Составной прокатный валок
Изобретение относится к металлургии, а именно к прокатным валкам для прокатки металлов, преимущественно мелкосортных. Изобретение предусматривает значительное повышение работоспособности валка посредством Г-образного упругого элемента, который контактирует с радиальным пазом оси. 6 ил.
Изобретение относится к металлургии, а именно к прокатным валкам для прокатки черных и цветных металлов, преимущественно мелкосортных.
Известны составные прокатные валки, содержащие ось, насаженный на нее бандаж из износостойкого материала и установленную между осью и бандажом упругую втулку с образующей в виде волнообразной кривой [1] Недостаточная упругость данных втулок (под упругостью понимается способность упругого элемента иметь максимальную деформацию при минимальных напряжениях, возникающих в его сечении, не может обеспечить необходимой величины давления между бандажом и осью, что приводит либо к разрушению (при жесткой упругости втулки), либо к проворачиванию бандажа на оси (при слабой упругости втулки). Кроме того контакт бандажа с упругой втулкой происходит по линии, а это вызывает повышенное удельное давление на границе контакта, способствующего усиленному износу соприкасающихся поверхностей, что приводит к ослаблению натяга и потере работоспособности валка. При шаге упругой линии втулки, равном или большем толщины бандажа, возникают дополнительные изгибающие напряжения в сечении бандажа в плоскости, перпендикулярной оси бандажа. Известен составной валок, содержащий бандаж из твердого сплава и устройство для крепления бандажа. С целью компенсации теплового расширения между бандажом и осью установлена втулка, имеющая замкнутую полость, а вдоль оси вращения осевой канал, в который установлен плунжер, перемещаемый через винтовую передачу. Полость соединена с осевым каналом посредством радиальных каналов, и данные каналы и полость заполнены жидкотекучим материалом. При изменении температуры в процессе эксплуатации стальная ось изменяется в размерах больше, чем твердосплавный бандаж, но в связи с тем, что плунжер производит постоянное давление на жидкотекучий материал с помощью регулировочного устройства, давление втулки на бандаж сохраняется постоянным, а плунжер соответственно меняет свое положение в осевом канале. Недостатком конструкции является повышенная трудоемкость изготовления валка в связи с обеспечением герметичности; повышенные требования к эксплуатации таких валков в связи с необходимостью контроля работы регулировочного устройства. Кроме того при использовании втулки, изготовленной из металлов, в поперечных сечениях втулки, расположенных в плоскостях торцовых поверхностей бандажа, в процессе нагрева возникают опасные напряжения сдвига, которые могут привести к трещинам и нарушению герметичности. Работоспособность валка находится к прямой зависимости от герметичности и четкой работы регулировочного устройства, а так как это связано с большим количеством случайных факторов, повышение работоспособности данной конструкции незначительное. Известен составной валок, содержащий корпус, ось и твердосплавный бандаж. С целью компенсации теплового расширения бандажа и оси в теле оси с ее внутренних торцов выполнены концентрические пазы, причем каждый паз с одного торца перекрывает паз с другого торца. Недостатком устройства является то, что в связи с ограниченными габаритами валка при больших нагрузках на валок упругость элементов подобной формы может оказаться не достаточной, что вызовет потерю работоспособности валка. Это объясняется тем, что упругость элемента в кубической зависимости определяется от его длины, а длина его сравнительно мала и ограничена высотой бандажа. Цель изобретения повышение работоспособности валка посредством компенсации теплового расширения бандажа и оси и упрощение его конструкции. Цель достигается тем, что упругий элемент в оси выполнен Г-образной формы, в оси выполнены радиальные пазы, причем горизонтальная полоса Г-образного элемента контактирует с радиальным пазом оси. На фиг. 1 представлена схема предлагаемого прокатного валка, разрез; на фиг.2 сечение А-А на фиг.1; на фиг.3, 4, 5 и 6 упругий элемент. Прокатный валок содержит ось 1, левую 2 и правую 3 щеки, твердосплавный бандаж 4. Соединение всех деталей осуществляется посредством винтов 5. Между твердосплавным бандажом 4 и осью валка выполнен зазор, определяемый из условий создания минимального натяга при рабочей температуре валка. Размеры и количество винтов определяются из условий создания силы сжатия бандажа 4, достаточной для предотвращения смещения его под действием усилий, возникающих при прокатке. В оси 1 выполнен упругий элемент 6 Г-образной формы. Для обеспечения возможности работы упругого элемента в оси выполнены радиальные пазы 7 (фиг.2), а также отверстия под винты имеют достаточную величину. Устройство работает следующим образом. На ось 1 валка устанавливаются бандаж 4, затем правая 3 и левая 2 щеки, и вся конструкция затягивается винтами 5. В процессе работы при нагреве валка до рабочей температуры предварительный зазор между осью и бандажом выбирается, не создавая излишних напряжений растяжения в бандаже. В случае увеличения температуры валка выше нормальной компенсация теплового расширения оси (коэффициент температурного расширения твердосплавного бандажа в два раза меньше коэффициента температурного расширения стальной оси) осуществляется за счет упругого Г-образного элемента, в результате чего в бандаже не создаются напряжения растяжения, что обуславливает повышенную износостойкость валка и предотвращает выход из строя по причине разрушения бандажа. Упругие элементы Г-образной формы успешно компенсируют тепловое расширение бандажа и оси в валках мелкосортных станов, где ширина валка значительно меньше его диаметра. На фиг.3 изображен упругий элемент прототипа, где l длина упругого элемента; H 2l высота упругого элемента; q распределенная нагрузка, действующая на упругий элемент; 8-9 лепестки упругого элемента; 10 средняя линия упругого элемента. Деформация точки А одного лепестка упругого элемента от нагрузки q определяется по формуле f1= (1) Деформация точки А с учетом деформации второго лепестка упругого элемента будет fn2f1= (2)На фиг. 4 изображен Г-образный упругий элемент в соответствии с предложен- ным техническим решением, где l длина; Н 2l высота упругого элемента; 11 средняя линия упругого элемента; q нагрузка, действующая на упругий элемент. На фиг.5 изображена схема деформации Г-образного упругого элемента, где точка А положение упругого элемента до деформации, точка А1 положение упругого элемента после деформации. Радиальное перемещение точки А определяется величиной f
f x + x1 (3)
x lsin l
(4)
x1 2l 2l cos 2l (1-cos ) (5) Горизонтальное перемещение точки А от действия нагрузки q определяется по формуле:
f1=
(6), [5] где L сосредоточенный момент на конце консоли (упругого элемента) определяется по формуле:
L g l g
(7) Подставляя в формулу (6) значение момента L, получают
f1=
(8)
Подставляя в формулу (4, 3) значение f1, получают величину радиального перемещения точки А Г-образного упругого элемента f. f x+x1= + 2l(1-cos)= + 2l(1- cos)
(9)
Сравнивая величины радиальных перемещений точки А упругого элемента прототипа и Г-образного упругого элемента при одних и тех же их габаритных размерах и нагрузках, получают, что деформация Г-образного элемента более чем в 2 раза выше, чем деформация упругого элемента в прототипе (формулы 2 и 9). + 2l(1- cos): 2
Для упрощения расчетов в формуле 9 отбросили вторую часть 2l (1-cos ), искусственно занимая величину деформации Г-образного элемента. Важным признаком в конструкции Г-образного элемента является то, что напряжение от действующей нагрузки в опасном сечении элемента (у основания) практически не зависит от высоты элемента Н, т.е. при подборке оптимальных размеров элемента можно увеличивая высоту Н, значительно увеличить радиальную деформацию f (в квадрате зависит от Н согласно формуле 6), при этом не меняется напряжение в сечении элемента. В прототипе же увеличение длины лепестка l приводит к увеличению радиальной деформации (формула 2), но при этом увеличивается напряжение в прямой зависимости от l в опасном сечении лепестка (у основания). Приведенные данные доказывают, что упругость Г-образного элемента значительно (более 2-х раз) выше, чем прототипа. Важным признаком является форма Г-образного элемента в сечении плоскостью, перпендикулярной оси валка (фиг.2). Образующие Г-образного элемента выполнены в виде радиусов и в совокупности с радиальными пазами 7 формируют упругий элемент в виде сектора тонкого кольца. На фиг. 6 показана часть упругого элемента, ограниченного радиальными пазами,
где ширина элемента;
d диаметр оси;
10 центральная ось сектора. В связи с тем, что упругий элемент представляет собой сектор тонкого кольца, то при сравнительно малой величине ширины элемента он имеет большой момент сопротивления. Это объясняется тем, что момент сопротивления зависит от угла (фиг.6). С увеличением угла (расположения радиальных пазов) момент сопротивления сектора увеличивается. Таким образом при малой величине (ширины элемента) можно иметь большой момент сопротивления и следовательно малое напряжение в опасном сечении сектора, в то же время с уменьшением величины увеличивается высота упругого элемента Н (фиг.4), что приводит к увеличению радиальной деформации от действующего усилия. Эти данные свидетельствуют об увеличении упругости Г-образного элемента. Таким образом применение Г-образного упругого элемента обеспечивает оптимальную компенсацию теплового расширения бандажа и оси при больших нагрузках, действующих на валок, и весьма ограниченных размеров самой оси, в которой располагается элемент. Это позволяет применять их в валках как для чистовой, так и для черновой групп клетей, с повышенными нагрузками, что приводит к повышению износостойкости прокатных валков, исключает выход валков по причине перегрева, повышает коэффициент использования оборудования. Простота конструкции обеспечивает низкую трудоемкость изготовления, а это повышает в целом надежность валка, его работоспособность.
Формула изобретения
РИСУНКИ
Рисунок 1, Рисунок 2, Рисунок 3, Рисунок 4, Рисунок 5, Рисунок 6
Похожие патенты:
Составной прокатный валок // 2020007
Изобретение относится к прокатному производству и может быть использовано в клетях станов горячей и холодной прокатки
Прокатная клеть // 1834725
Изобретение относится к прокатному производству, в частности к способу изготовления бандажировзнных опорных валков , и может быть использовано для изготовления и восстановления опорных валков четырехвалковых систем станов холодной и горячей прокатки
Составной прокатный валок // 1708459
Изобретение относится к прокатному оборудованию и может быть использованоА.Мер-1 при создании рабочих валков рабочих клетей прокатных станов.
Прокатный валок // 435022
Прокатный валок // 417198
Составной прокатный валокфопд // 415059
Патент 414074 // 414074
Патент 412958 // 412958
Бандажированный опорный валок // 2118578
Изобретение относится к производству листового проката и может быть использовано в оборудовании толстолистовых и широкополосных станов горячей и холодной прокатки
Составной прокатный валок // 2130348
Изобретение относится к прокатному производству и может быть использовано при производстве прокатных валков
Составной валок // 2158640
Прокатный валок // 2173228
Изобретение относится к прокатному производству, в частности к конструкциям рабочих валков для клетей прокатных станов
Составной валок // 2185904
Изобретение относится к прокатному производству и может быть использовано в роликоправильных машинах для правки сортового проката
Способ сборки составных прокатных валков // 2185905
Изобретение относится к прокатному производству и может быть использовано при производстве прокатных валков
Составной валок // 2191648
Изобретение относится к прокатному производству, а именно к валкам рабочих клетей листовых станов
Изобретение относится к прокатному производству и может быть использовано при производстве сортового проката, а также гнутого профиля
Изобретение относится к прокатным станам, к способам и устройствам для контроля выпуклости проката
Составной валок // 2210445
Изобретение относится к прокатному производству, а именно к валкам рабочих клетей листовых станов с отношением длины бочки к диаметру более 1