уплотнение задней крышки подшипника жидкостного трения

Формула изобретения

1. УПЛОТНЕНИЕ ЗАДНЕЙ КРЫШКИ ПОДШИПНИКА ЖИДКОСТНОГО ТРЕНИЯ, содержащее валок со смонтированной на нем втулкой-цапфой, крышку с уплотнениями, кольцо и полость для заполнения густой смазки, отличающееся тем, что уплотнение крышки выполнено скомбинированным в виде армированной резиново-тканевых материалом манжеты, насаженной на кольцо, эластичной диафрагмы V-образной формы и наружного кольца, при этом высота диафрагменной части составляет 0,5 - 0,7 высоты манжеты, которая при этом меньше высоты наружного кольца не менее чем на 1 - 2 мм.

2. Уплотнение по п.1, отличающееся тем, что толщина диафрагменной части комбинированного уплотнения составляет 0,6 - 0,8 толщины уплотняющей кромки манжеты.

3. Уплотнение по п.1, отличающееся тем, что отношение наибольшего диаметра комбинированного уплотнения к наружному диаметру ее манжетной части составляет 1,2 - 1,4.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к металлургии и может быть использовано в прокатном производстве в уплотняющих устройствах для опор валков в предварительно-напряженных клетях, а также в любых других уплотнительных устройствах механизмов и машин, валы которых совершают осевые и радиальные перемещения.

Известно уплотнение задней крышки подшипника жидкостного трения, принятое за прототип, включающее валок, втулку-цапфу, крышку с уплотнениями, кольцо, перегородку из эластичного материала, и полость, заполненную густой смазкой.

Однако данная конструкция узла не позволяет производить радиальную регулиpовку прокатного валка, так как при этом происходит искажение геометрической формы уплотнений, что приводит к разгерметизации узла. Тоже самое, но в меньшем масштабе, наблюдается и при работе ПЖТ, так как при этом втулка-цапфа вместе с прокатным валком совершает колебательные движения в радиальном направлении в пределах диаметрального зазора в подшипнике (0,2-1,5 мм). Эти колебания отслеживаются уплотняющей кромкой манжет, что приводит к усталости кромки, ее растрескиванию и выходу из строя. Герметизация узла нарушается, вследствие чего образуются зазоры между втулкой-цапфой и радиальным уплотнением, а следовательно, утечка смазки и попадание воды, и как следствие, сокращение срока службы ПЖТ.

Целью изобретения является повышение работоспособности ПЖТ путем снижения утечки смазки и защиты от воды и окалины при радиальных перемещениях.

Поставленная цель достигается тем, что уплотнение задней крышки подшипника жидкостного трения, включающее валок со смонтированной на нем втулкой-цапфой, крышку с уплотнениями, жестко смонтированное на торце валка отражательное кольцо и установленное между отражательным кольцом и торцом валка уплотнение из эластичного материала, полость для заполнения густой смазки, образованной между торцом крышки и внутренней торцовой поверхностью, уплотнения выполнены комбинированными и состоят из двух частей, соединенных в одно целое. Одной частью является резиновая армированная манжета, насаженная на отражательное кольцо, к наружному диаметру которой присоединяется эластичная диафрагма У-образной формы, расположенная между наружной поверхностью манжеты и внутренней поверхностью наружного кольца комбинированного уплотнения, при этом кольцо армировано резиново-тканевым материалом. Толщина диафрагменной части выбирается таким образом, чтобы обеспечивалась необходимая прочность и пластичность при радиальных перемещениях вала. Высота же диафрагменной части составляет 0,5-0,7 высоты манжеты, которая при этом меньше высоты наружного кольца не менее чем на 1-2 мм.

Оптимальный вариант для уплотнения задней крышки подшипника жидкостного трения предварительно-напряженной клети, доказанный экспериментальным путем, достигается при толщине диафрагменной части комбинированного уплотнения равной 0,6-0,8 толщины уплотняющей кромки манжеты, а отношение наибольшего диаметра комбинированного уплотнения к наружному диаметру ее манжетной части 1,2-1,4.

Дополнительный поиск известных в науке и технике решений показал, что вышеперечисленные признаки уплотнения задней крышки подшипника жидкостного трения в известных решениях не обнаружены.

На фиг. 1 изображен предлагаемый узел уплотнения крышки подшипника жидкостного трения; на фиг. 2 комбинированное уплотнение, входящее в предлагаемый узел уплотнения задней крышки.

Узел уплотнения задней крышки подшипника жидкостного трения содержит валок 1, смонтированную на нем втулку-цапфу 2, втулку-вкладыш 3, эксцентриковую втулку 4, корпус подушки 5, корпус крышки 6, в котором установлены комбинированные уплотнения 7, контактирующие с поверхностью отражательного кольца 8, смонтированное на торце валка, установленное между отражательным кольцом и торцом валка уплотнение 9 из эластичного материала, прижимная крышка 10, с помощью которой крепятся уплотнения, комбинированные в крышке, и образованная между торцом крышки и внутренней торцовой поверхностью отражательного кольца полость (свободное пространство) 11 заполненная густой смазкой.

Комбинированное уплотнение в свою очередь включает резиновую армированную манжету 12, с наружным диаметром d 13 и толщиной m уплотняющей кромки 14, высотой К-21, эластичную диафрагму У-образной формы 15 с высотой С вершины 16, толщина h которой 17, наружное кольцо 18, с диаметром Д 19, высотой l 20.

Узел работает следующим образом.

При монтаже подушки подшипника жидкостного трения на валок отражательное кольцо 8 прижимается втулкой цапфой 2 к прокатному валку 1. Уплотнение 9 из эластичного материала служит для компенсации неточностей геометрических параметров, возникающих при изготовлении валка, отражательного кольца и втулки-цапфы. Наличие этого уплотнения позволяет снизить требовательность к допускам на изготовление вышеуказанных деталей. Таким образом втулка-цапфа, отражательное кольцо и прокатный валок в собранном виде представляют собой единое целое и при вращении прокатного валка вращаются совместно с ним. Комбинированные уплотнения 7 монтируются в корпусе крышки 6 с помощью прижимного кольца 10. Корпус крышки крепится с помощью винтов на корпусе подушки 5. Комбинированные уплотнения устанавливаются в разные стороны и предназначены одно для удержания масла в ПЖТ, а другое от попадания воды в систему смазки. Для создания более надежной герметизации свободное пространство 11 между прижимным и отражательным кольцами набивается густой смазкой при каждом монтаже ПЖТ на валок. Часть воды, идущей на охлаждение валков, отбрасывается отражательным кольцом 8, другая часть удерживается густой смазкой, окончательная герметизация узла от воды осуществляется одним из универсальных уплотнений 7. Исследованиями по определению влияния высоты и толщины диафрагменной части, высоты наружного кольца по сравнению с высотой манжетной части, отношения наружного диаметра комбинированного уплотнения к наружному диаметру манжеты на работоспособность подшипникового узла при радиальных перемещениях установлено, что предлагаемая конструкция уплотнения наиболее рациональная (см. таблицу).

В комбинированном уплотнении при радиальных регулировках вала, а также при его вибрациях работает часть, выполненная в виде эластичной диафрагмы V-образной формы 15, она сжимается или растягивается в зависимости от направления движения, при этом уплотняющая кромка манжеты 14 не деформируется и герметизация узла не нарушается. При этом толщина диафрагмы выбирается таким образом, чтобы обеспечивалась необходимая прочность при вращении вала и достаточная пластичность при радиальных перемещениях. Оптимальный вариант, выбранный экспериментально, когда толщина диафрагменной части h составляет (0,5-0,6) толщины уплотняющей кромки манжеты m. При толщине h меньше, чем (0,6-0,8)m, недостаточная прочность диафрагмы, она может разорваться при больших радиальных перемещениях, а при h больше (0,6-0,8)m начинает деформироваться уплотняющая кромка m, может нарушаться герметизация.

Высота диафрагмы С выбирается равной (0,5-0,7)К высоты манжеты в зависимости от диаметра уплотняемого вала. Если С<(0,5-0,7)К, то при больших радиальных перемещения будет происходить вытягивание диафрагмы, вследствие чего может произойти разрыв. Если С>(0,5-0,7)К, то будут ограничиваться пределы радиальной регулировки, так как она может сплющится из-за получения острого угла при вершине диафрагмы. При этом высота наружного кольца С уплотнения должна быть не менее, чем на 1-2 мм больше высоты манжеты К. Если эта разница больше 12 мм, то произойдут заклинивание нижней манжетной части, деформирование уплотняющей кромки манжеты, нарушается герметизация уплотнения. А если больше, то увеличиваются габариты уплотнения, а вследствие этого габариты всего узла. Также наиболее благоприятные условия работы комбинированного уплотнения достигаются при выполнении соотношения его наибольшего диаметра Д к диаметру манжеты d равным 1,2-1,4.

Если D/d < (1,2-1,4), то также ограничиваются пределы радиальной регулировки, размеры диафрагмы будут недостаточны, она выключается из работы, так как сплющивается, и нагрузка переходит на манжетную часть, вследствие чего может произойти нарушение герметичности уплотнения.

Если D/d > (1,2-1,4), то увеличиваются габариты узла.

При осевых перемещениях вал скользит по уплотняющей кромке манжеты. Герметичность также не нарушается.

Преимущества предлагаемой манжеты по отношению к аналогу очевидны. Это, в первую очередь, простота конструкции, требующая значительно меньше затрат на ремонт и обслуживание. Кроме того, применение комбинированной манжеты позволяет исключить искажение обычной манжеты при вибрациях вала в пределах диаметрального зазора в подшипнике, т.е. повысить надежность и герметичность при работе.

Таким образом, наличие нескольких деталей и компонентов в узле, участвующих в удержании воды, значительно повышает надежность узла от обводнения системы смазок и, как следствие этого повышается долговечность основных деталей ПЖТ (втулки-вкладыша и втулки-цапфы). Кроме того, в предлагаемом узле отсутствуют быстроизнашивающие детали и не требуются дефицитные материалы из текстолита. Конструкция проста в изготовлении. Для ее разборки требуется значительно меньше рабочего времени. Наличие быстросъемного отражательного кольца позволяет производить осмотр универсальных уплотнений при каждом случае демонтажа подушек с валков (при плановой переточке валков, смене сорта и т.д.), фактически не затрачивая при этом дополнительного рабочего времени.

Особая ценность предлагаемого узла наличие в нем комбинированных уплотнений, причем они могут работать не только в сдвоенном варианте (вода + масло), но и отдельно установленными только от утечек смазки или только от попадания воды в систему смазки. Изобретение может применяться в любых уплотнительных устройствах механизмов и машин, валы которых совершают осевые и радиальные перемещения.