валок профилегибочного стана

Формула изобретения

Валок профилегибочного стана преимущественно легкого или среднего типа, содержащий вал с шпонкой, на котором размещены формующие элементы, выполненный с расположенными по обе стороны от формующих элементов цапфами под подшипники качения, одна из которых выполнена цилиндрической и сопряжена с хвостовиком, отличающийся тем, что вторая цапфа выполнена в форме усеченного конуса с обращенным к формующим элементам большим основанием и углом наклона образующей конус к оси валка, составляющим 3 - 8^oС, и снабжена резьбовым участком под стопорную гайку, сопряженным с меньшим основанием конуса, и втулкой с наружной цилиндрической поверхностью, имеющий диаметр, равный диаметру цилиндрической цапфы, и внутренней поверхностью эквидистантной поверхности конической цапфы, при этом в зоне сопряжения втулки и конической цапфы со стороны их удаленного от формующих элементов торца высверлено общее отверстие, ось которого параллельна оси валка, для размещения в нем стопорного пальца, а втулка выполнена с фиксирующей ребордой, расположенной со стороны торца, обращенного к фиксирующим элементам.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к прокатному производству и может быть использовано при изготовлении сортовых и листовых гнутых профилей проката.

Основным инструментом профилегибочных станов являются рабочие (формующие) валки, попарно устанавливаемые в подшипниках (обычного качения) подушек клетей. Чаще всего профилегибочные валки изготавливаются составными: на ось (вал) насаживаются с помощью шпонок формующие и дистанционные элементы, стопорящиеся специальными полукольцами. Собранные валки устанавливаются своими цапфами в подшипники клетей и один конец валков (хвостовик) соединяется посредством муфт (или шарниров Гука) со шпинделями привода. Особенности конструкции и изготовления валков профилегибочных станов [1].

Известен инструмент профилегибочного стана с взаимозаменяемыми элементами на верхнем и нижнем валках, выполненный с различными по величине радиусами внешних и внутренних закруглений элементов верхнего валка и с уменьшенной шириной среднего цилиндрического элемента нижнего валка [2].

Известен составной валок многоклетьевого профилегибочного стана для изготовления гофрированных профилей, цилиндрические элементы у которого, формирующие горизонтальные участки, имеют длину, равную проекции гофра, а элементы, формирующие сопряженные наклонные участки профиля, выполнены цилиндрическими и с длиной, равной длине горизонтальных участков [3].

Недостатком известных профилегибочных валков является необходимость съема подшипника качения с цапфы оси при замене формирующих элементов.

Наиболее близким аналогом к предлагаемому является валок профилегибочного стана, преимущественно, легкого или среднего типа [4].

Этот валок содержит вал со шпонкой, на котором размещены формующие элементы, выполненный с расположенными по обе стороны от формующих элементов цапфами под подшипники качения, одна из которых выполнена цилиндрической и сопряжена с хвостовиком.

Недостатком валка такой конструкции также является необходимость объема подшипника с цапфы оси при замене формирующих элементов, что приводит к преждевременному износу этой цапфы и подшипника качения.

Технической задачей изобретения является повышение износостойкости валков и подшипников профилегибочных станов легкого и среднего типов и снижения тем самым затрат при профилировании.

Для решения этой задачи у валка профилегибочного стана, преимущественно легко или среднего типа, содержащего вал со шпонкой, на котором размещены формирующие элементы, выполненный с расположенными по обе стороны от формирующих элементов цапфами под подшипники качения, одна из которых выполнена цилиндрической и сопряжена с хвостовиком, вторая цапфа выполнена в форме усеченного конуса с обращенным к формующим элементам большим основанием и углом наклона образующей конуса к оси валка, составляющим от 3 до 8^o, и снабжена резьбовым участком под стопорную гайку, сопряженным с меньшим основанием конуса, и втулкой с наружной цилиндрической поверхностью, имеющей диаметр, равный диаметру цилиндрической цапфы, и внутренней поверхностью, эквидистантной поверхности конической цапфы, при этом в зоне сопряжения втулки и конической цапфы со стороны их удаленного от формующих элементов торца высверлено общее отверстие, ось которого параллельна оси валка, для размещения в нем стопорного пальца, а втулка выполнена с фиксирующей ребордой, расположенной со стороны торца, обращенного к фиксирующим элементам.

Сущность технического решения заключается в размещении цапфы оси валка со стороны управления станом в подшипнике качения с помощью фиксируемой промежуточной втулки с оптимальным (с точки зрения эксплуатации валка - см. ниже) углом наклона образующей ее конического отверстия.

Такое исполнение профилегибочного валка позволяет при его разработке обойтись без съема подушки с подшипником качения с одной из цапф оси. У заявляемого валка достаточно извлечь стопорный палец и снять промежуточную втулку с подшипником с конической цапфы, в результате чего предотвращается травмирование внутреннего кольца дорогостоящего подшипника и "посадочной" поверхности цапфы, причем, для снятия промежуточной втулки с коническим отверстием требуется значительно меньшее усилие.

На чертеже показан предлагаемый валок профилегибочного стана (стопорные и дистанционные элементы не показаны).

Валок содержит вал 1 со шпонкой 2, на рабочей части которого установлены формирующие элементы, образующие бочку валка 3.

Вал имеет одну цилиндрическую (со стороны привода) цапфу 4 с диаметром "d", сопряженную с хвостовиком 5, который непосредственно соединяется с муфтой привода (не показана). С противоположной стороны (т.е. со стороны управления станом) ось имеет цапфу 6 в форме усеченного конуса, большим диаметром которой d сопряжен с рабочей часть вала 1, причем, d_k < d. Угол наклона к оси валка образующей конической поверхности цапфы 6 = 3-8^o, причем этот угол тем меньше, чем меньше ширина "b" цапфы.

На цапфе 6 установлена промежуточная втулка 7 с коническим отверстием, поверхность которого эквидистанта конической поверхности цапфы. Промежуточная втулка 7 выполнена с фиксирующей 8 ребордой, которая примыкает к рабочей части вала 1 и имеет диаметр, равный диаметру d₁₀ этой части. С меньшим основанием цапфы 6 сопряжен резьбовой участок 9, на который навинчиваются стопорные гайки 10, крепящие подшипник 11, упирающийся в реборду в промежуточной втулке 7.

На торцевых поверхностях 14 и 13, соответственно, цапфы 6 и втулки в зоне их сопряжения высверлено общее отверстие, в котором размещается стопорный палец 12, извлекаемый из соединения с помощью резьбового отверстия в его торце.

При сборке валка на его 1 сначала насаживаются формующие, дистанционные и стопорные (при необходимости) элементы. Затем на коническую цапфу 6 устанавливается промежуточная втулка 7 с подшипником 11, а в общее отверстие этой цапфы и втулки 7 закладывается стопорный палец 12. После завинчивания стопорных гаек 10 валок готов к работе. Разработка валка - в обратной последовательности.

Опытную проверку найденного технического решения производили на профилегибочных станах АО "Магнитогорский металлургический комбинат": 0,4-1,8x40-180 (стан легкого типа) и 1-4x50-300 (стан среднего типа).

С этой целью на обоих станах попеременно использовали при профилировании валки известной конструкции и предлагаемой (с различными величинами углов - см. чертеж), сравнивая степень износа цапф и колец подшипников после одного и того же количества проката.

Сравнительные испытания показали, что износостойкость (т.е. продолжительность рабочей кампании) узла "цапфа-подшипник" у валков предлагаемой конструкции в 3-4 раза выше, чем у известных валков. Трудозатраты при этом уменьшились, в среднем, на 15%. Таким образом, опыты подтвердили приемлемость заявляемого объекта для решения поставленной задачи и после его преимущества перед известным объектом, взятым в качестве наиболее близкого аналога.

Использование заявляемого валка на станке тяжелого типа 2-8x-100-600 не дало положительных результатов вследствие затруднений со снятием промежуточной втулки с цапфы при разработке валков (происходило в ряде случаев заклинивание стопорного пальца из-за больших нагрузок на подшипниковый узел при профилировании).

Величина угла = 3-8^o является оптимальной: при <3 затруднялся съем подшипника и промежуточной втулки, при >8^o наблюдалось радиальное "биение" цапфы, что в обоих случаях ускоряло износ узла "цапфа-подшипник".

Валок профилегибочного стана среднего типа 1-4x-50-300 имеет одну цилиндрическую цапфу с размерами: d = 80 мм и b = 80 мм; диаметр рабочей части вала d₀=115 мм (см. чертеж).

Коническая цапфа выполнена на валу со стороны управления станом; ее наибольший диаметр: d_к=60 мм, наименьший 48 мм, т.е. величина угла (при b = 90 мм, с учетом ширины реборды втулки) равна:

.

Подшипник качения установлен на промежуточной втулке с внешним диаметром 80 мм и упирается в ее реборду, с противоположной стороны подшипник стопорится двумя гайками с диаметром резьбы 1M39x3 мм.

Фиксация промежуточной втулки на конической цапфе - с помощью стопорного пальца с диаметром 6 мм, установленного в общем отверстии глубиной 30 мм торцовых поверхностей цапфы и втулки, ось которого параллельна оси валка.