BR0205265B1 - conjunto de mancal para suporte, de forma rotativa, de um eixo oco no alojamento de um cabeçote de lançamento de trem de laminação e método de redução de folgas entre os componentes de um conjunto de mancal. - Google Patents

Description

Relatório Descritivo da Patente de Invenção para "CONJUNTODE MANCAL PARA SUPORTE, DE FORMA ROTATIVA, DE UM EIXOOCO NO ALOJAMENTO DE UM CABEÇOTE DE LANÇAMENTO DETREM DE LAMINAÇÃO E MÉTODO DE REDUÇÃO DE FOLGAS ENTREOS COMPONENTES DE UM CONJUNTO DE MANCAL".Referência Cruzada a Pedidos Relacionados

Este pedido é uma continuação em parte do Pedido de Patentede Utilidade U.S. N0 de Série 10/082.986, depositado em 26 de fevereiro de2002, o qual reivindica prioridade a partir do Pedido de Patente ProvisóriaU.S. N0 de Série 60/340.190, depositado em 14 de dezembro de 2001.Antecedentes da Invenção

1. Campo da Invenção

Esta invenção refere-se a cabeçotes de lançamento do tipo em-pregado em trens de laminação de arame, para a formação de um produtode saída laminado a quente em uma formação helicoidal de anéis.

2. Descrição da Técnica Anterior

Um cabeçote de lançamento convencional é descrito, esquema-ticamente, em 10 na Figura 1. O cabeçote de lançamento inclui um aloja-mento 12, que contém um eixo oco 14, suportado de forma rotativa entreconjuntos de mancai de rolamento dianteiro e traseiro 16 e 18. O eixo oco 14porta uma engrenagem biselada 20 que se engraza com uma engrenagembiselada combinada 22, a última sendo acionada de uma maneira conven-cional por uma caixa de transmissão e um motor (não mostrado).

Um tubo de lançamento 24 é portado pelo eixo oco 14. O tubode lançamento tem uma extremidade de entrada 24a alinhada com o eixo derotação X do eixo oco, e uma seção intermediária curva 24b levando a umaextremidade de saída 24c radialmente espaçada a partir do eixo X.

Em uma operação de laminação típica à alta velocidade nos diasmodernos, uma haste acabada com 5,5 mm de diâmetro sai do trem de Ia-minação a velocidades da ordem de 112 a 120 m/s e a uma temperatura nafaixa de 750 a 1100 °C. A haste pode ser enviada para o cabeçote de lan-çamento nessas temperaturas elevadas, ou pode ser resfriada a água atécerca de 600 a 950°C, antes de entrar na extremidade de entrada 24a dotubo de lançamento. A curvatura do tubo de lançamento, acoplada a suarotação em torno de um eixo geométrico X1 forma a haste em uma série heli-coidal de anéis R. Os anéis são enviados para um transportador de resfria-mento (não mostrado), no qual eles são distribuídos em um padrão sobre-posto deslocado, para resfriamento adicional, para serem acumulados embobinas.

Quando se opera sob essas condições, o cabeçote de lança-mento pode atingir velocidades de rotação da ordem de 1500 a 2250 rpm emais altas, e os componentes de rotação do cabeçote de lançamento, inclu-indo os conjuntos de mancai de rolamento que suportam o eixo oco, podemser expostos a temperaturas tão altas quanto 100 a 110 °C. Os conjuntos demancai de rolamento, assim, devem ser projetados com folgas adequadas,para a acomodação da expansão e da contração térmica.

Agora, foi determinado que, particularmente no conjunto demancai dianteiro 16, o qual é relativamente carregado de modo leve, em cer-tas velocidades, essas folgas causam deslizamento e vibração prejudiciaisao rolamento.

Sumário da Invenção

O objetivo da presente invenção é eliminar ou pelo menos redu-zir significativamente o deslizamento e a vibração do rolamento, causadospelas folgas no conjunto de mancai dianteiro.

Para essa finalidade, o conjunto de mancai dianteiro é subdividi-do em um primeiro e um segundo conjuntos de mancai de rolamento axial-mente espaçados. Uma força radial de pré-carregamento é aplicada ao pri-meiro conjunto de mancai de rolamento, em um primeiro local em torno dacircunferência do mesmo. A força de pré-carregamento é oposta por umaforça de reação, que atua sobre o segundo conjunto de mancai em um se-gundo local em torno de sua circunferência, disposto a 180° do primeiro Io-cal.

Esses e outros objetivos e aspectos da presente invenção serãodescritos, agora, em maiores detalhes, com referência aos desenhos emanexo, onde:

Breve Descrição dos Desenhos

A Figura 1 é uma representação esquemática de um cabeçotede lançamento de haste à alta velocidade típico;

a Figura 2 é uma vista em corte longitudinal aumentada da por-ção dianteira de um cabeçote de lançamento, com o tubo de lançamentoremovido, e incorporando um conjunto de mancai dianteiro pré-carregado,de acordo com uma montagem da presente invenção;

a Figura 3 é uma vista em corte, tomada ao longo da linha 3-3na Figura 2; e

a Figura 4 é uma vista similar à Figura 2 de um outro cabeçotede lançamento, que incorpora um conjunto de mancai dianteiro pré-carregado, de acordo com uma segunda montagem da invenção.

Descrição Detalhada de uma Modalidade Preferida

Com referência às Figuras 2 e 3, será visto que o alojamento 12inclui uma placa dianteira 12a e uma placa de topo 12b. O conjunto de man-cai dianteiro 16 da presente invenção inclui conjuntos de mancai de rolamen-to interno e externo 16a, 16b, axialmente separados por uma distância decentro a centro "d". Preferencialmente, a distância d está entre cerca de 5 e40% do diâmetro nominal "D" dos conjuntos de mancai 16a, 16b.

Cada conjunto de mancai 16a, 16b inclui elementos de rolamen-to 26 capturados entre as pistas internas e externas 28, 30. A pista interna28 do conjunto de mancai 16b está assentado em e fixa em relação ao eixooco 14. A pista interna 28 do conjunto de mancai 16a está assentada em efixa em relação a um anel interno 32, o qual, por sua vez, é embutido no eixooco.

As pistas externas 30 dos conjuntos de mancai 16a, 16b estãocontidas, respectivamente, em estojos 34, 36. Os estojos 34, 36 são recebi-dos em alinhamento axial em um orifício 13 na placa dianteira de alojamento12a. O estojo 34 é mantido contra o estojo 36 por parafusos de apoio 38,que atuam através de arruelas assim denominadas "bellville" resilientes 39.Uma ligeira folga é provida entre as espigas dos parafusos 38 e os orifíciosno estojo 34, através dos quais eles se estendem, bem como entre o estojo34 e o orifício 13. Essas folgas são suficientes para a acomodação de umligeiro movimento vertical do estojo 34 em relação ao estojo 36.

O estojo 34 inclui um lobo integral 34a, subjacente a uma placade topo 12b do alojamento. O lobo 34a é encaixado por um parafuso ajustá-vel 40 rosqueado através de uma bucha 42 na placa de topo 12b.

Pelo ajuste apropriado do parafuso 40, uma força de pré-carregamento para baixo Fi é exercida sobre o estojo 34 e, assim, sobre oconjunto de mancai 16a em um primeiro local ao longo de sua circunferên-cia. A interposição de uma arruela bellville resiliente 44 entre o parafuso 40 eo lobo 34a assegura que a força de pré-carregamento seja aplicada de for-ma resiliente. A força de pré-carregamento também pode ser aplicada pormeios alternativos equivalentes, por exemplo, cilindros de pressão, molas deplástico ou gás, etc.

A força de pré-carregamento Fi sobre o conjunto de mancai 16aé oposta por uma força de reação F2, exercida pela placa de alojamento di-anteira 12a e atuando sobre o conjunto de mancai 16b em um segundo lo-cal, disposto a 180° do ponto de aplicação da força de pré-carregamento. Asforças de pré-carregamento e de reação F1, F2 atuam em combinação para aeliminação das folgas, respectivamente, na metade superior do conjunto demancai 16a e na metade inferior do conjunto de mancai 16b. Isso, por suavez, impede ou pelo menos reduz, de forma benéfica, o deslizamento e avibração do rolamento, atribuíveis a folgas de operação normal entre oscomponentes do mancai.

A Figura 4 mostra uma segunda montagem da invenção, onde oconjunto de mancai dianteiro 116, novamente, inclui conjuntos de mancai derolamento interno e externo 116a, 116b, cada um incluindo elementos derolamento 126 capturados entre as pistas internas e externas 128, 130. Aspistas internas 128 de ambos os conjuntos de mancai são assentados em efixos em relação ao eixo oco 114. A pista externa 130 do conjunto interno116a está contido em um estojo 134 fixo em um orifício da placa de aloja-mento dianteiro 112a. A pista externa 130 do conjunto externo 116b estácontido em um estojo 136, o qual, por sua vez, é mantido por uma retenção135 em um orifício escalonado 137 do estojo 134.

Uma ligeira folga entre o estojo 136 e o orifício 137 no estojo134, acoplada a uma modesta força de retenção exercida por um anel reten- tor 135, servem, em combinação, para a acomodação de um ligeiro movi-mento vertical do estojo 136 em relação ao estojo 134.

Uma unidade de pistão-cilindro 140 atua em um primeiro localatravés de um pé arqueado intermediário 142, para a aplicação de uma forçade pré-carregamento Fi ao estojo 136 e, assim, ao rolamento externo 130 doconjunto externo 116b. Esta força de pré-carregamento, novamente, é opos-ta por uma força de reação F2, exercida contra o rolamento externo 130 doconjunto interno 116a, em um local disposto a 180° a partir do ponto de apli-cação da força de pré-carregamento. Como na primeira montagem, a forçade pré-carregamento, alternativamente, pode ser exercida por outros meios equivalentes, por exemplo, aqueles mostrados nas Figuras 2 e 3.

Assim, será visto que, em um sentido amplo, a presente inven-ção opera para pré-carregar um conjunto de mancai pela aplicação de umaforça ao seu rolamento externo em um local, com o outro conjunto de man-cai sendo pré-carregado por uma força de reação, que atua sobre seu rola- mento externo em um local disposto a 180° do ponto de aplicação da forçade pré-carregamento. A força de pré-carregamento pode ser aplicada aorolamento externo do conjunto interno, como mostrado pelas Figuras 2 e 3,ou ao rolamento externo do conjunto externo, como mostrado na Figura 4.

A partir da descrição detalhada precedente, foi mostrado como os objetivos e as vantagens da invenção podem ser obtidos por várias mon-tagens preferidas. Entretanto, pretende-se que modificações e equivalentesdos conceitos mostrados, tal como prontamente ocorrerão àqueles versadosna técnica, estejam incluídos no escopo desta invenção.

Claims (9)

1. Conjunto de mancai para suporte, de forma rotativa, de umeixo oco (14, 114) no alojamento (12, 112) de um cabeçote de lançamentode trem de laminação, caracterizado pelo fato de que o referido conjunto demancai compreende,um primeiro e um segundo conjuntos de mancai de rolamento(16a, 16b, 116a, 116b) axialmente espaçados, interpostos entre o referidoeixo oco (14, 114) e o referido alojamento (12, 112);e um meio de exercício de força (40), para a aplicação de umaforça de pré-carregamento ao referido primeiro conjunto de mancai, em umprimeiro local em torno da circunferência do mesmo, a referida força de pré-carregamento sendo oposta por uma força de reação, que atua sobre o refe-rido segundo conjunto de mancai, em um segundo local em torno da circun-ferência do mesmo, disposto a 180° do referido primeiro local.

2. Conjunto de mancai, de acordo com a reivindicação 1, carac-terizado pelo fato de que cada um dos referidos primeiro e segundo conjun-tos de mancai (16a, 16b, 116a, 116b) compreende elementos de rolamento(26) capturados entre as pistas circulares internas e externas (28, 30), asreferidas pistas internas sendo fixas em relação ao referido eixo oco (14,114) e as referidas pistas externas sendo fixas em relação ao referido aloja-mento (12, 112).

3. Conjunto de mancai, de acordo com a reivindicação 2, carac-terizado pelo fato de que o referido meio de exercício de força (40) é supor-tado pelo referido alojamento (12, 112) e é disposto para atuar sobre a pistaexterna do referido primeiro conjunto de mancai, e onde a referida força dereação é exercida pelo referido alojamento (12, 112) atuando sobre a pistaexterna do referido segundo conjunto de mancai.

4. Conjunto de mancai, de acordo com a reivindicação 1, carac-terizado pelo fato de que ainda compreende um primeiro e um segundo esto-jos (34, 36, 134, 136), respectivamente contendo os referidos primeiro e se-gundo conjuntos de mancai (16a, 16b, 116a, 116b), e meios (38, 135) para aretenção dos referidos estojos (34, 36, 134, 136) em uma relação integralaxialmente alinhada e de confinamento.

5. Conjunto de mancai, de acordo com a reivindicação 4, carac-terizado pelo fato de que o referido segundo estojo é recebido e fixado deforma rotativa em um orifício (13) em uma placa dianteira do referido aloja-mento (12a), e onde o referido primeiro estojo se projeta axialmente a partirdo referido segundo estojo e para dentro para o referido alojamento (12a).

6. Conjunto de mancai, de acordo com a reivindicação 5, carac-terizado pelo fato de que o referido meio de exercício de força (40) é cons-truído e disposto para se encaixar no referido primeiro estojo (34, 134).

7. Conjunto de mancai, de acordo com a reivindicação 1, carac-terizado pelo fato de que a distância de centro a centro entre o primeiro e osegundo conjuntos de mancai (16a, 16b, 116a, 116b) está entre cerca de 5 e-40% do diâmetro nominal dos referidos conjuntos de mancai.

8. Conjunto de mancai, de acordo com a reivindicação 1, carac-terizado pelo fato de que a referida força de pré-carregamento é aplicada deforma resiliente.

9. Método de redução de folgas entre os componentes de umconjunto de mancai que suporta, de forma rotativa, um eixo oco (14, 114) noalojamento (12, 112) de um cabeçote de lançamento de trem de laminação,caracterizado pelo fato de que o referido método compreende,a subdivisão do conjunto de mancai em conjuntos de mancai derolamento (16a, 16b, 116a, 116b) axialmente espaçados; ea aplicação de uma força de pré-carregamento a um dos referi-dos conjuntos de mancai em um primeiro local em torno da circunferênciados mesmos, e a oposição da referida força de pré-carregamento com umaforça de reação aplicada ao outro dos referidos conjuntos de mancai, em umsegundo local em torno da circunferência dos mesmos, disposto a 180° doreferido primeiro local.