Ролик транспортного рольганга

Реферат: Ролик транспортного рольганга містить виконану у вигляді труби бочку, з'єднану за допомогою дисків із привідною та непривідною цапфами, з кільцевими фланцями на торцях. Додатково ролик обладнаний щонайменше одним компенсувальним диском і щонайменше двома шпильками з гайками та пружинами стиснення. Шпильки проходять уздовж усієї довжини ролика через виконані в кільцевих фланцях і дисках отвори та розташовані рівномірно по колу із центром по осі ролика. Зусилля пружин Pпр визначається за формулою: Pпр    2 2P    D 2  D вн  k З , 4  D вн  3   n пр  D З  1  4  DЗ    де P - згинаюче навантаження;  - відстань між опорами ролика; D З - зовнішній діаметр бочки; Dвн - внутрішній діаметр бочки; k - коефіцієнт компенсації напруг ( 0  k  1 ); n пр - кількість пружин. UA 96538 U (54) РОЛИК ТРАНСПОРТНОГО РОЛЬГАНГА UA 96538 U UA 96538 U 5 10 15 20 25 30 Корисна модель належить до металургійного машинобудування, а саме до транспортного устаткування прокатного стана. Відомий пічний ролик рольганга прохідної печі (патент РФ № 2056029, МПК F27D 3/02). Бочка ролика виконана у вигляді труби з торцевими втулками, що опираються на водоохолоджувальний вал, а також проміжні опори у вигляді кілець, установлених у зазорі між валом і бочкою. Конструкція ролика дозволяє зменшити прогини та напруги в бочці при статичних та ударних навантаженнях на ролик. Недоліком конструкції ролика є наявність масивного вала, що збільшує металоємність ролика, його інерційні параметри й, відповідно, енергоємність приводу та динамічні навантаження на його елементи. Як найближчий аналог (прототип) вибраний ролик рольганга, який містить виконану у вигляді труби бочку, з'єднану за допомогою дисків із привідною і непривідною цапфами, з кільцевими фланцями на торцях. Конструкція ролика дозволяє знизити, при досить тонкій трубі бочки й системі її охолодження, металоємність і інерційні характеристики ролика (патент РФ № 2291006, МПК В21В 39/10). Однак, недоліками відомої конструкції ролика є: - обмежена навантажувальна здатність ролика у зв'язку з наявністю довгої тонкої трубної бочки, що опирається по своїх кінцях на цапфи. При цьому від статичних і ударних навантажень труба випробовує значні згинальні напруги, місцеві від загальної деформації труби, що веде, як показує практика, до частих поломок ролика, особливо, при використанні в його конструкції крихких матеріалів, наприклад чавунів (бочки роликів відвідних рольгангів). В основу корисної моделі поставлена задача збільшення міцності й надійності ролика. Поставлена задача вирішується за рахунок технічного результату, який полягає в створенні вихідного напруженого стану матеріалу бочки ролика, що дозволяє зменшити розтягувальні напруги (від вигину) у тілі ролика при прикладанні до нього різних робочих навантажень. Для досягнення вищевказаного технічного результату ролик транспортного рольганга, що містить виконану у вигляді труби бочку, з'єднану за допомогою дисків із привідною та непривідною цапфами, з кільцевими фланцями на торцях, згідно з корисною моделлю, обладнаний щонайменше одним компенсувальним диском і щонайменше двома шпильками з гайками та пружинами стиснення, при цьому шпильки проходять уздовж усієї довжини ролика через виконані в кільцевих фланцях і дисках отвори й розташовані рівномірно по колу із центром по осі ролика, а зусилля пружин Pпр визначається за формулою: Pпр  35   2 2 2P    D З  Dвн  k  D4  nпр  D 3  1  вн  З  4 DЗ  ,   де P - згинаюче навантаження;  - відстань між опорами ролика; D З - зовнішній діаметр бочки; Dвн - внутрішній діаметр бочки; k - коефіцієнт компенсації напруг ( 0  k  1 ); nпр - кількість пружин. 40 45 50 У результаті порівняльного аналізу ролика, що заявляється, із прототипом встановлено, що вони мають наступні загальні ознаки: - бочку ролика виконану у вигляді труби; - диски; - привідну й непривідну цапфи ролика; - кільцеві фланці на торцях ролика; і відмітні ознаки: - ролик обладнаний щонайменше одним компенсувальним диском і щонайменше двома шпильками з гайками та пружинами стиснення; - шпильки проходять уздовж усієї довжини ролика через виконані в кільцевих фланцях і дисках отвори та розташовані рівномірно по колу із центром по осі ролика; - зусилля пружин Pпр визначається за формулою: 1 UA 96538 U Pпр    2 2 2P    D З  Dвн  k  D4  nпр  D 3  1  вн  З  4 DЗ  ,   де P - згинаюче навантаження;  - відстань між опорами ролика; D З - зовнішній діаметр бочки; Dвн - внутрішній діаметр бочки; k - коефіцієнт компенсації напруг ( 0  k  1 ); 5 10 15 20 nпр - кількість пружин. Таким чином, пропонований ролик транспортного рольганга має нові конструктивні елементи, нові параметри й нові взаємозв'язки. Причинно-наслідковий зв'язок між сукупністю ознак, що заявляються, та технічним результатом полягає у такому. Завдяки тому, що ролик обладнаний щонайменше одним компенсувальним диском, з'явилася можливість підсилити поперечний переріз труби та зменшити її деформації від локально прикладених навантажень. Завдяки тому, що ролик обладнаний щонайменше двома шпильками з гайками й пружинами стиснення, з'явилася можливість завдяки стисненню з певним зусиллям пружин створити в бочці ролика напруги стиснення, які при навантаженні ролика компенсують згинальні напруження розтягання й знижують небезпеку руйнування бочки ролика, особливо виготовленої із чавуну. У той же час пружини дозволяють створити практично постійні зусилля стиснення бочки при її термічних розширеннях у межах 2-3 мм. За рахунок того, що шпильки проходять уздовж усієї довжини ролика через виконані в кільцевих фланцях і дисках отвори та розташовані рівномірно по колу із центром по осі ролика, а зусилля пружин Pпр визначається за формулою: Pпр    2 2 2P    D З  Dвн  k  D4  nпр  D 3  1  вн  З  4 DЗ  ,   де P - згинаюче навантаження;  - відстань між опорами ролика; 25 D З - зовнішній діаметр бочки; Dвн - внутрішній діаметр бочки; k - коефіцієнт компенсації напруг ( 0  k  1 ); nпр - кількість пружин, 30 35 40 45 можливо створити напруги стиснення по всій довжині бочки та зберегти статичне і динамічне балансування ролика. Виключення із зазначеної сукупності відмітних ознак хоча б однієї з них не забезпечує досягнення технічного результату. Корисна модель, яка заявляється, промислово застосована, тому що її технологічне та технічне виконання не має складностей. З її використанням виконаний робочий проект роликів для рольганга стану 1680 г.п. ВАТ "Запорожсталь" (м. Запоріжжя). Корисна модель пояснюється кресленням і схемою, на яких зображені: на фіг. 1 - ролик транспортного рольганга; на фіг. 2 - епюри навантажень ролика та епюри напруг у перерізі I-І. Ролик транспортного рольганга складається з виконаної у вигляді труби бочки 1 ролика, дисків 2 і 3, що з'єднують бочку із привідною 4 і непривідною 5 цапфами, а також кільцевих фланців 6 та 7 на торцях. Ролик обладнаний компенсувальними дисками 8, шпильками 9 і 10, що проходять уздовж усієї довжини ролика, з гайками 11 і пружинами стиснення 12, що створюють задані стискальні зусилля в бочці ролика. У дисках 2 і 3 та компенсувальних дисках 8, кільцевих фланцях 6 і 7 виконані отвори 13, розташовані рівномірно по колу із центром по осі ролика, які необхідні для пропусканню шпильок 9 і 10 по всій довжині ролика. Зусилля пружин Pпр визначається за формулою: 2 UA 96538 U Pпр    2 2 2P    D З  Dвн  k  D4  nпр  D 3  1  вн  З  4 DЗ  ,   де P - згинаюче навантаження;  - відстань між опорами ролика; D З - зовнішній діаметр бочки; 5 10 Dвн - внутрішній діаметр бочки; k - коефіцієнт компенсації напруг ( 0  k  1 ); nпр - кількість пружин. При роботі ролика на нього діють різні по величині та схемі прикладання навантаження. Довідково, як приклад, на фіг. 2 показані епюри навантажень, що виникають при прикладанні до ролика зосередженого навантаження в середині довжини бочки й при стисненні P 15 бочки пружинами, епюри напруг у перерізі I-І від згинаючої сили P , що стискає сили пр , і сумарна епюра напруг, побудовані при коефіцієнті компенсації k=0,5. Як випливає із сумарної епюри в середині бочки ролика (I-І), напруги розтягання від вигину ролика знижені у два рази. Так у ролику з діаметром DЗ=345 мм, Dвн=300 мм, відстані між опорами ролика ℓ=3120 мм, згинальній силі 60000 Н, nпр=4 зниження напруг розтягання у два рази можна добитися стисненням пружин на зусилля 77230 Н і встановленням шпильок М30. З вище викладеного видно, що виконання ролика, відповідно до формули корисної моделі, дозволяє збільшити міцність і надійність ролика транспортного рольганга при збереженні його розмірів та ваги. 20 ФОРМУЛА КОРИСНОЇ МОДЕЛІ 25 30 Ролик транспортного рольганга, що містить виконану у вигляді труби бочку, з'єднану за допомогою дисків із привідною та непривідною цапфами, з кільцевими фланцями на торцях, який відрізняється тим, що він обладнаний щонайменше одним компенсувальним диском і щонайменше двома шпильками з гайками та пружинами стиснення, при цьому шпильки проходять уздовж усієї довжини ролика через виконані в кільцевих фланцях і дисках отвори та розташовані рівномірно по колу із центром по осі ролика, а зусилля пружин Pпр визначається за формулою: Pпр  35   2 2P    D 2  D вн  k З , 4  D вн  3   n пр  D З  1  4  DЗ    де P - згинаюче навантаження;  - відстань між опорами ролика; D З - зовнішній діаметр бочки; Dвн - внутрішній діаметр бочки; k - коефіцієнт компенсації напруг ( 0  k  1 ); n пр - кількість пружин. 3 UA 96538 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