DE3142763C2

DE3142763C2 - Vorrichtung zum Festspannen einer Walzwerkswalze auf einer Trägerwelle

Info

Publication number: DE3142763C2
Application number: DE3142763A
Authority: DE
Inventors: Donald Robert Pittsburgh Pa. Evans
Original assignee: Kennametal Inc
Current assignee: Kennametal Inc
Priority date: 1980-11-24
Filing date: 1981-10-28
Publication date: 1985-03-28
Also published as: GB2088263B; FR2495029B1; US4660268A; KR890002022B1; BE891216A; AU7637281A; JPH0142765B2; JPS57112917A; ES507138A0; IT1139767B; ES8302491A1; DE3142763A1; FR2495029A1; KR830007154A; CA1176876A; IT8125107A0; MX159884A; GB2088263A; AU547562B2

Abstract

Die Erfindung betrifft die drehfeste Anbringung einer Hartmetallwalze in einem Walzwerk auf einem verjüngten Abschnitt einer Welle desselben mittels eines metallischen Spaltringes, der unter Druck in Anlage an die Bohrung der Walze mittels eines zylindrischen Keiles gebracht ist, der sich zwischen dem Spaltring und der Welle befindet.

Description

Walzwerke, beispielsweise für stangenförmigcs Material, haben auf einer Trägerwelle mit sich verjüngendem Abschnitt angeordnete Walzen, die von ihrer Trägerwelle angetrieben werden. Die Trägerwelle hat also auf die von ihr getragene Walze ein großes Drehmoment zu übertragen, was besonders dann, wenn die Walze aus schwer zu verarbeitendem und von Zug- und Biegekräften tunlichst freizuhaltendem Hartmetall besteht Schwierigkeiten bietet

Bei einer bekannten Ausführung besteht die Befestigung einer Walzwerkswalze auf der Trägerwelle darin, daß die Walze an ihren Stirnflächen zwischen Anschlägen in axialer Richtung eingespannt ist die von einem Flansch einer die Walze umgebenden, durch einen rohrförmigen Keil auf der Welle festgelegten Hülse und von einer auf die Hülse aufgeschraubten Muller gebildet werden. Eine solche Befestigung verursacht, besonders wenn sie große Drehmomente übertragen soll, in der Walze ungünstige Spannungen, welche die Walze bei Nichteinhaltung sehr enger Toleranzen ungleichmäßig belasten und eine erhebliche Verstärkung der Walze erfordern.

Enge Toleranzen verursachen höhere Benrbcitungskosten, während sich bei einer Verstärkung der aus teurem Hartmetall bestehenden Walze größere Msterialkosten ergeben.

Aufgabe der Erfindung ist es, eine Vorrichtung zum Festspannen einer Walzwcrkswalze mit Längsbohrung auf einer Trägerwelle mit verjüngtem Abschnitt, mit einer diesen Abschnitt umgebenden verjüngten Kcilhülse und mit einem diese umgebenden Ring zu schaffen, die große Drehmomente übertragen kann, keine übermäßigen Bcarbeitungs- und Matcrialkostcn erfordert, große Bcmcssungstolcranzcn erlaubt das Auftreten ungünstiger Spannungszuständc in der Walze vermeidet to und die vorhandenen Spannungen gleichmäßig auf die Walze überträgt

Diese Aufgabe wird durch eine radiale Festspannung und Halterung der von dem die Keilhülse umgebenden Ring getragenen Walze auf dem sich verjüngenden Abis schnitt der Trägerwelle gelöst indem erfindungsgemäß der Ring einen achsenparallelen, von seiner äußeren zu seiner inneren Umfangsfläche durchgehenden Spalt von der axialen Länge des Ringes hat wobei der Rmg. die Keilhülsc und der Durchmesser der Längsbohrung der Hartmetallwalze so bemessen sind, daß die Keilhülsc den Spaltring aufweitet und unter Bildung einer drehfesten Verbindung an die ßnhmngswandung der Hartmeiallwalze andrückt

Es hat sich gezeigt, daß durch die radiale Festspannung der Walze auf der Trägerwelle ungünstige Span nungen in dem Walzenkörper vermieden werden und trotzdem die erfordckfchcn großen Drehmomente auf die Walze übertragen werden können, was nicht zuletzt auf der gleichmäßigen Lagerung der Walze und der jo gleichmäßigen Kraftübertragung auf die Bohrungsinnenwand der Walze mittels des Spaltringcs beruht, der auch die Notwendigkeit enger Toleranzen beseitigt

An sich ist es bekannt bei Spannsätzen zur Nabcnbc-

r> fcstigung auf einer Welle /.wischen der einen Innenring tragenden Welle und der einen Außenring enthaltenden

Nabe Kcilclcrncnlc anzuordnen und den Außenring als

.Spaltring auszubilden, wobei die Kcilclcmcntc mittels mehrerer über den Umfang verteilter Schrauben in die

Spannstcllung gebracht werden können.

Hin solcher bekannter .Spannsatz konnte jedoch den Fachmann nicht dazu anregen, bei der eingangs beschriebenen bekannten Festspannvorrichlung die die axialen Fcstspannanschlägc tragende Hülse durch einen Spallring zu ersetzen, da ein .Spaltring hier angesichts der Fcslspannung durch Axialkräftc nutzlos wäre und im übrigen eine Umstellung der bekannten Vorrichtung auf eine radiale Einspannung der Walze erfordern müßte, wozu der Fachmann aus dem Stand der Technik Heine Anregung erhalten hat.

Weitere mögliche Ausbildungen der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchcn 2 bis 5.

Bei Hartmetallwalzen, die gemäß der Erfindung auf einer Trägerwelle befestigt werden, beträgt das Vcrhälinis /wischen Innen- und Außcndurchmcsscr etwa f>2% bis 72%, zweckmäßig etwa 65%.

liin Aiisführiingsbcispicl der Erfindung zeigt die Zeichnung, und /.war ist

Fig. I eine Tciliinsichl der Fcslspannvorrichtung gew) maß der Krfindung an einem Walzwerk zur Herstellung von slangcnförmigem Material,

F i g. 2 eine iiuscinandcrgczogcne Ansicht der Teile der Vorrichtung nach F i g. I,

Fig.3 ein in einer Durchmesscrcbenc gelegter h^ri Schnitt durch den .Spallring und

Fig.4 ein Querschnitt durch eine Walze, die einen .Spallring umschließt.

liinc Welle I hai einen sich verjüngenden Abschnitt 3,

auf welchem eine Hartmetallwalze 5 montiert ist. Die Befestigung der Walze 5 auf dem sich verjüngenden Abschnitt 3 wird durch eine Keilhülsc 7 und einen Spaltring 9 bewirkt

Wie aus F i g. 1 ersichtlich, hat die Hartnietallwalze eine äußere Arbeitsfläche 11. die eine Rinne 13 aufweist. Die Rinne 13 dient zur Formgebung des stangenförmigen Materials. Es kann auch mehr als eine Rinne 13 vorhanden sein. Seitlich der Arbeitsfläche 11 und rechtwinklig zu dieser verlaufen Stirnflächen 15, welche die Verbindung der Arbeitsfläche 11 mit der Fläche der inneren Bohrung 17 der Walze herstellen. Die Fläche 17 der inneren Bohrung liegt an der äußeren Umfangsfläche 19 des Spaltringes 9 mit Druck an.

Der Spaltring 9 ist in die unter Druck stehende Anlage an die innere Bohrung 17 durch die Keilhülsc 7 gebracht, die zwischen die innere Umfangsfläche 21 des Spaltringes 9 und die Fläche 23 des sich verjüngenden Abschnittes der Welle 3 eingetrieben wurde. Durch die radialen Spannkräfte und die so erzeugte Reibung wird die Hartmetallwalze 5 gegenüber dem sich verjüngenden Weilenaüschnilt 3 in Siciiung gehalten, ohne daß die beim Walzen des Stangenmalerials auftretuiden Kräfte eine irgendwie wesentliche Drehung der Walze 5 gegenüber der Welle bewirken können.

Die Walze 5 und der Spaltring 9 sind auf der Welle 1 axial durch einen Anschlag festgelegt, der auf der Seile mit größerem Durchmesser des sich verjüngenden WeI-lcnabschnittes 3 auf einer Seite der Walze 5 vorhanden ist An der gegenüberliegenden axialen Stirnseite 15 der Walze 5 ist ein Keil 27 vorhanden, der an der Stirnseite 15 der Walze 5 durch einen Bolzen 28 in Anlage gehalten wird, welcher in das Ende der Welle 1 eingeschraubt ist und auf die Mitte des Keiles 27 drückt. Dieser Keil erstreckt sich über den Durchmesser der Welle 1 und der Keilhülse 7. Um dies zu ermöglichen, hat die Keilhülse 7 diametral gegenüberliegende Nuten 29. während eine Keilnut 31 über den Durchmesser der Welle I verläuft. Bemerkt sei, daß in der Hartmelallwalze 5 selbst keine Nuten sind.

Die Keilhülse 7 wird zwischen den Spaltring 9 und den sich verjüngenden Abschnitt 3 der Welle durch eine hydraulische Kraft eingetrieben, die auf die Ansätze 33 des zylindrischen Keilteiles 7 einwirkt.

Auf diese Weise wird zwischen der Hartmelallwalze 5, dem Spaltring 9, der Keilhülsc 7 und dem sich verjüngenden Abschnitt 3 der Welle eine Druckpassung hergestellt. Die Keilhülsc 7 wird, nachdem sie in die Stellung /wischen dem Spaltring 9 und dem Wdlenabschnitt 3 eingetrieben wurde, durch Bolzen 35 in Stellung gehalten, welche auf das gegenüberliegende äußere Ende der Keilhülsc 7 einwirken. Diese Bolzen sind in eine Endicappc 37 eingeschraubt, die ihrerseits durch Bolzen 39 mit dem Ende der Welle 1 in Verbindung stehen.

Aus F i g. 2, welche eine auseinandergebogene Ansicht der Vorrichtung nuch F i g. 1 ist, kann man entnehmen, daß das Anbringen und Befestigen der Walze auf dem sich verjüngenden Abschnitt 3 der Welle wie folgt vor sich geht:

Zuerst wird die Harimctallwalze 5 mit dem in die Fläche der inneren Bohrung 17 der Walze 5 eingeschobenen Spaltring 9 lose auf die Keilhülse 7 aufgesetzt. Dieses aus der Walze 5, dem Spaltring 9 und der Keilhülse 7 bestehende Ganze wird dann auf den sich verjüngenden Teil 3 dur Welle 1 aufgeschoben. Nun wird der Keil 27 durch die Keilnuten 29 und die Keilnut 31 der Welle gesteckt und gegen die axiale Stirnseite 15 der Walze zur Anlage gebracht, so daß die Walze 5 und der Spaltring 9 auf dem sich verjüngenden Abschnitt 3 der Welle axial in eine Stellung gelangen, in welcher die Walze 5 gegen den Anschlag 25 stößt Der Bolzen 28 hält den Keil 27 an der Stirnseite 15 fest Nun wird die Keilhülse 7 an ihren Ansätzen 33 mit einer hydraulischen Kraftquelle verbunden, die mit einem vorher bestimmten Druck der Keilhülse 7 auf den sich verjüngenden Abschnitt 3 der Welle drückt Hierbei wird das sich

ίο verjüngende Ende der Keilhülse 7 durch den sich verjüngenden Abschnitt 3 der Welle aufgeweitet, was andererseits eine Aufweitung des Spaltringes 9 bewirkt, so daß dieser unter Druck an der inneren Bohrung 17 der Walze 5 zur Anlage kommt

Nun wird auf das Ende der Welle 1 mittels der Bolzen 39 die Endkappe 37 aufgesetzt, woraufhin die Bolzen 35, die in die Endkappe 37 eingeschraubt sind, gegen das Ende der Keilhülse 7 angezogen werden. Dadurch ist sichergestellt, daß die Keilhülse beim Walzvorgang nicht ihre Stellung verlassen kann.

Fig.3 zeigt eine Ausführung d;%> Spaltringes 9. Dieser hat axiaie Stirnflächen 41, weiche (iurch eine innere Umfangsfläche 21 und eine äußere Umfangsfläche 19 miteinander verbunden sind. Der Spaltring 9 hat einen Spalt, der sich zwischen der äußeren Umfangsfläche 19 und der inneren Umfangsfläche 21 erstreckt und in der Längsrichtung des Spaltringes 9 verläuft Die Breite T des Spaltes ist zweckmäßig möglichst gering, um den Bereich der inneren Bohrung 17 der Walze 5 kleinzuhal-

jo ten, welcher radial nicht unterstützt ist Die Wandstärke Wdes Spaltringes 9 ist vorteilhafterweise gleichmäßig.

Die äußere Umfangsfläche 19 hat zweckmäßig eine rauhere Oberflächenbeschaffenheit als die innere Umfangsfläche 21 und die Oberfläche der inneren Bohrung 17 der Walze, so daß zwischen der Walzenbohrung 17 und der äußeren Umfangsfläche 19 des Ringes ein größerer Reibungskoeffizient besteht, wodurch dazu beigetragen wird, daß die Walze 5 gegenüber dem Sp Jtring 9 · keine Eigendrehung ausführt.

Die Rauhheit der äußeren Umfangsfläche soll zweckmäßig etwa 3,175 μπι und die Rauheit der inneren Umfangsfläche 21soll zweckmäßig etwa 0,812 μηι entsprechen.

Der Spaltring 9 besteht vorteilhafterweise aus einem metallischen Material mit einer Rockwell »C«-Härte von etwa 40 bis 45. Es hat sich gezeigt, daß ein Al-Sl 4140-Stahl mit der vorgenannten Härte für diesen Anwendungszweck geeignet ist.

so F i g. 4 zeigt eine Hartmetallwalze 5 mit einem Spaltring 9, der in die Innenbohrung 17 der Walze 5 mit Gleitpassung eingesetzt ist. Die Arbeitsfläche 11 hat eine Rinne 13. Der Innendurchmesser Di der Walze 5 Sett ig* 62 bis 72% und vorieilhafterweise etwa 65% des Außendurchmessers £>o einer neuen Walze 5. Dieses Verhältnis von Di zu D₀ ist größer als das übliche Verhältnis für neue Hartmetallwalzen, die mittels eines Keiles, aber ohne einen Spaltring auf das sich verjüngende Ende einer Wells aufgesetzt sind.

Hartmetallwalzen für stangenförmiges Material, die gemäß der Erfindung auf einem sich verjüngenden Abschnitt einer Welle befestigt sind, sind gegenüber der Welle wesentlich drehfestcr. Es hat sich gezeigt, daß nach 16 Stunden durchgehender Benutzung zwischen

b5 der Walze und der Welle sich eine Relativdrehung von nur 5" ergab. Diese geringe Relativdrehung dürfte die Summe von kleineren Teildrehungen darstellen, die bei einer Soit/enbclastunp der Walze ieHpimal dann aiiffra.

ten, wenn die führende Kante einer Stange zuerst auf die Walze kam. Dieser kleine Wert einer Relalivdrchung hat die Lebensdauer der Walze nicht ungünstig beeinflußt

Hierzu 3 Blatt Zeichnungen

in

15

20

21

JO

J5

40

45

Claims

Patentansprüche:

1. Vorrichtung zum Festspannen einer Walzwerkswalze auf einer Trägerwelle, bestehend aus einer Trägerwelle mit einem sich verjüngenden Abschnitt und einer diesen umgebenden Keilhülse mit sich verjüngender Wandstärke, die ihrerseits von einem Ring umgeben ist, der eine zylindrische, mit einer Längsbohrung versehene Hartmeiallwalze trägt und aus Mitteln zur axialen Halterung der Walze, des Ringes und der Keilhülse auf dem sich verjüngenden Abschnitt der Trägerwelle, dadurch gekennzeichnet, daß der Ring(9) einen achsenparallelen, von seiner äußeren zu seiner inneren Umfangsfläche durchgehenden Spalt von der axialen Länge des Ringes hat, wobei der Ring (9), die Keilhülse (7) und der Durchmesser der Längsbohrung der Hartmetallwalze so bemessen sind, daß die Keilhülse (7) den Spaltring (9) aufweitet und unter Bildung einer drehfesten Verbindung an die Bohrungswandung der Hartmetallwalze (5) andrückt

2. Vorrichtung nach Anspruch I, dadurch gekennzeichnet daß der Spaltring (9) eine innere Umfangsfläche (21) hat, die glatter als seine äußere Umfangsfläche (19) ist.

3. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die äußere Umfangsfläche (19) des Spaltringes (9) rauher als die Wandung der inneren Bohrung (17) der Hartmeiallwalze (5) ist.

4. Vorrichtung nach Anspruch 1,2 oder 3, dadurch gekennzeichnet daß der Spaltri ^ (9) aus Metall mit einer Rockwell »C«-Härtc von etwa 40 bis 45 besteht

5. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die axiale Länge des Spallringcs (9) etwa derjenigen des Walzenkörpers (5) entspricht.