yandex.metrica
Прокатное производство

Конструкция и расчет подшипников прокатных станов

Для фиксации валков применяются подшипники скольжения, качения и жидкостного трения.

Подшипники скольжения

Подшипники скольжения выполняются открытого и закрытого типов (ПЖТ).

Подшипники открытого типа выполняются в виде вкладышей из текстолита и охлаждаются водой. Коэффициент трения подшипников μ = 0,040…0,08, но они не работают на больших давлениях.

Подшипники жидкостного трения. При начале движения цапфа вала диаметром дч лежит на втулке с внутренним диаметром Dв (рисунок 1, а). При вращении цапфы слои жидкости между ней и подшипниковой втулкой вовлекаются в движение и создают маслинный клин (рисунок 1, б). Этот клин, создавая подъемную силу, поднимает цапфу над втулкой.

Схема подшипника ПЖТ
Рисунок 1 – Схема подшипника ПЖТ

Согласно закону Ньютона—Рейнольдса градиент давления (или скорость его роста) увеличивается с ростом вязкости масла η, скорости скольжения и и уменьшением толщины смазочного слоя h. Поэтому максимальное давление клина Рmах будет по линии центров цапфы и втулки, на котором толщина клина будет минимальна hmin. Для данной конструкции ПЖТ по А.А. Королеву грузоподъемность

Формула А. А. Королева показывает, что максимальная грузоподъемность у будет при отношении Δ/hmin = 2, что видно из условия экстремальности:

В практических вариантах конструирования ПЖТ отношения Δ/hmin = 2  не превышает 0,7-0,93 для уменьшения вибрации при работе. На рисунки 2 приведена конструкция ПЖТ диаметром от 450 до 1320 мм.

Конструкция ПЖТ
Рисунок 2 – Конструкция ПЖТ

Подшипник жидкостного трения устанавливается на шейки валка. Внутренняя втулка 9 подшипника монтируется на цапфу и фиксируется от проворота шпонкой 5. От осевого смещения подшипниковую втулку удерживают втулка 3. передняя насадка 1, кольцо 14, шпонка 4 и гайка 13. Наружная втулка подшипника 8 устанавливается в подушках стана, радиальная нагрузка воспринимается баббитовой заливкой наружной втулки. В связи с тем, что ПЖТ не воспринимают осевую нагрузку, в конструкции предусмотрены кольцо-насадка 6 и упорный узел 10 с коническим двухрядным подшипником. Подшипник заключен в стакан 11 и зафиксирован крышками 12, узлом передней крышки 2, гайкой с разъемным кольцом 15.

В ПЖТ имеется система торцевых текстолитовых уплотнений 7 и лабиринтных уплотнений 1. Весь узел ПЖТ закрыт крышкой 16.

В системе ПЖТ находит применение подшипник гидростатического давления, который работает при небольших скоростях при пуске, торможении, паузах. В этот момент в специальные карманы подшипниковой втулки (рисунок 1, б), расположенные под небольшим углом от вертикали, из специальных аккумуляторов создается высокое давление порядка 50 МПа. Под действием давления цапфа всплывает над опорой, обеспечивая режим жидкостного трения с коэффициентом трения менее 0,05.

Подшипники качения

Подшипники качения применяют на заготовочных, сортовых и листовых станах холодной и горячей прокатки. Как правило, применяют конические роликовые двухи четырехрядные подшипники.

На рисунке 3 показана установка рабочего валка 1 стана 2800. Валок смонтирован на четырехрядном коническом роликовом подшипнике 3. Имеются системы уплотнений 2 и 4 и система густой централизованной смазки. Частая смена валков на перешлифовку привела к необходимости гарантированной посадки внутренних колец на цапфу с зазором. Другим способом убыстрения демонтажа при неподвижной посадке внутренних колец подшипника на валки, является использование подшипников с цилиндрическими роликами. В этом случае для перешлифовки бочки валки монтируются с внутренними кольцами подшипника и устанавливаются в такой же подшипник в люнетах шлифовального станка.

Установка подшипника на рабочий валок четырехклетевого стана
Рисунок 3 – Установка подшипника на рабочий валок четырехклетевого стана

В опорах с цилиндрическими роликами в качестве осевых подшипников применяют радиальные шарикоподшипники. Выбор подшипников и их расчет проводится по типовым методикам.