Вводная роликовая коробка (варианты)

(51) В 1111 11111 НАЦИОНАЛЬНЫЙ ЦЕНтР ИНТЕЛЛЕКТУАЛЬНОИ СОБСТВЕННОСТИ(54) ВВОДНАЯ РОЛИКОВАЯ КОРОБКА (ВАРИАНТЫ(72) Авторы Алексеев Владимир Павлович Акимов Геннадий Яковлевич Дарда Юрий Антонович Петрусенко Леонид Александрович Чайка Эдуард Викторович (11 А)(73) Патентообладатель Общество с ограниченной ответственностью Научно производственное предприятие ЭТАЛОН (11 А)1. Вводная роликовая коробка, содержащая КОРПУС С размещенными В НСМ РОЛИКОДСРжателями И роликами, установленными на ОСИ ПОСРСДСТВОМ ПОДШИПНИКОВ, ПРИ ЭТОМ РОЛИкодержатели снабжены ПРОДОЛЬНЬ 1 МИ, а ОСЬ - СООбЩаЮЩИМИСЯ ОССВЫМИ И ПОПСРСЧНЫМИ каналами, ОТЛИЧЗЮЩЗЯСЯ ТСМ, ЧТО РОЛИК И ОСЬ ВЫПОЛНСНЫ СбОРНЫМИ, РОЛИК - ИЗ СИММСТРИЧНО расположенных СТУПИЦ, ИЗГОТОВЛСННЫХ ИЗ легкосплавного Материала, ООРЗЗУЪОЩИХ В МССТС СОСДИНСНИЯ ПО наружной ПОВСРХНОСТИ канавку, В КОТОРОЙ установлено КОЛЬЦО С калибром, ВЫПОЛНСННОС ИЗ ИЗНОСОСТОЙКОГО Материала, ТОЛЩИНа КОТОРОГО СОИЗМСРИМЗ С ШИРИНОЙ калибра, И ВТуЛКИ, РЗЗМСЩСННОЙ В ОТВСРСТИИ СТУПИЦ, а ОСЬ ДОПОЛНИТСЛЬНО снабжена ВТуЛКОЙ С ОТВСРСТИСМ, СОВМСЩСННЫМ С ПОПСРСЧНЫМ ОТВСРСТИСМ ОСИ, КРОМС ТОГО, МСЖДу торцами ролика И роликодержателями установлень 1 КСРЗМИЧССКИС ШаЙбЫ, ПРИ ЭТОМ ВТУЛКИ ИЗГОТОВЛСНЫ ИЗ ВЫСОКОПРОЧНОЙ ТСХНИЧССКОЙ керамики И ООРЗЗУЪОТ ПОДШИПНИК СКОЛЬЖСНИЯ, а составнь 1 е части ролика И ОСИ ЖССТКО СКРСПЛСНЫ МСЖДУ СОбОЙ, например,ЭПОКСИДНЬ 1 М КЛССМ.2. Вводная роликовая коробка, содержащая корпус с размещенными в нем роликодержателями И роликами, установленными на оси посредством подшипников, при этом роликодержатели снабжены продольными, а ось - сообщающимися осевыми и поперечными каналами, отличающаяся тем, что ролик выполнен сборным из симметрично расположенных ступиц, изготовленных из легкосплавного материала, образующих в месте соединения по наружной поверхности канавку, в которой установлено кольцо с калибром,выполненное из износостойкого материала, толщина которого соизмерима с шириной калибра, и втулки, выполненной из высокопрочной технической керамики, размещенной в отверстии ступиц, а на ось по образующей поверхности нанесен алмазоподобный слой на основе углерода, кроме того, между торцами ролика и роликодержателями установлены керамические шайбы, при этом составные части ролика жестко скреплены, например,эпоксидным клеем.Изобретение относится к прокатному производству и может быть использовано в конструкции прокатных станов, преимущественно для чистовых клетей сортового или проволочного станов.Стабильная и бесперебойная прокатка в значительной степени зависит от качества и конструкции привалковой арматуры, в частности вводной роликовой коробки.Известна вводная роликовая коробка (а.с. СССР 407602, МПК В 21 В 39/16), которая содержит направляющие пропуски и роликодержатели с установленными в них на подшипниках качения роликами. Ролик выполнен со ступицей, установленной во внутренних кольцах подшипников, а в роликах смонтированы наружные кольца подшипников.К недостаткам известной роликовой коробки можно отнести то, что роликодержатели на подшипниках достаточно быстро изнашиваются, а ролики являются металлоемкими.Также известна вводная роликовая коробка (а.с. СССР 1570815, МПК В 21 В 39/16), в которой внутри корпуса шарнирно установлены роликодержатели с роликами, образующими замкнутый профиль, оси роликов расположены под углом 45 к оси роликодержателей, а образующие бочки роликов сопряжены с торцами смежных роликов.Данное техническое решение направлено на повышение производительности путем сокращения времени на настройку.Наиболее близкой по технической сути и достигаемому результату к заявляемой является вводная роликовая коробка, разработанная немецкой фирмой Могагбзпашшаг, поставляемая со станами 5 КЕТ на Украину (Вводная роликовая коробка чертеж Не 11-128150 СБ чистового блока клети 170. Проволочный стан 150 Криворожсталь).Эта вводная роликовая коробка содержит корпус с размещенными в нем роликодержателями и роликами, установленными на оси посредством подшипников качения. Роликодержатели снабжены продольными, а ось - сообщающимися осевыми и поперечными каналами. Кроме того, каналы, выполненные в роликодержателе, и каналы, выполненные в оси, сообщаются между собой. Между роликодержателями, в пазах корпуса, закреплены пропуски. Между подшипниками качения, в отверстии ролика, установлено дистанционное кольцо, положение которого определяется разрезным пружинным кольцом, расположенным в канавках отверстия ролика и образующей поверхности дистанционного кольца. Между внешними обоймами подшипников и дистанционным кольцом установлены тарельчатые пружинные кольца, предназначенные для выбора зазора между торцами подшипников и стенками паза роликодержателя. Подшипники в отверстии ролика установлены с гарантированным натягом. Собранный с подшипниками качения ролик представляет собой неразъемное соединение. Следует подчеркнуть, что современные проволочные и мелкосортные станы работают с высокими скоростями. Так, например, на стане 150 фирмы ЗКЕТ скорость прокатки на чистовых клетях достигает 3050 тыс. 1/мин. В этой связи роликового узла хватает для прокатки 4005000 т металла.Основным недостатком известного технического решения является Малый ресурс работы вводной роликовой коробки. Это обусловлено достаточно быстрым износом направляющего калибра ролика и подшипников качения, которые работают в запредельном режиме. Кроме того, малая разница размеров наружного диаметра ролика и диаметра отверстия под подшипники, а также сложная конфигурация ролика не позволяют использовать для его изготовления, например, твердых сплавов либо керамики.Задачей предлагаемого технического решения является увеличение ресурса работы вводной роликовой коробки за счет нового конструктивного выполнения роликового узла,позволяющего применять новые, более износостойкие материалы, уменьшать массу ролика, снижать нагрузку в месте сопряжения ролика с осью.Поставленная задача достигается тем, что в вводной коробке, по первому варианту,которая содержит корпус с размещенными в нем роликодержателями и роликами, установленными на оси посредством подшипников, при этом роликодержатели снабжены продольными, а ось - сообщающимися осевыми и поперечными каналами. Согласно изобретению, ролик и ось выполнены сборными, ролик из симметрично расположенных ступиц, изготовленных из легкосплавного материала, образующих в месте соединения по наружной поверхности канавку, в которой установлено кольцо с калибром, выполненное из износостойкого материала, толщина которого соизмерима с шириной калибра, и втулки, размещенной в отверстии ступиц, а ось дополнительно снабжена втулкой с отверстием, совмещенным с поперечным отверстием оси, кроме того, между торцами ролика и роликодержателями установлены керамические шайбы, при этом втулки изготовлены из высокопрочной технической керамики и образуют подшипник скольжения, а составные части ролика и оси жестко скреплены между собой, например, эпоксидным клеем. Согласно второму варианту изобретения, на ось вводной роликовой коробки по образующей поверхности нанесен алмазоподобный слой на основе углерода, вместо втулки (по первому варианту).Объединение двух технических решений в одну заявку связано с тем, что два данных устройства решают одну и ту же задачу - увеличение ресурса работы вводной роликовой коробки принципиально одним и тем же путем - изменением конструкции роликового узла, которые являются равноценными для решения поставленной задачи, но не могут, быть объединены обобщающим параметром.Заявляемые технические решения отличаются от прототипа тем, что ролик, а в одном из вариантов и ось роликового узла выполнены сборными. Это позволяет бь 1 строизнашивающиеся части узла изготавливать из износостойких материалов. Так, изготовление кольца с калибром из износостойкого материала, например из металлокерамики или карбидостали, позволяет уменьшить интенсивность износа калибра на порядок. Замена подшипника качения на подшипник скольжения, опорные детали которого выполнены из высокопрочной технической керамики, например керамики на основе окиси циркония,стабилизированного окисью иттрия, которая обладает очень низким коэффициентом трения, дает возможность в той же степени увеличить срок службы подшипника. Кроме того,замена подшипника качения на подшипник скольжения позволяет уменьшить радиальные размеры его элементов и приводит к снижению до трех раз линейной скорости при той же частоте вращения ролика.Сопоставительный анализ заявляемого технического решения с прототипом позволил заключить, что предлагаемый роликовый узел нов конструктивно. Так, в нем исключено разрезное пружинное кольцо, расположенное в канавках отверстия ролика, выполнение которых сопряжено с высокой точностью и, соответственно, сложностью. Подшипник качения заменен на подшипник скольжения. Для восприятия осевых нагрузок, возникающих в роликовом узле на оси, между роликом и роликодержателем установлены керамические шайбы, фиксирующие ролик в осевом направлении. Кроме того, тщательно подобран материал, из которого выполнены отдельные части роликового узла. Следовательно, можнозаключить, что предлагаемое техническое решение соответствует критерию новизна. Известны технические решения (патент Франции 2047741, МПК Р 16 С 17/00, 1971 а.с. СССР 976758, МПК Р 16 С 17/00), в которых описаны подшипники скольжения с газовой смазкой, содержащие подвижные и неподвижные опорные элементы. Кроме того, в а.с. СССР 976758 рабочая поверхность подвижного опорного элемента выполнена с покрь 1 тием нитрида титана, а рабочая поверхность неподвижного опорного элемента выполнена с алмазоподобнь 1 м покрытием на основе углерода. Покрытие нитридом титана имеет низкий коэффициент трения, однако не обеспечивает высокой износостойкости по сравнению с предложенным авторами керамическим материалом. Кроме того, в заявляемом устройстве обе трущиеся поверхности подшипника скольжения предложено выполнять из керамики с очень низким коэффициентом трения. Исследования триботехнических свойств различных видов керамик, приведенные в книге Гнесин Г.Г., Осипова И.И., Ронталь Г.Д. и др. Керамические инструментальные материалы / Под ред. д-ра техн. наук Г.Г. Гнесина. К. Техника, 1991. - С. 388, показывают, что наибольшую износостойкость обеспечивает оксидная керамика, среди которых керамика на основе циркония 2 гО 2 имеет наименьший износ. Так, сравнительная диаграмма объемного износа пары трения керамика - сталь А 151(стр.211) показывает, что керамика на основе 2 гО 2 обеспечивает наименьший объемный износ как керамики, так и стали. Таким образом, в заявляемом устройстве предложена новая конструкция роликового узла с новым сочетанием элементов и материалов, из которых изготовлены отдельные его части. Следовательно, учитывая совокупность существенных отличительных признаков предложенного технического решения, можно сделать вывод о соответствии его критерию изобретательский уровень.На фиг. 1 представлено поперечное сечение вводной роликовой коробки.На фиг. 3 приведен другой вариант исполнения роликового узла в разрезе.Вводная роликовая коробка содержит корпус 1 (фиг. 1), в котором шарнирно установлены роликодержатели 2. В пазу роликодержателей установлены составные ролики 3 на оси 4. В пазах корпуса 1 установлены пропуски 5. Ролик 3 (фиг. 2) выполнен сборным, состоящим из двух симметрично расположенных ступиц 6, изготовленных из легкосплавного материала, образующих в месте соединения по наружной поверхности канавку, в которой установлено кольцо 7 с рабочим калибром, выполненное из износостойкого материала, толщина которого на 1-2 мм больше ширины направляющего калибра. В отверстии ступиц 6 установлена керамическая втулка 8, изготовленная из двуокиси циркония 2 гО 2. Ролик размещен на сборной оси, состоящей из, собственно, оси 4, втулки 9, состоящей из двух керамических втулок, установленных неподвижно с зазором 10 между собой, и двух стальных втулок 11. Между торцами втулки 8 и роликодержателем 2 на оси 4 установлены керамические шайбы 12, фиксирующие ролик 3 в осевом направлении. В оси 4 выполнены сообщающиеся между собой каналы - один вдоль оси 13, а другой поперек 14. Кроме того,канал 13 сообщается с каналом 15, выполненном в роликодержателе 2, через камеру 16,замкнутую крышкой 17. На фиг. 3 приведен другой вариант выполнения вводной роликовой коробки, согласно которому ось 4 изготовлена из стали с нанесенным на нее алмазоподобным слоем 18 на основе углерода по образующей поверхности, то есть на поверхности сопряжения с роликом 3, в котором имеется керамическая втулка 8. Все сборные элементы ролика 3 и сборной оси (по первому варианту) соединены между собой клеем.Устройство предназначено для обеспечения ввода переднего конца проката в рабочий калибр валков и работает следующим образом. Прокатываемая заготовка входит в коническое отверстие, образуемое двумя пропусками 5, которое, плавно сужаясь, оканчивается цилиндрическим участком по сечению идентичным профилю калибра предыдущей клети. Пропуски 5 обеспечивают гарантированный ввод переднего конца проката в калибр роликовой проводки, образуемой двумя роликами 3, которые располагаются в непосредствен 4