Опорний ролик

Реферат: Опорний ролик (1, 10), зокрема для прокатних станів або пристроїв для розливання, транспортування або випрямлення металевих продуктів, містить циліндричну вісь (2, 20), розташоване концентрично до осі (2, 20) зовнішнє кільце (3, 30) у формі порожнистого циліндра і множину розташованих між віссю (2, 20) і зовнішнім кільцем (3, 30) тіл (5, 50) кочення. Згідно з винаходом вісь (20) ролика також містить порожнину (70) щонайменше на окремих ділянках між своєю середньою віссю (А) і місцем введення навантаження. За рахунок виконання порожнини (70) підвищуються, зокрема, коефіцієнт працездатності і термін служби опорного ролика. UA 108731 C2 (12) UA 108731 C2 UA 108731 C2 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 Винахід належить до опорного ролика для прокатних, розливних або правильних установок для виготовлення і обробки металевих продуктів, таких як штаби, листи, профілі й інші металеві вироби. Опорні ролики широко відомі з вказаних галузей і нерідко виконуються в два або три ряди, причому вісь ролика встановлюється нерухомо в опорному кронштейні, а навколо цієї осі з можливістю обертання за допомогою тіл кочення встановлюється зовнішнє кільце. Такий відомий пристрій схематично зображений на фіг. 1. Він містить встановлений в опорному кронштейні 9 опорний ролик 1, який включає в себе вісь 2 з середньою віссю а, а також декількома тілами 5 кочення і відповідне зовнішнє кільце 3, яке може знаходитися в контакті з металевим продуктом або валком. Навантаження або введення навантаження, яке впливає через металевий продукт або валок на тіла кочення, позначене зусиллям F. Воно може бути, наприклад, наслідком процесу випрямлення в правильній машині або виникати тільки за рахунок власної маси металевого виробу. Положення місця або точки введення навантаження, як правило, не обмежене показаним вертикальним положенням. Навантаження можуть впливати на опорний ролик або його периферію також під іншими кутами. Недолік зображеного пристрою в тому, що тіла кочення схильні до дуже великого навантаження саме у вищій точці. Зокрема, в певні моменти часу максимально навантажене тільки одне тіло кочення одного ряду, яке знаходиться у вищому положенні. З цього слідує надто нерівномірна несуча здатність тіл кочення одного ряду. Тіло кочення у вищому положенні несе внаслідок введеного лінійного навантаження на зовнішньому кільці приблизно до 50 % навантаження, яке сприймається відповідним рядом. Наслідком цього є зниження (динамічного) коефіцієнта працездатності і терміну служби опорного ролика. Зокрема, в правильних машинах вздовж осі ролика виникають нерівномірні зусилля, за рахунок яких окремі тіла кочення навантажуються особливо сильно, особливо порівняно з сусідніми в подовжньому напрямку тілами кочення. Задачею винаходу є створення опорного ролика, який дозволив би підвищити або оптимізувати (динамічний) коефіцієнт працездатності і/або термін служби. Крім того, повинен бути подоланий переважно щонайменше один з описаних недоліків. Для рішення задачі винахід включає в себе опорний ролик, зокрема для прокатних станів або пристроїв для розливання, транспортування або випрямлення металевих продуктів, який містить циліндричну вісь, розташоване (з можливістю обертання) концентрично до осі ролика зовнішнє кільце в формі порожнистого циліндра і множину розташованих між віссю ролика і зовнішнім кільцем тіл кочення (або рядів тіл кочення). Згідно з винаходом, вісь ролика (щонайменше на окремих ділянках) має розташовану ексцентрично до її (геометричної) середньої осі порожнину, яка розташовується по суті між середньою віссю осі ролика і місцем введення навантаження (на периферії опорного ролика або зовнішнього кільця). За рахунок запропонованого розташування вісь ролика набуває пружності, завдяки якій навантажені тіла кочення можуть в напрямку вершини уникати навантаження. Зокрема навантаження, яке впливає на тіло кочення, краще розподіляється по сусідніх тілах кочення як в подовжньому напрямку осі ролика, так і в напрямку її периферії. Термін служби і динамічний коефіцієнт працездатності опорного ролика підвищуються, а спрацювання опори кочення зменшується. Зокрема лінійне навантаження, яке впливає на зовнішнє кільце, краще розподіляється по різних тілах кочення одного ряду. Як правило, тіла кочення розташовуються переважно декількома рядами, які лежать поруч один з одним в напрямку середньої осі ролика. Віссю ролика називається циліндричне тіло круглого перерізу. У наявності множини більш високоякісних або більш зносостійких тіл кочення більше немає необхідності. Розподіл навантаження і стабільність підвищуються тільки за рахунок порожнини в осі ролика. З іншого боку, можна також використовувати дуже високоякісні і зносостійкі тіла кочення, щоб максимізувати стабільність пристрою. Під терміном "металевий продукт" розуміються металеві штаби, листи, профілі або інші металеві вироби. Згідно з одним переважним варіантом виконання опорного ролика, порожнина простягається щонайменше на 80 % довжини осі ролика. Порожнина може простягатися, зокрема, також по всій довжині осі ролика. Згідно з іншим переважним варіантом виконання опорного ролика, порожнина виконана у вигляді розточки, яка простягається по суті паралельно до середньої осі ролика. Якщо передбачається розточка, то помітного підвищення стабільності опорного ролика можна досягнути тільки за одну операцію (а саме - свердлуванням). 1 UA 108731 C2 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 Згідно з іншим переважним варіантом виконання опорного ролика, середня вісь розточки знаходиться по суті в площині, утвореній точкою введення навантаження і середньою віссю осі ролика. Саме в цій зоні навантаження на тіла кочення найбільше. Згідно з іншим переважним варіантом виконання опорного ролика, розточка має діаметр, відповідний 50-95 %, переважно 75-90 %, радіуса осі ролика. Згідно з іншим переважним варіантом виконання опорного ролика, товщина стінки осі ролика, що залишилася над розточкою (або в напрямку введення навантаження), становить щонайменше 5 %, переважно щонайменше 10 % радіуса осі ролика. Згідно з іншим переважним варіантом виконання опорного ролика, товщина стінки осі ролика, що залишилася над розточкою (або в напрямку введення навантаження) (і що прилягає до розточки), становить найбільше 50 %, переважно найбільше 25 % радіуса осі ролика. Названі діапазони можуть представляти хороший компроміс зі стійкості до навантажень і пружності. Згідно з іншим переважним варіантом виконання опорного ролика, тіла кочення виконані в формі кульок або циліндрів. Згідно з іншим переважним варіантом виконання опорного ролика, зовнішнє кільце і/або тіла кочення мають відповідно товщину перерізу 20-50 %, переважно 25-40 % діаметра осі ролика. Згідно з іншим переважним варіантом виконання опорного ролика, він містить також внутрішнє кільце між віссю ролика і тілами кочення для захисту осі ролика від механічного стирання. Переважно внутрішнє кільце може мати максимальну товщину перерізу менше 20 %, переважно менше 10 % радіуса осі ролика. Крім того, винахід включає в себе роликовий пристрій, зокрема для прокатних станів або пристроїв для розливання, транспортування або випрямлення металевих продуктів. Такий роликовий пристрій включає в себе запропонований опорний ролик і засоби для його опирання. Такі засоби можуть включати в себе щонайменше один опорний кронштейн (переважно щонайменше два опорні кронштейни). Зокрема, вісь ролика може спиратися засобами або опорним кронштейном, в принципі, нерухомо (без можливості обертання). Крім того, винахід включає в себе правильну, розливну або прокатну машину щонайменше з одним опорним роликом або роликовим пристроєм, згідно з одним з описаних вище варіантів виконання. Нарешті, винахід включає в себе також спосіб виготовлення опорного ролика, що включає в себе етапи виконання осі ролика, виконання ексцентричної розточки в осі ролика і збирання осі ролика, тіл кочення і зовнішнього кільця в формі порожнистого циліндра в опорний ролик. При цьому тіла кочення (рядами) між зовнішнім кільцем і віссю ролика утворюють обертову опору. Описані вище варіанти виконання і їх ознаки можуть комбінуватися між собою або взаємозамінюватися. Нижче стисло описані креслення прикладів здійснення винаходу. У цих прикладах містяться інші деталі докладного опису. На кресленнях зображають: - фіг. 1: в перспективі схематичний частковий переріз опорного ролика відповідно до рівня техніки; - фіг. 2: в перспективі схематичний частковий переріз опорного ролика відповідно до прикладу здійснення винаходу. Фіг. 1, яка стосується рівня техніки, вже була описана вище. На фіг. 2 зображений встановлений в опорному кронштейні 90 опорний ролик 10. Аналогічно опорному ролику 1 на фіг. 1 опорний ролик 10 містить вісь 20, зовнішнє кільце 30 і розташовані між зовнішнім кільцем 30 і віссю 20 тіла 50 кочення. Останні розташовані переважно декількома рядами (один біля одного). Вісь 20 має при цьому середню вісь А, над якою є порожнина 70. Переважно порожнина 70 має (перпендикулярно до середньої осі або осі ролика) круглий переріз. Однак переріз може бути також овальним або багатокутним. Можливі також декілька порожнин або паралельно розташованих розточок 70. Винахід не обмежений порожнинами або розточками 70, що знаходяться над середньою віссю А. Навпаки: порожнини або розточки 70 розташовані переважно таким чином, що вони знаходяться по суті між місцем введення навантаження в опорний ролик 10 і середньою віссю А. Таке навантаження може впливати на опорний ролик 10, наприклад, через валок, інший ролик або металевий продукт, що зокрема піддається випрямленню. Як звичайно, вісь 20 ролика встановлена в опорних кронштейнах 90 переважно нерухомо. Осі ролика й інші елементи опорного ролика або роликового пристрою разом з опорним кронштейном 90 можуть бути виготовлені переважно зі сталі або сталевих сплавів. 2 UA 108731 C2 5 10 15 20 25 30 35 Передусім, при роботі опорного ролика 10 на його периферію може впливати навантаження або зусилля F. Периферію опорного ролика або зовнішнього кільця також можна описати, наприклад, як бічну поверхню (оболонку) в формі циліндра. Нерівномірний розподіл навантаження може виникнути, зокрема, в зоні правильної машини. За рахунок виконання розточки або порожнини 70 в осі 20 ролика таке навантаження F може краще розподілятися тілами 50 кочення по осі 20 або додатковому внутрішньому кільцю між тілами 50 кочення і віссю 20. Крім того, за рахунок виконання порожнини 70 навантаження, що впливає на тіло 50 кочення, може краще відводитися на тіла 50 кочення (як в напрямку периферії ролика, так і аксіально), які оточують його. Переважно, як правило, також можливо варіювати профіль осі 20 в осьовому напрямку. Це означає, що, наприклад, вісь 20 в середній частині (якщо дивитися в осьовому напрямку) може бути виконана переважно більшого перерізу, однак на вибір також меншого перерізу, ніж на аксіально зовнішніх ділянках осі 20 ролика. Переважні відносні діаметри зовнішнього кільця 30, тіл 50 кочення і осі 20 вже були наведені в розкритті винаходу. Нарешті, фахівець може пристосувати окремі ознаки винаходу або варіанти його здійснення до наявних умов. Перелік посилальних позицій 1 - опорний ролик 2 - вісь ролика 3 - зовнішнє кільце 5 - тіло кочення 9 - опорний кронштейн 10 - опорний ролик 20 - вісь ролика 30 - зовнішнє кільце 50 - тіло кочення 90 - опорний кронштейн а - середня вісь осі ролика А - середня вісь осі ролика D - діаметр порожнини/розточки F - зусилля/введення навантаження в периферію опорного ролика Μ - середня вісь розточки W - мінімальна товщина стінки осі ролика в напрямку місця введення навантаження ФОРМУЛА ВИНАХОДУ 40 45 50 55 60 1. Опорний ролик (1, 10), зокрема для прокатних станів або пристроїв для розливання, транспортування або випрямлення металевих продуктів, який містить по суті циліндричну вісь (2, 20) ролика, розташоване концентрично до осі (2, 20) ролика зовнішнє кільце (3, 30) у формі порожнистого циліндра і множину розташованих між віссю (2, 20) ролика і зовнішнім кільцем (3, 30) тіл (5, 50) кочення, причому вісь (20) ролика щонайменше на окремих ділянках має розташовану ексцентрично до її середньої осі (А) порожнину (70), яка розташована по суті між середньою віссю (А) і місцем введення навантаження (F) в периферію опорного ролика (1, 10), який відрізняється тим, що порожнина (70) виконана у вигляді розточки (70), яка простягається по суті паралельно до середньої осі (А) осі (20) ролика. 2. Опорний ролик за п. 1, причому порожнина (70) простягається паралельно до середньої осі (А) осі (20) ролика щонайменше на довжину множини тіл (5, 50) кочення і/або щонайменше на 40 %, переважно щонайменше на 80 %, довжини осі (20) ролика. 3. Опорний ролик за п. 1, причому середня вісь (М) розточки (70) знаходиться по суті в площині, утвореній місцем введення навантаження і середньою віссю (А) осі (20) ролика. 4. Опорний ролик за п. 1 або п. 3, причому розточка (70) має діаметр (D), що становить 50-95 %, переважно 75-90 %, радіуса осі (20) ролика. 5. Опорний ролик за одним з пп. 3 або 4, причому мінімальна товщина (W) стінки осі (20) ролика, яка залишилася в напрямку місця введення навантаження поруч з розточкою (70), становить щонайменше 5 %, переважно щонайменше 10 %, радіуса осі (20) ролика. 6. Опорний ролик за одним із пп. 3-5, причому мінімальна товщина (W) стінки осі (20) ролика, яка залишилася в напрямку місця введення навантаження поруч з розточкою (70), становить найбільше 50 %, переважно найбільше 25 %, радіуса осі (20) ролика. 3 UA 108731 C2 5 10 15 20 25 7. Опорний ролик за одним із попередніх пунктів, причому тіла (50) кочення виконані в формі кульок або циліндрів (50). 8. Опорний ролик за одним із попередніх пунктів, причому зовнішнє кільце (30) і/або тіла (50) кочення мають відповідно товщину перерізу 20-50 %, переважно 25-40 %, діаметра осі (20) ролика. 9. Опорний ролик за одним із попередніх пунктів, який включає в себе також розташоване між його віссю (20) і тілами (50) кочення внутрішнє кільце для захисту осі (20) ролика від механічного стирання. 10. Опорний ролик за п. 10, причому внутрішнє кільце має максимальну товщину перерізу менше 20 %, переважно менше 10 %, радіуса осі (20) ролика. 11. Роликовий пристрій, зокрема для прокатних станів або пристроїв для розливання, транспортування або випрямлення металевих продуктів, який містить опорний ролик (10) за одним із попередніх пунктів і засоби для опирання опорного ролика (10), що включають в себе переважно опорний кронштейн (90). 12. Пристрій за п. 11, причому за рахунок засобів для опирання вісь (20) ролика встановлена нерухомо. 13. Правильна, розливна або прокатна машина, що включає в себе щонайменше один опорний ролик (10) або роликовий пристрій за одним із попередніх пунктів. 14. Спосіб виготовлення опорного ролика (10) за одним із пп. 1-10, що включає в себе наступні етапи: - виконання осі (20) ролика, - виконання ексцентричної розточки (70) в осі (20) ролика, причому розточка (70) простягається по суті паралельно до середньої осі (А) осі (20) ролика, і - збирання осі (20) ролика, тіл (50) кочення і зовнішнього кільця (30) у формі порожнистого циліндра в опорний ролик (10), причому тіла (50) кочення між зовнішнім кільцем (30) і віссю (20) ролика утворюють обертову опору. 4 UA 108731 C2 Комп’ютерна верстка М. Шамоніна Державна служба інтелектуальної власності України, вул. Василя Липківського, 45, м. Київ, МСП, 03680, Україна ДП “Український інститут інтелектуальної власності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601 5