抵消预负载的绞合头轴承 【相关申请的交叉引用】
本申请是2002年2月26日提交的美国专利申请序列号10/082,986的部分继续申请，而该申请要求2001年12月14日提交的美国临时专利申请序列号No.60/340,190的优先权。
【技术领域】
本发明涉及高速线材轧机中使用的那类绞合头，线材轧机可使高温轧制退出的产品形成一种螺旋状的环。
背景技术
图1中标号10处示出了一种传统的绞合头。该绞合头包括一个壳体12，该壳体12包含一个中空套管14，该套管14被转动支承在前后滚柱轴承组件16和18之间。套管14承载了一个斜齿轮20，该斜齿轮20与一个相匹配的斜齿轮22啮合，而斜齿轮22以传统方式通过一个齿轮箱和电动机(未图示)来驱动。
一个绞合管24由套管14承载。绞合管具有一个入口端24a以及一个弯曲的中间部分24b，入口端与套管14的转动轴线X对齐，而弯曲的中间部分24b通向与轴线X径向隔开的一出口端24c。
在现代常见的高速轧制操作中，直径为5.5mm的成品线材以112-120米/秒范围速度并在750℃到1100℃范围内的温度中离开轧机。可以以这样地高温将线材输送出，也可以在线材进入绞合管的入口端24a之前，使之水冷到约600-950℃。绞合管的曲率，结合其围绕轴线X的转动，使线材形成为一个螺旋系列的环R。这些环被输送到一个冷却输送带(未图示)，这些环在输送带上以偏移重叠的形式分布，从而在汇聚成卷之前，进行额外的冷却。
当在这些条件下操作时，绞合头可获得的转动速度为1500-2250RPM或更快，包括支承套管的滚柱轴承组件的绞合头的转动部件可以暴露在100-110℃的高温下。因此，滚柱轴承组件必须设计有足以适应热膨胀和收缩的间隙。
现已确定的是，特别在负载相对较轻的前轴承组件16中，在某些特定的速度，这些间隙会引起有害的滚柱滑动和振动。
【发明内容】
本发明在目的在于，消除或至少显著减少由前轴承组件中的间隙引起的滚柱的滑动以及振动。
为止，前轴承组件被再分成第一和第二轴向隔开的滚柱轴承组。一径向预负载力在围绕第一滚柱轴承组圆周的第一位置施加到该轴承组上。预负载力与一反作用力相对，该反作用力在与第一位置成180度设置的围绕第二轴承组圆周的一第二位置中施加到第二轴承组上。
以下，将参照附图更详细地描述本发明的这些和其它的目的和特点。
【附图说明】
附图分别为：
图1为普通高速线材绞合头的示意图；
图2为去除了绞合管的绞合头的前部的放大的纵剖视图，并且该绞合头的前部结合了根据本发明一实施例的预负载的前轴承组件；
图3为沿图2中的线3-3截取的剖视图；以及
图4为结合了根据本发明的第二实施例的预负载前轴承组件的另一个绞合头的示图，该示图与图2类似。
【具体实施方式】
参照图2和图3，可以看到壳体12包括一个前板12a和一个顶板12b。本发明的前轴承组件16包括内侧和外侧滚柱轴承组16a、16b，这两个轴承组以中心到中心的距离“d”轴向分离。较佳地，该距离d约在轴承组16a、16b的标称直径“D”的5％到40％之间。
每个轴承组16a、16b包括若干个被截留在环形的内环28和外环30之间的滚柱元件26。轴承组16b的内环28座落在套管14上，并且相对于套管固定。轴承组16a的内环28座落在内环32上并且相对于内环32固定，而内环32又收缩在套管上。
轴承组16a、16b的外环30分别包含在夹头34、36中。夹头34、36被轴向对齐地接纳在前壳体板12a中的孔13内。夹头34由通过有弹性的被称为“碗状(bellville)”的垫圈39作用的肩部螺栓38保持抵靠夹头36上。在螺栓38的柱状部分和这些螺栓延伸通过的夹头34中的孔之间以及夹头34和孔13之间设有微小的间隙。这些间隙足以允许夹头34相对于夹头36的微小的垂直运动。
夹头34包括一个位于壳体的顶板12b下的整体的凸部34a。该凸部34a由一个通过衬套42螺纹连接的可调节的螺栓40配合在顶板12b上。
通过适当地调节螺栓40，可在夹头34上施加一个向下的预负载力F1，并且由此F1在沿着其圆周的一第一位置被施加到轴承组16a上。在螺栓40和凸部34a之间的弹性的碗状垫圈44的中间位置确保了预负载力是被弹性施加的。预负载力也可以通过等同的可替换装置来施加，例如压力缸、塑料或气体弹簧等。
位于轴承组16a上的预负载力F1与一个反作用力F2相对，反作用力F2是由前壳体板12a施加的，并且在相对于预负载力的施力点180度设置的一第二位置处作用于轴承组16b上。预负载力F1和反作用力F2协同作用，从而相应地消除了轴承组16a的上半部分中和轴承组16b的下半部分中的间隙。这又能防止或至少有益于减少由于在轴承组件之间的正常工作间隙所引起的滚柱滑动以及振动。
图4揭示了本发明的第二实施例，其中，前轴承组件116还包括内侧和外侧滚柱轴承组116a、116b，每个轴承组包含若干个被截留在内环128和外环130之间的滚柱元件126。两轴承组的内环128均座落在套管114上，并且相对套管114固定。内侧轴承组116a的外环130被包含在夹头134内，而夹头134被固定在前壳体板112a的孔中。外侧轴承组116b的外环130被包含在夹头136内，而夹头136又通过位于夹头134的一阶梯状孔137中的一保持件135保持。
夹头136和夹头134中的孔137之间的一个微小的间隙，与通过保持环135施加的一个适度的保持力结合，协同用于容纳夹头136相对于夹头134的某些微小的垂直运动。
一个活塞缸体单元140通过一个中间的弧形脚部142作用在一第一位置，从而向夹头136施加一个预负载力F1，并且由此作用在外侧轴承组116b的外环130上。该预负载力也是与一个反作用力F2相对，该反作用力F2是在相对于预负载力的施力点成180度设置的一个位置处抵靠内侧轴承组116a的外环130施加的。如第一实施例那样，预负载力也可以由其他等同的装置(即，图2和图3中示出的那些)施加。
因此，从广义上可以看出，本发明通过在一个位置向一个轴承组的外环施力而执行对该轴承组的预加负载，而另一个轴承组由一反作用力来预加负载，该反作用力是在离预负载力的施力点180度的一个位置中作用在该轴承组的外环上的。该预负载力可以如图2和图3所示那样施加在内侧轴承组的外环上，或者也可以如图4所示那样作用在外侧轴承组的外环上。
从上述详细的描述中可以看出，本发明的目的和优点是如何通过若干较佳实施例而获得的。然而，如本技术领域的普通技术人员容易作出的那些对所揭示内容的改变和等价变转将被包括在本发明的范围中。