大型轨梁轧机水平辊环的制作方法
【技术领域】
[0001]本发明属于冶金设备零部件领域，具体涉及一种大型轨梁乳机水平辊环。
【背景技术】
[0002]目前大型轨梁CCS乳机UR、UF水平辊的结构是锻钢辊轴上过盈装配辊环，并采用较大的配合过盈量。鉴于乳制钢轨的辊环宽度较小，乳制力和扭矩又极大，为加强配合强度设计了加宽轮毂，但是此类乳辊截面为T形，工作部分与轮毂径向落差较大，工作部分与轮毂之间仅采用圆弧过渡，且过渡圆弧半径较小，在使用中会因应力过大产生裂纹源，致使频繁发生辊环开裂事故，导致水平辊环的使用寿命不高。
【发明内容】
[0003]本发明需要解决的技术问题是提供一种大型轨梁乳机水平辊环，以解决现有技术中辊环的工作部分与轮毂之间径向落差大、工作部分与轮毂之间过渡圆角小，在使用中因应力过大产生裂纹源频繁致使辊环发生开裂。
[0004]为解决上述技术问题，本发明所采取的技术方案是:
一种大型轨梁乳机水平辊环，所述辊环包括一体成型工作部分和轮毂，所述工作部分以及轮毂为圆柱环状，其特征在于:工作部分侧面与轮毂侧面之间通过圆锥形过渡，所述圆锥形母线与辊环轴线夹角为55°，所述工作部分侧面与圆锥形侧面之间采用圆弧一过渡，所述轮毂侧面与圆锥形侧面之间采用圆弧二过渡。
[0005]进一步的，所述轮毂的径向厚度为180mm。
[0006]进一步的，所述圆弧一半径为20mm。
[0007]进一步的，所述圆弧二半径为20mm。
[0008]由于采用上述技术方案，本发明所产生的有益效果在于:
本发明针对大型轨梁乳机的水平辊环的工作部分与轮毂径向落差较大，在乳制过程中易造成应力集中致使辊环开裂现象，在辊环原有设计基础上将工作部分侧面与轮毂侧面之间的圆弧过渡设计成圆锥形过渡，且圆锥形的侧面分别与工作部分的侧面和轮毂的侧面之间采用圆弧过渡，同时将过渡圆角的半径加大，当乳机工作时作用于辊环上的应力可以分散到锥形体侧面和过渡圆弧上，达到降低了应力集中的效果，同时这种改进增加了轮毂的径向厚度，降低了辊面与轮毂的径向落差，提高了辊环的安全系数，增加了辊环的使用寿命ο
【附图说明】
[0009]图1是本发明大型轨梁乳机水平辊环的结构示意图；
图2是图1中Α部放大视图；
图3为改进前轮毂根部圆弧的应力分布图；
图4为本发明改进后A部的应力分布图； 其中:1、工作部分，2、轮毂，3、圆锥形母线。
【具体实施方式】
[0010]下面结合本发明的结构原理图(如图1、图2所示)对本发明做进一步详细说明:
本发明提供一种大型轨梁乳机水平辊环，主要应用于CCS乳机UR和CCS乳机UF的水平乳辊上，其改进要点在于:在辊环原设计基础上，将工作部分与轮毂之间的圆弧过渡设计成圆锥形过渡，且圆锥形的侧面分别与工作部分的侧面和轮毂的侧面采用圆弧过渡，所述锥形体的母线与辊环轴线夹角为55°。当圆锥形的母线与辊环轴线夹角小于55°时，妨碍轨梁乳机立辊的安装及正常运转，当圆锥形的母线与辊环轴线夹角大于55°时，工作部分的截面宽度窄小，影响辊环的安全使用性。为了进一步优化本发明的设计方案，圆锥形侧面与工作部分侧面和轮毂侧面的过渡圆弧的半径R均为20mm，相对未改进前辊环设计，大大提高过渡处圆弧半径，缓解了应力集中现象。同时轮毂径向厚度由原设计中130mm增至180mm。图2所示，是改进后辊环工作部分与轮毂过渡处的示意图。
[0011]现有技术中CCS乳机UR和CCS乳机UF的水平乳辊辊环与辊轴的安装一般采用热装方式，并使用过盈装配，过盈装配后，轮毂内圆表面会产生一定的拉应力。经模拟后发现热装之后最大的拉应力都产生在轮毂内圆的边部，分别对改进前后的辊环进行应力测试发现，改进前最大拉应力为207.44MPa，改进后最大拉应力为190.29MPa，最大拉应力降低了17MPa0
[0012]对轮毂与工作部分的过渡处进行应力分析，由图3和图4可以看出，辊环结构改进前拉应力主要集中出现在过渡圆弧处，即拉应力主要集中作用于约为7.5_圆弧段，辊环结构改进后拉应力分散分布于圆锥形侧面和过渡圆弧处，拉应力分散作用于约为77mm的过渡段上，进而降低辊环工作部分与轮毂过渡处应力集中倾向，增大了辊环安全系数。分别对改进前后的辊环进行应力测试发现，改进前轮毂过渡圆弧处最大拉应力为145MPa，改进后锥形体侧面和过渡圆弧处最大拉应力为104MPa，最大拉应力降低了 40MPa左右。
【主权项】
1.一种大型轨梁乳机水平辊环，所述辊环包括一体成型工作部分(1)和轮毂(2)，所述工作部分(1)以及轮毂(2)为圆柱环状，其特征在于:所述工作部分(1)侧面与轮毂(2)侧面之间通过圆锥形过渡，所述圆锥形母线(3)与辊环轴线夹角为55°，所述工作部分(1)侧面与圆锥形侧面之间采用圆弧一过渡，所述轮毂(2)侧面与圆锥形侧面之间采用圆弧二过渡。2.根据权利要求1所述大型轨梁乳机水平辊环，其特征在于:所述轮毂(2)的径向厚度为180mmο3.根据权利要求1所述大型轨梁乳机水平辊环，其特征在于:所述圆弧一半径为20mm。4.根据权利要求1所述大型轨梁乳机水平辊环，其特征在于:所述圆弧二半径为20mm。
【专利摘要】本发明公开了一种大型轨梁轧机水平辊环，属于冶金设备零部件领域，所述辊环包括一体成型工作部分和轮毂，所述工作部分以及轮毂为圆柱环状，其特征在于：所述工作部分侧面与轮毂侧面之间通过圆锥形过渡，所述圆锥形母线与辊环轴线夹角为55°，所述工作部分侧面与圆锥形侧面之间采用圆弧一过渡，所述轮毂侧面与圆锥形侧面之间采用圆弧二过渡。本发明提供大型轨梁轧机水平辊环改善了工作部分与轮毂径向落差大以及工作部分与轮毂过渡圆弧较小造成应力集中倾向现象，提高了辊环的安全系数，增加了辊环的使用寿命。
【IPC分类】B21B27/03
【公开号】CN105478481
【申请号】CN201510979453
【发明人】何彦杰, 王庆军, 孙熙钊
【申请人】中钢集团邢台机械轧辊有限公司
【公开日】2016年4月13日
【申请日】2015年12月24日