CN104302413B - 支撑辊 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种特别是用于轧机设备或者用于金属产品的铸造、输送或者矫直的装置的支撑辊(1、10)，该支撑辊包括圆柱形的辊轴(2、20)、与辊轴(2、20)同轴地布置的空心圆柱体形状的外环(3、30)以及布置在辊轴(2、20)和外环(3、30)之间的多个滚动体(5、50)。根据本发明，辊轴(20)在其中轴(A)和负载引入位置之间还至少区段式地包括空腔(70)。由于提供了根据本发明的空腔，特别地提高了支撑辊的承载量和/或使用寿命。

Description

支撑辊
技术领域
本发明涉及一种用于轧制设备、铸造设备或矫直设备的支撑辊，该轧制设备、铸造设备或矫直设备用于制造或者加工金属产品，例如带材、板材、型材或者类似部件。
背景技术
上述领域中的支撑辊已经众所周知并且通常以两列或者三列的形式构造，其中，辊轴固定地支承在轴承体中并且围绕该辊轴设置以能够在滚动体上旋转的方式支承的外环。
图1也示意性地示出了已知的结构。所示结构包括支承在轴承体9中的支撑辊1，该支撑辊包括具有中轴线a以及多个滚动体5的辊轴2和相应的外环3，该外环能够与金属产品或者轧辊相接触。由线性力F示出通过金属产品或轧辊作用在滚动体上的载荷或者说负载引入。该力例如可以是在矫直机中矫直过程的结果或者也可以是仅通过金属产品的自身重量产生的。负载引入部位或者说负载引入点的位置通常不局限于所示的垂直位置。负载也能够以其他角度作用在支撑辊或者说该支撑辊的圆周上。
所示结构的缺点在于，滚动体恰好在顶点处受到非常大的载荷。特别是在某些时间点上仅在一列的处于顶点位置的滚动体负载最大。
由此造成一列滚动体中的滚动体的承载情况非常不均匀。由于引入的在外环上的线状负载，处于顶点位置的滚动体承受相应列所接收的负载的约直至50％。
这导致，支撑辊的(动态)承载量和使用寿命降低。
特别是在矫直机中沿辊轴出现不均匀的力，由于该力单独的滚动体相对于其在纵向上相邻的滚动体受到非常大的载荷。
发明内容
在这种现有技术的基础上，本发明的技术目的在于提供一种支撑辊，其中提高或者说优化了(动态)承载量和/或使用寿命。
优选地，还可以克服上述缺点中的至少一个。
为了实现该技术目的，本发明包括特别是用于轧机设备或者用于金属产品的铸造、运输或者矫直的装置的支撑辊，该支撑辊具有圆柱形的辊轴、与辊轴同轴地(能够旋转地)布置的空心圆柱体形状的外环以及布置在辊轴和外环之间的多个滚动体(或者滚动体列)。根据本发明，辊轴(至少区段式地)具有与其(几何形状上的)中轴线偏心布置的空腔，该空腔基本上能够布置在辊轴的中轴线和负载引入(到支撑辊或者外环的圆周上)的位置之间。
由于根据本发明的结构使得辊轴具有用于使在负载的顶点位置的承受载荷的滚动体偏移的弹性。特别是作用在滚动体上的负载在辊轴的纵向以及辊轴的周向上更好地分布到相邻的滚动体上。提高了支撑辊的使用寿命和动态承载量并且减小了辊轴承的磨损。特别是作用在外环上的线性负载这时更好地分布到滚动体列的各个滚动体上。
滚动体通常优选以沿辊轴的中轴线方向相互并列放置的多个滚动体列的方式布置。辊轴看作是具有圆形横截面的圆柱体。
提供多个较高品质或者更加耐磨损的滚动体不再是强制必需的。仅通过在辊轴中设置空腔就大大改善了负载分布以及耐久性。另一方面，使用非常高品质以及耐磨损的滚动体从而使得装置的耐久性最大化同样是可行的。
术语“金属产品”特别是指金属带材、板材、型材或者其他金属部件。
根据支撑辊的一个优选的实施方式，空腔在辊轴的长度的至少80％上延伸。特别地，空腔也能够在滚动体的整个长度上延伸。
根据支撑辊的另一个优选的实施方式，空腔构造为孔，该孔基本上平行于辊轴的中轴线延伸。如果设有孔，那么通过仅一个操作步骤(即钻孔)就明显改善支撑辊的耐久性。
根据支撑辊的另一个优选的实施方式，孔的中轴线基本上处于经过辊轴的负载引入点和辊轴的中轴线展开的平面中。辊轴承的载荷恰好在该区域中最大。
根据支撑辊的另一个优选的实施方式，孔具有相当于在辊轴的半径的50％和95％之间、优选其75％和90％之间的直径。
根据支撑辊的另一个优选的实施方式，辊轴的在孔上方(或者说在负载引入方向上)余留的壁厚是辊轴的半径的至少5％以及优选至少10％。
根据支撑辊的另一个优选的实施方式，辊轴的在孔上方(或者说在负载引入方向上)余留(并且靠近孔处)的壁厚是辊轴的半径的最高50％以及优选最高25％。
所述区域能够具有载荷承受能力和弹性的良好协调。
根据支撑辊的另一个优选的实施方式，滚动体构造为球形元件或圆柱形元件。
根据支撑辊的另一个优选的实施方式，外环和/或滚动体分别具有在辊轴的直径的20％和50％之间以及优选在其25％和40％之间的横截面厚度。
根据支撑辊的另一个优选的实施方式，该支撑辊还包括位于辊轴和滚动体之间的内环以用于保护辊轴免受机械磨损。该内环优选能够具有小于辊轴的半径的20％以及优选小于其10％的最大横截面厚度。
本发明还包括特别是用于轧机设备或者用于金属产品的铸造、运输或者矫直的装置的辊装置。这种辊装置一方面包括根据本发明的支撑辊并且另一方面包括用于支承支撑辊的器件。这种器件能够包括至少一个轴承体(优选至少两个轴承体)。特别地，辊轴原则上能够固定地(不可旋转地)由该器件或者轴承体支承。
此外，本发明包括具有至少一个根据上述实施方式中任一个所述的支撑辊或者辊装置的矫直机、铸造机或轧机。
最后，本发明还包括一种用于制造支撑辊的方法，该方法包括以下步骤：提供辊轴，将偏心的孔引入辊轴中以及将辊轴、滚动体和空心圆柱体形状的外环组成支撑辊。同时(成列的)滚动体在外环和辊轴之间构成能够旋转的轴承。
上述实施方式及其特征能够相互结合或者彼此替换。
附图说明
下面简要说明实施例的附图。实施例的详细说明给出其他细节。
在附图中：
图1示出了根据现有技术的支撑辊的示意性的局部立体横截面图；以及
图2示出了根据本发明的实施例的支撑辊的示意性的局部立体横截面图。
具体实施方式
在开头已经描述了涉及现有技术的图1。图2示出了支承在轴承体90中的支撑辊10。类似于图1所示的支撑辊1，支撑辊10包括辊轴20，外环30以及处于外环30和辊轴20之间的滚动体50。滚动体优选以多个(并排的)列的方式布置。对此，辊轴20包括中轴线A，在该中轴线上方设有空腔70。优选地，空腔70(垂直于中轴线或者说辊轴地)包括圆形横截面。但是该横截面也能够构造成椭圆形或者多边形。多个空腔或者平行布置的孔70也是可行的。本发明并不局限于处于中轴线A上方的空腔或者孔70。确切地说，空腔或孔70优选布置成，该空腔或孔基本上布置在负载引入到辊10上的位置和中轴线A之间。这样的负载例如由另一个轧辊、另一个辊或者金属产品，特别是待矫直的金属产品作用到支撑辊10上。
如通常地那样，辊轴20优选固定地支承在轴承体90中。支撑辊或者支撑辊装置的辊轴和其余元件连同轴承体90能够优选大部分由钢或钢合金制成。
通常，首先在支撑辊10运转过程中使负载或者说力F作用在支撑辊10的圆周上。支撑辊或者说外环的圆周例如同样能够描述为圆柱形的外壳。不均匀的负载分布特别是可能出现在矫直机的区域中。
通过将孔或者空腔70引入辊轴20中能够使这种负载F更好地经过滚动体50分布到辊轴20上或者滚动体50和辊轴20之间的额外的内环上。
通常，通过空腔70的构造还能够使得作用在滚动体50上的负载更好地(沿辊的周向以及轴向)导出到包围空腔的滚动体50上。
优选地，通常来说辊轴20的外形沿轴向变化同样是可行的。即，例如辊轴20在中间区域(沿轴向看)优选具有比辊轴20的位于轴向外侧的区域更大的横截面，但是也可以选择性地具有更小的横截面。
外环30、滚动体50和辊轴20的优选的相对直径已经在本发明的公开内容中提及。
最后，本领域技术人员能够调整本发明的相应特征或者其实施方式来匹配所给出的条件。
附图标记列表
1支撑辊
2辊轴
3外环
5滚动体
9轴承体
10支撑辊
20辊轴
30外环
50滚动体
70空腔/孔
90轴承体
a辊轴的中轴线
A辊轴的中轴线
D空腔的直径/孔的直径
F支撑辊的圆周上的力/支撑辊的圆周上的负载引入
M孔的中轴线
W辊轴朝向负载引入位置的最小壁厚

Claims (21)

1.一种用于轧机设备或者用于金属产品的铸造、输送或者矫直的装置的支撑辊(10)，所述支撑辊包括：
基本上呈圆柱形的辊轴(20)；
与所述辊轴(20)同轴地布置的空心圆柱体形状的外环(30)；以及
布置在所述辊轴(20)和所述外环(30)之间的多个滚动体(50)；
其中，所述辊轴(20)至少区段式地包括与其中轴线(A)偏心布置的空腔(70)，所述空腔基本上能够布置在所述中轴线(A)和负载引入(F)到所述支撑辊(10)的圆周上的位置之间，
其特征在于，所述空腔(70)为孔(70)，所述孔基本上平行于所述辊轴(20)的中轴线(A)延伸。
2.根据权利要求1所述的支撑辊，其特征在于，所述空腔(70)平行于所述辊轴(20)的中轴线(A)在多个滚动体(50)的长度上延伸和/或在所述辊轴(20)的长度的至少40％上延伸。
3.根据权利要求2所述的支撑辊，其特征在于，所述空腔(70)平行于所述辊轴(20)的中轴线(A)在所述辊轴的长度的至少80％上延伸。
4.根据权利要求1所述的支撑辊，其特征在于，所述孔(70)的中轴线(M)基本上处于在所述辊轴(20)的负载引入位置和所述辊轴的中轴线(A)之间展开的平面中。
5.根据权利要求1或4所述的支撑辊，其特征在于，所述孔(70)的直径在所述辊轴(20)的半径的50％和95％之间。
6.根据权利要求5所述的支撑辊，其特征在于，所述直径在所述辊轴(20)的半径的75％和90％之间。
7.根据权利要求4所述的支撑辊，其特征在于，所述辊轴(20)的在所述孔(70)旁边的负载引入位置的方向上余留的最小壁厚(W)是所述辊轴(20)的半径的至少5％。
8.根据权利要求7所述的支撑辊，其特征在于，所述辊轴(20)的在所述孔(70)旁边的负载引入位置的方向上余留的最小壁厚(W)是所述辊轴(20)的半径的至少10％。
9.根据权利要求4所述的支撑辊，其特征在于，所述辊轴(20)的在所述孔(70)旁边的负载引入位置的方向上余留的最小壁厚(W)是所述辊轴(20)的半径的最高50％。
10.根据权利要求9所述的支撑辊，其特征在于，所述辊轴(20)的在所述孔(70)旁边的负载引入位置的方向上余留的最小壁厚(W)是所述辊轴(20)的半径的最高25％。
11.根据权利要求1或2所述的支撑辊，其特征在于，所述滚动体(50)为球形元件或圆柱形元件(50)。
12.根据权利要求1或2所述的支撑辊，其特征在于，所述外环(30)和/或所述滚动体(50)的截面厚度分别在所述辊轴(20)的直径的20％和50％之间。
13.根据权利要求12所述的支撑辊，其特征在于，所述外环(30)和/或所述滚动体(50)的截面厚度分别在所述辊轴(20)的直径的25％和40％之间。
14.根据权利要求1或2所述的支撑辊还包括：
布置在所述辊轴(20)和所述滚动体(50)之间的内环以用于保护所述辊轴(20)免受机械磨损。
15.根据权利要求14所述的支撑辊，其特征在于，所述内环的最大截面厚度小于所述辊轴(20)的半径的20％。
16.根据权利要求15所述的支撑辊，其特征在于，所述内环的最大截面厚度小于所述辊轴(20)的半径的10％。
17.一种用于轧机设备或者用于金属产品的铸造、输送或者矫直的装置的辊装置，所述辊装置包括：
根据前述权利要求中任意一项所述的支撑辊(10)；以及
用于支承所述支撑辊(10)的器件。
18.根据权利要求17所述的辊装置，其特征在于，所述用于支承所述支撑辊(10)的器件包括轴承体(90)。
19.根据权利要求17或18所述的辊装置，其特征在于，所述辊轴(20)由用于支承的器件固定地支承。
20.一种矫直机、铸造机或轧机，其包括至少一个根据前述权利要求1至16中任意一项所述的支撑辊(10)或者根据前述权利要求17至19中任意一项所述的辊装置。
21.一种用于制造根据权利要求1至16中任意一项所述的支撑辊(10)的方法，所述方法包括以下步骤：
提供辊轴(20)；
将偏心的孔(70)引入所述辊轴(20)中；以及
将所述辊轴(20)、滚动体(50)和空心圆柱体形状的外环(30)组成支撑辊(10)，其中，所述滚动体(50)在所述外环(30)和所述辊轴(20)之间构成能够旋转的轴承。
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