RU2171726C2

RU2171726C2 - Bearing unit lubricated by oil film for rolling mill

Info

Publication number: RU2171726C2
Application number: RU99118310A
Authority: RU
Inventors: младший ВОЙТКОВСКИЙ Томас С.
Original assignee: Морган Констракшн Компани
Priority date: 1998-08-24
Filing date: 1999-08-23
Publication date: 2001-08-10

Abstract

FIELD: bearing assemblies of rolling mills, namely bearings lubricated by oil film. SUBSTANCE: bearing unit includes sleeve with cone inner surface arranged along axis in cone portion of roll neck and mounted with possibility of rotation relative to cone portion of roll neck. Sleeve is made by machining in machine tools from cylindrical forged blank whose maximum outer diameter is equal to diameter of cylindrical outer surface of sleeve. At least one separate member not joined with forged blank is secured to sleeve. Said member includes radially protruding outer part engaged with sleeve at axially removing bearing unit from roll neck. EFFECT: lowered cost of bearing unit due to reduced size of forging and less metal losses at working forging in machine tools. 8 cl, 9 dwg

Description

Изобретение относится, в основном, к подшипникам, смазываемым масляной пленкой, того типа, которые используются для опирания с возможностью вращения конических шеек валков в прокатном стане, и связано, в частности, с усовершенствованием в гильзах, используемых в таких подшипниках, а также в способе крепления таких гильз с возможностью вращения на шейках валков и снятия таких гильз вдоль оси с шеек валков. The invention relates mainly to bearings lubricated by an oil film of the type used to support, with the possibility of rotation of the conical necks of the rolls in a rolling mill, and is associated, in particular, with an improvement in the sleeves used in such bearings, as well as in the method fastening such sleeves with the possibility of rotation on the necks of the rolls and removing such sleeves along the axis from the necks of the rolls.

Известен подшипник прокатного стана, смазываемый масляной пленкой, имеющей гильзу с конической внутренней поверхностью, расположенной вдоль оси на коническом участке шейки валка и закрепленной с возможностью вращения относительно этого участка, причем гильза имеет цилиндрическую наружную поверхность, установленную с возможностью вращения внутри втулки, заключенной в подушке, при этом подушка, втулка и гильза выполнены с возможностью снятия вдоль оси как единого блока с шейки валка. A known rolling mill bearing lubricated with an oil film having a sleeve with a conical inner surface located along an axis on a conical portion of the roll neck and rotatably fixed relative to this portion, the sleeve having a cylindrical outer surface mounted to rotate inside a sleeve enclosed in a pillow while the pillow, sleeve and sleeve are made with the possibility of removal along the axis as a single unit from the neck of the roll.

В обычном подшипнике, смазываемом масляной пленкой, того типа, который показан на фиг. 7, гильза 10 расположена вдоль оси на коническом участке 12 шейки валка, выступающей в радиальном направлении из тела 16 валка. Гильза имеет коническую внутреннюю поверхность 18, расположенную вдоль оси на коническом участке 12 шейки валка, и цилиндрическую наружную поверхность 20, установленную с возможностью вращения во втулке 22, заключенной в подушке 24 и закрепленной относительно нее. Один торец гильзы снабжен выступающим радиально наружу круглым фланцем 26, а также выступающим радиально внутрь кольцом 28. В кольце 28 посредством механической обработки вырезаны шпоночные пазы 30. Шпонки 32 заключены в прорезях 34 в имеющем уменьшенный диаметр цилиндрическом продолжении 36 шейки валка. Шпонки 32 выступают в шпоночные пазы 30 во внутреннем кольце 28 гильзы для предохранения гильзы 10 от вращения относительно конического участка 12 шейки валка. In a conventional oil film lubricated bearing of the type shown in FIG. 7, the sleeve 10 is located along the axis on the conical portion 12 of the roll neck protruding in the radial direction from the roll body 16. The sleeve has a conical inner surface 18, located along the axis on the conical portion 12 of the roll neck, and a cylindrical outer surface 20, mounted for rotation in the sleeve 22, enclosed in the pillow 24 and fixed relative to it. One end of the sleeve is provided with a round flange 26 protruding radially outward and a ring 28 protruding radially inward. In the ring 28, keyways 30 are cut by machining. The keys 32 are enclosed in slots 34 in a cylindrical extension 36 of the roll neck having a reduced diameter. The dowels 32 protrude into the keyways 30 in the inner ring 28 of the sleeve to prevent the sleeve 10 from rotating relative to the conical portion 12 of the roll neck.

Другие обычные конструктивные элементы подшипника включают в себя узел 38 внутреннего уплотнения, стопорное кольцо 40 гильзы, упорный подшипник 42 валка и связанные с ними стопорные наружные уплотнительные элементы, обозначенные как единое целое позицией 44. Other common bearing components include an internal seal assembly 38, a sleeve retaining ring 40, a roller thrust bearing 42, and associated external locking seal elements, designated 44 as a whole.

Подушка 24, втулка 22, гильза 10 и другие вышеупомянутые обычные конструктивные элементы выполнены с возможностью расположения вдоль оси как единого блока или узла на шейке валка и снятия вдоль оси как единого блока или узла с шейки валка. Во время снятия вдоль оси подушку 24 проталкивают в направлении стрелки 46. За подушкой следует втулка 22 и - вследствие взаимосцепления наружного торца втулки с фланцем 26 - гильза смещается вдоль оси и снимается с конического участка 12 шейки валка. Pillow 24, sleeve 22, sleeve 10, and other aforementioned conventional structural elements are arranged to be arranged along the axis as a single unit or assembly on the roll neck and removed along the axis as a single unit or assembly from the roll neck. During removal along the axis, the pillow 24 is pushed in the direction of arrow 46. The sleeve 22 follows the pillow and - due to the interconnection of the outer end of the sleeve with the flange 26 - the sleeve is displaced along the axis and is removed from the conical section 12 of the roll neck.

При обращении к фиг. 8 станет ясно, что гильза 10 получена путем механической обработки на станках из цилиндрической поковки 48, изготовленной сначала с наружным и внутренним диаметрами, указанными, соответственно буквами "X" и "Y". Фиг. 9 изображает профиль продольного сечения гильзы 10, наложенного на штрих-пунктирную линию контура поковки 48. Должно быть видно, что наружный диаметр X поковки диктуется необходимостью наличия круглого наружного фланца 26 и что внутренний диаметр Y точно так же диктуется необходимостью наличия круглого внутреннего кольца 28 гильзы. При механической обработке поковки на станках с получением гильзы, металл снимают снаружи в местах, обозначенных буквами "а" и "b", и изнутри в местах, обозначенных буквами "с" и "d". Суммарные потери металла в течение всей механической обработки на станках имеют величину, примерно в 2,6 раза превышающую вес готовой гильзы. Таким образом, поковка весом 4300 кг требуется для получения гильзы, весящей примерно 1635 кг, и в процессе механической обработки на станках теряется примерно 2665 кг металла. Издержки на этот теряемый металл значительны, как и издержки на повторяющуюся термообработку во время ковки и последующий съем металла в процессе механической обработки на станках. Referring to FIG. 8 it will become clear that the sleeve 10 is obtained by machining from a cylindrical forgings 48, manufactured first with outer and inner diameters indicated by the letters “X” and “Y”, respectively. FIG. 9 shows a longitudinal sectional profile of the sleeve 10 superimposed on the dashed line of the contour of the forgings 48. It should be seen that the outer diameter X of the forgings is dictated by the need for a round outer flange 26 and that the inner diameter Y is just as dictated by the need for a round inner ring 28 of the liner . When machining forgings on machines with a sleeve, the metal is removed from the outside at the places indicated by the letters "a" and "b", and from the inside at the places indicated by the letters "c" and "d". The total metal loss during the entire machining on the machines is approximately 2.6 times the weight of the finished sleeve. Thus, a forging weighing 4,300 kg is required to produce a liner weighing approximately 1,635 kg, and approximately 2,665 kg of metal is lost in the machining process on the machines. The costs of this lost metal are significant, as are the costs of repeated heat treatment during forging and subsequent removal of metal during machining on machines.

В основу настоящего изобретения положена задача добиться значительного уменьшения этих издержек путем уменьшения как размера поковки, необходимой для получения гильзы, так и величины потерь металла при последующей механической обработке поковки на стенках. The basis of the present invention is to achieve a significant reduction in these costs by reducing both the size of the forgings required to obtain the liner and the amount of metal loss during subsequent machining of the forgings on the walls.

Для решения этой задачи гильзу получают путем механической обработки на станках из цилиндрической заготовки и она имеет максимальный наружный диаметр, равный диаметру цилиндрической наружной поверхности, при этом имеется, по меньшей мере, один элемент, выполненный отдельно от заготовки и прикрепленный к гильзе, причем этот элемент имеет радиально выступающий наружный участок для зацепления втулкой во время снятия узла вдоль оси с шейки валка. Вышеуказанный элемент представляет собой шпонку, крепящую гильзу с возможностью вращения относительно конического участка шейки валка. To solve this problem, the sleeve is obtained by machining on machines from a cylindrical workpiece and it has a maximum outer diameter equal to the diameter of the cylindrical outer surface, while there is at least one element made separately from the workpiece and attached to the sleeve, this element has a radially protruding outer portion for engagement with the sleeve during removal of the assembly along an axis from the roll neck. The above element is a key that secures the sleeve with the possibility of rotation relative to the conical portion of the neck of the roll.

Гильза выполнена из цилиндрической заготовки, внутренний диаметр которой равен минимальному диаметру конической внутренней поверхности гильзы. The sleeve is made of a cylindrical billet, the inner diameter of which is equal to the minimum diameter of the conical inner surface of the sleeve.

Шпонка имеет часть основания, соединенную с наружной частью промежуточной частью, причем часть основания посажена в канавке в шейке валка, а промежуточная часть механически сцеплена с гильзой, при этом промежуточная часть шпонки размещена в пазу в торце гильзы, а промежуточная часть шпонки выступает через отверстие в гильзе. The key has a base part connected to the outer part by an intermediate part, the part of the base being seated in a groove in the neck of the roll and the intermediate part mechanically engaged with the sleeve, the intermediate part of the key being placed in the groove in the end of the sleeve, and the intermediate part of the key protruding through the hole in sleeve.

Шейка валка выполнена с цилиндрическим участком, примыкающим к коническому участку, у которого часть основания шпонки посажена в канавку на цилиндрическом участке, и отдельно прикреплена к промежуточному участку. The neck of the roll is made with a cylindrical section adjacent to the conical section, in which part of the base of the key is seated in a groove in the cylindrical section, and is separately attached to the intermediate section.

Данное изобретение вытекает из осознания того факта, что значительные уменьшения размера заготовки, а также затрат при ее термообработке и механической обработке на станках можно реализовать путем исключения выступающего радиально наружу круглого фланца 26 в пользу отдельных элементов, которые можно крепить к гильзе после механической обработки, чтобы таким образом обеспечить требуемое механическое сцепление между гильзой и втулкой при снятии подшипника. Отдельные элементы предпочтительно содержат шпонки измененной конструкции, которые контактируют с шейкой валка и гильзой таким образом, что обеспечивают также исключение обычного выступающего наружу круглого кольца 28 гильзы. This invention arises from the recognition that significant reductions in the size of the workpiece, as well as the costs of heat treatment and machining on machines, can be realized by eliminating the round flange 26 protruding radially outward in favor of individual elements that can be attached to the sleeve after machining to thus ensuring the required mechanical adhesion between the sleeve and sleeve when removing the bearing. The individual elements preferably comprise dowels of a modified design that are in contact with the roll neck and sleeve in such a way that they also exclude the conventional outwardly protruding circular ring of the sleeve 28.

Эти и другие задачи, признаки и преимущества данного изобретения теперь будут описаны более подробно со ссылками на прилагаемые чертежи, где:
фиг. 1 изображает продольное сечение узла подшипника, включающего предпочтительный конкретный вариант осуществления конструкции гильзы и шпонок в соответствии с данным изобретением;
фиг. 2 изображает поперечное сечение вдоль линии 2-2, показанной на фиг. 1;
фиг. 3 изображает продольное сечение гильзы, показанной на фиг. 1, наложенное на линию контура кованой заготовки, имеющей более тонкую цилиндрическую стенку с уменьшенным наружным диаметром;
фиг. 4 изображает частичное сечение, показывающее альтернативный конкретный вариант осуществления конструкции шпонок в соответствии с данным изобретением;
фиг. 5 изображает поперечное сечение вдоль линии 5-5, показанной на фиг. 4;
фиг. 6 изображает частичное поперечное сечение, проведенное через другой альтернативный конкретный вариант осуществления гильзы в соответствии с данным изобретением;
фиг. 7 изображает продольное сечение подшипника, смазываемого масляной пленкой, предназначенного для прокатного стана и включающего обычную конструкцию гильзы и шпонок;
фиг. 8 показывает перспективное изображение обычной цилиндрической кованой заготовки; и
фиг. 9 изображает продольное сечение обычной втулки, наложенное на продольную линию контура цилиндрической кованой заготовки, из которой получают гильзу путем механической обработки на станках.These and other objectives, features and advantages of the present invention will now be described in more detail with reference to the accompanying drawings, where:
FIG. 1 is a longitudinal section of a bearing assembly including a preferred specific embodiment of a sleeve and key construction in accordance with this invention;
FIG. 2 is a cross-sectional view taken along line 2-2 of FIG. 1;
FIG. 3 is a longitudinal section of the sleeve shown in FIG. 1 superimposed on a contour line of a forged billet having a thinner cylindrical wall with a reduced outer diameter;
FIG. 4 is a partial sectional view showing an alternative specific embodiment of the construction of keys in accordance with this invention;
FIG. 5 is a cross-sectional view taken along line 5-5 of FIG. 4;
FIG. 6 shows a partial cross section drawn through another alternative specific embodiment of a sleeve in accordance with this invention;
FIG. 7 is a longitudinal sectional view of an oil film lubricated bearing for a rolling mill and incorporating a conventional sleeve design and dowels;
FIG. 8 shows a perspective view of a conventional cylindrical forged workpiece; and
FIG. 9 shows a longitudinal section of a conventional sleeve superimposed on a longitudinal contour line of a cylindrical forged billet from which a sleeve is obtained by machining on machines.

Подшипник, смазываемый масляной пленкой, включающий предпочтительный конкретный вариант осуществления измененной конструкции гильзы и шпонок в соответствии с данным изобретением, изображен на фиг. 1 и 2, где для обозначения обычных конструктивных элементов, описанных ранее со ссылками на фиг. 7, использованы те же позиции. Гильза 50, соответствующая данному изобретению, тоже снабжена конической внутренней поверхностью 52, расположенной на коническом участке 12 шейки валка, и цилиндрической наружной поверхностью 54, установленной с возможностью вращения во втулке 22, заключенной внутри подушки 24. An oil film lubricated bearing comprising a preferred embodiment of a modified design of a sleeve and keys in accordance with this invention is shown in FIG. 1 and 2, where, to denote conventional structural elements described previously with reference to FIG. 7, used the same position. The sleeve 50 of the invention is also provided with a conical inner surface 52 located on a conical portion 12 of the roll neck and a cylindrical outer surface 54 rotatably mounted in a sleeve 22 enclosed within the pillow 24.

Узлы шпонок, обозначенные как единое целое позицией 56, применяются для крепления с возможностью вращения гильзы 50 к шейке валка. Каждая шпонка имеет, в основном, Т-образную конфигурацию с радиальным сегментом 56а, имеющим выступающую наружную часть 56b, сцепленную со втулкой 22 во время снятия подшипника вдоль оси с шейки валка. Радиальный сегмент 56а проходит через ступенчатое расточенное отверстие в гильзе 50 и соединен с сегментом 56с основания посредством болта 58 или другой аналогичной крепежной детали. Сегмент 56c основания расположен в канавке 60, врезанной в цилиндрический участок 36 шейки рядом с коническим участком 12 шейки валка. Выступающие радиально внешние части 56b шпонок 56 занимают место обычного круглого фланца 26 гильзы, а сегменты 56с оснований шпонок 56 занимают место обычного выступающего внутрь круглого кольца 28 гильзы. Таким образом, как показано на фиг. 3, максимальный наружный диаметр X поковки 48' теперь можно уменьшить до диаметра цилиндрической наружной поверхности 54 готовой гильзы, а минимальный внутренний диаметр Y поковки теперь можно увеличить до минимального внутреннего диаметра конической внутренней поверхности 52. При такой конфигурации цилиндрическую заготовку 48' можно ковать с более тонкой стенкой, имеющей наружный и внутренний диаметры X, Y, соответственно, приближающиеся к диаметру цилиндрической наружной поверхности 54 и минимальному диаметру конической внутренней поверхности 52. Кроме того, необходима лишь незначительная механическая обработка на станках в месте, обозначенном b', а также внутри в месте, обозначенном d', чтобы обеспечить необходимый внутренний конус. За счет использования меньшей и более тонкой кованой заготовки и уменьшения потерь материала в процессе механической обработки на станках, данное изобретение реализует экономию веса порядка 25% по сравнению с получением обычной конструкции гильзы, изображенной на фиг. 7. The key assemblies, designated as a whole by 56, are used for fastening with the possibility of rotation of the sleeve 50 to the neck of the roll. Each key has a generally T-shaped configuration with a radial segment 56a having a protruding outer part 56b engaged with the sleeve 22 while removing the bearing along the axis from the roll neck. The radial segment 56a extends through a stepped bore in the sleeve 50 and is connected to the base segment 56c via a bolt 58 or other similar fastener. The segment segment 56c is located in the groove 60, cut into the cylindrical section 36 of the neck next to the conical section 12 of the neck of the roll. The protruding radially outer portions 56b of the keys 56 take the place of the conventional round sleeve flange 26, and the segments 56c of the bases of the keys 56 take the place of the conventional protruding inwardly round ring 28 of the sleeve. Thus, as shown in FIG. 3, the maximum outer diameter X of the forgings 48 'can now be reduced to the diameter of the cylindrical outer surface 54 of the finished sleeve, and the minimum inner diameter Y of the forgings can now be increased to the minimum inner diameter of the conical inner surface 52. With this configuration, the cylindrical blank 48' can be forged with more a thin wall having outer and inner diameters X, Y, respectively, approaching the diameter of the cylindrical outer surface 54 and the minimum diameter of the conical inner surface spine 52. Moreover, only minor machining on machine tools in the place indicated by b ', and also within a location indicated by d', to provide the desired inner cone. By using a smaller and thinner forged billet and reducing material loss during machining on machines, this invention realizes a weight saving of about 25% compared to the conventional sleeve design shown in FIG. 7.

Альтернативный конкретный вариант осуществления изобретения изображен на фиг. 4 и 5. Здесь каждая шпонка 62 является цельной и, в основном, L-обраэной, с частью 62а основания, опять расположенной в канавке 60 в имеющем уменьшенный диаметр цилиндрическом участке 36 шейки валка. Промежуточная часть 62b шпонки размещена в пазу 64 в торце гильзы 50, а выступающая радиально наружу концевая часть 62с размещена с возможностью взаимного сцепления со втулкой 22 во время снятия подшипника с шейки валка. Шпонка 62 удерживается на месте в пазу 64 обычной резьбовой крепежной деталью 65. И опять, гильза 50 имеет максимальный наружный диаметр, равный диаметру ее наружной цилиндрической поверхности 54, и минимальный внутренний диаметр, равный минимальному внутреннему диаметру ее конической внутренней поверхности 52. An alternative specific embodiment of the invention is shown in FIG. 4 and 5. Here, each key 62 is solid and mainly L-shaped, with a base portion 62a again located in the groove 60 in the cylindrical portion 36 of the roll neck having a reduced diameter. The intermediate part 62b of the key is placed in the groove 64 at the end of the sleeve 50, and the radially outward end part 62c is interlocked with the sleeve 22 while removing the bearing from the roll neck. The key 62 is held in place in the groove 64 by a conventional threaded fastener 65. And again, the sleeve 50 has a maximum outer diameter equal to the diameter of its outer cylindrical surface 54 and a minimum inner diameter equal to the minimum inner diameter of its conical inner surface 52.

Еще один, хотя и менее предпочтительный, конкретный вариант осуществления изображен на фиг. 6. Здесь обычное круглое внутреннее кольцо 28 застопорено, чтобы обеспечить возможную посадку на обычные валки. Однако наружный фланец гильзы и здесь заменен одним или несколькими радиально выступающими элементами 66, размещенными в карманах 68 и закрепленными на месте крепежными деталями 70. Хотя эта конструкция обеспечивает меньшую экономию затрат на теряемый металл и механическую обработку на станках, ее тоже следует принимать во внимание для уменьшения объема теряемого металла на величину порядка 10% по сравнению с теми потерями, которые, по опыту, возникают при получении обычной гильзы, изображенной на фиг. 7. Another, although less preferred, specific embodiment is depicted in FIG. 6. Here, the conventional circular inner ring 28 is locked to allow possible fit on conventional rolls. However, the outer sleeve flange here is also replaced by one or more radially protruding elements 66 located in pockets 68 and fastened in place by fasteners 70. Although this design provides lower cost savings for lost metal and machining on machines, it should also be taken into account for a decrease in the volume of metal to be lost by an amount of the order of 10% compared with those losses which, in experience, occur upon receipt of the conventional sleeve depicted in FIG. 7.

В свете вышеизложенного, теперь специалистам в данной области техники должно быть ясно, что возможны многочисленные модификации описанных конкретных вариантов осуществления. Например, можно изменять форму шпонок при единственном ограничении, касающемся наличия препятствующего вращению взаимного сцепления между гильзой и шейкой валка и осевого взаимного сцепления между гильзой и торцем наружной втулки. Можно изменять число шпонок, а также способ их крепления в узле подшипника с возможностью извлечения. In light of the foregoing, it will now be apparent to those skilled in the art that numerous modifications of the described specific embodiments are possible. For example, it is possible to change the shape of the keys with the only restriction regarding the presence of an anti-rotation mutual coupling between the sleeve and the neck of the roll and axial mutual coupling between the sleeve and the end face of the outer sleeve. You can change the number of keys, as well as the method of mounting them in the bearing assembly with the possibility of extraction.

Данное изобретение охватывает эти и многие другие изменения или модификации в рамках объема прилагаемой формулы изобретения. The present invention covers these and many other changes or modifications within the scope of the attached claims.

Claims

1. The rolling mill bearing, lubricated with an oil film, having a sleeve with a conical inner surface located along an axis on the conical portion of the roll neck and rotatably fixed relative to this portion, the sleeve having a cylindrical outer surface mounted to rotate inside a sleeve enclosed in pillow, while the pillow, sleeve and sleeve are made with the possibility of removal along the axis as a single unit from the neck of the roll, characterized in that the sleeve is made by mechanical work on machines from a cylindrical workpiece and has a maximum outer diameter equal to the diameter of the cylindrical outer surface, and has at least one element made separately from the workpiece and attached to the sleeve, and this element has a radially protruding outer section for engagement with the sleeve during removal node along the axis with the neck of the roll.

2. The bearing according to claim 1, characterized in that the element is a key fastening the sleeve with the possibility of rotation relative to the conical portion of the neck of the roll.

3. The bearing according to claim 1, characterized in that the sleeve is made of a cylindrical billet, the inner diameter of which is equal to the minimum diameter of the conical inner surface of the sleeve.

4. The bearing according to claim 2 or 3, characterized in that the key has a base part connected to the outer part by an intermediate part, said base part being seated in a groove in the neck of the roll, and said intermediate part is mechanically engaged with the sleeve.

5. The bearing according to claim 4, characterized in that the intermediate part of the key is placed in the groove in the end of the sleeve.

6. The bearing according to claim 4, characterized in that the intermediate part of the key protrudes through the hole in the sleeve.

7. The bearing according to claim 4, characterized in that the neck of the roll is made with a cylindrical section adjacent to the conical section, in which part of the base of the key is seated in a groove in the cylindrical section.

8. The bearing according to claim 4, characterized in that a part of the base is separately attached to the intermediate section.