самонагружающийся ролик с регулируемым отклонением

Формула изобретения

1. Самонагружающийся ролик с регулируемым отклонением, содержащий неподвижную продольную опорную ось, полую цилиндрическую оболочку с внешней и внутренней цилиндрическими поверхностями, окружающую продольную опорную ось с образованием промежутка между нею и внутренней поверхностью оболочки, узлы опорных башмаков, установленные на оси для поступательного смещения оболочки вдоль плоскости прижима, проходящей через ось ролика и линию прижима, с возможностью прижатия оболочки ролика до контакта с другим роликом по линии прижима и отведения ее от него, и образующие опору для оболочки, и узлы направляющих башмаков, которые попарно установлены один напротив другого по разные стороны продольной опорной оси и плоскости прижима на продольной опорной оси у каждого из ее концов, каждый из которых снабжен поворотным узлом, в котором установлен соответствующий башмак, и в каждом из которых башмак имеет криволинейную лицевую поверхность, взаимодействующую с внутренней поверхностью оболочки, и создает вместе с другим башмаком соответствующей пары узлов направленные взаимно противоположно стабилизирующие усилия, приложенные к оболочке, при этом первый узел каждой пары узлов направляющих башмаков жестко прикреплен к продольной опорной оси, а опорные башмаки и направляющие башмаки являются единственными опорами оболочки на продольной опорной оси, отличающийся тем, что второй узел каждой пары узлов направляющих башмаков установлен на опорной плите, которая установлена на продольной опорной оси с возможностью поворота в плоскости, параллельной плоскости прижима.

2. Ролик по п. 1, отличающийся тем, что опорная плита установлена на опорной оси посредством шкворня.

3. Ролик по п. 1 или 2, отличающийся тем, что продольная опорная ось имеет под опорной плитой имеющий по существу одинаковую с нею протяженность плоский участок, а опорная плита имеет плоскую поверхность, сопрягаемую с плоским участком на продольной опорной оси для крепления узлов направляющих башмаков с возможностью поворота в плоскости, параллельной плоскости прижима.

4. Ролик по пп. 1 3, отличающийся тем, что поворотный узел второго узла направляющих башмаков содержит валик, на котором направляющий башмак установлен с возможностью поворота вокруг оси, параллельной продольной оси ролика.

5. Ролик по пп. 1 4, отличающийся тем, что первый узел направляющих башмаков содержит поршневой держатель, в котором направляющий башмак этого узла установлен с возможностью выдвижения из него, а поворотный узел этого узла направляющих башмаков содержит валик, на котором поршневой держатель установлен с возможностью поворота вокруг оси, параллельной продольной оси ролика.

6. Ролик по п. 5, отличающийся тем, что поршневой держатель и направляющий башмак образуют поршневую камеру, которая соединена с источником рабочей жидкости под давлением.

7. Ролик по п. 2, отличающийся тем, что центральная ось шкворня перпендикулярна плоскости прижима.

8. Ролик по пп. 1 6, отличающийся тем, что поворотные блоки зафиксированы от поступательного смещения по отношению к продольной опорной оси с обоих ее концов вдоль плоскости прижима.

Описание изобретения к патенту

Настоящее изобретение относится к роликам с регулируемым отклонением, которые обычно используются в прессовой или каландровой части бумагоделательной машины. В частности, данное изобретение относится к той разновидности роликов с регулируемым отклонением, которая включает самонагружающиеся ролики, оболочка которых способна поступательно смещаться относительно оси ролика, и, в особенности, к тем из таких роликов, устойчивость оболочки которых поддерживается с помощью поворотно установленных узлов боковых направляющих башмаков с регулируемым положением.

До недавнего времени проблема обеспечения устойчивости оболочки самонагружающегося ролика с регулируемым отклонением не выходила на первый план, поскольку такие ролики относительно недавно стали использоваться в указанной области. Описанный в патенте США N 3885283 самонагружающийся ролик с регулируемым отклонением содержит пару колец, каждое из которых имеет пару плоских параллельных поверхностей. Кольца расположены по оба конца оболочки ролика и способны поступательно смещаться в плоскости прижима по ответным поверхностям неподвижной опорной оси ролика, при этом вращающаяся оболочка поддерживается относительно внешних цилиндрических поверхностей, возможно с помощью подшипников, с опорой на каждое из указанных колец. Устойчивость оболочки ролика в боковом направлении зависит от зазора между параллельными поверхностями колец и оси. Из-за наличия этого зазора достаточная устойчивость не обеспечивается.

Согласно патенту США N 4821384 прижимные башмаки установлены на неподвижной оси ролика с регулируемым отклонением диаметрально противоположно друг другу с возможностью радиального смещения оболочки ролика относительно оси в одну и другую сторону с тем, чтобы обеспечить ее прижим и отвод. На каждом конце ролика установлена пара имеющих боковое расположение направляющих башмаков, обеспечивающих устойчивость оболочки ролика. Однако размещенные друг напротив друга направляющие башмаки едины по конструкции, что ограничивает ход поступательного смещения оболочки ролика относительно неподвижной опорной оси из-за неспособности направляющих башмаков сходиться и расходиться при изменении радиуса внутренней поверхности оболочки ролика относительно опорных поверхностей направляющих башмаков на опорной оси ролика при поступательном движении оболочки ролика. Такие направляющие башмаки не способны компенсировать ни тепловое расширение, ни погрешности размеров из-за неточности изготовления. Кроме того, ширина радиального зазора между опорными поверхностями направляющих башмаков и ответными поверхностями на опорной оси ролика ограничена в связи с тем, что с ее увеличением уменьшается величина давления, необходимого для поддержания оболочки ролика в нужном положении.

Таким образом, существующие виды самонагружающихся роликов с регулируемым отклонением, снабженных средствами стабилизации вращающейся оболочки ролика, имеют либо конструктивные недостатки, либо недостаточно эффективный режим работы, что снижает эффективность их применения или конкурентноспособность. Иными словами, либо средства стабилизации оболочки ролика ограничивают возможности (ход) средств самонагружения оболочки ролика, либо вся конструкция является слишком сложной и дорогостоящей.

Настоящее изобретение предлагает более простую и дешевую конструкцию узла направляющего башмака для самонагружающегося ролика с регулируемым отклонением. Изобретение также содержит уникальную конструкцию крепления с самоустановкой для по меньшей мере одного из направляющих башмаков на каждом конце ролика. Такое самоустанавливающееся крепление позволяет направляющему башмаку поворачиваться вокруг оси, перпендикулярной плоскости прижима, проходящей через продольную ось ролика. Такой поворот позволяет поверхности направляющего башмака поддерживать наилучший следящий контакт с внутренней поверхностью оболочки ротора даже в случае наклонного смещения оболочки ролика относительно ее опорной оси в направлении плоскости прижима.

Предлагаемая конструкция содержит также шквоpни, с помощью которых направляющие башмаки установлены на элементах шарнирного крепления, обеспечивающих поворот башмаков вокруг осей, параллельных продольной оси ролика. В результате отпадает необходимость подготовки опорных площадок с высокими точностью и чистотой обработки поверхности для обеспечения скользящего перемещения направляющих башмаков и/или компенсационных поршней. Также отпадает необходимость прокладки соответствующих гидравлических магистралей в оси и направляющем башмаке и формирования полостей на поверхностях направляющих башмаков и/или компенсационных поршней для создания подушки из рабочей жидкости под давлением вдоль границы между любой направляющей поверхностью (которая сама по себе уже не нужна) и поверхностью башмака с компенсационным поршнем или направляющего башмака.

Таким образом, в предлагаемой конструкции обеспечивается поворотное движение направляющих башмаков вокруг взаимно перпендикулярных осей, чем достигается следящий контакт башмаков с оболочкой ролика в широком диапазоне режимов работы.

Соответственно, целью настоящего изобретения является создание простой и надежной конструкции узла направляющего башмака для обеспечения устойчивости вращающейся оболочки самонагружающегося ролика с регулируемым отклонением.

Еще одной целью настоящего изобретения является создание устройства, обеспечивающего устойчивость самонагружающегося ролика с регулируемым отклонением, в котором по меньшей мере один направляющий башмак способен поворачиваться вокруг двух взаимно перпендикулярных осей.

Отличительной чертой настоящего изобретения является большой ход поступательного смещения оболочки ролика с ее самонагружением, который достигается с помощью стабилизирующего узла направляющего башмака.

Сущность изобретения раскрыта в нижеследующем описании со ссылками на чертежи, где фиг. 1 боковая проекция с частичным разрезом, на которой видна пара расположенных друг напротив друга узлов направляющих башмаков, изображенных не в разрезе; фиг. 2 вид в плане одного конца самонагружающегося ролика с регулируемым отклонением, на котором оболочка ролика изображена в разрезе, а также видны поворотные крепления направляющих башмаков к установочным поверхностям на неподвижной опорной оси ролика; фиг. 3 вид сбоку поперечного разреза по сечению А-А на фиг. 2; фиг. 4 боковая проекция с частичным разрезом, отличающаяся от показанной на фиг. 1 тем, что оболочка ролика изображена прижатой к сопрягаемому ролику.

Оба конца самонагружающегося ролика с регулируемым отклонением, в целом обозначенного на фиг. 1 и 2 поз. 10, одинаковы в том, что касается устройства направляющих башмаков, поэтому в целях краткости и наглядности показан и описан только один конец ролика. Таким образом, следует понимать, что второй комплект направляющих башмаков, аналогичных тем, что на фиг. 1 и 2 в целом обозначены поз. 12 и 14, расположен на другом конце ролика и установлен на опорной оси 16 аналогичным образом.

Сам ролик с регулируемым отклонением в той его части, которая содержит стандартные технические решения, хорошо известен, и потому не описывается здесь слишком подробно. Итак, полая цилиндрическая оболочка 18 с внешней и внутренней цилиндрическими поверхностями 20 и 22 установлена с возможностью вращения относительно неподвижной центральной опорой оси 16. По меньшей мере один, а в данном случае два опорных башмака верхний 24 и нижний 26 - установлены на опорной оси 16 и, проходя вдоль ролика, поддерживают оболочку ролика относительно опорной оси 16, а также способны совершать возвратно-поступательное движение в камерах 28, 30, выполненных в опорной оси, направление которого в каждый данный момент зависит от того, подводится давление рабочей жидкости в камеру (камеры) 28, расположенную под верхним(и) опорным(и) башмаком (башмаками) 24, или отводится из нее. При подводе давления возникает сила, сдвигающая оболочку вверх и компенсирующая ее отклонение в плоскости прижима NP, проходящей через линию прижима N (фиг. 4) и продольную ось 33 ролика 10 (а также не показанную продольную ось сопрягаемого ролика 34). Продольная ось 33 ролика 10 является также продольной осью оболочки 18.

Аналогичным образом при сбросе давления рабочей жидкости из верхней камеры 28 опорный башмак 24 вдвигается обратно в камеру 28, что приводит к опусканию оболочки ролика и образованию зазора С между внешней поверхностью ролика 10 и поверхностью сопрягаемого ролика.

Нижний опорный башмак (башмаки) 26 ориентирован на чертеже противоположно верхнему опорному башмаку 24. Противолежащий упорный башмак 26 работает совместно с верхним упоpным башмаком 24 пpи ослаблении прижима и разъединении сопрягаемых роликов. При подводе давления рабочей жидкости в верхнюю камеру 28 для смещения опорного башмака 24 рабочая жидкость отводится из камеры 30 нижнего опорного башмака 26, чтобы дать ему возможность вдвинуться в свою камеру 30. Аналогично при подводе рабочей жидкости под давлением в нижнюю камеру 30 нижнего опорного башмака для ослабления прижима рабочая жидкость сбрасывается из верхней камеры 28 верхнего опорного башмака, позволяя ему вдвинуться в свою камеру 28. Рабочая жидкость под давлением подается в верхнюю и нижнюю камеры 28 и 30 ролика и отводится оттуда по магистралям 36, 38.

Результатом работы опорных башмаков 24, 26 является возвратно-поступательное движение в плоскости прижима оболочки ролика с прижатием к сопрягаемому ролику и отводом ее от него. Вследствие кривизны опорных башмаков в окружном направлении ролика обеспечивается также некоторая боковая поддержка оболочки ролика. Однако условия работы ролика, характеризующиеся наличием вибpации и сил, возникающих при вращении оболочки ролика, вкупе с требованием обеспечения поступательного смещения оболочки ролика на значительную величину, порядка 5-10 см, диктуют необходимость наличия бокового направляющего устройства, которое способно обеспечить боковую поддержку оболочки ролика, одновременно позволяя осуществлять ее поступательное смещение относительно оси ролика в плоскости прижима NP.

В данном варианте выполнения изобретения применены поворотные продольно ориентированные направляющие башмаки 12, 14, расположенные по обе стороны ролика у каждого его конца, причем расположенные по разные стороны ролика башмаки несколько отличаются друг от друга по конструкции.

Как показано в подробностях на фиг. 1 и 3, направляющее устройство 14, расположенное справа от центральной опорной оси 16, содержит направляющий башмак 44 с криволинейной поверхностью 46, взаимодействующей с внутренней цилиндрической поверхностью 20 оболочки ролика. На внутренней стороне направляющего башмака 44 имеется плоская направляющая поверхность 48 и поршневая часть 50, выступающая наружу относительно направляющей поверхности 48. Поршневой держатель 52 имеет плоскую поршневую поверхность 54, которая смыкается с направляющей поверхностью направляющего башмака с возможностью поворотного движения друг относительно друга. Поршневая часть 50 входит в соответствующую ей поршневую камеру 56 держателя поршня, обеспечивая подвижное крепление направляющего башмака с возможностью его возвратно-поступательного перемещения относительно держателя поршня. В целом этот узел называется компенсационным поршнем, благодаря его способности оказывать стабилизирующее воздействие на оболочку ролика при изменении ее осевой ширины, как более подробно поясняется ниже.

По меньшей мере одна полость 58 расположена на лицевой поверхности направляющего башмака и соединена каналами 61 с распределительной камерой 62 на внутренней стороне направляющего башмака. Эта камера достигает поверхности поршневой части 50, соединяясь с поршневой камерой 56. Гибкая трубка 64 обеспечивает поступление рабочей жидкости под давлением от источника (не показан) в камеру 56 через канал 66 в направлении, обозначенном стрелкой 67. Два элемента шарнирного крепления 68 расположены по обе стороны поршневого держателя 52 и неподвижно прикреплены к центральной опорной оси винтами 70. По обе стороны поршневого держателя укреплены два соосных укороченных валика, ориентированных в продольном направлении и поворотно входящих в соответствующие элементы шарнирного крепления 68. Валики 72, расположенные по обе стороны направляющего башмака 44, имеют совмещенные оси 74, параллельные продольной оси 32 неподвижной опорной оси 16. Аналогично продольная ось 33 вращения оболочки ролика (фиг. 3 и 4) в принципе также должна быть параллельна продольной оси 32 опорной оси ролика, и когда опорные башмаки выдвинуты на одинаковые расстояния, оси 32 и 33 опорной оси и оболочки ролика совпадают, как показано на фиг. 1, отображающей положение при отсутствии отклонения. Очевидно, что если отклонения опорной оси и оболочки ролика неодинаковы, будь то под действием собственного веса или из-за условий работы, их продольные оси не вполне совпадают, но их можно считать по существу совпадающими.

Противолежащий стабилизирующий узел 12 содержит направляющий башмак 82, имеющий пару укрепленных по обе его стороны соосных укороченных валика 84, которые, в свою очередь, установлены с возможностью поворота вокруг своих осей 85 в паре элементов шарнирного крепления 86. Элементы шарнирного крепления 86 неподвижно закреплены на опорной площадке 88 с помощью винтов 90 так, что оси 85 параллельны продольной оси 33 оболочки ролика, находящегося в установившемся состоянии, например, когда оболочка ролика не перекошена относительно опорной оси.

Аналогично тому, как уже было описано в связи с направляющим башмаком 44, криволинейная поверхность 92 направляющего башмака 82 имеет по меньшей мере одну полость 94, соединенную каналами 98 с распределительной камерой 100. Гибкий шланг 102 соединен с источником гидравлической жидкости под давлением (не показан), откуда она поступает в направлении, обозначенном стрелкой 104, через канал 106 в распределительную камеру 100, и в конце концов в полости на поверхности направляющего башмака по каналам 98, обеспечивая смазку между поверхностью башмака и внутренней поверхностью оболочки ролика.

Дискообразный цилиндрический шкворень 108, обеспечивая центровку опорной плиты 88, одним концом входит в отверстие в ней, над которым проходит ось 85 валиков 84, на которых поворотно установлен опорный башмак 82. Другой конец шкворня 108 входит в неглубокое отверстие в неподвижной опорной оси 16. Между шкворнем 108, опорной плитой 88 и опорной осью 16 имеются зазоры, обеспечивающие возможность поворота опорной оси и опорной плиты относительно шкворня 108, расположенного перпендикулярно плоскости прижима Р. Таким образом, элементы шарнирного крепления 86 левого узла 12 направляющего башмака жестко прикреплены к опорной плите 88 винтами 90, но сама опорная плита 88 левого узла 12 направляющего башмака поворотно установлена на плоском участке на боковой стороне опорного вала 16 с помощью шкворня 108.

Таким образом, элементы шарнирного крепления 68, 86 по обе стороны опорной оси 16 во взаимодействии со шкворнем 108 и опорной пластиной 88 удерживают направляющие башмаки 44, 82 от поступательного смещения параллельно плоскости прижима Р, обеспечивая при этом возможность их поворота вокруг осей 74,85, параллельных продольной оси 32 ролика. Кроме того, благодаря конструктивным особенностям, описанным выше, направляющие башмаки могут поворачиваться в плоскостях, параллельных плоскости прижима.

При работе оболочку ролика поступательно смещают при помощи опорных башмаков 24, 26 от нижнего положения, показанного на фиг. 3, вверх в нейтральное положение, показанное на фиг. 1 и далее в верхнее положение, показанное на фиг. 4, где оболочку прижимают по линии N к сопрягаемому ролику 34. Это смещение осуществляют вдоль плоскости прижима Р. Рабочая жидкость под давлением поступает в гибкие трубки 64, 102 и даже в полости 58,94 направляющих башмаков, обеспечивая смазку между их лицевыми поверхностями и внутренней поверхностью оболочки ролика. Рабочая жидкость под давлением, поступающая в поршневую камеру 56, выталкивает наружу поршневую часть 50 и прижимает лицевую поверхность 46 к внутренней поверхности 20 оболочки ролика, создавая противоположно направленные стабилизирующие усилия как результат давления лицевых поверхностей 46,92 на внутреннюю поверхность оболочки ролика. Направляющие башмаки поворачивают из положения, когда они отклонены вверх, с образованием зазора "С", как показано на фиг. 3, в положение с отклонением вниз, когда ролики прижаты друг к другу, как показано на фиг. 4.

Боковое биение внутреннего радиуса вращающейся оболочки ролика относительно продольной оси опорной оси ролика и изменение поперечного расстояния от некоторой точки на внутренней поверхности оболочки ролика до плоскости прижима Р при поступательном смещении оболочки ролика при работе обеспечивается благодаря возвратно-поступательному движению поршневой части 50 направляющего башмака в поршневой камере 56 поршневого держателя. Поскольку оболочка ролика представляет собой цельную деталь, радиальное смещение, вызванное биением или чем-либо еще, относительно одного направляющего башмака вызовет соответствующее смещение в противоположном направлении относительно другого направляющего башмака, так что для поддержки следящего контакта обоих расположенных друг напротив друга направляющих башмаков с внутренней поверхностью оболочки ролика необходим только один компенсационный поршень.

Поскольку поршневая часть 50 направляющего башмака 44, как и его поршневая камера 56, имеет цилиндрическую форму, направляющий башмак 44 способен поворачиваться вокруг центральной поворотной оси 112 поршневой части, установленной в поршневом держателе 52. Это позволяет обеспечить более полный и точный контакт криволинейной лицевой поверхности направляющего башмака с внутренней поверхностью оболочки ролика, несмотря на отклонение, или смещение оболочки ролика относительно опорной оси, вызванное усилием прижима, весом оболочки ролика или компенсирующим усилием, вызванным действием какого-либо из опорных башмаков 24, 26 или их обоих. Оси 74 валиков параллельны продольной оси 32 опорной оси ролика. Они по существу параллельны продольной оси 33 ролика.

Узел 12 направляющего башмака на противоположной стороне центральной опорной оси не имеет ни компенсационного поршня, ни держателя поршня. Тем не менее практически полный контакт лицевой поверхности направляющего башмака с цилиндрической внутренней поверхностью обеспечивает благодаря повороту направляющего башмака 82 вокруг валиков 84 и опорной плиты 88 вокруг шкворня 108. Оси 85 и 110 валиков и шкворня взаимно перпендикулярны. Таким образом, оси 85 валиков параллельны оси 33 оболочки ролика. Они по существу параллельны продольной оси 32 опорной оси ролика.

Таким образом, узел опорного башмака способен обеспечивать поступательное смещение оболочки ролика в плоскости прижима с прижатием ее к сопрягаемому ролику и отведением ее от него благодаря повороту направляющих башмаков 44, 82 вокруг их валиков 72, 84 в сочетании с радиальным выдвижением компенсационного поршня и, кроме того, с поворотом направляющего башмака 44 относительно поршневой части 50 и опорной плиты 88 вокруг центрирующего шквоpня 108.

Боковые стенки 114, 116 центральной оси или, по меньшей мере, участки у ее концов, как правило, параллельны между собой и выполнены достаточно плоскими, по меньшей мере, под элементами шарнирного крепления 68 для обеспечения их надежного крепления к стенке 116.

Расположенная с другой стороны боковая стенка 114 (или, по меньшей мере, участок 115 под опорной плитой 88) является плоской и примыкает к плоской поверхности 148 опорной плиты 88. Таким образом, площадь обработки установочных поверхностей элементов шарнирного крепления на боковых стенках 114, 116 у концов центральной опорной оси не обязательно должна быть большой, точность их обработки не обязательно должна быть настолько высокой, чтобы обеспечивать возможность гладкого возвратно-поступательного скользящего движения по ним, поскольку поворот направляющих башмаков вокруг их валиков устраняет необходимость какого-либо скользящего движения, за исключением небольшого скользящего поворотного движения опорной плиты относительно соответствующей боковой стенки центрального опорного вала при смещении или отклонении оболочки ролика относительно центрального опорного вала.

При вращении оболочки ролика и смещении ее относительно опорного вала не требуется скольжения противолежащего узла направляющего башмака относительно какой-либо обработанной поверхности на опорном валу. Вместо этого направляющие башмаки поворачиваются вокруг своих валиков, в то время как усилие их смазанных лицевых поверхностей оказывает стабилизирующее воздействие на оболочку ролика.

Таким образом, боковые стенки 114, 116 не обязательно должны быть параллельными между собой. Лишь небольшой участок 115 на опорной оси под опорной плитой должен быть плоским для обеспечения хорошего контакта с ним плоской внутренней поверхности опорной плиты. Этот небольшой участок 115 должен быть также параллелен плоскости прижима. Оси 85 отклоняются вместе с оболочкой ролика, а оси 74 отклоняются вместе с опорной осью ролика, однако и те, и другие лежат в плоскостях, параллельных плоскости прижима.

Очевидно, что возможны различные варианты выполнения изобретения, не противоречащие ни его сути, ни описанию, ни прилагаемой формуле. Например, рабочая жидкость может быть подведена не через гибкие трубки, а по иным путям, например, через каналы, соосные с осями валиков 72, 84. Также и поворотные башмаки не обязательно должны быть закреплены на опорной оси от смещения вдоль плоскости прижима, как в описанном варианте. Некоторое смещение элементов шарнирного крепления в направлении вдоль плоскости прижима допускается объемом защиты изобретения. И, разумеется, оболочка ролика удерживается от осевого смещения относительно опорной оси с помощью непоказанных средств, таких как приводное устройство для вращения оболочки ролика.