RU2603403C2 - Опорный узел прокатного валка - Google Patents

Опорный узел прокатного валка Download PDF

Info

Publication number
RU2603403C2
RU2603403C2 RU2014154399/02A RU2014154399A RU2603403C2 RU 2603403 C2 RU2603403 C2 RU 2603403C2 RU 2014154399/02 A RU2014154399/02 A RU 2014154399/02A RU 2014154399 A RU2014154399 A RU 2014154399A RU 2603403 C2 RU2603403 C2 RU 2603403C2
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
roll
sleeve
trunnion
pin
working surface
Prior art date
Application number
RU2014154399/02A
Other languages
English (en)
Other versions
RU2014154399A (ru
Inventor
Карл КЕЛЛЕР
Йоханнес АЛЬКЕН
Конрад РЕИНГ
Курт ШЕФФЕ
Original Assignee
Смс Зимаг Аг
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Смс Зимаг Аг filed Critical Смс Зимаг Аг
Publication of RU2014154399A publication Critical patent/RU2014154399A/ru
Application granted granted Critical
Publication of RU2603403C2 publication Critical patent/RU2603403C2/ru

Links

Images

Classifications

    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B21—MECHANICAL METAL-WORKING WITHOUT ESSENTIALLY REMOVING MATERIAL; PUNCHING METAL
    • B21B—ROLLING OF METAL
    • B21B31/00—Rolling stand structures; Mounting, adjusting, or interchanging rolls, roll mountings, or stand frames
    • B21B31/07—Adaptation of roll neck bearings
    • B21B31/074—Oil film bearings, e.g. "Morgoil" bearings
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A23—FOODS OR FOODSTUFFS; TREATMENT THEREOF, NOT COVERED BY OTHER CLASSES
    • A23L—FOODS, FOODSTUFFS, OR NON-ALCOHOLIC BEVERAGES, NOT COVERED BY SUBCLASSES A21D OR A23B-A23J; THEIR PREPARATION OR TREATMENT, e.g. COOKING, MODIFICATION OF NUTRITIVE QUALITIES, PHYSICAL TREATMENT; PRESERVATION OF FOODS OR FOODSTUFFS, IN GENERAL
    • A23L2/00—Non-alcoholic beverages; Dry compositions or concentrates therefor; Their preparation
    • A23L2/38—Other non-alcoholic beverages
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B21—MECHANICAL METAL-WORKING WITHOUT ESSENTIALLY REMOVING MATERIAL; PUNCHING METAL
    • B21B—ROLLING OF METAL
    • B21B27/00—Rolls, roll alloys or roll fabrication; Lubricating, cooling or heating rolls while in use
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B21—MECHANICAL METAL-WORKING WITHOUT ESSENTIALLY REMOVING MATERIAL; PUNCHING METAL
    • B21B—ROLLING OF METAL
    • B21B31/00—Rolling stand structures; Mounting, adjusting, or interchanging rolls, roll mountings, or stand frames
    • B21B31/07—Adaptation of roll neck bearings
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B21—MECHANICAL METAL-WORKING WITHOUT ESSENTIALLY REMOVING MATERIAL; PUNCHING METAL
    • B21B—ROLLING OF METAL
    • B21B31/00—Rolling stand structures; Mounting, adjusting, or interchanging rolls, roll mountings, or stand frames
    • B21B31/07—Adaptation of roll neck bearings
    • B21B31/078—Sealing devices
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B21—MECHANICAL METAL-WORKING WITHOUT ESSENTIALLY REMOVING MATERIAL; PUNCHING METAL
    • B21B—ROLLING OF METAL
    • B21B31/00—Rolling stand structures; Mounting, adjusting, or interchanging rolls, roll mountings, or stand frames
    • B21B31/07—Adaptation of roll neck bearings
    • B21B2031/072—Bearing materials
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C12—BIOCHEMISTRY; BEER; SPIRITS; WINE; VINEGAR; MICROBIOLOGY; ENZYMOLOGY; MUTATION OR GENETIC ENGINEERING
    • C12G—WINE; PREPARATION THEREOF; ALCOHOLIC BEVERAGES; PREPARATION OF ALCOHOLIC BEVERAGES NOT PROVIDED FOR IN SUBCLASSES C12C OR C12H
    • C12G3/00—Preparation of other alcoholic beverages
    • C12G3/08—Preparation of other alcoholic beverages by methods for altering the composition of fermented solutions or alcoholic beverages not provided for in groups C12G3/02 - C12G3/07

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • Nutrition Science (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Food Science & Technology (AREA)
  • Polymers & Plastics (AREA)
  • Rolling Contact Bearings (AREA)
  • Rolls And Other Rotary Bodies (AREA)
  • Sliding-Contact Bearings (AREA)
  • Reduction Rolling/Reduction Stand/Operation Of Reduction Machine (AREA)

Abstract

Изобретение относится к опорным узлам (100) валков для использования в металлургии. Узел содержит валок с бочкой (11) валка и двумя цапфами (10) валка и по меньшей мере одну цапфенную втулку (20) для установки без возможности вращения по меньшей мере одной из цапф (10) валка. Между цапфой (10) валка и цапфенной втулкой (20) расположен захватный элемент (23), который действует в качестве соединения с геометрическим замыканием без возможности вращения. Повышение несущей способности опоры валка, без увеличения ее конструктивных или монтажных размеров, удобство монтажа обеспечивается за счет того, что цапфа (10) валка установлена в цапфенной втулке (20) с радиальным зазором, вследствие чего в ненагруженном состоянии за счет радиального зазора образуется кольцевое пустое пространство (12) между цапфой (10) валка и цапфенной втулкой (20). Для того чтобы увеличить пустое пространство (12), цапфа (10) валка или внутренняя рабочая поверхность (21) цапфенной втулки (20) выполнены с вогнутым контуром (40) или профилем. 6 з.п. ф-лы, 3 ил.

Description

Изобретение относится к опорному узлу прокатного валка в металлургии, включающему в себя валок с бочкой валка и двумя цапфами валка и, по меньшей мере, одну цапфенную втулку для установки без возможности вращения, по меньшей мере, одной из цапф валка, причем рабочая поверхность цапфы валка и ответная, внутренняя, рабочая поверхность цапфенной втулки имеют цилиндрическую форму и расположен захватный элемент, который действует в качестве соединения с геометрическим замыканием без возможности вращения между цапфой валка и цапфенной втулкой.
Из уровня техники известны опорные узлы прокатного валка, при которых цапфа валка установлена в цилиндрической или конической цапфенной втулке. Для передачи окружных усилий между цапфой валка и цапфенной втулкой расположены захватные элементы.
Например, в прокатных станах для установки опорного валка используются опоры с масляной пленкой, которые воспринимают усилие прокатки из регулировочных цилиндров и передают его на рабочие валки. При этом речь идет о высоконагруженных подшипниках скольжения, которые в большинстве случаев работают в высоком диапазоне числа Зоммерфельда, то есть при относительно низкой частоте вращения и при высокой нагрузке. При очень высоком давлении, в отдельных случаях выше 1500 бар, которое возникает в зоне нагрузки, происходит упругая деформация или расплющивание (уплощение) нагруженных давлением поверхностей. Благодаря этому расплющиванию возникает большая полезная поверхность давления против направления действия внешнего усилия, которое создается, например, регулировочным цилиндром. Таким образом, опора может переносить большую нагрузку. Этот эффект обозначается как "упругогидродинамическое (УГД) повышение несущей способности". Для того чтобы усилить этот эффект еще больше, используются так называемые опоры Morgoil-KLX®, которые в качестве поверхности скольжения имеют тонкостенную, конусообразную, цапфенную втулку; см. также US 6,468,194 и ЕР 1213061.
Из документа "Newsletter 01/2009, от SMS Group, 16-го годового издания, номер 1, от апреля 2009 г., страницы 50 и 51" известны Morgoil-KLX® для установки валка, в которых цапфенная втулка надета на коническую цапфу валка. Для передачи крутящего момента расположена призматическая шпонка между цапфой валка и цапфенной втулкой.
Документы DE 3876663 Т2, US 2,955,002 и ЕР 0285333 А2 описывают цилиндрическую втулку для поддержания вращающейся опоры на гидродинамической масляной пленке.
ЕР 1651876 В1 относится к опоре с масляной пленкой для цапфы валка, которая установлена в опорной втулке, причем опорная втулка имеет, по меньшей мере, две расположенные внутри гидростатические выемки.
DE 3876663 Т2 относится к втулке для поддержания вращающейся опоры на гидродинамической масляной пленке.
Из DE 60303052 Т2 известна втулка для поддержания с возможностью вращения поверхности цапфы валка в прокатном стане, причем цилиндрическая втулка соединена с геометрическим замыканием с цапфой валка при помощи захватного элемента.
Недостатки известных до сих пор решений заключаются в том, что для передачи очень высоких нагрузок задаются согласованные с нагрузками большие размеры опоры.
В основе изобретения лежит задача повышать далее несущую способность опорного узла прокатного валка, не увеличивая конструктивные или монтажные размеры опоры валка. Одновременно должны быть по возможности незначительными затраты на монтаж и связанные с ними издержки.
Согласно изобретению эта задача решается с помощью признаков пункта 1 формулы изобретения. Изобретение описывает опорный узел прокатного валка для использования в металлургии, включающее в себя валок с бочкой валка и двумя цапфами валка и, по меньшей мере, одну цапфенную втулку для установки без возможности вращения, по меньшей мере, одной из цапф валка. Рабочая поверхность цапфы валка и внутренняя рабочая поверхность цапфенной втулки имеют цилиндрическую форму. В качестве соединения с геометрическим замыканием без возможности вращения расположен захватный элемент между цапфой валка и цапфенной втулкой. Цапфа валка установлена в цапфенной втулке с радиальным зазором, так что в ненагруженном состоянии за счет радиального зазора образуется кольцевая вращательно-симметричная полость между цапфой валка и цапфенной втулкой. Изобретение отличается тем, что полость увеличена и ограничена выполненным в форме тела вращения вогнутым профилем на рабочей поверхности цапфы валка и/или на внутренней рабочей поверхности цапфенной втулки.
В зависимости от максимального опорного усилия полость имеет точные предопределенные размеры. Кольцевая полость выполнена в виде вращательно-симметричного кольцевого зазора в смысле кольцевого полого профиля в плоскости, перпендикулярной к продольной оси опорного узла прокатного валка. Благодаря зазору предпочтительным образом достигается то, что в ненагруженном состоянии между цапфой валка и цапфенной втулкой не возникает предварительного напряжения.
Благодаря соответствующей изобретению полости между цапфой валка и цапфенной втулкой возникает увеличенное свободное пространство, в котором цапфенная втулка под нагрузкой в области полости, где действует усилие, может местами становиться плоской. Благодаря уплощению цапфенной втулки увеличивается полезная поверхность давления для восприятия усилий и значительно повышается несущая способность опорного узла прокатного валка без необходимости увеличения его конструктивных размеров. Более подробно это разъяснено в разделе "принцип действия" в конце описания.
Вогнутые профили в каждом случае образуют/ограничивают вращательно-симметричный, кольцевой зазор в качестве части вращательно-симметричной общей полости. Вследствие этого в случае нагрузки предпочтительно возникает дополнительное увеличение полезной поверхности давления между цапфой валка и цапфенной втулкой и в равной степени между цапфенной втулкой и опорной втулкой, что приводит к дальнейшему повышению несущей способности опоры при неизменном назначении размеров или при неизменных монтажных размерах.
Дальнейший вариант осуществления изобретения предусматривает то, что внешняя рабочая поверхность цапфы валка и/или внутренняя рабочая поверхность цапфенной втулки в области своего вогнутого профиля - если смотреть на продольном разрезе опорного узла прокатного валка - имеет контур, по меньшей мере, частично в виде прямой, синусоиды, полиномиальной кривой R(x) n-й степени или комбинации из них.
Кроме того, предусмотрено то, что контур рабочей поверхности цапфы валка или контур внутренней рабочей поверхности цапфенной втулки в области их вогнутого профиля - если смотреть на продольном разрезе опорного узла прокатного валка - является непрерывным и может дифференцироваться в переходной области между двумя соседними участками профиля. Вследствие этого линия контура, в дальнейшем называемая также профилем, благодаря граничащим друг с другом участкам профиля выполняется без углов (ребер), то есть с плавными переходами, для того чтобы препятствовать недостаткам, связанным с возможной концентрацией напряжения. Кроме того, в случае нагрузки предотвращается образование вмятин, например царапин, на взаимодействующих друг с другом рабочих поверхностях цапфенной втулки и цапфы валка.
Далее предусмотрено то, что контур рабочей поверхности цапфы валка или контур внутренней рабочей поверхности цапфенной втулки в области их вогнутого профиля - если смотреть на продольном разрезе опорного узла прокатного валка, то есть в осевом направлении - соотносится с распределением опорного усилия в осевом направлении, так что под нагрузкой местами достигается наибольшее уплощение цапфенной втулки в ее области упругих деформаций, которое приводит к максимальной несущей способности опорного узла прокатного валка при неизменных конструктивных размерах.
Далее изобретение предусматривает то, что, говоря о валке, речь идет об опорном валке или промежуточном валке или рабочем валке для использования в прокатной клети.
Кроме того, предусмотрено то, что в качестве захватного элемента между цапфой валка и цапфенной втулкой расположена, по меньшей мере, одна призматическая шпонка. Предпочтительно для передачи усилия используется, по меньшей мере, один стандартный конструктивный элемент, который в качестве малозатратного, стандартного, конструктивного элемента для передачи усилия может без проблем заменяться при износе или разрушении.
Согласно дальнейшему примеру осуществления предусмотрено, что узел имеет, по меньшей мере, один монтажный элемент с опорной втулкой, в которой цапфенная втулка с цапфой валка или с валком установлена с возможностью скольжения за счет использования несущей масляной пленки между цапфенной втулкой и опорной втулкой.
В итоге благодаря соответствующему изобретению опорному узлу можно просто и без больших затрат замещать или заменять соответствующими изобретению опорными узлами валков имеющиеся опорные узлы прокатного валка, например внутри прокатного стана, для того чтобы повышать несущую способность или производительность опоры без необходимости изменения имеющегося монтажного пространства. Соответствующий изобретению узел может просто монтироваться. В случае ремонта возможна простая и быстрая замена. Тем самым в итоге уменьшаются расходы на техническое обслуживание и эксплуатационные расходы при одновременном увеличении производительности.
Дальнейшие преимущества и частные варианты изобретения представлены в зависимых пунктах формулы изобретения и из последующего описания, в котором разъясняются более подробно изображенные на чертежах варианты осуществления изобретения. При этом наряду с приведенными выше комбинациями из признаков существенными являются также признаки по отдельности или в других комбинациях.
Далее изобретение подробно описывается, ссылаясь на чертежи, где:
фиг. 1 показывает валок с профилированной, цилиндрической, цапфенной втулкой;
фиг. 1а показывает увеличенное изображение глубины t профиля;
фиг. 2а показывает установку цапфы валка в цапфенной втулке с радиальным зазором в ненагруженном состоянии - изображение в разрезе в области максимальной общей полости;
фиг. 2b показывает деформацию цапфенной втулки с радиальным зазором в нагруженном состоянии - изображение в разрезе в области максимальной общей полости;
фиг. 3а показывает схематичное изображение установки цапфенной втулки на цапфе валка с зазором в опоре;
фиг. 3b показывает различные линии профиля для рабочей поверхности цапфы валка или внутренней рабочей поверхности цапфенной втулки.
На фиг. 1 изображен опорный узел 100 валка для использования, например в металлургии, включающее в себя валок с бочкой 11 валка и, по меньшей мере, одной цилиндрической цапфой 10 валка. Цапфа 10 валка установлена с радиальным зазором без возможности вращения в ответном относительно цапфы 10 валка, цилиндрическом, установочном отверстии цапфенной втулки 20. Радиальный зазор между цапфенной втулкой 20 и цапфой 10 валка образован полостью 12, которая проходит симметрично относительно оси вращения или вокруг цапфы 10 валка. Благодаря радиальному зазору цапфенную втулку 20 можно легко надевать на цапфу 10 валка, или, наоборот, цапфу 10 валка вставлять в цапфенную втулку 20. Предпочтительно радиальный зазор в качестве разности диаметров между цапфенной втулкой 20 и цапфой 10 валка составляет максимум между 0,10 мм и 0,80 мм.
Толщина d стенки цилиндрической цапфенной втулки составляет от 10 мм до 75 мм, не принимая во внимания описанный далее, опциональный, вращательно-симметричный, вогнутый профиль.
Для ограничения положения цапфенной втулки 20 при ее надевании на цапфу 10 валка между торцом бочки 11 валка и цапфенной втулкой 20 расположено распорное кольцо 28 с упором 25. Альтернативно в качестве упора 25 бочка 11 валка может быть оснащена с торца выступом (не изображен), который выполнен за одно целое с бочкой валка. Цапфенная втулка 20 после надевания на цапфу 10 валка прижимается в осевом направлении (x) к упору 25 прижимным кольцом 17 при помощи упорного подшипника или внутреннего кольца 16, которое опционально расположено для установки цапфы 10 валка, и гайкой 18 и таким образом предохраняется от осевого смещения. При этом цапфа 10 валка на своем конце для установки прижимного кольца 17 оснащена втулочным выступом 26, а после него резьбовой цапфой 27 для установки гайки 18. Дополнительно гайка 18 может быть защищена от отвинчивания при помощи стопора 19 вращения, например контргайки.
Для установления соединения с геометрическим замыканием и для передачи возникающих при вращательном движении окружных усилий между цапфенной втулкой 20 и цапфой 10 валка расположен, по меньшей мере, один захватный элемент 23, например, в виде призматической шпонки. В дальнейшем возможном варианте осуществления, по меньшей мере, один захватный элемент может быть также выполнен за одно целое с цапфой 10 валка или цапфенной втулкой 20.
Например, внутренняя рабочая поверхность 21 цапфенной втулки 20 оснащена кольцевым или вращательно-симметричным, вогнутым контуром, называемым далее также очертанием или профилем 40, который изготовлен, например обточкой и/или проточкой. Профиль 40 внутренней рабочей поверхности 21 цапфенной втулки 20 в области своего вогнутого очертания - если смотреть на продольном разрезе цапфенной втулки 20 - имеет контур, по меньшей мере, частично в виде прямой, синусоиды, полиномиальной кривой R(x) n-й степени, предпочтительно второй степени в виде параболы, или комбинации из них. Альтернативно или дополнительно на рабочей поверхности цапфы валка может быть также выполнен кольцевой или вращательно-симметричный контур.
Благодаря вогнутому характеру линий профиля на цапфе 10 валка и/или на цапфенной втулке 20 (первое не показано на фиг. 1) неизбежно образуются углубления с глубиной t в виде вращательно-симметричных кольцевых зазоров, дающие в итоге увеличение вращательно-симметричной полости 12, которая уже образована радиальным зазором, имеющимся в ненагруженном состоянии между цапфенной втулкой 20 и цапфой 10 валка. В итоге полость 12, состоит из радиального зазора плюс углублений, также выполнена в виде кольцевого зазора в смысле кольцевого полого профиля и проходит вокруг цапфы 10 валка в плоскости, перпендикулярной к средней оси 15 цапфы 10 валка.
При нагружении опорного узла прокатного валка усилием FW прокатки (действие), которое уравновешивается на обеих цапфах валка суммарно наполовину большим, однако направленным в противоположную сторону опорным усилием FL (реакция), профиль 40 внутренней рабочей поверхности 21 цапфенной втулки 20 местами упруго адаптируется или прижимается к цилиндрической рабочей поверхности 13 цапфы 10 валка, благодаря чему, как следствие, образуется также увеличенная опорная поверхность между цапфенной втулкой 20 и опорной втулкой 51, как показано более подробно на фиг. 2b, и что приводит к оптимизации распределения давления опорного усилия F. На фиг. 1 эпюра 44 показывает распределение давления согласно уровню техники, а эпюра 46 показывает оптимизированное распределение давления соответствующего изобретению опорного узла 100 валка в случае нагрузки и в каждом случае в осевом направлении.
Фиг. 1 показывает опорный узел прокатного валка в частично нагруженном состоянии. Частичная нагрузка имеет такую величину, что заданная в ненагруженном состоянии радиальным зазором часть полости сжата на фиг. 1 в месте приложения усилия в верхней части опорного узла прокатного валка. При частичной нагрузке согласно фиг. 1 цапфенная втулка прилегает к цапфам валка лишь на некоторых участках, а именно лишь контактными поверхностями 14 на обеих сторонах. Образованная же вогнутым профилем цапфенной втулки часть полости, тем не менее, еще имеется и ее можно увидеть. Воздействие усилия на фиг. 1 еще не максимально. В частности это воздействие еще не настолько велико, что образованная вогнутым профилем цапфенной втулки дополнительная часть полости на верхней стороне опорного узла прокатного валка также исчезает, и что цапфенная втулка по всей своей осевой длине вступает в контакт с цапфой валка. Этот случай нагрузки требует еще более высоких усилий FW прокатки и опорных усилий FL (на фиг. 1 не изображен).
В зависимости от максимально возникающего усилия FW прокатки и модуля упругости цапфенной втулки 20 глубина t профиля 40 или величина получающейся из нее дополнительной полости 12 между цапфенной втулкой 20 и цапфой 10 валка адаптирована таким образом, что объем полости 12 выполнен тем больше, чем больше максимальное усилие FW прокатки в нагруженном состоянии, причем деформация цапфенной втулки 20 остается только в области упругих деформаций. Действительная глубина t профиля расположена в диапазоне, измеряемом в микрометрах (мкм), предпочтительно до 1000 мкм.
Говоря об изображенном валке, речь предпочтительно может идти об опорном валке или промежуточном валке или рабочем валке для использования в прокатной клети. При этом прокатная клеть может быть расположена в прокатном цехе в качестве части линии проката.
Кроме того, может быть предусмотрено то, что предусмотрен, по меньшей мере, один монтажный элемент 50 с опорной втулкой 51 для установки цапфенной втулки 20 с цапфой 10 валка, причем между опорной втулкой 51 монтажного элемента 50 и внешней рабочей поверхностью 22 цапфенной втулки 20 предусмотрена несущая масляная пленка 30. Этот узел обозначается также как опора на масляной пленке. В предпочтительном варианте осуществления внутренняя рабочая поверхность опорной втулки 51 имеет покрытие из подшипникового металла, например из баббита.
Между цапфенной втулкой 20 и цапфой 10 валка предпочтительно расположена смазочная пленка 31, для того чтобы предотвращать холодную микросварку микротрением.
Подробное изображение на фиг. 1а наглядно показывает в увеличенном масштабе весь зазор между внешней рабочей поверхностью 13 цапфы валка и внутренней рабочей поверхностью 21 цапфенной втулки. Весь зазор образуется из предварительно выбранного допуска на посадку (посадка с зазором) между цапфой 10 валка и цапфенной втулкой 20, который не обозначен на фиг. 1а более подробно, и из глубины t профиля.
Изображение на фиг. 2а показывает в разрезе установку цапфы 10 валка в цапфенной втулке 20 с радиальным зазором 24 в ненагруженном состоянии. Радиальный зазор между цапфенной втулкой 20 и цапфой 10 валка образует кольцевую полость 12.
Фиг. 2b показывает установку цапфы 10 валка в цапфенной втулке 20 с радиальным зазором в нагруженном состоянии. В случае нагрузки полость 12 между цапфенной втулкой 20 и цапфой 10 валка локально прерывается в месте приложения нагрузки. Как показывает изображение, цапфенная втулка 20 опирается в нагруженном месте на цапфе 10 валка и прижимается к цапфе валка. При нагрузке давлением цапфенная втулка 20 испытывает упругую деформацию, которая воспринимается имеющим точные предопределенные размеры полости 12 в контактной области. Распределение давления между цапфенной втулкой 20 и цапфой 10 валка осуществляется таким образом, что образуется увеличенная уплощенная поверхность между цапфенной втулкой 20 и цапфой 10 валка для передачи усилия, причем уплощение в равной степени распространяется на внешнюю рабочую поверхность 22 цапфенной втулки 20, и таким образом образуется максимальная контактная поверхность или гидродинамический пик давления между цапфенной втулкой 20 и цапфой 10 валка и между цапфенной втулкой 20 и опорной втулкой 51; более подробно принцип действия описан далее внизу.
Фиг. 3а показывает по существу опорный узел 100 валка с валком и, по меньшей мере, одной цапфенной втулкой 20, которая расположена на цапфе 10 валка с радиальным зазором 24. При этом рабочая поверхность 13 цапфы 10 валка и внутренняя рабочая поверхность 21 цапфенной втулки 20 имеют цилиндрическую форму, причем соответствующие рабочие поверхности 13, 21 являются ответными поверхностями по отношению друг к другу и - в ненагруженном состоянии - расположены друг против друга с радиальным зазором, вследствие чего образуется вращательно-симметричная полость.
Для того чтобы повышать несущую способность показанного на фиг. 3a опорного узла прокатного валка, для полости за счет радиального зазора должны задаваться соответствующие размеры в зависимости от возникающего усилия FW прокатки и опорного усилия FL. Для этого согласно изобретению дополнительно могут быть опционально предусмотрены вращательно-симметричные профили 40 на внутренней рабочей поверхности 21 цапфенной втулки 20 и/или на рабочей поверхности 13 цапфы 10 валка, для того чтобы увеличивать полость еще больше. В качестве примера фиг. 3b описывает различные возможные профили в осевом направлении в виде математических функций R(x) n-й степени, которые в зависимости от случая нагрузки могут также использоваться в комбинации с другими профилями. Для того чтобы обеспечивать равномерный переход без углов на комбинируемых друг с другом участках профиля, профиль 40 в переходной области между двумя соседними участками профиля выполнен непрерывным и с возможностью дифференцирования. Следует упомянуть, что изображенные на фиг. 3b линии кривых не описывают реализуемые в действительности на практике профили. Изображенное большое количество участков кривой или профиля служит лишь для схематичного представления различных возможных вариантов профиля.
ПРИНЦИП ДЕЙСТВИЯ
Благодаря соответствующей изобретению, вращательно-симметричной полости 12 между цапфенной втулкой 20 и цапфой 10 валка, получающейся из радиального зазора и дополнительно опционально также из профиля 40, между цапфенной втулкой 20 и цапфой валка образуется увеличенное свободное пространство, в которое цапфенная втулка 20 может расширяться на месте приложения усилия.
Конкретно в прокатном стане в прокатной клети усилие FW прокатки, направленное, по меньшей мере, по существу вертикально вверх, оказывается на верхний (опорный) валок, в то время как одновременно на нижний (опорный) валок оказывается усилие FW прокатки, направленное, по меньшей мере, по существу вертикально вниз. Эти усилия прокатки передаются от бочек валков в каждом случае в половинном размере на цапфы валков, вследствие чего цапфа валка в верхнем монтажном элементе прижимается вверх, а в нижнем монтажном элементе вниз.
Согласно цепи воздействия, усилия прокатки передаются от цапфы валка далее через цапфенную втулку, несущую масляную пленку между цапфенной втулкой и опорной втулкой и через опорную втулку на монтажный элемент. От монтажного элемента усилия прокатки выводятся далее в прокатную клеть, в которой установлен монтажный элемент.
Монтажный элемент, а также установленная в монтажном элементе опорная втулка в идеале должны рассматриваться как неупругие (жесткие) и несжимаемые против воздействия усилий прокатки. То есть монтажный элемент и опорная втулка полностью воспринимают воздействующие на них, в каждом случае половинные усилия FW/2 прокатки (действия), противопоставляя им в каждом случае равные по сумме, но направленные в противоположные стороны опорного усилия FL (реакции).
Нагружение цапфы валка во время процесса прокатки незначительным усилием FW прокатки уже является причиной того, что цапфа 10 валка с цапфенной втулкой 20 оказывает давление в направлении усилия FW прокатки на несущую масляную пленку 30, а эта масляная пленка оказывает давление на опорную втулку 51 и монтажный элемент; см. фиг. 2b. Однако при этом цапфенная втулка 20 наталкивается на несжимаемую, несущую, масляную пленку 30, которой со своей стороны препятствуют в смещении в направлении усилия прокатки жесткая опорная втулка 51 и жесткий монтажный элемент 50. Поэтому в итоге благодаря противодействующему опорному усилию FL цапфенная втулка не может смещаться в направлении усилия прокатки.
Сама же цапфенная втулка 20 в сочетании с соответствующей изобретению полостью 12 по направлению к цапфе 10 валка является самым слабым звеном в указанной выше цепи воздействия усилия (прокатки).
Так как цапфенная втулка 20 не может избежать усилия прокатки, то в случае нагрузки во время процесса прокатки доходит до упругой деформации цапфенной втулки 20. Благодаря усилию FW/2 прокатки или направленному навстречу опорному усилию FL цапфенная втулка деформируется в исходную полость 12 и при этом уплощается (расплющивается). Уплощение максимум происходит до тех пор, пока цапфенная втулка не прижимается к цапфе валка 10 и не подпирается этой цапфой валка. Цапфенная втулка 20 локально упруго адаптируется к профилю 40 цапфы валка и после снятия нагрузки деформируется снова в исходное состояние. Благодаря уплощению увеличивается действующая поверхность давления между цапфенной втулкой 20 и опорной втулкой 51. Между цапфенной втулкой 20 и опорной втулкой 51 расположена несущая масляная пленка 30, которая образует так называемую гидродинамическую опору на масляной пленке. За счет увеличения действующей поверхности давления соответствующий изобретению опорный узел валка приводит к повышению несущей способности гидродинамической опоры на масляной пленке между цапфенной втулкой и опорной втулкой.
В реальности усилие прокатки или опорное усилие действуют не точечно или линейно, а в виде пиков усилия. Пики усилия распространяются по поверхности в окружном направлении и в осевом направлении. Благодаря уплощению цапфенной втулки и связанному с ним увеличению действующей поверхности давления достигается значительное повышение несущей способности опорного узла прокатного валка для растянутых по поверхности пиков усилия.
Соответствующий изобретению опорный узел валка также имеет значительно большую несущую способность по сравнению с узлом, в которой цапфенная втулка уже в ненагруженном состоянии соединена с силовым замыканием с цапфой валка при помощи предварительного напряжения, например посредством усадки. Благодаря соответствующей изобретению полости необходимое для упругого уплощения цапфенной втулки нагружение усилием меньше чем в конструкциях с предварительным напряжением между опорной втулкой и цапфой. В предварительно напряженных конструкциях требуются большие усилия для реализации такой же деформации цапфенной втулки.
Итак, из-за относительно небольшой толщины стенки цапфенной втулки 20 деформация под нагрузкой на внутренней рабочей поверхности 21 цапфенной втулки 20 будет отображаться без изменения, то есть равнозначно на внешней рабочей поверхности 22 цапфенной втулки 20, и тем самым приведет к увеличению/расширению противоположной приложению усилия поверхности давления между цапфенной втулкой 20 и опорной втулкой 51. Это, в свою очередь, приводит к равномерному распределению давления в смазочной пленке, так что воспринимается большее усилие, без того чтобы пиковое давление в несущей масляной пленке 30 превышало предельные значения для материала опорной втулки или покрытия из подшипникового металла на опорной втулке. Следовательно, соответствующий изобретению опорный узел приводит к повышению несущей способности гидродинамической опоры на смазочной или масляной пленке между цапфенной втулкой 20 и опорной втулкой 51.
СПИСОК ССЫЛОЧНЫХ ПОЗИЦИЙ
100 опорный узел валка
10 цапфа валка
11 бочка валка
12 полость
13 рабочая поверхность цапфы валка
14 контактная поверхность
15 средняя ось
16 упорный подшипник или внутреннее кольцо
17 прижимное кольцо
18 гайка
19 контргайка
20 цапфенная втулка
21 внутренняя рабочая поверхность цапфенной втулки
22 внешняя рабочая поверхность цапфенной втулки
23 захватный элемент
24 радиальный зазор
25 упор
26 втулочный выступ
27 резьбовая цапфа
28 распорное кольцо
30 несущая масляная пленка
31 смазочная пленка
40 профиль
44 эпюра распределения давления согласно уровню техники
46 оптимизированная эпюра распределения давления
50 монтажный элемент
51 опорная втулка
R(x) профиль в виде математической функции
x координата в осевом направлении
FW усилие прокатки
FL опорное усилие
t глубина профиля
d толщина стенки цапфенной втулки

Claims (7)

1. Опорный узел (100) прокатного валка, имеющего бочку (11) и две цапфы (10), содержащий
по меньшей мере одну цапфенную втулку (20) для установки без возможности вращения по меньшей мере одной из цапф (10) валка, с цилиндрическими рабочей поверхностью (13) цапфы (10) валка и внутренней рабочей поверхностью (21) цапфенной втулки (20), и
захватный элемент (23), устанавливаемый между цапфой (10) валка и цапфенной втулкой (20) в качестве соединительного элемента с геометрическим замыканием без возможности вращения,
причем цапфа (10) валка установлена в цапфенной втулке (20) с радиальным зазором и образованием в ненагруженном состоянии кольцевой вращательно-симметричной полости (12) в виде радиального зазора между цапфой (10) валка и цапфенной втулкой (20),
отличающийся тем, что упомянутая полость (12) ограничена вращательно-симметричным вогнутым профилем в полости продольного разреза опорного узла (100), выполненным на рабочей поверхности (13) цапфы (10) валка и/или на внутренней рабочей поверхности (21) цапфенной втулки (20).
2. Опорный узел по п. 1, отличающийся тем, что рабочая поверхность цапфы (10) валка или внутренняя рабочая поверхность (21) цапфенной втулки (20) в области своего вогнутого профиля в плоскости продольного разреза узла (100) имеет контур, выполненный по меньшей мере частично в виде прямой, синусоиды, полиномиальной кривой R(x) n-й степени или комбинации из них.
3. Опорный узел по п. 2, отличающийся тем, что контур (40) рабочей поверхности цапфы (10) валка или внутренней рабочей поверхности (21) цапфенной втулки (20) в области своего вогнутого профиля в плоскости продольного разреза узла (100) выполнен непрерывным и дифференцируемым в переходной области между двумя соседними участками.
4. Опорный узел по любому из пп. 1-3, отличающийся тем, что полость (12) имеет объем, тем больший, чем больше максимальное опорное усилие F в нагруженном состоянии при деформации цапфенной втулки (20) в пределах упругих деформаций.
5. Опорный узел по любому из пп. 1-3, отличающийся тем, что прокатный валок (10) используется в качестве опорного валка, или промежуточного валка, или рабочего валка в прокатной клети.
6. Опорный узел по любому из пп. 1-3, отличающийся тем, что захватный элемент (23) между цапфой (10) валка и цапфенной втулкой (20) выполнен по меньшей мере в виде одной призматической шпонки.
7. Опорный узел по любому из пп. 1-3, отличающийся тем, что он имеет по меньшей мере один монтажный элемент (50) с опорной втулкой (51), в которой цапфенная втулка (20) с цапфой (10) валка или с валком установлена с возможностью скольжения за счет несущей масляной пленки (30) между цапфенной втулкой (20) и опорной втулкой (51).
RU2014154399/02A 2012-06-12 2013-06-07 Опорный узел прокатного валка RU2603403C2 (ru)

Applications Claiming Priority (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE102012209828A DE102012209828A1 (de) 2012-06-12 2012-06-12 Walzenanordnung
DE102012209828.3 2012-06-12
PCT/EP2013/061820 WO2013186141A1 (de) 2012-06-12 2013-06-07 Walzenanordnung

Publications (2)

Publication Number Publication Date
RU2014154399A RU2014154399A (ru) 2016-07-27
RU2603403C2 true RU2603403C2 (ru) 2016-11-27

Family

ID=48577761

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2014154399/02A RU2603403C2 (ru) 2012-06-12 2013-06-07 Опорный узел прокатного валка

Country Status (9)

Country Link
US (1) US9339857B2 (ru)
EP (1) EP2858767B1 (ru)
JP (1) JP5823653B2 (ru)
KR (1) KR101700203B1 (ru)
CN (1) CN104540607B (ru)
BR (1) BR112014030927B1 (ru)
DE (1) DE102012209828A1 (ru)
RU (1) RU2603403C2 (ru)
WO (1) WO2013186141A1 (ru)

Families Citing this family (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102013224117A1 (de) * 2013-11-26 2015-05-28 Sms Siemag Ag Walzenanordnung für Walzen in einer Walzanlage
DE102017216547A1 (de) 2017-09-19 2019-03-21 Sms Group Gmbh Walzgerüst
CN107983776A (zh) * 2017-11-15 2018-05-04 丹阳市亚宝车件厂 一种棒材轧制用轧辊
WO2023204804A1 (en) * 2022-04-20 2023-10-26 Primetals Technologies USA LLC Bearing temperature reduction through sleeve modification
WO2024058785A1 (en) * 2022-09-16 2024-03-21 Primetals Technologies USA LLC Bearing temperature reduction through bushing modification

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US2955002A (en) * 1957-12-26 1960-10-04 Morgan Construction Co Bearing
SU1210928A1 (ru) * 1984-07-30 1986-02-15 Всесоюзный Ордена Ленина Научно-Исследовательский И Проектно-Конструкторский Институт Металлургического Машиностроения "Внииметмаш" Подшипникова опора прокатного валка
RU2218221C2 (ru) * 1998-04-15 2003-12-10 Смс Шлёманн-Зимаг Акциенгезелльшафт Прокатная клеть
RU2238447C1 (ru) * 2002-01-23 2004-10-20 Морган Констракшн Компани Вкладыш подшипника с масляной пленкой и способ его изготовления

Family Cites Families (12)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4159152A (en) * 1977-10-11 1979-06-26 Morgan Construction Company Means for lubricating the roll neck/sleeve interface of an oil film bearing
JPS5893508A (ja) * 1981-11-30 1983-06-03 Mitsubishi Heavy Ind Ltd 撓み制御ロ−ル
US4772137A (en) 1987-03-30 1988-09-20 Morgan Construction Company Oil film bearing and bushing
US4944609A (en) * 1987-03-30 1990-07-31 Morgan Construction Company Oil film bearing and bushing
US6149309A (en) 1999-07-13 2000-11-21 Morgan Construction Company Bushing for oil film bearing
US6468194B2 (en) 2000-12-08 2002-10-22 Morgan Construction Company Sleeve for rolling mill oil film bearing
DE10336894A1 (de) 2003-08-08 2005-03-10 Sms Demag Ag Ölfilmlager für Walzenzapfen mit hydrostatischer Unterstützung
US7380431B2 (en) 2005-07-18 2008-06-03 Morgan Construction Company Oil film bearing with compact hydraulic mount
DE102006016714A1 (de) * 2006-04-08 2007-10-11 Sms Demag Ag Einbaustück zur Aufnahme eines Walzenzapfens
US8246250B2 (en) * 2008-01-11 2012-08-21 Sms Siemag Aktiengesellschaft Bearing arrangement
US20110075956A1 (en) * 2009-09-28 2011-03-31 Morgan Construction Company Sleeve for Oil Film Bearing
DE102012209831A1 (de) * 2012-06-12 2013-12-12 Sms Siemag Ag Walzenanordnung

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US2955002A (en) * 1957-12-26 1960-10-04 Morgan Construction Co Bearing
SU1210928A1 (ru) * 1984-07-30 1986-02-15 Всесоюзный Ордена Ленина Научно-Исследовательский И Проектно-Конструкторский Институт Металлургического Машиностроения "Внииметмаш" Подшипникова опора прокатного валка
RU2218221C2 (ru) * 1998-04-15 2003-12-10 Смс Шлёманн-Зимаг Акциенгезелльшафт Прокатная клеть
RU2238447C1 (ru) * 2002-01-23 2004-10-20 Морган Констракшн Компани Вкладыш подшипника с масляной пленкой и способ его изготовления

Also Published As

Publication number Publication date
KR101700203B1 (ko) 2017-01-26
JP2015519206A (ja) 2015-07-09
CN104540607B (zh) 2016-10-12
RU2014154399A (ru) 2016-07-27
BR112014030927A2 (pt) 2017-08-08
DE102012209828A1 (de) 2013-12-12
CN104540607A (zh) 2015-04-22
US9339857B2 (en) 2016-05-17
EP2858767A1 (de) 2015-04-15
EP2858767B1 (de) 2016-11-16
JP5823653B2 (ja) 2015-11-25
WO2013186141A1 (de) 2013-12-19
US20150174627A1 (en) 2015-06-25
KR20150023477A (ko) 2015-03-05
BR112014030927B1 (pt) 2021-08-24

Similar Documents

Publication Publication Date Title
RU2603403C2 (ru) Опорный узел прокатного валка
KR20180018575A (ko) 홈 타입 동압력 기체 저널 베어링
US8246250B2 (en) Bearing arrangement
JP2016533466A (ja) 応力負担能力を強化した改良されたころ軸受
CN104279228A (zh) 轴承装置
RU2604545C2 (ru) Опорный узел
US7377696B2 (en) Device for influencing in a controlled manner the load pressure of pressure rollers
JP6275255B2 (ja) 圧延設備におけるロール用のロールアッセンブリ
JP6970303B2 (ja) 圧延スタンド
US3361498A (en) Bearing arrangement
US5547423A (en) Universal joint of a cardan shaft suited for transmission of high torques
RU2826301C2 (ru) Втулка цапфы в качестве части подшипника с масляной пленкой
KR101205277B1 (ko) 멀티파트 롤
KR20230173160A (ko) 유막 베어링의 부분으로서의 넥 부싱
RU2630137C1 (ru) Втулка-цапфа подшипника жидкостного трения валка прокатного стана
JP2009297762A (ja) バックアップロール軸受装置
Woollen The Development of Back-up Roll Bearings for Strip Mills
ITUD20120077A1 (it) Componente per cuscinetti a strisciamento