подшипника, причем уплотнение 18 контактирует с наружной поверхностью втулки 4 и не контактирует с распорной гайкой 8. Благодаря этому упрощается конструкция узла фиксации и сокращается продолжительность и трудоемкость разборки узла при заклинивании резьбового соединения или заклинивании (сгорании) подшипника в случае аварийных ситуаций. Кроме того, для вращения гайки 8 не требуется больших усилий, что способствует точной установке гайки 8 относительно полуколец 10 и 11 и обеспечению эффективного демпфирования осевых динамических нагрузок.
При такой конструкции узла осевой фиксации подшипника с подушкой на шейке валка исключается раскручивание или закручивание гайки 8 после ее установки в рабочее положение с зазором между торцовыми поверхностями гайки и полуколец 10 и 11. Благодаря этому повышается надежность узла фиксации, уменьшаются осевые динамические нагрузки на подшипники валка, повышается их долговечность, а следовательно, и ресурс валковых опор в целом. Уменьшение осевых нагрузок на подшипники валка достигается за счет их демпфирования при относительном осевом смещении гайки 8 и полуколец 10 и 11 в поле зазора . При смещении происходит расклинивание (радиальная деформация) участка с конусным углублением 13 гайки 8 на полукольцах 10 и 11 и поглощение энергии ударов от осевых нагрузок. Так как конструкция обеих опор прокатного валка одинакова и они установлены на шейках валка с зеркальным расположением их деталей, демпфирование осевых динамических нагрузок обеспечивается при любом направлении их действия.
Использование: в рабочих клетях прокатных станов, в узлах осевой фиксации подшипников. Сущность изобретения: устройство содержит подшипник, внутреннее кольцо которого имеет узел осевой фиксации на шейке прокатного валка, включающий распорную втулку, фигурную шпонку, полукольца, распорную гайку с прорезями и конусным углублением. Наружные поверхности полуколец выполнены конусной формы и установлены в конусном углублении распорной гайки, распорная гайка смонтирована на распорной втулке, а фигурная шпонка установлена в прорези распорной гайки и в шпоночном пазу шейки-валка. Это позволяет исключить проворачивание распорной гайки и тем самым повысить надежность. 1 ил.