RU2021044C1

RU2021044C1 - Lengthwise rolling three-high stand

Info

Publication number: RU2021044C1
Authority: RU
Inventors: И.Л. Гольдштейн; Д.В. Терентьев; П.М. Финагин; М.А. Минтаханов
Original assignee: Производственное Объединение "Электростальтяжмаш"
Priority date: 1992-09-02
Filing date: 1992-09-02
Publication date: 1994-10-15

Abstract

FIELD: rolling equipment. SUBSTANCE: three-high stand has body 1 in whose borings on bearing supports 2 there installed power-driven shaft 3 with working roller 4 and cone-shaped gear wheels 5 and 6, and two shafts 7 and 8 with working rollers 4 inclined to it at equal angles and having the same cone-shaped gear wheel 9, 10. Cone-shaped gear wheels 5, 6, 9, 10 have ring-shaped teeth whose generatrix aligns with direction of rotation of respective shaft. EFFECT: enhanced loading capabilities of toothed meshings, their smoother operation, and transmission of higher torque. 4 dwg

Description

Изобретение относится к прокатному производству, а точнее к трехвалковым клетям продольной прокатки, и может быть использовано при проектировании редукционных и калибровочных станов для труб, а также станов для непрерывной прокатки прутков и проволоки. The invention relates to rolling production, and more specifically to three-roll stands for longitudinal rolling, and can be used in the design of reduction and calibration mills for pipes, as well as mills for the continuous rolling of rods and wire.

Известна трехвалковая редукционная клеть (1), содержащая корпус, в котором размещены три двухопорных валка на подшипниках качения. Вращение валков осуществляется путем передачи крутящего момента от одного приводного валка через конические шестерни, расположенные консольно на опорных валах двух других валков. Known three-roll reduction stand (1), comprising a housing in which three double-bearing rolls are mounted on rolling bearings. The rotation of the rolls is carried out by transmitting torque from one drive roll through bevel gears located cantilever on the support shafts of two other rolls.

Недостатком известной конструкции клети является низкая нагрузочная способность и долговечность в связи с низкой нагрузочной способностью зубчатых конических зацеплений и подшипниковых опор валков, размещенных в ограниченном пространстве корпуса трехвалковой клети, а также за счет неравномерного распределения радиальных и осевых нагрузок на подшипниковые опоры валков, возникающие в зубчатых зацеплениях. A disadvantage of the known stand design is the low load capacity and durability due to the low load capacity of the gear conical gears and bearing bearings of the rolls located in the limited space of the three-roll stand housing, as well as due to the uneven distribution of radial and axial loads on the bearing bearings of the rolls that occur in the gear gearing.

Из известных трехвалковых клетей продольной прокатки наиболее близкой по технической сущности является трехвалковая рабочая клеть редукционного стана (2), включающая корпус, в расточках которого посредством подшипниковых опор размещены вал с рабочим валком и коническими шестернями, и наклоненные к нему под равными углами два вала с рабочими валками, имеющие по одной конической шестерне. Of the known three-roll stands of longitudinal rolling, the closest in technical essence is the three-roll working stand of a reduction mill (2), which includes a housing in the bores of which, by means of bearing bearings, a shaft with a work roll and bevel gears are placed, and two shafts inclined to it at equal angles with working rolls having one bevel gear.

Недостатком известной конструкции трехвалковой рабочей клети редукционного стана является низкая нагрузочная способность и долговечность в связи с низкой нагрузочной способностью зубчатых зацеплений и подшипниковых опор рабочих валков, размещенных в ограниченном пространстве корпуса трехвалковой клети, а также за счет неравномерного распределения радиальных и осевых нагрузок на подшипниковые опоры валов, возникающие в зубчатых зацеплениях. A disadvantage of the known design of a three-roll working stand of a reduction mill is its low load capacity and durability due to the low load capacity of gears and bearings of work rolls located in a limited space of the three-roll stand body, as well as due to the uneven distribution of radial and axial loads on the shaft bearing arising in gears.

Задачей изобретения является повышение нагрузочной способности зубчатых конических зацеплений и обеспечение передачи более высоких крутящих моментов. The objective of the invention is to increase the load capacity of gear bevel gears and to ensure the transmission of higher torques.

Предложенное конструктивное выполнение трехвалковой клети продольной прокатки обеспечивает повышение ее нагрузочной способности и долговечности за счет того, что круговая форма зуба конических шестерен обеспечивает более плавную работу зацепления и передает более высокий крутящий момент, так как пятно контакта в данном случае увеличивается, при этом совпадение направления их образующей линии с направлением вращения соответствующего вала позволяет равномерно распределять радиальные и осевые нагрузки на подшипниковые опоры, возникающие в зубчатых зацеплениях при передаче крутящего момента. The proposed constructive implementation of a three-roll stand for longitudinal rolling provides an increase in its load capacity and durability due to the fact that the circular shape of the tooth of the bevel gears provides a smoother engagement and transmits a higher torque, since the contact spot in this case increases, with the coincidence of their direction forming line with the direction of rotation of the corresponding shaft allows you to evenly distribute radial and axial loads on the bearings, gears when transmitting torque.

На фиг. 1 изображена кинематическая схема трехвалковой клети продольной прокатки; на фиг. 2 - вариант компановки зубчатых зацеплений и подшипниковых опор трехвалковой клети продольной прокатки; на фиг. 3 - схема радиальных и осевых усилий в зацеплении при совпадении направления образующей линии наклона зуба с направлением вращения вала; на фиг. 4 - схема радиальных и осевых усилий в зацеплении при несовпадении направления образующей линии наклона зуба с направлением вращения вала. In FIG. 1 shows a kinematic diagram of a three-roll stand for longitudinal rolling; in FIG. 2 is an arrangement of gears and bearings of a three-roll longitudinal rolling stand; in FIG. 3 is a diagram of the radial and axial forces in engagement when the direction of the generatrix of the line of inclination of the tooth coincides with the direction of rotation of the shaft; in FIG. 4 is a diagram of radial and axial forces in engagement if the direction of the generatrix of the tooth tilt line does not coincide with the direction of rotation of the shaft.

Трехвалковая клеть продольной прокатки состоит из корпуса 1, размещенных в его расточках посредством подшипниковых опор 2 приводного вала 3 с рабочим валком 4 и коническими шестернями 5 и 6, и наклоненных под равными углами к валу 3 двух валов 7 и 8 с рабочими валками 4, каждый из которых имеет одну соответствующую коническую шестерню 9, 10. Конические шестерни 5, 6, 9, 10 выполнены с круговым зубом, направление образующей линии которого совпадает с направлением вращения соответствующего вала (фиг. 1 и 2). The three-roll cage for longitudinal rolling consists of a housing 1, located in its bores by means of bearing bearings 2 of the drive shaft 3 with the work roll 4 and bevel gears 5 and 6, and inclined at equal angles to the shaft 3 of the two shafts 7 and 8 with work rolls 4, each of which has one corresponding bevel gear 9, 10. Bevel gears 5, 6, 9, 10 are made with a circular tooth, the direction of the generatrix of which coincides with the direction of rotation of the corresponding shaft (Fig. 1 and 2).

Устройство работает следующим образом. The device operates as follows.

Крутящий момент с приводного вала 3 посредством конических шестерен 5, 6, 9, 10 передается на валы 7 и 8. В калибp, образованный валками 4, задается заготовка и обжимается до требуемого диаметра. При этом круговая форма зуба конических шестерен обеспечивает плавную бесшумную работу зацеплений и дает возможность передавать более высокий крутящий момент, так как у зацепления с круговой формой зуба пятно контакта больше и выше изгибная выносливость по сравнению с зацеплением, где форма зуба прямолинейная. Torque from the drive shaft 3 through bevel gears 5, 6, 9, 10 is transmitted to the shafts 7 and 8. In the caliber formed by the rollers 4, the workpiece is set and crimped to the required diameter. At the same time, the circular tooth shape of the bevel gears provides smooth silent operation of the gears and makes it possible to transmit higher torque, since a gear has a larger and higher flexural endurance for gears with a circular tooth shape compared to gearing, where the tooth shape is straight.

Усилия в зацеплениях распределяются следующим образом. Если угол наклона образующей линии зуба совпадает с направлением вращения соответствующего вала (фиг. 3), то линия векторов результирующих сил F_ш и F_к от радиальных P и осевых Q усилий в зацеплении составляет с образующей делительного конуса угол α, больший 90^о (α > 90^о). Векторы сил F_ш и F_к лежат на одной линии и их абсолютные величины равны (F_к)=(F_ш), так как сила действия равна силе противодействия из условий равновесия, при этом α > 90^о, так как силы F_ш в расчетном сечении направлены перпендикулярно образующей зуба. Если угол наклона образующей линии зуба не совпадает с направлением вращения вала (фиг. 4), то α < 90^о.The efforts in gearing are distributed as follows. If the angle of inclination of the generatrix line of the tooth coincides with a rotation of the corresponding shaft direction (FIG. 3), the vector line the resulting forces F _u and F _k from radial P and axial Q forces at the engagement of a forming pitch cone angle α, the larger ⁹⁰ (α > 90 ^o ). The force vectors F _w and F _k lie on the same line and their absolute values are equal to (F _k ) = (F _w ), since the force of action is equal to the reaction force from the equilibrium conditions, with α> 90 ^о , since the forces F _w in the calculated section is directed perpendicular to the generatrix of the tooth. If the angle of inclination of the generatrix of the tooth line does not coincide with the direction of rotation of the shaft (Fig. 4), then α <90 ^about .

Для зацепления, где форма зуба прямолинейная, α = 90^о. При α = 90^о радиальные составляющие P_ш и P_к и осевые составляющие Q_ш и Q_к от усилий F_к и F_ш соответственно равны, т. е. P_ш=P_к и Q_ш=Q_к.
С увеличением угла α, т. е. α > 90^о (фиг. 3) P_ш<P_к, а Q_ш>Q_к, соответственно при α < 90^о (фиг. 4) P_ш>P_к, а Q_ш<Q_к. В связи с тем, что на валу 3 насажены две шестерни 5 и 6, радиальная нагрузка на подшипниковые опоры от усилий в зацеплении будет удваиваться PΣ_ш =2P_ш. Осевая нагрузка на подшипниковые опоры вала 3 будет в этом случае равна 0, так как осевые усилия на шестернях 5 и 6 направлены в противоположные стороны и будут взаимно компенсироваться.For engagement, where the tooth shape is straight, α = 90 ^about . When α = ⁹⁰ radial components P _co and P _k and Q axis components and Q _u _to the effort F _k and F _w are equal, ie. E. P _w = P _k and Q _w = Q _k.
With an increase in the angle α, r. F. Α> ⁹⁰ ° (Fig. 3) P _w <P _k, and Q _u> Q _k, respectively, when α ^<90 ° (Fig. 4) P _m> P _k, and Q _w <Q _to . Due to the fact that two gears 5 and 6 are mounted on the shaft 3, the radial load on the bearing bearings due to the engagement forces will double PΣ _w = 2P _w . The axial load on the bearings of the shaft 3 will then be 0, since the axial forces on the gears 5 and 6 are directed in opposite directions and will be mutually compensated.

Следовательно, наиболее рациональной является схема, когда направление образующей линии зуба совпадает с направлением вращения валов, так как на подшипниковые опоры вала 3 действует суммарная радиальная нагрузка сил P_ш, меньших по абсолютному значению радиальной нагрузки P_к, действующей на подшипниковые опоры валов 7 и 8. В связи с этим подшипниковые опоры валов 3, 7 и 8 оказываются более равномерно нагруженными радиальными усилиями от работы зацепления по сравнению с условием, когда направление образующей линии зуба не совпадает с направлением вращения валов (фиг. 4) и на подшипниковые опоры вала 3 действует радиальное усилие, складывающееся из суммы больших сил P_ш (P_ш при α<90^о>P_к).Therefore, the most rational scheme is when the direction of the generatrix of the tooth coincides with the direction of rotation of the shafts, since the bearings of the shaft 3 are affected by the total radial load of the forces P _w , smaller in absolute value of the radial load P _k acting on the bearings of the shafts 7 and 8 In this regard, the bearing bearings of the shafts 3, 7 and 8 turn out to be more uniformly loaded with radial forces from the gearing operation as compared with the condition when the direction of the tooth line does not coincide with leniem rotation shaft (FIG. 4) and the shaft bearing support 3 acting radial force is the sum of a large force P _m (P _m when α ^<90> P _k).

При α > 90^о большие по абсолютной величине усилия Q_ш взаимно компенсируются, а на подшипниковые опоры валов 7 и 8 действуют силы Q_к, намного меньшие по абсолютной величине, чем Q_ш. В случае, когда α<90^о, очевидно обратное: меньшие силы Q_ш взаимно компенсируются, а на подшипниковые опоры валов 7, 8 действуют большие осевые нагрузки Q_к. Следовательно, при совпадении образующей линии наклона зуба с направлением вращения валов1 их подшипниковые опоры будут более равномерно нагруженными, что повышает их нагрузочную способность и долговечность клети в целом.For α> 90 ^°, large forces Q _w in absolute magnitude are mutually compensated, and forces Q _k , much smaller in absolute value than Q _w, act on the bearings of the shafts 7 and 8. In the case when α <90 ^° , the opposite is obvious: smaller forces Q _w are mutually compensated, and large axial loads Q _k act on the bearing bearings of the shafts 7, 8. Consequently, if the generatrix of the tooth inclination line coincides with the direction of rotation of the shafts1, their bearing supports will be more uniformly loaded, which increases their load capacity and the longevity of the cage as a whole.

Трехвалковая клеть продольной прокатки по сравнению с известными имеет более высокую нагрузочную способность и обеспечивает передачу более высоких крутящих моментов. The three-roll stand of longitudinal rolling, in comparison with the known ones, has a higher load capacity and ensures the transmission of higher torques.

Claims

A THREE-SHAFT LATERAL LATERAL CELL, comprising a housing in the bores of which, by means of bearing bearings, a shaft with a work roll and bevel gears and two shafts inclined to it at equal angles with work rolls having one bevel gear, characterized in that the bevel gears are made with a circular gear tooth shape, the direction of the generatrix of which coincides with the direction of rotation of the corresponding shaft.