Прокатна кліть

1. Прокатна кліть, переважно пільгерстана, яка складається зі станини, горизонтальних валків, вста новлених у верхніх і нижніх подушках на підшипники і натискні гвинти, яка відрізняється тим, що вер хня подушка зі сторони хвостовиків валків являє собою фігур у, утворену лівою і правою ділянками-заплечиками П-подібної форми, протилежними відносно вертикальної осі подушок, сторони яких сполучено між собою лініями вище першого порядку в сторони від верти кальної осі подушки, утворюючи середню ділянку з розточкою під радіальний підшипник кочення, і верхню стінку середньої ділянки виконано з потовщенням, пропорційним відстаням між кривими зовнішньої поверхні середньої стінки подушки і радіуса розточки симетрично від вертикальної осі розточки до ділянок сполучен ня із заплечиками, а форма нижньої подушки дзеркально повторює форму верхньої 37310 В основу ви находу покладено завдання: шляхом роззосередження дії всього динамічного навантаження на більшу площину обойми підшипника по його периметру, за рахунок забезпечення необхідного і достатн ього при цьому демпферного прогину вер хньої стінки верхньої подушки і нижньої стінки нижньої подушки, а, значить, охоплення із зусиллям ділянок зовнішньої обойми підшипника, забезпечити можливість переходу на підшипники кочення у робочих клітях з ви сокими динамічними навантаженнями і, отже, підвищити жорсткість, довговічність підшипникових вузлів при одночасному підвищенні якості прокату. Поставлене завдання вирішуєть ся тим, що у прокатній кліті, переважно пільгерста на, яка складається зі станини, горизонтальних валків, встановлених у вер хніх і нижніх подушках на підшипники і натискні гвинти, згідно з винаходом, верхня подушка зі сторони хвостовиків валків являє собою фі гур у, утворену лівою і правою ділянками-заплечиками П-подібної форми, протилежних відносно вертикальної осі подушки, сторони яких сполуче но між собою лініями вище першого порядку в сторони від вертикальної осі подушки, утворюючи середню ділянку з розточкою під підшипник кочення, і верхню стінку середньої ділянки виконано з потовщенням пропорційним відста ням між кривими зовнішньої поверхні середньої стінки подушки і радіуса розточки симетрично від верти кальної осі розточки до ділянок сполучення із заплечиками, а форма нижньої подушки дзеркально повто рює форму верхн ьої подушки, і товщина верхньої стінки верхньої подушки і нижньої стінки нижньої подушки по верти кальній осі розточки складає 0,050,25 діаметра розточки під підшипник, і над верхньою подушкою міститься надставка, а під нижньою подушкою - підставка, які опираються на заплечики відповідних подушці через циліндричні шарніри, розташова ні у розточках надставки, утворюючи зазор між поверхнями надставки і верхньою поверхнею верхньої подушки, а нижня подушка опирається заплечиками на підставку через циліндричні шарніри, утворюючи зазор між поверхнями нижньої подушки і підставки. Завдяки удосконаленій конструкції прокатної кліті, за рахунок форми подушок, утвореної П-подібними заплечиками, сторони яких сполуче но між собою відносно вертикальної осі подушки лініями порядку вище першо го, утворюючи середню ділянку подушки з розточкою під підшипник кочення, забезпечилася можливість передачі зусилля натискного гвин та на ділянки подушки поза зоною розташування підшипника кочення. Виконання поверхні середньої верхньої ділянки подушки по кривій порядку ви ще першо го і відповідно потовщення стінки середньої ділянки від вертикальної осі подушки в сторони до ділянок сполучення зі сторонами заплечиків пропорційно зміні відстані між кривими порядку вище першого забезпечує передачу зусилля на зовнішню обойму підшипника, що збільшується від вертикальної осі подушки до заплечиків. При виникненні динамічних навантажень на прокатні валки зусилля на підшипник розподіляється на дві ділянки сектора кута a в зонах променів кута a, збільшуючи, отже, кількість роликів підшипника, які сприймають сумарне наванта ження на підшипник. Це забезпечується згином верхньої стінки верхн ьої подушки і нижньої стінки нижньої подушки при створенні попередніх зусиль на заплечики натискним гвинтом і в момент піку динамічних навантажень на прокатні валки. Згин верхньої стінки верхньої подушки і нижньої стінки нижньої подушки можливий при товщинах стінок подушок по вертикальній осі розточки під підшипник, що дорівнюють 0,05-0,25 діаметра розточки. При товщи ні стінки меншій ніж 0,05 діаметра розточки під підшипник кочення для клітей, які зазнають високих динамічних навантажень - кліть пільгерстана, при діаметрі шийки валка і відповідно розточки під підшипник кочення, який дорівнює 700 мм, товщина стінки верхньої ділянки верхньої подушки по вертикальній осі розточки складе менше ніж 35 мм. Межа плинності матеріалу подушки, наприклад Сталь 50, складає 275 МПа. При товщи ні менш ніж 0,05 діаметра розточки зусилля розтягу зовнішньої поверхні стінки у зоні вертикальної осі розточки створює напруження, близькі за величиною і межею плинності матеріалу. Зменшення товщини стінки до менш ніж 0,05 діаметра розточки небажане, оскільки може статися руйнування її у зоні вертикальної осі і вихід підшипника з ладу. При використанні матеріалу подушки вуглецевих сталей, наприклад, З0ХС, межа плинності збільшується, однак, враховуючи циклічність навантаження на підшипники і циклічний згин середньої частини подушки у моменти пікових навантажень, товщи на верхньої стінки верхньої подушки не повинна бути меншою ніж 0,05 діаметра розточки під підшипник. При збільшенні товщи ни стінки верхньої ділянки верхньої подушки у зоні вертикальної осі проводки більш ніж 0,25 діаметра розточки під підшипник (понад 140 мм для пільгерстана) небажане, оскільки зусилля на зовнішню обойму підшипника розподіляється локально на малих ділянках сектора кута a і не збільшує площу контактного тиску на тіла кочення - ролики підшипника, і стінка прямує до функцій плити і згин стінки буде незначний. Розташуван ня надставки над верхньою подушкою і підставки під нижньою подушкою з поверхнями, які повернені до них, повторюють їх форму і контактують з подушками в зонах заплечиків через циліндричні шарніри, забезпечує можливість передачі зусиль від натискного механізму гвинта безпосередньо на ділянки заплечиків у зоні розташування шарнірів. Завдяки наявності шарнірів за рахунок їх висоти і висоти розточки в надставках і підставках між поверхнями надставки і верхньою подушкою, і підставки і нижньою подушкою утворюються зазори, які сприяють реалізації демпфер ного прогину стінок подушок. Наявність циліндричних шар нірів, що передають зусилля натискних гвинтів на подушки, забезпечує можливість повороту подушок в осьовій площині при прогинанні валків у момент пікових навантажень, що забезпечує рівномірний розподіл навантажень на радіальні підшипники по довжині шийки валка і підвищує довговічність підшипника. Наведена сукупність ознак заявленої прокатної кліті є достатньою у всі х ви падках, на які поширюється обсяг правового захисту. 2 37310 Крім того, заявлювана прокатна кліть має й інші відмінні ознаки, які вдосконалюють, доповнюють і характе ризують винахід в окремих випадках його виконання і використання. Розташуван ня верхньої стінки середньої ділянки верхньої подушки і нижньої стінки цієї ділянки нижньої подушки в секторах кута a - 60-120° з вершинами у центрах розточок під підшипник кочення і бісектрисами кутів, що проходять по вертикальній осі розточки, обумовлено такими факторами. Роззосередження наванта ження на підшипник в секторі кута a позитивно позначається на роботі підшипника - на його довговічності, збільшуєть ся площа контактного тиску роликів підшипника на поверхні обойми, відповідно знижується навантаження на кожен ролик підшипника. Створюються передумови використання у клітях з динамічними навантаженнями, наприклад, пільгерстана, підшипників кочення, замість підшипників ковзання, що ви користо вуються в та ких клітях. Цим забезпечується стабільна жорсткість валкових опор кліті і ви сока якість прокату. При куті a менш ніж 60° основне зусилля на зовнішню обойму підшипника буде передаватися в сектора кута a, тобто, фактично зменшиться площа контактних натисків на тіло кочення підшипника, кількість тіл кочення - роликів, що беруть на себе наванта ження, зменшується і значно збільшуєть ся контактний тиск на ролики. При високих динамічних наванта женнях це може призвести до деформації обойми підшипника. При куті a більш ніж 120° розподіл зусиль на зовнішню обойму підшипника відбувається в зоні, близькій до горизонтальної осі підшипника, що негативно позначається на роботі роликів в обоймах підшипника. Крім того, збільшується ширина подушки і зменшуєть ся висота заплечиків і можливий їх згин, що неприпустимо. Окрім цього, згідно з винаходом, товщи на стінок подушок на ділянках по променях кута a складає 1,1-2,5 товщи ни стінки подушки по вертикальній осі розточки під підшипник кочення. Рівномірне потовщення стінки верхньої середньої ділянки верхньої подушки і нижньої стінки нижньої подушки до вказаних величин необхідне для створення рівномірного розподілу зусиль на обойму підшипника на ділянках сектора кута a= =60-120°, що знаходяться в зоні його променів. Це забезпечує рівномірне навантаження на тіла кочення підшипника, збільшуючи число тіл кочення, що беруть участь в передачі зусилля на обойми підшипника. При товщині стінки подушки по променях кута a менш ніж 1,1 товщини стінки верхньої середньої ділянки верхньої подушки по верти кальній осі розточки - бісектрисі кута a локальні ділянки зусиль на зовнішню обойму підшипника по променях кута a значно зменшуєть ся, і максимальне зусилля наближається до горизонтальної осі підшипника при a = 100-120°, що небажано, оскільки можливе заклинювання тіл кочення в обоймах підшипника. При товщині стінки подушки по променях кута a більш ніж 2,5 товщи ни стінки верхньої середньої ділянки на верти кальній осі розточки, необхідно збільши ти ширину заплечиків, що небажано, і зона зусиль буде наближатися до верши ни стінки в зоні вертикальної осі розточки, що зменшує площу роззосередження навантаження на більшу кількість тіл обертання підшипника. Крім того, згідно з винаходом, зазор між поверхнями подушки і надставки, подушки і підставки складає 0,05-0,2 товщини стінки середньої частини подушки по вертикальній осі розточки під підшипник кочення і в зазорі містяться демпферні прокладки. Зазор необхідний для зміни форми стінки подушки в моменти розподілу з усиль по правих і лівих секторах зовнішньої обойми підшипника при виникненні зусиль згинання на внутрішніх поверхнях стінки подушки в зонах променів кута a і зовнішньої поверхні стінки подушки в зоні вертикальної осі розточки під підшипник. Розміщення в зазорі демпферної прокладки необхідне для згладжування зусиль розтягання в момент пікових наванта жень, усунення ударних навантажень на підшипник. При зазорі менш ніж 0,05 товщини стінки подушки по вертикальній осі розточки добитися згладжування ударних навантажень важко, оскільки тонка прокладка має незначну демпферну властивість, а збільшення зазору до більш ніж 0,2 товщини стінки подушки небажане, оскільки можливе спотворення форми зовнішньої обойми підшипника. Пристрій пояснюється фігурами 1-3. На фіг.1 зображено прокатну кліть зі сторони хвостовиків прокатних валків; на фіг.2 - прокатна кліть зі сторони прокатки; на фіг.3 - верхня подушка з епюрами розподілу навантажень на підшипники кочення. Пристрій складається зі станини 1 (фіг.1,2), горизонтальних валків 2, які встановлено у верхніх і нижніх подушках 3,4 на радіальних підшипниках кочення 5, що містяться в розточках 6 подушок 3,4. Верхня подушка 3 зі сторони хвостовиків валків 2 являє собою фігур у, утворену лівою і правою ділянками-заплечиками 7,8 П-подібної форми, сторони яких протилежно скеровано одна до одної відносно вертикальної осі розточки 6, сполуче но між собою в точках а і в (фіг.3) лініями 9 вище першого порядку, утворюючи середню ділянку подушки 3 з розточкою 6 під підшипник кочення 5. Верхня стінка 10 середньої ділянки верхньої подушки 3 лежить в секторі кута a, що до рівнює 60-120, промені якого розхо дяться від вер шини, яка лежить у центрі осі підшипника 5 вгору і в сторони до точок а і в (фіг.3) сполучення ліній зі сторонами заплечиків 7,8, з бісектрисою кута a, що проходить по вертикальній осі розточки 6. Стінку 10 подушки 3 виконано з потовщенням, пропорційним відстаням між кривими порядку вище першого симетрично від вертикальної осі розточки 6 до точок а і в сполучен ня із заплечиками 7,8. Товщи на стінки 10 верхньої подушки 3 і нижньої стінки нижньої подушки 4 по вертикальній осі розточки 6 складає 0,05-0,25 діаметра розточки 6. Форма нижньої подушки 4 дзеркально повторює форму вер хньої подушки 3. Над верхньою подушкою 3, під натискним гвинтом 11 міститься надставка 12, а під нижньою подушкою 4 - підставка 13. Надставка 12 опи 3 37310 рається на заплечики 7,8 подушки 3 через циліндричні шарніри 14, утворюючи зазор 15 між поверхнею надставки 12, яка повто рює форму поверхні подушки 3, і поверхнею подушки 3. Нижня подушка 4 опирається заплечиками 7,8 на підставку 13 через циліндричні шарніри 16, утворюючи зазор 15 між поверхнями подушки 4 і підставки 13. Шарніри 14 вільно зафіксовано у розточках надставки 12 стяжними болта ми 17, закріплюючи подушку 3 до надставки 12, з можливістю повороту подушки 3 в осьовій площині при згинах валків 2. Зазор 15 між поверхнями подушок 3,4 надставки 12 і підставки 13 складає 0,05-0,2 товщини А стінки 10 по вертикальній осі розточки 6 під підшипник 5. В зазорах встановлено демпфуючі прокладки, наприклад, сплав марганцево-мідний, що має демпфуючі властивості. Товщи на стінки 10 подушок 3,4 на ділянках променів кута складає 1,1-2,5 товщи ни А стінки 10 по вертикальній осі розточки 6. Нижня поверхня 18 стінки 10 подушки 3 і верхня поверхня стінки 10 подушки 4 виконано у вигляді трапецій, які менши ми основами повернено одна до одної. Між заплечиками 7,8 нижньої подушки 4 і упорами 19 встановлено гідроциліндри 20 розпору подушки. Механізм розпору верхн ьої подушки 3 на фіг. не показано. На фіг.3 показано епюру 21 розподілу на вантаження на підшипник за прототипом і епюру 22 розподілу навантаження на підшипник для пропонованої прокатної кліті при m/А = 2,0 і a= 120°. Підшипникові вузли прокатної кліті пільгерстана збирають таким чином. На робочі валки 2 насаджують касетні втулки (на фіг. не показано), на котрі монтують подушки 3,4 з чотирирядними роликовими підшипниками кочення 5. На поверхню верхньої подушки 3 і на поверхню підставки 13 встановлюють прокладки, наприклад, з Mn-Cu сплаву, що має високу демпфуючу здатність, товщиною 0,05-0,2 товщини стінки 10 верхньої подушки 3. Подушку 3 з'єднюють з надставкою 12 стяжними болтами 17, попередньо встановивши у розточках надставки 12 і підставки 13 циліндричні шарніри-вкладиші 14,16. Висота шарніра більша від висоти розточки на величину зазору 15. Затягують гайки стяжних болтів 17 із зусиллям, достатнім для забезпечення осьової свободи подушки 3 і виникнення згину прокатних валків 2 і притискання прокладки до поверхонь між подушкою 3 і надставкою 12. Після встановлення нижньої подушки 4 на підставку 13 з шарнірними вкладишами 16 вмикають механізм розпору 20 подушки 4, забезпечуючи при цьому зусилля притискання подушки 4 через вкладиші 16 до підставки 13. Прокатна кліть працює таким чином. При прокатуванні заготовки, наприклад, на пільгерстані переднім конусом (бойком) калібра валків 2 відбувається основна деформація. Валки 2 захоплюють ділянку гільзи, натягненої на дорн (на фіг. не показано) з подальшим розкатуванням ділянки гільзи. У момент схоплення ділянки гільзи відбувається удар конусом калібра об гільзу. Цей удар передається через шийки валків 2 на підшипник 5. Навантаження на зовнішню обойму підшипника 6 передається через ролики на праву і ліву зони сектора кута a. При цьому відбувається додатковий згин стінок 10 подушок 3,4 і до датковий перерозподіл навантаження на більшу части ну вн утрішніх поверхонь зовнішніх обойм. За рахунок демпфуючих прокладок з незначною зміною діапазона зазору 15 і згину подушок згладжується ударне навантаження на підшипники 5, що забезпечує підвищену стійкість підшипників 5. У момент динамічного навантаження відбувається осьове прогинання валків 2. Подушки 3,4 обертаються по осі прокатування по поверхнях циліндричних вкладишів 14,16, зберігаючи паралельність з осями підшипників 5 і жорсткість по всій довжині підшипників 5. Пропонована удосконалена прокатна кліть може бути використа на на станах з високими динамічними навантаженнями - пільгерстані і забезпечить виробництво прокату, наприклад, труб високоточними геометричними розмірами, за рахунок переходу на радільні підшипники кочення замість підшипників ковзання. 4 37310 Фіг. 1 5 37310 Фіг. 2 Фіг. 3 Тираж 50 екз. Відкрите акціонерне товариство «Патент» Україна, 88000, м. Ужгород, вул. Гагаріна, 101 (03122) 3 – 72 – 89 (03122) 2 – 57 – 03 6 37310 7