Шарнир универсального шпинделя

Шарнир универсального шпинделя

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

Изобретение относится к металлургическому оборудованию, преимущественно к конструкциям универсальных шпинделей главных линий прокатных станов. Цель изобретения - повышение надежности Сиарнира и упрощение конструкции. Упругие элементы 6 при сбросе нагрузки со шпинделя раздвигают сегменты 5. Такое положение сегментов позволяет им при последующем нагружении самоустанавливаться. Кольцевые выступы / и т обеспечивают более свободную самоустановку сегментов, а перенос фиксации сегментов 5 к ненагруженному концу лопасти 1 исключает концентраторы напряжений в опасных сечениях лопасти. Это существенно повыщает усталостную прочность лопасти. То же относится к размещению упругих элементов. 7. 5 ил. W 2 Г САЭ ГчЭ СО 00 СП Ф//г/

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (504 В2! В35 14

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР °

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ

Н А BTOPCHOMY СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4063329/22-02 (22) 20.0!.86 (46) 15.08.87. Бюл. № 30 (71) Всесоюзный научно-исследовательский институт механизации труда в черной металлургии и Производственное объединение

«Ново-Краматорский машиностроительный завод» (72) И. Б. Свирскйй, Г. Я. Алексеенко, В. Б. Клюшник, В. И. Дрючин, В. М. Пефтиев и М. Д. Тесля (53) 621.771.2.06-88 (088.8) (56) Авторское свидетельство СССР № 553019, кл. В 21 В 35/!4, 1975.

Авторское свидетельство СССР № 865450, кл. В 21 В 35/14, !981.

„„SU„„1329857 А 1 (54) ШАРНИР УНИВЕРСАЛЬНОГО

ШПИНДЕЛЯ (57) Изобретение относится к металлургическому оборудованию, преимущественно к конструкциям универсальных шпинделей главных линий прокатных станов. Цель изобретения — повышение надежности Гцарнира и упрощение конструкции. Упругие элементы 6 при сбросе нагрузки со шпинделя раздвигают сегменты 5. Такое положение сегментов позволяет им при последующем нагружении самоустанавливаться. Кольцевые выступы 1 и п обеспечивают более свободную самоустановку сегментов, а перенос фиксации сегментов 5 к ненагруженному концу лопасти 1 исключает концентраторы напряжений в опасных сечениях лопасти.

Это существенно повышает усталостную прочность лопасти. То же относится к размещению упругих элементов. 7. 5 ил.

1329857

Изобретение относится к металлургическому оборудованию, преимущественно к конструкциям универсальных шпинделей главных линий прокатных станов.

Целью изобретения является повышение надежности шарнира и упрощение конструкции.

На фиг. показан предлагаемый шарнир; на фиг. 2 — разрезы А — A и Б — Б на фиг. 1; на фиг. 3 — схема сил, действук>щих на сегмент при его выдвижении к вкладышам; на фиг. 4 — схема сил, действующих на универсальный шпиндель; на фиг. 5 — схема нагружения и эпюра изгибных напряжений в лопасти.

Шарнир включает лопасть I, охватывающую ее вилку 2 с цилиндрической расточной, в которой размещены бронзовые или полимерные вкладыши 3. В отверстиях, выполненных во вкладышах 3, установлены цапфы камня 4, контактирукнцего своими боковыми поверхностями с продольным пазом лопасти 1 и допускающего возможность ограниченного поворота лопасти 1 относительно камня 4 в плоскости goz. Вкладыши 3 могут быть выполнены разрезными, чтобы обеспечить в случае нереверсивного режима работы и соответствующего ему несимметричного износа вкладышей возможность независимого смещения полувкладышей вдоль оси z. В лопасти 1 выполнены цилиндрические расточки К, в которых размещены плоскоцилиндрические сегменты 5, своими плоскими поверхностями контактирующие с вкладышами 3. Расточка К в лопасти 1 заканчивается у основания лопасти 1 галтелью радиуса r, близкого к радиусу R сопряжения плоской поверхности лопасти 1.

Вблизи внешнего торца лопасти 1 в ней выполнены поперечные цилиндрические пазы с выступами 1, а в сегментах 5 — цилиндрические бурты с выступами m. Выступы

l и т кольцевые, концентричные с цилиндрической поверхностью К контакта сегментов 5 с лопастью 1. Торцовые поверхности буртов сегментов 5 контактируют с соответствующими поверхностями поперечных пазов лопасти 1, фиксиру.я тем самым сегменты 5 относительно лопасти вдоль оси х, а между буртами l u m имеется зазор Л, ограничивающий возможное перемещение сегмента 5 по направлению к вкладышам

3 (вдоль оси г). Благодаря концентричности выступов 1 и m с поверхнос: тью К,,допускается относительный поворот сегментов 5 относительно лопасти 1 в плоскости yoz. В лопасти 1 у ее внешнего торца выполнены отверстия, в которых размещены упругие элементы 6, преимущественно стальные витые пружины, подпружинивающие сегменты 5 через ползушки 7 в направлении их выдвижения к вкладышам 3. Упругие элементы 6 размещаются предпочтительно так, чтобы их ось находилась в продольной плоскости симметрии сегментов 5.

Расстояние а от центра шарнира до оси упругих элементов принято в пределах 0,3—

0,5 ширины вкладыша 3. Нижняя граница (0,3) назначена из условия отсутствия заклинивания в поступательной паре (при выдвижении сегментов 5 вдоль оси z под действием силы упругости пружины) с — а(—, (1) h

2р

10 где h — плечо равнодействующих горизонтальных опорных реакций, действующих на бурт сегмента 5; ц — коэффициент трения скольжения.

Обозначим ширину вкладыша через b (фиг. 3), Тогда в реальной конструкции из

"5 условия минимальных продольных габаритов лопасти 1 c= (0,60 — 0,65) b, из условия минимальных радиальных габаритов и технологичности сегмента 5 h= (0,05 — 0,08) Ь, а коэффициент трения не должен превышать для

20 обработанных стальных поверхностей величины p=0,12 — 0,15. Поэтому из выражения (1) должно быть

Принято а ) 0,3b.

Верхняя граница а (0,5) обусловлена необходимостью прохождения линии действия силы P внутри границ плоской рабочей площадки вкладыша 3, при этом обеспечиваются взаимный доворот и контакт сегмента 5 с вкладышем 3 по всей их плоской поверхности независимо от взаимных перекосов к моменту начала их контакта (фиг. 3).

Зазор Л выполняется большим допускаемого износа вкладышей 3 и заведомо большим величины затяжки пружин 6 при сборке, а суммарное усилие ZP предварительного поджатия пружин при сборке обеспечивается большим половины модуля Л6 разности веса

G шпинделя и усилия Рур, действующего на шпиндель со стороны уравновешивающего устройства:

40 а ) с — — = (0,60 — 0,65) b — — — — — — —;

h(0,,05 — 0,08) Ь

2V, 2 (0,12 — 0,15) а ) (0,27 — 0,43) Ь.

ХР)0,5G =0,5/бш — Pyp/, (2) Как видно из схемы на фиг. 4 при выполнении условия (2) суммарное усилие затяжки пружин оказывается большим опорной реакции R, действующей на шпиндель со стороны его шарниров. Благодаря этому в ненагруженном шарнире при любом его положении обеспечивается прижим сегментов 5 к вкладышам 3 и вкладышей 3 к расточкам вилки 2 и полная определенность положения вилки 2 шарнира относительно лопасти 1, что практически исключает удары в шарнире на холостом ходу и в процессе нагружения. При этом цилиндрические контактные поверхности К лопасти 1 и нена груженных сегментов 6 остают1329857 ся разомкнутыми вплоть до момента нагружения шарнира крутящим моментом.

При наиболее традиционном для шарниров шпинделей 10 — 20%-м переуравновешивании

Рур=1,1 — 1,2) бш и величина ZP практически должна превышать (0,10 — 0,20)Л6. Из схемы (фиг: 4) также видно, что в шпиндельном устройстве без уравновешивания (Pvp=0) усилие предварительной затяжки пружин должно превышать 0,56..

В процессе нагружения универсального шпинделя крутящим моментом выбираются зазоры (монтажные или образовавшиеся в процессе износа) между элементами шарнира, передающими нагрузку. При этом происходит самоустановка элементов шарнира: поворот в плоскости gOz лопасти 1 относительно вилки 2, вкладышей 3 и камня 4 и самоустановка сегментов 5 при их повороте в расточках лопасти 1. В процессе выбора зазоров сегменты 5, перемещаясь от вкладышей 3 к лопасти 1, сжимают через ползушки 7 упругие элементы 6, а между выступами 1 и nt появляется зазор Л. В процессе передачи нагрузки при вращении шпинделя сегменты 5 остаются неподвижными относительно лопасти 1, а необходимые подвижности шарнира обеспечиваются за счет скольжения по контактным поверхностям между вилкой 2, вкладышами 3, камнем 4 и сегментами 5.

При сбросе нагрузки (выход полосы либо реверс стана) упругие элементы 6 вновь раздвигают сегменты 5, подготавливая их к самоустановке и выравниванию удельных давлений при последующем нагружении шарнира крутящим моментом.

Напряжения изгиба N — N (фиг. 5) возрастают от нуля на внешнем торце до максимальных в сечениях, близких к окончанию паза лопасти l. Так как поломки лопастей 1 носят, как правило, усталостный характер, влияние факторов концентрации напряжений при этом очень существенно.

Поэтому перенос в предлагаемом шарнире узла фиксации сегментов 5 к ненагруженному внешнему торцу лопасти 1 и устранение при этом концентраторов напряжений из сечений, близких к сечению N — N, способствует существенному повышению усталостной прочности лопасти 1.

Размещение упругих элементов 7 в лопасти 1 снимает жесткие ограничения размеров этих элементов, позволяет существенно упростить их конструкции и выполнить их с достаточными запасами по необходимому ходу, по усилию, по долговечности, что снимает вопрос о запасных упругих элементах.

10 Таким образом, достоинством предлагаемого решения является повышение надежности шарнира и стойкости его отдельных элементов за счет упрощения конструкции, устранения концентраторов в опасных сечениях, снижения динамических нагрузок.

Формула изобретения

Шарнир универсального шпинделя, преимущественно привода рабочей клети прокат20 ного стана, включающий вилку, лопасть, вкладыши, камень, плоскоцилиндрические выравнивающие сегменты, размещенные между лопастью и вкладьпиами с возможностью поворота относительно лопасти в плоскости ее поперечного сечения, упругие элементы, взаимодействующие с сегментами в направлении их выдвижения к вкладышам, фиксаторы положения сегментов относительно лопасти вдоль ее продольной оси и ограничители выдвижения сегментов, закрепленные в лопасти с зазорами относительно

З0 сегментов, отличающийся тем, что, с целью повышения надежности шарнира и упрощения конструкции, фиксаторы положения сегментов и их ограничители выполнены в виде размещенных у конца лопасти цилиндрических пазов с внутренними боковыми выЗ5 ступами и взаимодействующих с ними цилиндрических буртов с боковыми выступами, размещенными на цилиндрической поверхности сегментов, при этом зазор между соответствующими выступами не менее величи4р ны допустимого износа вкладышей. а упругие элементы отстоят от центра шарнира на

0,3 — 0,5 ширины вкладыша в сторону конца лопасти и предварительно поджаты.

1329857 (Рур G ) 1 Ш= У О -. Ш)

Составитель Г. Ростов

Редактор T. Парфенова Техред И. Верес Корректор М. Шарошн

Заказ 3517!12 Тираж 480 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж вЂ” 35, Раушская наб., д. 4/5

Производственно-полиграфическое предприятие, г. Ужгород, ул. Проектная, 4