TWI538750B - 用於在一滾壓設備中之滾子的滾子裝置 - Google Patents

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Description

用於在一滾壓設備中之滾子的滾子裝置
本發明係有關於一種如申請專利範圍第1項之前言所述的用於滾壓設備中之滾子的滾子裝置，具有一包含滾身及至少一滾頸的滾子以及一包含用於容置該滾頸之插口的嵌入件。其中，該用於該滾頸之插口的內徑大於該滾頸的外徑，使得在該嵌入件與該滾頸之間形成一用於容置潤滑劑的環形間隙。在該嵌入件之插口的滾身側端面上佈置有第一節流元件，在該嵌入件之插口的遠離滾身端面上佈置有第二節流元件，該等節流元件用於將該環形間隙密封，其中，該等節流元件係抗扭支承。
採用通常在滾壓架中用來支承支撐滾子的油膜軸承時，滾頸在一靜止式軸套中轉動，其中該軸套佈置在一嵌入件中。滾頸與軸套之直徑差通常為軸承直徑的1‰，亦即，軸承直徑為1m時，空隙約為1mm。
若對支承裝置施加外力，如滾壓力，則轉動中的滾頸首先以相對軸套偏心的方式沿徑向反向於外部施力方向移動。在此情況下，滾頸與軸套間之因此而產生的環形間隙的一側具有最小橫截面，正好相對的一側具有最大橫截面。經由流體動力凹槽輸入軸承間隙的油，基於滾頸之轉動表面上的附著條件而輸入該最小橫截面。因該間隙之橫截面朝最窄處愈來愈小，故油料朝軸承的一側被壓出。與此同時，油膜中的壓力有所增大， 遂使軸承能夠承載極大的作用力。朝軸承兩側被壓出的油料通常稱作軸承之側流。
公開案EP 1 031 389 B1、EP 1 699 575 B1及DE 198 31 301 A1描述了用於滾壓機中之滾子的密封裝置。
公開案DE 3117 746 A1描述一種流體動力徑向軸承。
技術文獻《OIL-FILM BEARINGS FOR ROLLING-MILLS》，Copyright 1967,American Society of Lubrication Engineers(由the Steel Industry Council of the American Society of Lubrication Engineers編纂)描述了用於滾壓機中之滾子的流體動力油膜支承裝置。
下文中，位於滾頸與容置該滾頸之軸承面之間的油膜亦稱潤滑膜。不實施側流減輕之系統的缺點在於，潤滑劑的側流較大，即使在毋需用其實施冷卻時亦是如此。為足量地提供潤滑劑就需要提高供應成本並增大周邊。轉速較低時就需要另提供流體動力支持，以便承受較大的滾壓力；否則就會相對削弱軸承的承載能力。此外，特定體積還會視所需滾壓力而有所增大。
潤滑劑膜採用全閉合之密封式側流的系統的缺點在於，在滾頸與其支承裝置之相應軸承面之間，工作溫度特別是在轉速較高時會有所升高，故需配設昂貴的冷卻系統來對升溫加以限制或使其保持勻速。升溫時潤滑劑黏度會降低。潤滑劑壓力及支承裝置承載力隨之亦會減小。通常在閉式系統中整合止回閥，以免冷卻循環發生空轉。密封元件係用彈簧預緊力複雜地拉伸在滾子上。需要採用較高的精度，亦即，特別是就密封件之同軸度而言採用較小的誤差。此點加大了安裝難度，且此等密封元件視 軸承類型及軸承尺寸而分離。另一缺點在於，嵌入件或軸套在安裝過程中必須採用分離式。
本發明之目的在於，在保持或減小體積的情況下增大用於滾壓設備中之滾子的滾子裝置的承載力或滾壓力。本發明還易於安裝且能夠在現有設備中進行改裝。
本發明用以達成上述目的之解決方案為申請專利範圍第1項之主題。本發明之滾子裝置之特徵在於，該第一及該第二節流元件各形成一針對該環形間隙中之潤滑劑的阻斷角度範圍且以某種方式定位，使得該阻斷角度範圍自支撐負荷點A-滾頸與嵌入件在負荷狀況中之最小間隙hmin的角位置-出發，反向於該滾子之旋轉方向以最小25°至最大270°的角度α延伸。
由於將潤滑劑之側流阻斷，根據本發明之滾子裝置增大了支撐負荷點之區域內的潤滑劑壓力，從而增大該滾子裝置的承載力及滾壓力。同時還增大了支撐負荷點之區域內的潤滑膜厚度，從而提高了例如在碾子(Kantenläufer)及起動特性方面的工作安全度。特別是在滾壓設備之前滾壓架中，本發明特別有利於實現壓力形成，該等前滾壓架中的轉速相對較低，在軸承中僅產生較少熱量，故所需冷卻裝置同樣較少。
本發明有利於實現在現有設備中進行方便的改裝。毋需增大體積便能例如透過對現有滾壓設備採取現代化措施來達到將該現有滾壓設備之滾壓力及工作能力提高40%的效果。能夠簡單且廉價地對現有設備進行改裝，從而滿足在加工其他材料或材料厚度方面更高的滾壓力要求。毋 需改變現有軸套或嵌入件，因為可將該節流元件裝入或插入軸套與嵌入件或滾身間之原本就存在的間隙。
若毋需增大滾壓力，則可在新設備中整體減小滾子裝置的尺寸，從而獲得與迄今為止相同之承載力。此舉主要節約了體積、材料成本及生產時間。
基於針對潤滑劑流之阻斷範圍的尺寸，便能藉由基於長期經驗及實驗的運算模式來預先精確地得出支承裝置之承載力，並藉由至少一節流元件靈活地進行改變或調節，而不必對嵌入件及/或滾子的實施結構變更。隨著阻斷範圍之角度大小的增大，環形間隙中之潤滑劑的通流被中斷。支承裝置內之潤滑劑側流的減輕或節流有利於提高滾子裝置的承載能力。
承載能力的此種提高較佳地以支承裝置不會過熱的方式發生。其原因在於，在與該阻斷角度範圍互補之通流角度範圍(360°減去該阻斷角度範圍)內，本發明之節流元件實現了潤滑劑之充分側流，該側流充分地將熱量自軸承排出。
根據第一實施例，相對該滾子之垂直於該滾壓材料之平面的中心軸Y而言，該支撐負荷點A在負荷狀況中以φ=+/- 25°的角度範圍佈置。
根據另一較佳方案，該等節流元件沿徑向以與抵靠面形狀匹配且密封的方式抵靠該滾頸。此舉有利於將環形間隙中之潤滑劑流中斷及增大阻斷角度範圍內之潤滑劑壓力。
根據本發明的另一較佳方案，該第一或該第二節流元件或者該二節流元件構建為環段。此舉有利於形成相同或不同的針對環形間隙中 之潤滑劑的通流角度範圍或阻斷角度範圍並視具體負荷狀況而設置該軸承之理論承載力的預設值。與先前技術相比，本發明之環段狀節流元件整體上易於安裝故可節約安裝時間及成本。
根據另一實施例，在該環段之外周邊上佈置有壓力彈簧，以便沿徑向將該環段壓緊在該滾頸上。
根據另一較佳方案，該第一或該第二節流元件或者該二節流元件構建為節流環，其包含針對該環形間隙中之潤滑劑的阻斷角度範圍及通流角度範圍，其中，該通流角度範圍透過該節流環中的若干通孔構成。且其中，該通流角度範圍鄰接該阻斷角度範圍且其角度範圍為360°減去該阻斷角度範圍。
根據另一較佳實施例，該節流環構建為具有間隙之卡緊環，其中該間隙構建在該通流角度範圍內。
根據本發明的另一較佳方案，在該嵌入件中抗扭地佈置有一用於容置該滾頸的軸套。出現磨損時可方便地更換新的軸套。
根據另一較佳方案，該等節流元件係安裝至該嵌入件或該軸套。該等節流元件在將滾子拆卸後便可碰觸到，毋需費力便能予以更換。採用螺旋連接或插式連接便能將該等節流元件安裝至現有設備中的嵌入件或軸套並進行改裝。
根據另一較佳實施例，在該軸套或該嵌入件的至少一端面上構建有環形槽，以及，該等節流元件中的至少一個在其朝向該嵌入件之背面上具有一用於卡入該環形槽的凸緣。此點簡化了透過螺旋連接、夾緊連接或插式連接實施安裝，並實現了節流元件的最佳支承及固定。節流元件 之更換操作亦因此而有所簡化。毋需採用特殊工具實施安裝及移除。與先前技術所揭露之密封件相比，本發明之節流元件降低了安裝時間及安裝成本。
根據本發明較佳方案在該嵌入件與該滾身之間且在該遠離滾身末端上構建有集油腔。有利地透過該節流元件之通流範圍將該潤滑劑引入該集油腔，以防潤滑劑發生積聚。將該潤滑劑自該集油腔引入冷卻用冷卻裝置以實施冷卻。
根據本發明的另一較佳方案，在該滾頸上佈置有滾頸套，以及，該滾頸套連同該滾頸旋轉支承在該軸套中。出現磨損時，可用新的或經檢修的滾頸套予以更換。
根據本發明的另一較佳方案，該節流元件係採用多組件式。此舉減小了單個區段的尺寸，從而簡化了安裝操作，且因其量大而降低了單個區段的製造成本。
根據本發明的另一較佳方案，該環形間隙在該第一與該第二節流環之間的區域內配設有至少一環繞式環形通道。由於該環形間隙過渡為該環繞式環形通道，潤滑劑進入有所增大的容積。此種容積增大能為環形間隙中之潤滑劑提供另一緩衝用壓力補償區。如此便能對滾子支承裝置內特別是在轉速較高時的壓力狀況(即壓力減小)進行微調。該滾頸套或滾頸在滾壓期間(較佳地為實現減壓而安裝該至少另一環形通道時起)的面間表面速度為4m/s。可視該軸承之支撐負荷點的具體大小及形狀而對該環形通道進行調整。
根據另一較佳方案，該滾子構建為工作滾子、支撐滾子及/ 或中間滾子。
本發明的更多優點及細節參閱附屬項及下文中的相關描述，下面對附圖所示本發明之實施方式進行詳細說明。除前述特徵組合外，單獨或其他組合之特徵亦為發明實質所在。
10‧‧‧滾子
11‧‧‧旋轉方向
12‧‧‧滾壓材料
13‧‧‧負荷作用點
15‧‧‧止動件
16‧‧‧環形槽
20‧‧‧滾頸
21‧‧‧嵌入件60之滾身側末端
22‧‧‧嵌入件60之遠離滾身末端
25‧‧‧滾身
30‧‧‧滾頸套
31‧‧‧潤滑劑
32‧‧‧流線
33‧‧‧潤滑劑輸送件
35‧‧‧環形間隙
36‧‧‧環形通道
36'‧‧‧環形通道
37‧‧‧潤滑劑流
40‧‧‧軸套
52‧‧‧阻斷角度範圍
53‧‧‧壓力形成區域
55‧‧‧低壓區域
60‧‧‧嵌入件
64‧‧‧集油腔
70‧‧‧第一節流元件/節流環
71‧‧‧第二節流元件/節流環
73‧‧‧通孔
73‧‧‧張緊元件
74‧‧‧通流角度範圍
75‧‧‧抵靠面
76‧‧‧凸緣
78‧‧‧第一間隙
79‧‧‧第二間隙
80‧‧‧第一密封面
81‧‧‧第二密封面
100‧‧‧滾子裝置
A‧‧‧支撐負荷點
B‧‧‧嵌入件(視情況包含軸套)之總寬
FAa‧‧‧軸向壓緊力
FAr‧‧‧徑向壓緊力
FW‧‧‧滾壓力
hmin‧‧‧最小間隙
P‧‧‧壓力/壓力分佈
PA‧‧‧阻斷角度範圍內的壓力
PD‧‧‧通流角度範圍內的壓力
T‧‧‧分離點
W12‧‧‧滾壓方向
Y‧‧‧滾子的中心軸
α‧‧‧阻斷範圍的角度
β‧‧‧通流範圍的角度
φ‧‧‧支撐負荷點之角度範圍
圖1為具有兩側節流元件的本發明之滾子裝置；圖2為本發明之滾子裝置的局部放大圖；圖3為一滾子支承裝置在負荷下之壓力狀況的示意圖；圖4為本發明之滾子裝置之通流角度範圍及阻斷角度範圍的示意圖；圖5為節流環的實施例；圖6a為先前技術在潤滑劑之側流未被密封時的軸承承載力；圖6b為本發明之滾子裝置在潤滑劑之側流被部分密封時的軸承承載力；圖6c為先前技術在潤滑劑之側流被完全密封時的軸承承載力；圖7a為根據先前技術未實施側流限制時，軸套內側及嵌入件內側上的潤滑劑流；圖7b為根據本發明之滾子裝置部分實施側流限制時，軸套內側及嵌入件內側上的潤滑劑流；圖8a為根據先前技術未實施側流限制時，軸套內側及嵌入件內側上的壓力分佈；及圖8b為根據本發明之滾子裝置部分實施側流限制時，軸套內側及嵌入 件內側上的壓力分佈。
圖1之視圖描述用於滾壓設備中之滾子10的根據本發明之滾子裝置100。該滾子10包含滾身25及至少一滾頸20。佈置有包含用於容置滾頸20之插口的嵌入件60，其中，該插口的內徑大於滾頸20的外徑，使得在嵌入件60與滾頸20之間形成一環形間隙35。該環形間隙35中佈置有潤滑劑31，如液壓油。該嵌入件60之滾身側末端21的區域內佈置有第一節流元件70，在嵌入件60之遠離滾身末端22的區域內佈置有第二節流元件71，該等節流元件用於將該環形間隙35密封，其中，該等節流元件70、71係相對滾頸20抗扭支承。例如透過螺絲、鉚釘、螺栓、銷釘等常見緊固元件來實現抗扭。亦可在軸套40或嵌入件60上設置一供節流元件抵靠的止動件，或者在軸套40或嵌入件60上設置一銑槽，節流元件精確配合地插入該銑槽從而防止節流元件沿周向發生扭轉。第一及第二節流元件70、71各形成一針對環形間隙35中之潤滑劑31的阻斷角度範圍52、α。
節流元件70、71較佳地用市售之彈性體或用彈性體/鋼材之組合製成。
根據第一實施例，該第一或第二節流元件或者該二節流元件70、71較佳地構建為環段。該等環段僅在一與該阻斷角度範圍之圓弧長度相應的圓弧長度上延伸。該等環段以某種方式佈置在該軸套上或該嵌入件上，使其在該阻斷角度範圍上延伸並將該阻斷角度範圍密封。為確保該等環段形狀匹配且密封地抵靠該滾頸的表面，該等環段之外周邊上可佈置有壓力彈簧，其沿徑向將環段壓緊在滾頸上。
根據第二實施例，該第一或第二節流元件或者該二節流元件70、71構建為節流環，其包含針對環形間隙中之潤滑劑31的阻斷角度範圍52、α及通流角度範圍74、β。該通流角度範圍74、β例如由該節流環中的通孔72構成。如圖5所示，該通流角度範圍鄰接該阻斷角度範圍且其角度範圍為360’減去該阻斷角度範圍。
較佳地形式為卡緊環之節流環70、71配設有嵌入或擠入之彈簧元件，使得節流環70、71透過形式為徑向壓緊力FAr之彈簧預緊力以與抵靠面75形狀匹配且密封的方式抵靠及壓緊滾頸20。
圖1顯示構建為環段或節流環的節流元件70、71耦合該軸套40或該嵌入件的一種可能性。為此，在該軸套或該嵌入件上佈置有用於連接或容置節流元件70、71的環形槽，其包含徑向延伸之止動件15。軸套40視具體用途可與嵌入件60成一體。為實現耦合，該等構建為節流環或環段的節流元件分別在其朝向嵌入件之背面上具有一凸緣，其卡入或扣入該環形槽。採用環段時，外周邊上的該壓力彈簧透過徑向壓緊力FAr將相應之凸緣及節流元件保持在環形槽中，採用節流環時，該構建為卡緊環之節流環透過徑向壓緊力FAr將相應之凸緣及節流元件保持在環形槽中。
可沿徑向用鉚釘、螺釘、夾子等習知緊固元件透過軸向壓緊力FAa將該等節流元件壓緊在嵌入件或軸套上。
為對運作期間之溫度波動及軸承運動所引起的長度變化進行補償，環形槽16沿滾頸20之軸向的寬度大於節流元件70、71之支承於環形槽16中之凸緣76的寬度，從而在嵌入件60或軸套40之端面與該凸緣76之間形成第一間隙78。此外，在嵌入件60或軸套40與滾身25之端面之 間佈置有第二間隙79，節流元件70、71之異形截面的至少一分區以存在空隙的方式支承於該第二間隙中。凸緣76以某種方式支承於環形槽16中，使得凸緣76上的第一密封面80透過軸向壓緊力FAa壓緊在止動件15之相對該第一密封面的第二密封面81上，從而將環形間隙35中的潤滑劑流密封。透過彈簧、夾緊環或螺旋連接來施加該必要的軸向壓緊力FAa。亦可藉由機械耦合(如螺絲、鉚釘或螺栓)來將節流元件70、71密封地耦合該嵌入件或該軸套(未顯示於圖中)。
嵌入件60與滾身25之間佈置有用於容置潤滑劑31的集油腔64，其中在滾子10進行旋轉運動時，潤滑劑31被擠壓出環形間隙35並經由該通流角度範圍流入該集油腔64。較佳地在滾頸20之遠離滾身末端22上亦設有一用於潤滑劑31的集油腔64。
圖1未顯示節流元件70、71採用多組件式時的構建方案。該方案中的各部件呈環段狀且各環段部件較佳地形狀相同。
針對該第一及/或第二節流元件70、71而言，較佳地朝嵌入件之中心或一半寬度朝內偏移，使得環形間隙35配設有至少一環繞式環形通道36、36'。如圖1所示，該環形通道36、36'可佈置在軸套40中。根據另一結構性方案，亦可將該等附加之環形通道36、36'佈置在滾頸20上及/或軸套40或嵌入件60上。該環形通道36、36'可具不同的橫截面形狀，如方形，較佳地呈矩形、半卵形或三角形，以便提供不同大小的容置腔。
圖2為圖1之局部圖，其主要顯示滾子裝置100之位於嵌入件60之滾身側末端21上的部件。就圖2所示元件符號所作的闡述與此前就圖1所作的描述相同。尺寸B表示嵌有軸套40之嵌入件60的總寬。
圖2對針對環形間隙35中之潤滑劑31的阻斷角度範圍52、α及通流角度範圍74、β作示意性表示。作為補充，圖4為就滾頸20之周向而言劃分為阻斷角度範圍52、α與通流角度範圍74、β的前視圖。
在滾頸20或該嵌入件之滾身側末端21上，潤滑劑31之流動在該阻斷範圍內被節流元件70阻斷。在節流元件70、71與滾身25或與滾頸套30之滾身側末端的一止動件之間的第二間隙79中存在空隙，其用於對該滾子裝置在工作期間中之軸向變化或移動進行補償。第二間隙79原則上亦可佈置在先前技術中之現有設備上。本發明之節流環70、71較佳地採用某種設計方案，使其能插入該第二間隙79中的既有游隙，毋需為此而減小嵌入件60之總寬B。
圖3為根據本發明之用作支撐滾子之油膜支承裝置的滾子裝置100的工作狀態。佈置在滾壓材料12與支撐滾子10之間的工作滾子未予顯示。支撐滾子10之旋轉方向由滾壓材料12之滾壓方向W12給出，亦將該未顯示之工作滾子所引起的旋轉方向反轉考慮在內。
滾壓材料12沿該滾壓方向W12穿過時，例如該上支撐滾子10逆時針旋轉並在負荷作用點13上以滾壓力FW壓向該未繪示之工作滾子。該未繪示之下支撐滾子順時針旋轉並在負荷作用點13上相應自下而上地以滾壓力FW透過該未繪示之工作滾子壓向滾壓材料12。如圖3所示，滾壓力FW透過滾頸20輸入嵌入件60內之滾頸支承裝置。若滾子10透過滾頸20支承在該二末端上，則該滾頸在相應滾頸支承裝置內或在相應嵌入件內的有效作用力為½FW。
在滾頸20或佈置在該滾頸20上之滾頸套30與嵌入件60或 佈置在該嵌入件中之軸套40之間構建有環形間隙35。阻斷角度範圍52、α以反向於滾子10之旋轉方向11的方式，自支撐負荷點A-滾頸20與嵌入件60在負荷狀況中之最小間隙hmin的角位置-出發，延伸。在滾壓力FW的作用下，滾子10及滾頸20在環形間隙35中實施一徑向偏心或非對稱的移動。相對滾子10之垂直於該滾壓材料之平面的中心軸Y而言，支撐負荷點A在負荷狀況中之角度範圍為φ=+/- 25°(參閱圖4)。
阻斷角度範圍52、α，自支撐負荷點A-滾頸20與嵌入件60在負荷狀況中之最小間隙hmin的角位置-出發，以反向於滾子10之旋轉方向11的方式，以最小25°至最大270°的角度α延伸。由於潤滑劑流37被節流元件70、71阻斷，產生了壓力為PA的壓力形成區域53。未被節流元件70、71阻斷的通流角度範圍形成了壓力為PD的低壓區域55。透過選擇不同大小的節流元件70、71，即透過預設相應節流元件70、71的區段角，來改變阻斷角度範圍52、α及通流角度範圍74、β，從而靈活地調節承載力增大的有效大小。
根據本發明之滾子裝置原則上可用來支承支撐滾子及/或中間滾子。
圖4之示意圖與圖3基本對應。作為補充，圖4顯示支撐負荷點A之角度範圍φ=+/- 25°，-相對滾子10之垂直於該滾壓材料之平面的中心軸Y而言-。在支撐負荷點A上產生了滾頸20與嵌入件60在負荷狀況中之最小間隙hmin。支撐負荷點A的實際位置與滾壓材料W的厚度、強度及滾壓速度相關。支撐負荷點A在負荷狀況中自動調整。
圖5描述節流元件70、71用作帶有通孔72之節流環時的一 種可能的實施方式。在該實施方式中的，通流角度範圍74、β由該節流環中的該等通孔72構成。阻斷角度範圍52、α未設任何通孔。該節流環以某個旋轉角位置固定在該嵌入件或該軸套上，使得該阻斷範圍自該支撐負荷點之該預設位置出發反向於該滾子之旋轉方向延伸。在該用作卡緊環之可能的實施方式中，為便於安裝，該節流環在一分離點T分離，以及，在此處構建有一細微間隙，其佈置在該通流範圍內。
圖6a至6c顯示不同油膜支承裝置之壓力狀況的對比圖。圖6a顯示先前技術中之油膜支承裝置，其中潤滑劑之側流未被密封。位於中央的圖6b描述了油膜軸承被本發明之節流元件70、71部分側向密封。圖6c之視圖描述先前技術中之油膜支承裝置，其中該側流被完全密封。如圖所示，本發明之部分密封方案實現了油膜支承裝置的較大承載能力。
圖7a至7b顯示該油膜或潤滑劑之流線32，係對圖7a所示之未實施側流限制的軸承與圖7b所示之實施側流限制的本發明之油膜支承裝置進行對比。滾子10或滾頸20之旋轉方向11係逆時針。經由潤滑劑輸送件33將潤滑劑31送入環形間隙35(未繪示)。利用滾頸之旋轉運動將該潤滑劑沿箭頭所示方向分佈在油膜支承裝置內。在圖7b所示之本發明之滾子裝置中，在阻斷角度範圍52、α內對該潤滑劑流進行阻斷，從而將潤滑劑31之側流部分中斷。支撐負荷點A形成最小間隙hmin，故在此點上的潤滑膜厚度最小。
圖8a至8b顯示軸套內側上的壓力分佈，係對圖8a所示之先前技術中之未實施側流限制的油膜支承裝置與圖8b所示之部分實施側流限制的本發明之油膜支承裝置進行對比。相關元件符號之描述與前述的相 同。
【功能描述】
例如透過嵌入件60將一外力(如滾壓力FW)施加於滾頸20之支承裝置時，則滾子10首先徑向相對嵌入件60或嵌入件60中之軸套40發生移動，其中，軸套40亦可與嵌入件60成一體。以下觀察基於支承裝置之示範性實施方案：在嵌入件60中佈置有軸套40，在滾頸20上佈置有滾頸套30。軸套40與滾頸套30間的空隙構成一用於容置潤滑劑31的環形間隙35。在負荷狀況中，環形間隙35在支撐負荷點A上形成軸套40與滾頸套30之最小間隙hmin。經由潤滑劑輸送件33(如流體動力凹槽)輸入環形間隙35的潤滑劑31，基於與滾頸20形狀匹配地連接之滾頸套30之轉動表面上的附著條件而輸入位於支撐負荷點A之區域內的該最小間隙hmin。該間隙之橫截面朝最窄處hmin愈來愈小，故潤滑劑31朝軸承的一側溢出。與此同時，潤滑劑31中的壓力PA有所增大，遂使滾子裝置100能夠承載外力，如滾壓力FW。
根據本發明透過使用佈置在軸套40兩側的節流元件70、71來減輕潤滑劑31之側流。透過在阻斷角度範圍52、α=25°至最大270°-自支撐負荷點A反向於滾子10之旋轉方向11-內減輕側流，來達到將壓力及承載力增大40%的效果，而不會出現潤滑劑31升溫，此種升溫會對流體黏度及軸承承載力造成負面影響。
特別是在滾壓機之前滾壓架中，本發明之裝置特別有利於實現壓力形成，該等前滾壓架中的轉速相對較低，在支承裝置中僅產生較少熱量，故所需冷卻裝置同樣較少。
藉由位於嵌入件60之滾身側末端21上及/或嵌入件60之遠離滾身末端22上的節流元件70，71來改變阻斷範圍的大小，如此便能基於對某個滾壓過程的理論運算並結合+/- 5%的最大偏差來預設油膜支承裝置的最大承載能力。在不實施側流限制的情況下，油膜軸承中之自有壓力形成所引起的流體流量的實驗式可基於以下公式(來源：DIN 31652第1部分)：Q 1=D 3．ψ eff ．ω eff .q 1
Q1=流體側流
D=軸承內徑
Ψeff=有效軸承間隙
ωeff=流體動力有效的角速度
ε=相對偏心率
B=軸承寬度
Ω=包圍角
若採用一節流器，則潤滑劑31之不受阻礙的側流自Q1變為Q1*，潤滑劑31之壓力遂有所增大。從而得出以下通流比：
Q1=流體之未被節流的軸承側流
Q1*=流體之被節流的軸承側流
π=通流比
π=1時→流體之未被節流的軸承側流
π=0時→流體之被完全節流的軸承側流
本發明所採用之工作範圍為0<π<1。
10‧‧‧滾子
15‧‧‧止動件
16‧‧‧環形槽
20‧‧‧滾頸
21‧‧‧嵌入件60之滾身側末端21
22‧‧‧嵌入件60之遠離滾身末端
25‧‧‧滾身
30‧‧‧滾頸套
31‧‧‧潤滑劑
35‧‧‧環形間隙
36‧‧‧環形通道
36'‧‧‧環形通道
40‧‧‧軸套
60‧‧‧嵌入件
64‧‧‧集油腔
70‧‧‧第一節流元件/節流環
71‧‧‧第二節流元件/節流環
75‧‧‧抵靠面
76‧‧‧凸緣
78‧‧‧第一間隙
79‧‧‧第二間隙
80‧‧‧第一密封面
81‧‧‧第二密封面
100‧‧‧滾子裝置
FAa‧‧‧軸向預緊力
FAr‧‧‧徑向壓緊力

Claims (15)

  1. 一種用於滾壓設備中之滾子的滾子裝置(100)，具有：一包含滾身(25)及至少一滾頸(20)的滾子(10)；一包含用於容置該滾頸(20)之插口的嵌入件(60)，其中，該插口的內徑大於該滾頸(20)的外徑，使得在該嵌入件(60)與該滾頸(20)之間佈置有一用於容置潤滑劑(31)的環形間隙(35)；在該嵌入件之插口的滾身側端面上抗扭地佈置有第一節流元件(70)，用於將此處之該環形間隙密封；在該嵌入件之插口的遠離滾身端面上抗扭地佈置有第二節流元件(71)，用於將此處之該環形間隙(35)密封；其特徵在於：該第一及該第二節流元件(70，71)各形成一針對該環形間隙(35)中之潤滑劑(31)的阻斷角度範圍(52，α)且以某種方式定位，使得該阻斷角度範圍(52，α)自支撐負荷點(A)-滾頸(20)與嵌入件(60)在負荷狀況中之最小間隙hmin的角位置-出發，反向於該滾子(10)之旋轉方向(11)以最小25°至最大270°的角度(α)延伸。
  2. 如申請專利範圍第1項之滾子裝置(100)，其特徵在於：相對該滾子(10)之垂直於該滾壓材料之平面的中心軸Y而言，該支撐負荷點(A)在負荷狀況中以φ=+/- 25°的角度範圍佈置。
  3. 如申請專利範圍第1或2項之滾子裝置，其特徵在於： 該等節流元件沿徑向以形狀匹配且密封地抵靠該滾頸(20)的方式佈置。
  4. 如申請專利範圍第1或第2項之滾子裝置(100)，其特徵在於：該第一或該第二節流元件或者該二節流元件(70，71)構建為環段。
  5. 如申請專利範圍第4項之滾子裝置，其特徵在於：在該環段之外周邊上佈置有壓力彈簧，以便沿徑向將該環段壓緊在該滾頸上。
  6. 如申請專利範圍第1或第2項之滾子裝置(100)，其特徵在於：該第一或該第二節流元件或者該二節流元件構建為節流環，其包含針對該環形間隙(35)中之潤滑劑(31)的該阻斷角度範圍(52，α)及一通流角度範圍(β，74)，其中，該通流角度範圍(β，74)由該節流環中的若干通孔構成，且其中，該通流角度範圍延伸鄰接該阻斷角度範圍且其角度範圍為360°減去阻斷角度範圍。
  7. 如申請專利範圍第6項之滾子裝置，其特徵在於：該節流環構建為具有間隙之卡緊環，其中該間隙構建在該通流角度範圍內。
  8. 如申請專利範圍第1或第2項之滾子裝置(100)，其特徵在於： 在該嵌入件(60)中抗扭地佈置有一用於容置該滾頸(20)的軸套(40)。
  9. 如申請專利範圍第1或第2項之滾子裝置(100)，其特徵在於：該等節流元件(70，71)係耦合該嵌入件(60)或該軸套(40)。
  10. 如申請專利範圍第1或第2項之滾子裝置(100)，其特徵在於：在該軸套(40)或該嵌入件(60)的至少一端面上構建有環形槽(16)，以及該等節流元件(70，71)中的至少一個在其朝向該嵌入件之背面上具有一用於卡入該環形槽的凸緣(76)。
  11. 如申請專利範圍第1或第2項之滾子裝置，其特徵在於：在該嵌入件(60)與該滾身(25)之間且在該遠離嵌入件60滾身末端(22)上構建有集油腔(64)。
  12. 如申請專利範圍第1或第2項之滾子裝置，其特徵在於：在該滾頸(20)上佈置有滾頸套(30)，以及，該滾頸套連同該滾頸旋轉支承在該嵌入件之插口中或者在設有軸套的情況下旋轉支承在該軸套中。
  13. 如申請專利範圍第1或第2項之滾子裝置，其特徵在於：該節流元件(70，71)係採用多組件式。
  14. 如申請專利範圍第1或第2項之滾子裝置，其特徵在於：該環形間隙(35)在該第一與該第二節流元件(70，71)之間的區域內配設有至少一環繞式環形通道(36，36')。
  15. 如申請專利範圍第1項之滾子裝置，其特徵在於：該滾子構建為工作滾子、支撐滾子及/或中間滾子。
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