Ролик рольганга

Реферат: Ролик рольганга містить бочку із двома цапфами, які опираються на підшипникові опори з підшипниками, корпусами й кришками, кінцевими шайбами й стопорними кільцями осьової фіксації підшипників. Крім цього, він обладнаний двома гайками й шпильками, установленими у виконаних осьових отворах із внутрішньою нарізкою, зміщеною до центра ролика відносно місць переходу цапф у бочку, крім того шпильки встановлені таким чином, що їх нарізні частини виступають за торці цапф, а діаметри кінцевих шайб, розташованих на шпильках, виконані не менше діаметрів цапф ролика, при цьому, діаметри шпильок вибирають по формулі: Dш 5 k P L Dц , де k - коефіцієнт компенсації згинальних напруг у ролику, k 1 ; P - робоче навантаження всередині ролика; L - відстань від середини підшипникової опори ролика до місця переходу цапфи в бочку ролика; D ц - діаметр цапфи в місці її переходу в бочку ролика; - допустимі напруження розтягання в шпильці. UA 95097 U (54) РОЛИК РОЛЬГАНГА UA 95097 U UA 95097 U 5 10 15 20 25 30 Корисна модель належить до галузі металургійного машинобудування, а саме до транспортного встаткування прокатного стану. Відомий ребристий ролик рольганга прокатного стану (патент № 510284, В21В 39/00, СРСР). Бочка ролика виконана біконічною зі звуженням в напрямку від циліндричної частини бочки ролика до цапф ролика, а робоча частина ролика виконана у вигляді кілець однакового діаметра, приварених по всій довжині бочки. Біконічна форма ролика дозволяє знизити масу ролика та збільшити його піддатливість, що досить суттєво при ударах прокату по роликові. Це знижує динамічні навантаження на підшипникові опори й збільшує надійність роботи ролика. Недоліком конструкції ролика є наявність концентраторів напруг у місцях приварки кілець до тіла ролика, особливо в районі стоншення бочок ролика, що знижує надійність роботи. Як прототип вибраний ролик рольганга, який має тіло (бочку) із цапфами, підшипникові вузли, що складаються із нероз'ємних корпусів, у яких змонтовані підшипники, закриті із зовнішніх сторін кришками, а самі підшипники встановлені на втулках, закріплених на цапфах ролика (патент № 2100111, В21В 39/00, Росія). Однак недоліком прототипу є значні габарити ролика по ширині, а також необхідність збільшеного кроку між роликами для розміщення подушок у пазах рам. Збільшений крок між роликами унеможливлює транспортування коротких слябів і їх розворот при прокатці. В основу корисної моделі поставлена задача збільшення міцності й надійності роботи ролика при збереженні його розмірів і ваги. Поставлена задача вирішується за рахунок технічного результату, який полягає в створенні вихідного напруженого стану матеріалу ролика, що дозволяє зменшити розтягувальні напруги від вигину в тілі ролика під час прикладання до нього робочих навантажень. Для досягнення вищевказаного технічного результату ролик рольганга, що містить бочку із двома цапфами, які опираються на підшипникові опори з підшипниками, корпусами й кришками, кінцевими шайбами й стопорними кільцями осьової фіксації підшипників, згідно з корисною моделлю, він обладнаний двома гайками й шпильками, установленими у виконаних осьових отворах із внутрішньою нарізкою, зміщеною до центра ролика відносно місць переходу цапф у бочку, крім того шпильки встановлені таким чином, що їх нарізні частини виступають за торці цапф, а діаметри кінцевих шайб, розташованих на шпильках, виконані не менше діаметрів цапф ролика, при цьому, діаметри шпильок вибирають по формулі: Dш 35 45 - діаметр цапфи в місці її переходу в бочку ролика; - допустимі напруження розтягання в шпильці. У результаті порівняльного аналізу ролика рольганга й прототипу встановлене, що вони мають наступні загальні ознаки: - бочка із двома цапфами, - підшипникові опори з підшипниками, корпусами й кришками, кінцевими шайбами й стопорними кільцями осьової фіксації підшипників відмітні ознаки: - обладнання двома гайками й шпильками, установленими у виконаних осьових отворах із внутрішньою нарізкою, зміщеною до центра ролика відносно місць переходу цапф у бочку; - шпильки встановлені таким чином, що їх нарізні частини виступають за торці цапф; - діаметри кінцевих шайб, розташованих на шпильках, виконані не менше діаметрів цапф ролика, при цьому, діаметри шпильок вибирають по формулі: Dш 50 P L Dц , де k - коефіцієнт компенсації згинальних напруг у ролику, k 1 ; P - робоче навантаження всередині ролика; L - відстань від середини підшипникової опори ролика до місця переходу цапфи в бочку ролика; Dц 40 5 k 5 k P L Dц , де k - коефіцієнт компенсації згинальних напруг у ролику, k 1 ; P - робоче навантаження всередині ролика; L - відстань від середини підшипникової опори ролика до місця переходу цапфи в бочку ролика; Dц - діаметр цапфи в місці її переходу в бочку ролика; 1 UA 95097 U 5 10 15 - допустимі напруження розтягання в шпильці. Таким чином, пропонований ролик рольганга має нові деталі, нові вузли й нові зв'язки між деталями й вузлами, нове взаємне розміщення елементів один відносно одного. Між відмітними ознаками й технічним результатом, який досягається, існує причиннонаслідковий зв'язок. Завдяки тому, що ролик обладнаний двома шпильками з гайками, а в ролику виконано два осьові отвори із внутрішньою нарізкою, зміщеною до центра ролика відносно місць переходу цапф у бочку, з'явилася можливість, установивши шпильки в ролик і затягши гайки, створити напруги стиснення в цапфах ролика. Тому, при робочих навантаженнях ролика, що викликає його вигин, можливо значно знизити розтягувальні згинальні напруги в металі цапф, за рахунок взаємодії їх зі створеними напругами стиску. Завдяки тому, що нарізні частини отворів розташовані глибше місць переходу цапф у тіло ролика, стало можливим створити напруги стиску в найнебезпечніших з погляду концентраторів напруг місцях - у переходах цапф у тіло ролика й підвищити, як статичну, так і утомну міцність ролика. За рахунок того, що шпильки встановлені таким чином, що їх нарізні частини виступають за торці цапф, а діаметри кінцевих шайб, розташованих на шпильках, виконані не менше діаметрів цапф ролика, при цьому, діаметри шпильок вибирають по формулі: Dш 20 25 30 35 40 45 P L Dц , де k - коефіцієнт компенсації згинальних напруг у ролику, k 1 ; P - робоче навантаження всередині ролика; L - відстань від середини підшипникової опори ролика до місця переходу цапфи в бочку ролика; Dц - діаметр цапфи в місці її переходу в бочку ролика; - допустимі напруження розтягання в шпильці, стало можливим створити напруги стиску по всій довжині цапфи по всьому діаметру, як зовнішніх, так і внутрішніх волокон. Виключення з відмітних ознак хоча б однієї з них не забезпечує досягнення технічного результату. Технічне рішення, яке заявляється, не відомо з рівня техніки, тому воно є новим. Технічне рішення, яке заявляється, промислово застосовано тому, що його технічне виконання в умовах, наприклад, ПАТ НКМЗ не представляє складностей. З використанням технічного рішення виконаний технічний проект ролика розворотного рольганга для Челябинського МЗ, стан 2300 г.п. (РФ). Таким чином технічному рішенню, що заявляється, може бути представлена правова охорона тому, що воно є новим, і промислово застосовано. Технічне рішення, що заявляється, пояснюється кресленнями, на яких зображено наступне: Фіг. 1 - ролик рольганга; Фіг. 2 - епюри навантажень ролика та епюри напруг. Ролик (розворотного) рольганга складається з тіла (бочки) ролика 1, що має по довжині дві ділянки з різними діаметрами, двох цапф 2 і 3, у кожній з яких виконані осьові отвори 4, 5 із внутрішньою нарізкою 6, 7, які розташовані в кожному отворі, та зміщеною до центра ролика відносно місць переходу цапф у бочку 1 (фіг. 1, 2). В осьових отворах 4, 5 установлені шпильки 8, 9, довжина яких така, що їх зовнішні нарізні частини виступають за габарити ролика. Діаметри шпильок 8, 9 вибирають по формулі: Dш 50 5 k 5 k P L Dц , де k - коефіцієнт компенсації згинальних напруг у ролику, k 1 ; P - робоче навантаження всередині ролика; L - відстань від середини підшипникової опори ролика до місця переходу цапфи в бочку ролика; Dц - діаметр цапфи в місці її переходу в бочку ролика; - допустимі напруження розтягання в шпильці. 2 UA 95097 U 5 10 15 На цапфах 2, 3 ролика встановлені підшипникові опори з корпусами 10, 11 і встановленими в них підшипниками 12 та 13, торцевими кришками 14, 15, 16, 17, запірними втулками 18, 19 і зубчастою втулкою 20. На шпильках установлені кінцеві шайби 21, 22, які притягнуті заданим зусиллям до торців цапф за допомогою гайок 23, 24. При роботі ролика на нього діють різні по величині й схемі прикладення навантаження. Наприклад, на фіг. 2 показані епюри навантажень, що виникають від вигину ролика при додатку до нього зосередженого навантаження в середині довжини бочки й при стисненні цапф шпильками, епюри напруг у перетині ІІ-ІІ від згинаючої сили Р, що стискає сили Рз і сумарна епюра напруг, побудовані при коефіцієнті компенсації k=0,5. Як випливає із сумарної епюри в місцях переходу ролика до цапф небезпечних перерізах І-І і ІІ-ІІ, напруги розтягання від вигину ролика знижені у два рази. Так у ролику з діаметром цапф у місці переходу в тіло роликаDц=220 мм, відстані від середини підшипникових опор до перетину (ІІ-ІІ) L=120 мм і зосередженого навантаження Р=20000 кг зниження напруг у два рази можна добитися установкою шпильки зі сталі 45 діаметром Dш=30 мм. З вищевикладеного видно, що виконання ролика рольганга відповідно до корисної моделі, яка заявляється, дозволяє збільшити міцність і надійність роботи ролика при збереженні його розмірів і ваги. ФОРМУЛА КОРИСНОЇ МОДЕЛІ 20 25 Ролик рольганга, що містить бочку із двома цапфами, які опираються на підшипникові опори з підшипниками, корпусами й кришками, кінцевими шайбами й стопорними кільцями осьової фіксації підшипників, який відрізняється тим, що він обладнаний двома гайками й шпильками, установленими у виконаних осьових отворах із внутрішньою нарізкою, зміщеною до центра ролика відносно місць переходу цапф у бочку, крім того шпильки встановлені таким чином, що їх нарізні частини виступають за торці цапф, а діаметри кінцевих шайб, розташованих на шпильках, виконані не менше діаметрів цапф ролика, при цьому, діаметри шпильок вибирають по формулі: P L Dц , 30 Dш 35 де k - коефіцієнт компенсації згинальних напруг у ролику, k 1 ; P - робоче навантаження всередині ролика; L - відстань від середини підшипникової опори ролика до місця переходу цапфи в бочку ролика; D ц - діаметр цапфи в місці її переходу в бочку ролика; 5 k - допустимі напруження розтягання в шпильці. 3 UA 95097 U Комп’ютерна верстка І. Скворцова Державна служба інтелектуальної власності України, вул. Урицького, 45, м. Київ, МСП, 03680, Україна ДП “Український інститут промислової власності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601 4