Увідна роликова коробка (її варіанти)

1. Увідна роликова коробка, що містить корпус, із розміщеними в ньому роликотримачами і роликами, встановленими на осі за допомогою підшипників, при цьому роликотримачи постачені подовжніми, а вісь - сполученими осьовими і поперечними каналами, що відрізняється тим, що ролик і вісь виконані збірними, ролик із симетрично розташованих маточин, виготовлених із легкосплавного матеріалу, що утворюють у місці сполучення по зовнішній поверхні канавку, у якій встановлене кільце з калібром, виконане зі зносостійкого матеріалу, товщина якого сумірна із шириною калібру, і втулки, розміщеної в отворі маточини, а вісь додатково обладнана втулкою з отвором, сполученим із поперековим отвором осі, крім того, A (54) УВІДНА РОЛИКОВА КОРОБКА 34404 роликотримачами в пазах корпуса закріплені пропуски з тим же калібром на робочій ділянці. Ролик встановлений на підшипниках котіння. Між підшипниками котіння, в отворі ролика, установлене дистанційне кільце, положення якого визначається розрізним пружинним кільцем, розташованим у канавках отвору ролика й твірної поверхні дистанційного кільця. Між зовнішніми обоймами підшипників і дистанційним кільцем встановлені тарілчасті пружинні кільця, призначені для вибору зазору між торцями підшипників і стінками паза роликотримача. Підшипники в отворі ролика встановлені з гарантованим натягом. Зібраний із підшипниками ролик являє собою нероз'ємне з'єднання. Варто підкреслити, що сучасні дротові і дрібносортові стани працюють із високими швидкостями. Так, наприклад, на стані 150 фірми SKET швидкість прокатування на чистових клітях досягає 30... 50 тис. 1/мін. У зв'язку з цим роликового вузла вистачає для прокатування 400...500 тонн металу. Основним недоліком відомого технічного рішення є малий ресурс роботи увідної роликової коробки. Це обумовлене достатньо швидким зносом направляючого калібру ролика і підшипників котіння, що працюють у позамежному режимі. Крім того, мала різниця розмірів зовнішнього діаметра ролика і діаметра отвору під підшипники, а також складна конфігурація ролика не дозволяють використовувати для його виготовлення, наприклад, твердих сплавів, або кераміки. Задачею запропонованого технічного рішення є збільшення ресурсу роботи увідної роликової коробки в цілому за рахунок нового конструктивного виконання роликового вузла, що дозволяє застосовува ти нові, більш зносостійкі матеріали, крім того, зменшити масу ролика, що знизить навантаження в місці сполучення його з віссю. Поставлена задача досягається тим, що в увідній роликовій коробці, по першому варіанту, що містить корпус із розміщеними в ньому роликотримачами і роликами, встановленими на осі за допомогою підшипників, при цьому роликотримачі постачені подовжніми, а вісь - сполученими осьовими і поперековими каналами. Відповідно до винаходу, ролик і вісь виконані збірними, ролик із симетрично розташованих маточин виготовлених із легкоплавкого матеріалу, що утворюють у місці сполучення по зовнішній поверхні канавку, у якій встановлене кільце з калібром, виконане зі зносостійкого матеріалу, товщина якого сумісна із шириною калібру, і втулки, розміщеної в отворі маточин, а вісь додатково обладнана втулкою з отвором, сполученим із поперечним отвором осі, крім того, між торцями ролика і роликотримачами встановлені керамічні шайби, при цьому втулки виготовлені з високоміцної технічної кераміки й утворюють підшипник ковзання, а складові частини ролика й осі жорстко скріплені між собою, наприклад, епоксидним клеєм. Відповідно до другого варіанту винаходу, вісь увідної роликової коробки по утворюючій поверхні постачена алмазоподібним прошарком на основі вуглецю, замість втулки (по першому варіанті). Об'єднання двох технічних рішень в одну заявку пов'язане з тим, що два даних пристрої вирішують ту саму задачу - збільшення ресурсу роботи увідної роликової коробки принципово тим са мим шляхом - зміною конструкції роликового вузла, що є рівноцінними для рішення поставленої задачі, але не можуть бути об'єднані параметром, що узагальнює. Технічні рішення, що пропонуються, відрізняються від прототипу тим, що ролик, а в однім із варіантів - і вісь роликового вузла, виконані збірними. Це дозволяє частини вузла, що швидко зношуються виготовляти зі зносостійких матеріалів. Так, виготовлення кільця з калібром із зносостійкого матеріалу, наприклад, із металокераміки або карбідосталі, дозволяє зменшити інтенсивність зносу калібру на порядок. Заміна підшипника котіння на підшипник ковзання, опорні деталі якого викопані з високоміцної технічної кераміки, наприклад, кераміки на основі окису цирконію, стабілізованого окисом ітрію, що має дуже низький коефіцієнт тертя, дає можливість у тієї ж ступені збільшити термін служби підшипника. Крім того, заміна підшипника котіння на підшипник ковзання дозволяє зменшити радіальні розміри його елементів і призводить до зниження до 3 разів лінійної швидкості при тієї ж частоті обертання ролика. Порівняльний аналіз запропонованого технічного рішення з прототипом дозволив укласти, що запропонований роликовий вузол є новим конструктивно. Так, у нього виключене розрізне пружинне кільце, розташоване в канавках отвору ролика, виконання яких сполучено з високою точністю і, відповідно, складністю. Підшипник котіння замінений на підшипник ковзання. Для сприйняття осьових навантажень, що виникають у роликовому вузлі на осі, між роликом і роликотримачем установлені керамічні шайби, що фіксують ролик в осьовому напрямку. Крім того, старанно підібраний матеріал, із якого виконані окремі частини роликового вузла. Отже, можна укласти, що запропоноване технічне рішення відповідає критерію "новизна". Відомі технічні рішення (див. пат. Франції 2047741 F16C 17/00, 1971; a.c. CPCP № 976758, F16C 17/00), у яких описані підшипники ковзання з мащенням газовим, що містять рухливі і нерухомі опорні елементи. Крім того, в a.c. CPCP № 976758 робоча поверхня рухливого опорного елемента виконана з покриттям нітриду титана, а робоча поверхня нерухомого опорного елемента виконана з алмазоподібним покриттям на основі вуглецю. Покриття нітридом титану має низький коефіцієнт тертя, проте не забезпечує високої зносостійкості в порівнянні з запропонованим авторами керамічним матеріалом. Крім того, у пристрої, що пропонується, обидві тертьові поверхні підшипника ковзання запропоновано виконувати з кераміки з дуже низьким коефіцієнтом тертя. Дослідження триботехнічних властивостей різноманітних видів керамік наведені в книзі "Керамічні інструментальні матеріали" / Г.Г.Гнесін, Н.И.Осіпова, Г.Д.Ронталь і ін.: Під ред. д-ра техн. наук Г.Г.Гнесіна. - К.: Те хніка, 1991. – 388 л., показують, що найбільшу зносостійкість забезпечує оксидна кераміка, серед яких кераміка на основі двоокису цирконію ZrO2 має найменший знос. Так, порівняльна діаграма об'ємного зносу пари тертя кераміка - сталь AISI (стор.211) показує, що кераміка на основі ZrО2 забезпечує найменший об'ємний знос як кераміки, так і сталі. Таким чином, у пристрої, що пропонується, запропонована нова конструкція роликового 2 34404 вузла з новим сполученням елементів і матеріалів, із яких виготовлені окремі його частини. Отже, з огляду на сукупність суттєвих відмітних ознак запропонованого технічного рішення, можна зробити висновок про відповідність його критерію "винахідницький рівень". Запропоноване технічне рішення пояснюється кресленням. На фіг.1 поданий поперековий переріз увідної роликової коробки. На фіг. 2 наведений роликотримач із роликовим вузлом у розрізі (перший варіант). На фіг. 3 наведений другий варіант виконання роликового вузла в розрізі. Увідна роликова коробка містить корпус 1 (фіг. 1), у котрому шарнірно встановлені роликотримачі 2. У пазу роликотримачів встановлені складові ролики 3 на осі 4. У пазах корпуса 1 встановлені пропуски 5. Ролик 3 (фіг. 2) виконаний збірним, що складається з двох симетрично розташованих маточин 6, виготовлених із легкоплавкого матеріалу, що утворюють у місці сполучення по зовнішній поверхні канавку, у якій встановлене кільце 7 із робочим калібром, виконане зі зносостійкого матеріалу, то вщина якого на 1-2 мм більше ширини направляючого калібру. У отворі маточин 6 встановлена керамічна втулка 8, виго товлена з двоокису цирконію ZrО2. Ролик розміщений на осі, яка складена із, власне осі 4, втулки 9 що містить дві керамічні втулки встановлені нерухомо з зазором 10 між собою, і двох сталевих втулок 11. Між торцями втулки 8 і роликотримачем 2 на осі 4 встановлені керамічні шайби 12, що фіксують ролик 3 в осьовому напрямку. В осі 4 виконані сполучені між собою канали - один уздовж осі 13, а другий поперек 14. Крім того, канал 13 сполучений з каналом 15, виконаному у роликотримачі 2, через камеру 16, замкнуту кришкою 17. На фіг. 3 наведений інший варіант виконання увідної роликової коробки, відповідно до якого вісь 4 виготовлена зі сталі з нанесеним на її алмазоподібним прошарком 18 на основі вуглецю по утворюючій поверхні, тобто на поверхні сполучення з роликом 3, у якому є керамічна втулка 8. Усі збірні елементи ролика 3 і збірної осі (по першому варіанті) сполучені між собою клеєм. Пристрій призначений для забезпечення запровадження переднього кінця прокату в робочий калібр валків і працює таким чином. Заготівля, що прокочується, входить у конічний отвір, утворений двома пропусками 5, що плавно звужуючись закінчується циліндричною ділянкою по перерізі ідентичним профілю калібру попередньої кліті. Пропуски 5 забезпечують гарантоване введення переднього кінця прокату в калібр роликової проводки, утвореної двома роликами 3, що розташовуються в безпосередній близькості від робочих валків, і забезпечують запровадження переднього кінця в калібр робочих валків. Ролики 3 працюють у важких умовах. У момент входу прокату в калібр роликів вони відчувають удар, потім розганяються до сталого режиму. Під час несталого процесу відбувається відносне прослизання, що є основною причиною їхнього зносу. Запропонований пристрій працює таким чином. Через канал 15 подається стиснуте повітря, що надходить у зазор між керамічними втулками 8 і 9 по каналах 13 і 14 і далі через зазор 10. Стиснуте повітря створює розділовий прошарок між керамічними втулками, граючи роль мастила і, виносить тепло, одночасно охолоджуючи їх. Це забезпечує більш високий ресурс роботи підшипника ковзання. Таким чином, запропоноване технічне рішення забезпечує стабільну і безперебійну роботу достатньо тривалий час за рахунок підвищеної зносостійкості матеріалу робочої ділянки ролика і підвищеного ресурсу роботи підшипника ковзання. Крім того, дозволяє зробити процес прокатування більш економічним за рахунок скорочення часу простою стана, пов'язаного зі зміною роликових увідних коробок. 3 34404 Фіг. 1 4 Фіг. 2 34404 5 Фіг. 3 34404 6 34404 __________________________________________________________ ДП "Український інститут промислової власності" (Укрпатент) Україна, 01133, Київ-133, бульв. Лесі Українки, 26 (044) 295-81-42, 295-61-97 __________________________________________________________ Підписано до друку ________ 2001 р. Формат 60х84 1/8. Обсяг ______ обл.-вид. арк. Тираж 50 прим. Зам._______ ____________________________________________________________ УкрІНТЕІ, 03680, Київ-39 МСП, вул. Горького, 180. (044) 268-25-22 ___________________________________________________________ 7