Опора скольжения

Полезная модель относится к деталям машин и механизмов, в частности, - к опорам скольжения валов.

Основная задача, решаемая полезной моделью, - повышение срока эксплуатации опоры скольжения.

Предлагаемая опора скольжения вала кромкокрошительных ножниц толстолистового стана содержит корпус с крепежными отверстиями у основания и крышку, крепящуюся на корпусе, которые образуют при их соединении отверстие заданного диаметра для цапфы вала, и отличается тем, что в крышке и корпусе выполнено по два гладких вертикальных сквозных отверстия для стяжных болтов, а в корпусе дополнительно выполнены два горизонтальных квадратных сквозных отверстия, параллельных оси вала и соединенных с упомянутыми вертикальными отверстиями корпуса, при этом суммарная площадь квадратных отверстий составляет 0,24...0,28 от площади F поперечного горизонтального сечения корпуса; корпус и крышка могут быть выполнены из кованной литой стали с _в=550...650 МПа, а площадь отверстия для цапфы собранного корпуса f=(0,28...0,24)F.

Полезная модель относится к деталям машин и механизмов и может быть использовано в качестве опоры валов, работающих в сложных условиях.

В качестве опор валов различных машин и механизмов широко используются опоры скольжения, в которых цапфы валов установлены в подшипниках скольжения. Конструкции таких опор и особенности их эксплуатации достаточно подробно описаны в книге П.И. Орлова «Основы конструирования», 2 кн., М., «Машиностроение», 1988, с.323-404. Весьма распространенными являются сборные опоры, состоящие из корпуса и крышки, образующих отверстие для цапфы вала.

Известна гидростатодинамическая опора, содержащая охватывающую цапфу вала втулку с расположенными на ней плавающими ступенчатыми опорными элементами, а также систему для подвода и слива смазки (см. а.с. СССР №969995, кл. F16C 32/06, опубл. в БИ №40, 1982 г.). Однако эта опора непригодна для тяжелонагруженных валов, работающих в условиях повышенных температур окружающего пространства.

Наиболее близким аналогом к заявляемому устройству является опора скольжения, приведенная в книге Д.Ф.Куприянова и Г.Ф.Метальникова «Техническая механика», М., «Высшая школа», 1975, с.422-424 и рис.3.108.

Эта опора (подшипник скольжения) - разъемная, содержащая корпус с крепежными отверстиями у основания и крышку, крепящуюся на корпусе, которые образуют при их соединении отверстие заданного диаметра для цапфы вала, и характеризуется тем, что отверстия для стяжных болтов проходят через крышку и корпус, а сами болты устанавливаются с нижнего торца корпуса. Недостатком такой опоры является необходимость ее подъема при замене болтов или снятии крышки для установки в опоре цапфы вала, что усложняет эксплуатацию опоры и сокращает срок ее службы.

Технической задачей настоящей полезной модели является повышение срока эксплуатации опоры скольжения.

Для решения этой задачи в предлагаемой опоре скольжения вала кромкокрошительных ножниц толстолистового стана, содержащей корпус с крепежными отверстиями у основания и крышку, крепящуюся на корпусе, которые образуют при их соединении отверстие заданного диаметра для цапфы вала, в отличие от ближайшего аналога, в крышке и корпусе выполнено по два гладких вертикальных сквозных отверстия для стяжных болтов, а в корпусе дополнительно выполнены два горизонтальных сквозных отверстия, параллельных оси вала и соединенных с упомянутыми вертикальными отверстиями корпуса, при этом суммарная площадь квадратных отверстий составляет 0,24...0,28 от площади F поперечного горизонтального сечения корпуса; корпус и крышка могут быть выполнены из кованной литой стали с _в=550...650МПа, а площадь отверстия для цапфы собранного корпуса f=(0,28...0,24)F.

Приведенные параметры опоры получены при обработке опытных данных и являются эмпирическими.

Сущность заявляемого технического решения заключается в оптимизации конструкции опоры вала кромкокрошительных ножниц, работающей при повышенных вибрациях и температуре. Наличие квадратных отверстий в корпусе опоры (они служат для размещения гаек стяжных болтов) упрощает ее монтаж и демонтаж, а рекомендуемые параметры опоры повышают срок ее эксплуатации.

Предлагаемая опора скольжения показана на фиг.1.

Корпус 1 опоры выполнен с вертикальными крепежными отверстиями 2 на своем основании, а также содержит сквозные отверстия 3 с диаметром d для стяжных болтов. Эти отверстия соединены с двумя горизонтальными квадратными сквозными отверстиями 4, параллельными оси XX вала, цапфа которого размещается в опоре.

Суммарная площадь квадратных отверстий f=2×h×b=(0,24...0,28)F, где F=B×L.

Крышка 5 опоры также содержит сквозные вертикальные отверстия 6 для стяжных болтов, соосные с отверстиями 3 корпуса. Этими болтами 7 крышка скрепляется с корпусом, образуя посадочное отверстие 8 для цапфы вала, причем, площадь отверстия =f=(0,28...0,34)F. Крышку и корпус опоры наиболее 4 целесообразно изготавливать из кованной стали с временным сопротивлением _в=550...650 МПа.

Опытную проверку предлагаемой опоры осуществляли на кромкокрошительных ножницах толстолистового стана 2350 ОАО «Магнитогорский металлургический комбинат».

С этой целью при работе указанных ножниц испытывались предлагаемая опора и опора (подшипник скольжения), выбранная в качестве ближайшего аналога (см. выше). При этом предлагаемая опора была изготовлена в нескольких вариантах, а результаты опытов оценивались по длительности работы опор.

Наилучшие результаты (максимальный срок эксплуатации) получены для рекомендуемой опоры; отклонения от заявляемых ее параметров ухудшали достигнутые показатели.

Так, выполнение отверстий для стяжных болтов с резьбой (т.е. использовались винты) и при отсутствии в корпусе квадратных отверстий затрудняло изготовление и сборку опоры с одновременным уменьшением срока ее службы (в основном - из-за износа резьбы в отверстиях) почти на 25%. При площади квадратных отверстий f<0,24F (т.е. при использовании стяжных болтов уменьшенного диаметра, от которого зависит размер гаек) срок службы опор уменьшался на 8...12%, а увеличение размеров этих отверстий (f>0,28F) ослабляло корпус опоры, в результате чего наблюдалось появление трещин усталости в районе квадратных отверстий.

Аналогичным образом, увеличение площади отверстий для цапфы до f=(0,35...0,40)F приводило к ослаблению корпуса, а при f<0,28F необоснованно возрастали габариты (и расход металла) опоры. Опоры с оптимальными размерами, но выполненные из литой стали, а также кованной, но с _в<550 МПа

работали на 8...17% меньше, чем предлагаемые, а использование стали с _в>650 МПа только удорожало изготовление опор.

Известная опора прослужила при опытной проверке на 18% меньше заявляемой и была более сложной в эксплуатации.

Таким образом, опытная проверка доказала приемлемость найденного технического решения для достижения поставленной цели и его преимущества перед известным объектом.

Технико-экономические исследования, проведенные в ОАО «ММК» показали, что заявляемое изобретение при использовании в оборудовании, аналогичным стану 2350 комбината, позволит повысить срок службы опор не менее, чем на 18% без ухудшения эксплуатационных характеристик.

Пример конкретного выполнения

Опора скольжения вала кромкокрошительных ножниц толстолистового стана 2350 горячей прокатки имеет вид, показанный на фиг.1. Опора выполнена из кованной стали 50 (по ГОСТ 1050) с _в=600 МПа.

Размеры опоры: H ₁=760 мм, H₂=205 мм, L=550 мм, В=310 мм, Н₃=220 мм, D=260 мм, d=30 мм, ###U1115×b=150×150, т.е. f/F=2###U1115b/LВ=2×150×150/550×3100,26; Н₄=230 мм.

f=D²/4=×260²/453100 мм², т.е. f/F=53100/(550×310)=0,31

1. Опора скольжения вала кромкокрошительных ножниц толстолистового стана, содержащая корпус с крепежными отверстиями у основания и крышку, крепящуюся на корпусе, которые образуют при их соединении отверстие заданного диаметра для цапфы вала, отличающаяся тем, что в крышке и корпусе выполнено по два гладких вертикальных сквозных отверстия для стяжных болтов, а в корпусе дополнительно выполнены два горизонтальных квадратных сквозных отверстия, параллельных оси вала и соединенных с упомянутыми вертикальными отверстиями корпуса, при этом суммарная площадь квадратных отверстий составляет 0,24...0,28 от площади F поперечного горизонтального сечения корпуса.

2. Опора по п.1, отличающаяся тем, что корпус и крышка выполнены из кованной стали с временным сопротивлением _в=550...650 МПа.

3. Опора по п.1, отличающаяся тем, что площадь отверстия для цапфы собранного корпуса f=(0,287...0,24)F.