RU2283708C1

RU2283708C1 - Built up rolling roll

Info

Publication number: RU2283708C1
Application number: RU2005103343/02A
Authority: RU
Inventors: Владимир Павлович Алексеев (UA); Владимир Павлович Алексеев; Юрий Антонович Дарда (UA); Юрий Антонович Дарда; Дмитрий Вениаминович Дорофеев (UA); Дмитрий Вениаминович Дорофеев; Николай Павлович Белый (UA); Николай Павлович Белый; хов Николай Александрович Шл (RU); Николай Александрович Шляхов
Original assignee: Общество с ограниченной ответственностью "Научно-производственное предприятие "Эталон"
Priority date: 2004-09-09
Filing date: 2005-02-09
Publication date: 2006-09-20
Also published as: UA76830C2

Abstract

FIELD: rolled stock production.

SUBSTANCE: roll includes arbor with threaded portion and with bandage and nut placed in said portion; locking members. According to invention bandage is joined with arbor along cone surface with taper angle in range (1 : 20) - (1 : 30). Locking members are in the form of lock screws placed in nut body along its circumference and equally spaced one from other. Said screws are directly screwed into adjoined end of bandage. On surface of bandage adjoined end in zones of contact with screws there are tapered planes inclined relative to axis by angle less than lead angle of turns of nut thread. Length of said planes is in range (1.5 - 2.0)d where d - diameter of lock screws. Said taped planes with opposite inclination angles are arranged alternatively.

EFFECT: elimination turning over of roll bandage around its axis at occurring of instant overloads, possibility for mounting/dismounting bandages with use of simple attachments.

Description

Изобретение относится к прокатному производству, преимущественно к составным бандажированным валкам мелкосортных, среднесортных и проволочных прокатных станов и предлагается к использованию при производстве периодических и гладких профилей.The invention relates to rolling production, mainly to composite bandaged rolls of small-grade, medium-grade and wire rolling mills and is proposed for use in the production of periodic and smooth profiles.

Известно, что прокатные валки должны соответствовать следующим требованиям - рабочая поверхность бочки должна иметь высокую износостойкость, термоциклическую стойкость, контактную прочность, что можно обеспечить применением материалов с высокой твердостью и достаточной вязкостью, а сердцевина валка и цапфы, особенно, расположенная со стороны привода, должны иметь конструкционную прочность и, соответственно, достаточную пластичность. Для удовлетворения перечисленных требований применяют составные бандажированные валки.It is known that rolling rolls must meet the following requirements - the barrel’s working surface must have high wear resistance, thermocyclic resistance, and contact strength, which can be achieved by using materials with high hardness and sufficient viscosity, and the roll core and journal, especially located on the drive side, must have structural strength and, accordingly, sufficient ductility. To meet the above requirements, composite bandaged rolls are used.

Известен составной прокатный валок, описанный в патенте Российской Федерации №2177382, МПК В 21 В 27/00; 27/02, опуб. 2001.12.27. Валок содержит ось, имеющую конический участок, на которой расположен кольцевой бандаж, имеющий внутренний и внешний торцы, бандаж установлен на коническом участке оси посредством конической втулки, расположенной внутри между конической шейкой оси и цилиндрическим отверстием бандажа. Кроме того, узел валка содержит установленный на оси кольцевой держатель, который закреплен на концевой секции оси с возможностью вращения и перемещения в осевом направлении. Кроме того, узел валка снабжен гайкой, навинченной на концевую секцию оси с обеспечением плотного вдавливания конической втулки между конической шейкой оси и цилиндрическим отверстием бандажа и центрирования бандажа на оси с помощью держателя. При этом держатель снабжен винтовыми элементами, завинчиваемыми сквозь держатель до прижимания внутреннего торца бандажа к кромке бортика вала для обеспечения соединения по оси с внешним торцом бандажа.Known composite rolling roll described in the patent of the Russian Federation No. 2177382, IPC 21 In 27/00; 27/02, publ. 2001.12.27. The roller contains an axis having a conical section, on which an annular bandage having internal and external ends is located, the bandage is mounted on the conical section of the axis by means of a conical sleeve located inside between the conical neck of the axis and the cylindrical hole of the bandage. In addition, the roll unit includes an axial holder mounted on the axis, which is fixed to the end section of the axis with the possibility of rotation and movement in the axial direction. In addition, the roll assembly is equipped with a nut screwed onto the end section of the axis to ensure that the tapered sleeve is pressed in tightly between the conical neck of the axis and the cylindrical bore of the band and center the band on the axis using the holder. In this case, the holder is equipped with screw elements screwed through the holder until the inner end of the brace is pressed against the edge of the shaft rim to ensure axial connection with the outer end of the brace.

Недостатками данного изобретения являются сложность конструкции, обусловленная большим количеством элементов крепления, и недостаточная надежность, связанная с отсутствием страхующих элементов крепления, исключающих проворот валка относительно оси, возникающего в случае возрастания нагрузки на валок.The disadvantages of this invention are the design complexity due to the large number of fastening elements, and insufficient reliability associated with the absence of safety fastening elements, excluding the rotation of the roll relative to the axis that occurs when the load on the roll increases.

Наиболее близким к заявляемому по технической сути и достигаемому результату является составной прокатный валок, описанный в статье И.И.Милованова, А.А.Убейволк и др. "Новый способ сборки предварительно напряженных составных валков для сортовых станов", ОАО "Мечел", ISSN 0038-920Х. "Сталь", №3, 2003 г. Этот валок содержит ось с буртом и резьбовым участком, бандаж, размещенный на оси валка с гарантированным зазором и зажатый между буртом оси валка и фиксирующей гайкой. На контактирующих с бандажом торцевых поверхностях бурта и фиксирующей гайки выполнены кольцевые выступы, которые с выполненными на торцах бандажа кольцевыми проточками образуют дополнительные фиксирующие элементы. Причем внутренний диаметр выступов меньше или равен внутреннему диаметру сопряженных проточек. Кроме того, сопряженные внутренние поверхности выступов и проточек выполнены с одинаковым углом. Сборка валка включает механическую обработку сопрягаемых поверхностей оси с буртом и резьбовым участком, бандажа, фиксирующей гайки, последующее их соединение с использованием осевого растяжения оси валка и фиксирования этого растяжения с помощью фиксирующей гайки. Растяжение оси валка проводят нагревом оси на участке посадки бандажа с вращением оси или нагревателя относительно оси. Затем последовательно насаживают бандаж и навинчивают фиксирующую гайку, при этом температура нагрева оси регламентирована. Изобретение обеспечивает передачу допустимого момента прокатки с требуемым коэффициентом запаса без использования гидравлических устройств.The closest to the claimed technical essence and the achieved result is a composite rolling roll described in the article by II Milovanov, A. A. Ubeyvolk and others. "A new way to assemble prestressed composite rolls for high-quality mills", Mechel OAO, ISSN 0038-920X. "Steel", No. 3, 2003. This roll contains an axis with a shoulder and a threaded section, a bandage placed on the axis of the roll with a guaranteed clearance and sandwiched between the shoulder of the roll axis and the fixing nut. On the end surfaces of the collar in contact with the bandage and the fixing nut, annular protrusions are made, which form additional fixing elements with ring grooves made on the ends of the bandage. Moreover, the inner diameter of the protrusions is less than or equal to the inner diameter of the mating grooves. In addition, the mating inner surfaces of the protrusions and grooves are made with the same angle. The roll assembly includes machining the mating surfaces of the axis with a shoulder and a threaded section, a brace, fixing nuts, their subsequent connection using axial tension of the axis of the roll and fixing this tension with a fixing nut. The roll axis is stretched by heating the axis at the fit site of the bandage with rotation of the axis or heater relative to the axis. Then the bandage is sequentially inserted and the fixing nut is screwed on, while the heating temperature of the axis is regulated. The invention provides the transfer of the allowable rolling moment with the required safety factor without the use of hydraulic devices.

Недостатком этой конструкции является то, что при нагреве оси (тем более неравномерном) возможны температурные поводки, приводящие к искажению геометрических размеров, что крайне нежелательно, так как ось имеет ряд "классных" размеров и высокие требования по отклонениям от соосности и параллельности осей шеек подшипниковых опор. Кроме того, конструкция дополнительных фиксирующих элементов, выполненных в виде кольцевых выступов на фиксирующей гайке и бурте и кольцевых проточек на торцах бандажа, не обеспечивает достаточной защиты от проворота бандажа на оси в случае возникновения кратковременных перегрузок. Следует также отметить, что посадка бандажа на ось с зазором уменьшает жесткость конструкции, особенно, когда валок будет переточен на размер, близкий к минимальному. К недостаткам также относится и то, что разборка валка возможна только трудоемким способом срезания стопорной гайки или разрезания бандажа, тогда как сборка требует довольно сложной оснастки с контролирующей аппаратурой для соблюдения режима нагрева.The disadvantage of this design is that when the axis is heated (all the more uneven), temperature leads are possible, leading to distortion of geometric dimensions, which is extremely undesirable, since the axis has a number of "cool" sizes and high requirements for deviations from the alignment and parallelism of the axes of the bearing necks supports. In addition, the design of additional locking elements made in the form of annular protrusions on the fixing nut and collar and ring grooves on the ends of the bandage does not provide sufficient protection against rotation of the bandage on the axis in the event of short-term overloads. It should also be noted that the fit of the brace on the axis with a clearance reduces the rigidity of the structure, especially when the roll is regrind to a size close to the minimum. The disadvantages also include the fact that disassembling the roll is possible only in the laborious way of cutting the lock nut or cutting the bandage, while the assembly requires rather complicated equipment with monitoring equipment to comply with the heating mode.

Задачей предлагаемого изобретения является усовершенствование составного прокатного валка путем изменения конструкции фиксирующих элементов, что позволит исключить возможные провороты бандажа при возникновении кратковременных перегрузок и обеспечить возможность монтажа и демонтажа отработанных бандажей с использованием простых средств.The objective of the invention is to improve the composite rolling roll by changing the design of the locking elements, which will eliminate the possible rotation of the bandage in the event of short-term overloads and provide the ability to mount and dismantle the used bandages using simple means.

Поставленная задача решается за счет того, что в составном прокатном валке, который содержит ось с резьбовым участком и размещенные на ней бандаж и гайку, фиксирующие элементы, согласно изобретению, бандаж и ось сопрягаются по конической поверхности, величина конусности которой находится в пределах 1:20-1:30. Фиксирующие элементы выполнены в виде стопорных винтов, установленных в теле гайки по ее окружности на равных расстояниях друг от друга. Винты ввинчены до упора в прилегающий торец бандажа, на поверхности которого, в местах контакта винтов выполнены клиновидные плоскости, направленные под углом к оси. Величина угла наклона плоскости выбрана меньшей величины угла подъема ниток резьбы гайки. А длина плоскости равна (1,5-2,0)d, где d - диаметр стопорных винтов. При этом клиновидные плоскости с противоположно направленными углами расположены чередующимися.The problem is solved due to the fact that in a composite rolling roll that contains an axis with a threaded section and a band and nut placed on it, the fixing elements according to the invention, the band and the axis are mated on a conical surface, the taper of which is in the range 1:20 -1:30. The fixing elements are made in the form of locking screws installed in the body of the nut along its circumference at equal distances from each other. The screws are screwed completely into the adjacent end of the bandage, on the surface of which, at the points of contact of the screws, wedge-shaped planes are made, directed at an angle to the axis. The angle of inclination of the plane is chosen to be smaller than the angle of elevation of the threads of the nut thread. And the length of the plane is (1.5-2.0) d, where d is the diameter of the locking screws. In this case, the wedge-shaped planes with oppositely directed angles are arranged alternately.

Перечисленные выше признаки составляют сущность изобретения, т.к. являются необходимыми при реализации изобретения и достаточными для решения поставленной задачи.The above features are the essence of the invention, because are necessary in the implementation of the invention and sufficient to solve the problem.

Согласно заявляемому техническому решению, в отличие от прототипа, ось и бандаж сопрягаются по конической поверхности, что позволяет легко обеспечить посадку бандажа на ось без зазора и при относительно малом осевом усилии создать достаточные радиальные напряжения для передачи крутящего момента. Величина конусности сопрягаемых поверхностей, указанная в интервале 1:20-1:30, обеспечивает передачу необходимого крутящего момента за счет создания достаточной величины радиальной составляющей при первичном монтаже от осевого усилия, возникающего при ввинчивании винтовых элементов. Выход за границу указанного интервала в сторону меньшей величины конусности приведет к значительному отклонению величины недохода при незначительном изменении угла от его номинального значения, что усложнит возможность обеспечения заданного положения бандажа в осевом направлении. Выход за границу указанного интервала в сторону большей величины конусности приводит к увеличению разности диаметров отверстий бандажа в торцевых сечениях и уменьшению толщины стенки бандажа, что в свою очередь приведет к уменьшению числа реставраций валка.According to the claimed technical solution, in contrast to the prototype, the axis and the bandage are mated on a conical surface, which makes it easy to ensure that the bandage fits on the axis without a gap and, with a relatively small axial force, create sufficient radial stresses to transmit torque. The taper value of the mating surfaces, indicated in the range 1: 20-1: 30, ensures the transmission of the necessary torque due to the creation of a sufficient value of the radial component during initial installation from the axial force that occurs when the screw elements are screwed in. Going beyond the specified interval to the side of a smaller taper value will lead to a significant deviation of the amount of non-income with a slight change in the angle from its nominal value, which will complicate the ability to ensure the specified position of the bandage in the axial direction. Going beyond the specified interval to a larger conicity leads to an increase in the diameter difference of the band holes in the end sections and a decrease in the band wall thickness, which in turn will lead to a decrease in the number of roll restorations.

Другим отличием от прототипа является конструктивное выполнение фиксирующих элементов в виде стопорных винтов, установленных в теле гайки по ее окружности на равных расстояниях друг от друга, которые ввинчены до упора в прилегающий торец бандажа.Another difference from the prototype is the constructive implementation of the locking elements in the form of locking screws installed in the body of the nut along its circumference at equal distances from each other, which are screwed into the adjacent end face of the bandage.

Выполнение клиновидных плоскостей на торце бандажа, направленных под углом к оси, позволяет обеспечить автоматическое самозатягивание бандажей при возможном кратковременном возрастании усилия прокатки. Чередование плоскостей с противоположно направленными углами на одном и том же бандаже дает возможность использовать бандажи для верхних и нижних валков независимо от направления их вращения. Выбор угла наклона плоскости, величина которого меньше величины угла подъема резьбы гайки, направлен на исключение возможности отвинчивания гайки. Длина наклонной плоскости зависит от диаметра стопорных винтов и находится в интервале (1,5-2,0)d, где d - диаметр стопорных винтов. Выход за границу указанного интервала в сторону меньшего значения длины создаст дополнительные трудности, возникающие при сборке валка, так как потребуется повышенная точность для совмещения клиновидных плоскостей и стопорных винтов, в противном случае возможно несовпадение. Выход за границу указанного интервала в сторону большего значения длины приведет к сокращению возможного количества плоскостей и стопорных винтов, что приведет к уменьшению осевого усилия скрепления бандажей.The implementation of the wedge-shaped planes at the end of the brace, directed at an angle to the axis, allows for automatic self-tightening of the braces with a possible short-term increase in the rolling force. The alternation of planes with oppositely directed angles on the same bandage makes it possible to use bandages for the upper and lower rolls, regardless of the direction of their rotation. The choice of the angle of inclination of the plane, the value of which is less than the value of the angle of the thread of the nut, is aimed at eliminating the possibility of unscrewing the nut. The length of the inclined plane depends on the diameter of the locking screws and is in the range (1.5-2.0) d, where d is the diameter of the locking screws. Going beyond the specified interval to the side of a shorter length will create additional difficulties that arise when assembling the roll, since it will require increased accuracy to align the wedge-shaped planes and retaining screws, otherwise there may be a mismatch. Going beyond the specified interval to a larger length will lead to a reduction in the possible number of planes and locking screws, which will lead to a decrease in the axial force of fastening the bandages.

Предлагаемая конструкция составного прокатного валка поясняется чертежом.The proposed design of a composite rolling roll is illustrated in the drawing.

На фиг.1 изображен валок в осевом сечении.Figure 1 shows the roll in axial section.

На фиг.2 показан валок в сечении вид А в увеличенном масштабе.Figure 2 shows a roll in cross section view A on an enlarged scale.

На фиг.3 приведен валок в сечении вид Б в увеличенном масштабе.Figure 3 shows the roll in cross section view B on an enlarged scale.

Составной прокатный валок содержит ось 1 с приводной 2 и неприводной 3 коническими шейками, величина конусности которых равна 1:25. По обоим краям оси 1 нарезаны резьбы 4. На конические шейки оси 1 насажаны бандажи 5, зафиксированные от осевого смещения восемью стопорными винтами 6, размещенными по окружности на равных расстояниях между собой в гайках 7. На торцах бандажей 5 выполнено по четыре противоположно направленных клиновидных плоскостей 8, под углом к оси, равным 20 минутам, что меньше угла подъема ниток резьбы гайки 7. Длина плоскости равна 40 мм, что составляет 2 диаметра стопорных винтов 6, величиной 20 мм.The composite rolling roll contains axis 1 with drive 2 and non-drive 3 conical necks, the taper of which is 1:25. Threads 4 are cut along both edges of axis 1. Bandages 5 are mounted on the conical necks of axis 1, fixed from axial displacement by eight locking screws 6, arranged around the circumference at equal distances between each other in nuts 7. Four opposite wedge-shaped planes are made on the ends of the bandages 5 8, at an angle to the axis of 20 minutes, which is less than the angle of elevation of the threads of the thread of the nut 7. The length of the plane is 40 mm, which is 2 diameters of the locking screws 6, 20 mm.

Сборка валка производится следующим образом.Assembly roll is as follows.

На конические шейки 2 и 3 оси 1 надевают бандажи 5 до полной ликвидации зазора. Навинчивают на резьбовые шейки 4 оси 1 гайки 7 до упора в торцы бандажей 5, создав первичный натяг между осью 1 и бандажом 5. После этого гайки 7 откручивают на необходимое расстояние, совмещают резьбовые отверстия винтов 6 с клиновидными плоскостями 8 бандажей 5, обеспечивая тем самым их заданное чертежом положение. Затем в резьбовые отверстия винтов 6 ввинчивают винты до упора в клиновидные плоскости 8, затяжкой которых создают необходимое усилие закрепления бандажей 5. При этом обеспечивается предотвращение самопроизвольного откручивания винтов 6 при работе валков. Клиновидные плоскости 8 предотвращают проворот бандажей 5 даже в результате возникновения возрастающего усилия прокатки, так как в этом случае, при провороте бандажа как в одну, так и в другую сторону, происходит автоматическое возрастание усилия натяга бандажа 5 на ось 1.Bandages 5 are put on the conical necks 2 and 3 of the axis 1 until the gap is completely eliminated. Screw the nuts 7 onto the threaded necks 4 of the axis 1 of the nut 7 until they stop in the ends of the braces 5, creating a primary interference between the axis 1 and the brace 5. After that, the nuts 7 are unscrewed to the required distance, the threaded holes of the screws 6 are aligned with the wedge-shaped planes 8 of the braces 5, thereby their position specified by the drawing. Then, the screws are screwed into the threaded holes of the screws 6 until they stop in the wedge-shaped plane 8, the tightening of which creates the necessary force to secure the bandages 5. This prevents the spontaneous unscrewing of the screws 6 during the work of the rolls. The wedge-shaped planes 8 prevent the bandages 5 from turning even as a result of an increasing rolling force, since in this case, when turning the bandage in one direction or the other, the tension of the bandage 5 on the axis 1 automatically increases.

Предлагаемая конструкция составного прокатного валка позволяет нормировать усилие натяга, не создавая излишней величины, что исключает возникновение чрезмерных радиальных напряжений.The proposed design of a composite rolling roll allows you to normalize the interference force without creating excessive values, which eliminates the occurrence of excessive radial stresses.

Из вышесказанного можно заключить, что применение заявляемого технического решения увеличивает надежность крепления бандажей на оси, без использования дополнительного крепления, такого как шпонка. Применение бандажей и гайки с элементами самозатягивания надежно предохраняют ось от проворачивания на ней бандажа и обеспечивают ее многократное использование. Для распрессовки напрессовки не требуется специального оборудования. Кроме того, данное решение позволяет упростить конструкцию валка и делает ее более технологичной.From the foregoing, we can conclude that the application of the proposed technical solution increases the reliability of fastening the bandages on the axis, without the use of additional fastening, such as a key. The use of braces and nuts with self-tightening elements reliably protect the axle from turning the brace on it and ensure its multiple use. To press out the press-fit, no special equipment is required. In addition, this solution allows to simplify the design of the roll and makes it more technological.

Claims

A composite rolling roll containing an axis with a threaded section and a band and nut placed on it, fixing elements, characterized in that the band mates with the axis on a conical surface, the taper of which is in the range 1: 20-1: 30, the locking elements are made in in the form of locking screws installed in the body of the nut along its circumference at equal distances from each other, which are screwed into the adjacent end face of the bandage against the stop, on the surface of which wedge-shaped planes are made at the contact points of the screws, directed ie at an angle to the axis, the magnitude of which is smaller than the thread lead angle of the thread nut and the length of the planes is (1,5-2,0) d, where d - diameter of the locking screw, wherein the wedge plane with oppositely directed angles are arranged alternately.