Ролик пічного рольганга

Реферат: Ролик пічного рольганга містить порожнисту сталеву вісь із радіальними вентиляційними отворами, насаджену на привідну і не привідну цапфи, складену бочку, що набрана із зовнішніх кільцевих втулок з поздовжніми виступами та пазами, які сполучені з порожнистою віссю, утворюючі поздовжні осьові вентиляційні канали. Ролик обладнаний ребрами жорсткості з однаковим опором згину по всій їх довжині на внутрішній поверхні порожнистої осі. Вісь виконана із жароміцної сталі листового прокату, а радіальні вентиляційні отвори виконані на поверхні порожнистої осі по гвинтовій лінії таким чином, що радіальні отвори відповідають пазам зовнішніх кільцевих втулок. Крім цього в цапфах з торцевого боку виконані горизонтальні вентиляційні канали з розтрубами, конусність яких знаходиться в межах 1/4…1/3 і направленими у бік не привідної цапфи. UA 87471 U (54) РОЛИК ПІЧНОГО РОЛЬГАНГА UA 87471 U UA 87471 U 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 Корисна модель належить до галузі металургійного машинобудування, а саме до нагрівальних (термічних) печей. Відомий ролик пічного рольганга для транспортування гарячих предметів (патент ЕР 0397231, МПК F27D 3/02), що містить порожнисту сталеву вісь, насаджену на кінцеві цапфи і складену бочку. Складена бочка складається із зовнішніх кільцевих втулок із поздовжніми виступами на їхній внутрішній поверхні, порожнини яких заповнені вогнетривким набиттям. Кільцеві втулки переміщуються (сковзають) в осьовому напрямку. Анкерні виступи виходять назовні із внутрішньої втулки у вогнетривке набиття й утримують набиття у внутрішніх порожнинах пічного ролика. Недоліком відомого ролика є складність конструкції, а саме, зовнішня втулка, як елемент складеної бочки, має внутрішні поздовжні ребра й відповідну їй внутрішню втулку з анкерами, усередині яких перебуває вогнетривка маса (набиття). Внутрішня втулка взаємодіє з порожнистою віссю. Таке конструктивне рішення забезпечує значну різницю температур між внутрішньою й зовнішньою втулкою й відповідною різницею температур між зовнішньою втулкою й порожнистою віссю. При різниці температур, що може досягати 200…300 °C сумарне подовження зовнішніх втулок перевищить зазори між зовнішніми втулками складеної бочки, а самі втулки опиняться під впливом стискаючих напруг. При цьому, у менш нагрітої порожнистої осі за рахунок меншого подовження виникнуть напруги розтягання. При цьому, при певній різниці температур розтягуючі напруги в порожнистій сталевій осі перевищать граничні напруги, що неприпустимо з точки зору міцності. За прототип вибраний ролик пічного рольганга [патент UA 12592 U, МПК F27D 3/02], що містить порожнисту сталеву вісь, насаджену на кінцеві цапфи, і складену бочку, що набирається із зовнішніх кільцевих втулок з поздовжніми виступами на внутрішній поверхні. Зовнішні кільцеві втулки з'єднані безпосередньо з порожнистою сталевою віссю за допомогою центрувальних поясків, які виконані на поздовжніх виступах з боку кожного торця зовнішніх втулок, причому в кінцевих зовнішніх втулках виконані отвори для розміщення елементів, що фіксують втулки відносно кінцевих цапф. На ділянці з'єднання порожнистої сталевої осі і цапфи виконані вентиляційні отвори. У прототипі усунуті деякі недоліки, які властиві попередній конструкції пічних роликів: забезпечена незалежна робота внутрішніх і зовнішніх деталей бочки ролика; складена бочка із жароміцного чавуну підвищила експлуатаційну температуру бочки в печі до 850….900 °C; складена бочка, що набирається із зовнішніх кільцевих втулок з поздовжніми виступами на внутрішній поверхні, забезпечує додаткову вентиляцію у каналах ролика. Однак, в відомій конструкції родика, прийнятого за прототип є недоліки: при тривалій роботі печі температура роликів перевищує температуру простору печі, і середина бочки ролика недостатньо охолоджується, виникає прогин осі бочки ролика, що впливає на працездатність пічного ролика порожниста вісь виконана із конструкційних марок сталей; у менш нагрітої порожнистої осі за рахунок меншого подовження виникнуть напруги розтягання, при цьому, при певній різниці температур розтягуючі напруги в порожнистій сталевій осі перевищують граничні напруги, що неприпустимо з точки зору міцності. В основу корисної моделі поставлена задача підвищення довговічності і надійності роботи пічних роликів. Поставлена задача вирішується за рахунок досягнення технічного результату, який полягає у зменшенні деформації пічних роликів за рахунок охолодження складеної бочки і порожнистої осі спрямованим повітряним струменем через вентиляційні канали. Для досягнення вищевказаного результату ролик пічного рольганга, що містить порожнисту сталеву вісь із радіальними вентиляційними отворами, насаджену на привідну і не привідну цапфи, складену бочку, що набрана із зовнішніх кільцевих втулок з поздовжніми виступами та пазами, які сполучені з порожнистою віссю, утворюючі поздовжні осьові вентиляційні канали, відповідно до корисної моделі, рольганг обладнаний ребрами жорсткості з однаковим опором згину по всій їх довжині на внутрішній поверхні порожнистої осі, при цьому вісь виконана із жароміцної сталі листового прокату, а радіальні вентиляційні отвори виконані на поверхні порожнистої осі по гвинтовій лінії таким чином, що радіальні отвори відповідають пазам зовнішніх кільцевих втулок, крім того в цапфах з торцевого боку виконані горизонтальні вентиляційні канали з розтрубами, конусність яких знаходиться в межах 1/4…1/3 і направленими у бік не привідної цапфи. У результаті порівняльного аналізу передбачуваного рішення із прототипом встановлено, що вони мають наступні загальні ознаки: 1 UA 87471 U 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 порожнисту сталеву вісь із радіальними вентиляційними отворами, насаджену на привідну і не привідну цапфи; складену бочку, що набрана із зовнішніх кільцевих втулок з поздовжніми виступами та пазами, які сполучені з порожнистою віссю, утворюючі поздовжні осьові вентиляційні канали; а також відмінні ознаки: обладнання ребрами жорсткості з однаковим опором згину по всій їх довжині на внутрішній поверхні порожнистої осі; виконання порожнистої осі із жароміцної сталі листового прокату; виконання радіальних вентиляційних отворів на поверхні порожнистої осі по гвинтовій лінії таким чином, що отвори відповідають пазам зовнішніх кільцевих втулок; виконання в цапфах з торцевого боку горизонтальних вентиляційних каналів із розтрубами, конусність яких знаходиться в межах 1/4…1/3 і направленими у бік не приводної цапфи. Таким чином, запропонований ролик пічного рольганга має нове конструктивне виконання вузлів і деталей, нові зв'язки вузлів і деталей, а також нове розміщення їх відносно один одного. Причинно-наслідковий зв'язок між сукупністю ознак, що досягаються, та технічним результатом існує. Завдяки тому, що порожниста вісь виконана з жароміцної сталі, стало можливим підняти допустиму температуру порожнистої осі до 700 °C, а допустимі напруги на згин підняти до 300350 МПа проти 60-80 МПа для конструкційних марок сталі. Завдяки тому, що порожниста вісь оснащена ребрами жорсткості з однаковим опором згину по всій їх довжині на внутрішній поверхні порожнистої осі, стало можливим досягти однакового опору згину по всій довжині та підвищити допустимий момент згину, тим самим, збільшити кількість циклів навантаження, тобто підвищити довговічність роботи пічних роликів. Завдяки тому, що радіальні вентиляційні отвори виконані на поверхні порожнистої осі по гвинтовій лінії таким чином, що радіальні отвори відповідають пазам зовнішніх кільцевих втулок, стало можливим досягти рівномірне охолодження деталей складеної бочки - зовнішніх кільцевих втулок, виконаних з жароміцного чавуну та підвищити експлуатаційну температуру бочки в печі до 950-1000 °C. Завдяки тому, що в цапфах з торцевого боку виконані горизонтальні вентиляційні канали з розтрубами, конусність яких знаходиться в межах 1/4…1/3 і направленими у бік не привідної цапфи, стало можливим забезпечити неперервний повітряний струмінь в порожнистій осі та забезпечити інтенсивне охолодження її, що забезпечило значне підвищення величини опору згину осі та експлуатаційну надійність як осі, так і ролика пічного в цілому. Виключення з вищевказаної сукупності відмінних ознак хоча б однієї з них не забезпечує досягнення технічного результату. По цьому технічному рішенню виконаний технічний проект пічних роликів рольганга з тепловим екраном стана 1700 гарячої прокатки. Корисна модель пояснюється кресленнями, на яких зображено: Фіг. 1 - пічний ролик; Фіг. 2 - розріз А-А по Фіг. 1; Фіг. 3 - розріз В-В по Фіг. 1. Ролик пічного рольганга складається з порожнистої осі 1, що насаджена на приводну 2 і не приводну цапфи 3 та складеної бочки 4, яка набирається із зовнішніх кільцевих втулок 5 на внутрішніх поверхнях яких виконані поздовжні виступи 6 та пази 7. Складена бочка 4 сполучена з віссю 1, утворюючі поздовжні осьові вентиляційні канали 8 (Фіг. 1). Кільцеві зовнішні втулки 5 зцентровані на осі 1 за допомогою поясків 9. На крайніх втулках 10 в місцях посадкових поверхонь 11 з цапфами 2, 3 та у порожнистій сталевій осі 1 виконані спільні отвори 12 для розміщення фіксуючих елементів 13 (Фіг. 2). Радіальні вентиляційні отвори 14 виконані на поверхні порожнистої осі 1 по гвинтовій лінії таким чином, що радіальні отвори 14 відповідають пазам 7 зовнішніх кільцевих втулок 5 (Фіг. 3). На внутрішній поверхні осі 1 (в її порожнині 15) розміщені ребра жорсткості 16 з однаковим опором згину по всій їх довжині. В цапфах 2 і 3 з торцевого боку виконані горизонтальні вентиляційні канали 17 з розтрубами 18, конусність яких знаходиться в межах 1/4…1/3 і направленими у бік не приводної цапфи 3. Ролик встановлений в пічному просторі, утвореному боковими кладками 19 печі. Крайні втулки 10 складеної бочки 4, а також цапфи 2, 3 осі заходять в отвори 20 печі з верхнім зазором 21 і нижнім зазором 22. Ролик пічного рольганга працює в особливих умовах обумовлених призначенням печей і особливістю руху газових потоків. Температура зон завантаження і вивантаження нагрівальних печей значно нижче температури: середньої частини печі через підсмоктування в піч холодного атмосферного повітря через вікна завантаження й вивантаження. 2 UA 87471 U 5 10 15 20 25 30 35 40 45 З іншого боку, при вивченні розподілу температури по поперечному перерізі печі уздовж поздовжньої осі бочки ролика середньої частини при розігріванні печі виявлено, що різниця температури бочки в межах довжини не охолоджуваних роликів незначна. Але поблизу кладки 19 печі спостерігається значне зменшення температури у порівнянні з основною частиною бочки 4. При температури печі 740 °C перепад температур між торцем бочки й перерізом на довжині 200…250 мм від торця на зовнішній поверхні бочки досягає 350…380 °C. При підвищенні температури печі до 950 °C зменшення температури в зазначених місцях досягає 400 °C у тих же перерізах. А температура бочки 4 роликів перевищувала температуру робочого простору печі, наприклад: при температурі простору печі 740 °C - температура бочки ролика 780 °C, при температурі простору печі 800 °C - температура бочки ролика 880 °C, при температурі простору печі 920 °C - температура бочки ролика 970 °C, при температурі простору печі 950 °C - температура бочки ролика 1080 °C. В стаціонарному режиму роботи нагрівальної печі температура торців роликів перевищує температуру робочого простору печі. Все це потребує додаткового охолодження пічних роликів через горизонтальні вентиляційні канали 17 з розтрубами 18, конусність яких знаходиться в межах 1/4…1/3 направлених в сторону не приводної цапфи 3. Таке технічне рішення організує постійне переміщення повітря-струмінь від приводної цапфи 2 до не приводної цапфи 3 та охолоджує деталі осі 1 та складеної бочки 4 ролика. Рух гарячих газів по верхньому зазору 21 створює біля торців роликів розрядження, завдяки якому відсмоктується гаряче повітря з верхніх поздовжніх осьових вентиляційних каналів 8. По нижніх вентиляційних каналах 8 поблизу нижнього зазору 22 повітря з низькою температурою переміщається від торців до середини роликів. У разі обертання роликів і зміні одного з багатьох вентиляційних каналів 8 з нижньої позиції у верхню частину ролика, повітря нагрівається і починає рухатися до торців роликів. Цьому сприяє також розрядження, створене вихідними гарячими газами з печі через зазор 21 між верхнім краєм ролика й кладкою 19 печі (Фіг.1). Вентиляційні отвори 14, вентиляційні канали 17 з розтрубами 18 охолоджують сталеву вісь 1 до температури 700 °C. Таким чином, використання конструкції пічних роликів з різними вентиляційними каналами та отворами дозволить підвищити експлуатаційний наробіток пічних роликів та забезпечить збільшення довговічності і надійності їх роботи. По цьому технічному рішенню виконаний технічний проект пічних роликів рольганга з тепловим екраном стана 1700 гарячої прокатки. ФОРМУЛА КОРИСНОЇ МОДЕЛІ Ролик пічного рольганга, що містить порожнисту сталеву вісь із радіальними вентиляційними отворами, насаджену на привідну і не привідну цапфи, складену бочку, що набрана із зовнішніх кільцевих втулок з поздовжніми виступами та пазами, які сполучені з порожнистою віссю, утворюючі поздовжні осьові вентиляційні канали, який відрізняється тим, що він обладнаний ребрами жорсткості з однаковим опором згину по всій їх довжині на внутрішній поверхні порожнистої осі, при цьому вісь виконана із жароміцної сталі листового прокату, а радіальні вентиляційні отвори виконані на поверхні порожнистої осі по гвинтовій лінії таким чином, що радіальні отвори відповідають пазам зовнішніх кільцевих втулок, крім того в цапфах з торцевого боку виконані горизонтальні вентиляційні канали з розтрубами, конусність яких знаходиться в межах 1/4…1/3 і направленими у бік не привідної цапфи. 3 UA 87471 U 4 UA 87471 U Комп’ютерна верстка Л. Ціхановська 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 5