Шарнир универсального шпинделя

Шарнир универсального шпинделя

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

Союз Соввтскии

Социапнстическни

Респубпнк

О П И С А Н И Е ()865450

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (6l ) Дополнительное к авт. свих-ву— (22)Заявлено25.02.80 (23) 2886869/22-02 (5l)WL. Кл.

В 2 В 35/14 с присоелинеиием заявки №вЂ”

3Ъаударетаеииый какитет

СССР ио делан иаабратаиий и открытий (23) Приоритет

Опубликовано 23. 09. 81. Бюллетень № 35 (53) УДК 621. 771,,2.06-88(088.8) Дата опубликования описания 25 . 09 . 8 1 (72) Авторы изобретения

Н. М. Потапов, И. В. Свирский, С. П.

В. А. Головинский, А. А. Гостев и И.

В. Демина, Л„

1 1

1 укч .орс, кнй

1 .!

Всесоюзный научно-исследовательский и тр технологический институт механизации уд р ой металлургии и ремонтно-механических paFoO (7! ) Заявитель (54) ШАРНИР УНИВЕРСАЛЬНОГО ШПИНДЕЛЯ

Изобретение относится к металлур. гическому оборудованию, преимущественно к конструкции универсальных шпинделей привода рабочих валков прокатных станов.

В настоящее время для приводов рабочих валков, особенно для передачи больших крутящих моментов при необходимости сохранения минимальных радиальных габаритов, широко применяются шпиндели с универсальными шар10 нирами, содержащими вкладыши скольжения.

Известны конструкции шарниров уни- версальных шпинделей, содержащие вил—

l5 ку с цилиндрической расточкой, плоскую лопасть с прорезью, размещенные между лопастью и вилкой вкладьппи скольжения и установленный во вкладышах сухарь (1) .

Недостатком этих конструкций является и=равномерное распределение контактных сжимаюшнх напряжений по поверхностям вкладьппей, и, как следствие, их интенсивный износ, а также передача частиц крутящего момента по мере износа вкладышей через сухарь и бурты вкладышей, что приводит к ускоренному износу этих элементов и преждевременному выходу из строя шарниров.

Известны шарниры универсальных шпинделей, в которых снижение неравно мерности распределения контактных напряжений по поверхностям вкладышей достигается благодаря размещению между вкладышами и лопастью сегментов с плоской и криволинейной (преимущественно цилиндрической) поверхностями Г2 .

Наиболее близкой к предлагаемому является конструкция универсального шарнира, преимущественно привода прокатного стана, включающего лопасть, l вилку, вкладыш, cvxарь, камень и( плоскоцилиндрические сегменты, размещенные между лопастью и вкладьппами

865

450

В нем, благодаря статической определимости, достигается лучшее, по сравнению с другими рассмотренными конструкциями, выравнивание удельных давлений по поверхностям вкладышей. Это обеспечивается тем, что в расточках лопасти установлены вырав нивающие плоско-..цилиндрические сегменты, а сопряжение камня с сухарем выполнено цилиндрическим. Недостатком вышеуказанных устройств является воэможность Остаточной не равномерности распределения удельных давлений (после регулировочного поворота сегмента), связанная с на.личием трения между цилиндрическими поверхностями лопасти и сегмейта. Эта неравномерность тем меньше, чем меньше коэффициент трения и радиус кривизны цилиндрической поверхности сегмента. Однако возможность уменьшения радиуса кривизны сегмента при сохранении его рабочей площади жестко ограничена из-за связанного с этим со- ответствующего ослабления сегмента и лопасти (в результате углубления расточки) .

Цель изобретения — повышение долговечности шарнира за счет повышения эффективности выравнивания удельных давлений на поверхностях вкладышей при сохранении целесообразных размеров элементов шарнира и его несущей способности.

Укаэанная цель достигается тем, что шарнир универсального шпинделя, преимущественно привода прокатного стана, включающий лопасть, вилку, вкладыши, сухарь камень и плоскоцилиндрические выравнивающие сегменты, размещенные между лопастью и вкладышами, снабжен ограничителями, закрепленными в лопасти и упругими элементами, преимущественно кольцевыми пружинами, установленными в паза выполненных на цилиндрических поверхностях сегментов вдоль их образующих, а на торцовых поверхностях сегмен тов выполнены бурты, взаимодействующие внутренней поверхностью с ограничителями, причем между. ограничителем.и буртом образован зазор, величина которого меньше величины предварительной деформации упругих элементов.

При этом достигается высокая эффективность выравнивания удельных дав лений на поверхностях вкладьппей и сег ментов, благодаря улучшению проворачиваемости сегмента в процессе самоустановки при нагружении.

На фиг. изображен шарнир, разрез: по его оси; на фиг. 2 — сечение А-А на фиг. 1; на фиг. 3 — сечение Б-Б на фиг. 2; на фиг. 4— узел 1 на фиг. Ф» на фиг. 5 и 6 — схе6 мы силовых взаимодействий в шарнире: при приложении и передаче крутящего

10 момента.

Шарнир включает в себя лопасть 1, охватывающую ез вилку 2, имеющую цилиндрическую расточку, в которой размещены бронзовые или полимерные вкладьпни 3. В отверстиях, выполненных во вкладышах 3, установлены цапфы сухаря 4, имеющего цилиндрическую расточку,которой он контактирует с цилиндрическим камнем 5. Камень 5 имеет плоские боковые поверхности, которыми он взаимодействует с плоскими поверхностями прорези лопасти 1.

Вкладыши 3 своими плоскими поверхностями контактируют с сегментами 6, имеющими плоские и цилиндрические

25 поверхности. На цилиндрических поверхностях сегментов 6 вдоль их образующих выполнены пазы, в которых размешены упругие элементы 7 (напри30 мер, кольцевые пружины), а на торцах сегментов 6 выполнены бурты (фиг. 2), концентричные рабочим цилиндрическим поверхностям сегментов 6. На лопасти

1 вдоль оси сегмента 6 у его торцов закреплены ограничители 8. Расстояэ5 ние е от ограничителей 8 до цилиндричедкбй поверхности расточки в лопасти 1 под сегменты 6 выбрано большим толщины п бурта сегмента 6 на, величину, меньшую предварительной

40 деформации упругого элемента 7. При этом и зазор между ограничителем 8 и буртом сегмента 6 оказывается в собранном шарнире больше указанной предварительной деформации упругого

4S элемента. Жесткость и предварительная деформация упругого элемента 7 выбрана таким образом, чтобы упругая сила деформируемого элемента превышала суммарный вес сегмента 6 и вкладьппа 3. . 1Х

50. Это обеспечивает прижим сегментов к вкладышам и размыкание цилиндt рических поверхностей сегментов 6 и лопасти 1 при отсутствии нагрузки.

Зазор, образованный между цилиндрическими поверхностями сегмента 6 и расточки лопасти 1, становится равным: в нензношенном шарнире — величи1

5450 6

55 на поверхностях этих вкладьппей.

5 86 не монтажного зазора, обеспечиваемого ходовой посадкой; а в изношенном шарнире — может достигать величины пй-п, как это видно из фиг. 2. Кольцевой упругий элемент 7 выполнен навитым иэ стальной ленты. Это вызва-. но тем, что сочетание необходимых жесткос.и и деформаций с достаточной прочностью элемента реализуется, дчя шарниров практически важных размеров, лишь при малой толщине стенки упругого элемента, что затрудняет его.выполнение цельным в виде полого цилиндра.

В процессе нагружения универсального шпинделя крутящим моментом происходит самоустановка основных элементов шарнира (поворот лопасти 1 относительно вилки 2 и вкладьппей 3, кам ня 5 относительно сухаря 4) и само установка сегментов 6 при их провороте в расточках лопасти 1.

В ненагруженном шарнире между расточками в лопасти 1, на которых зак.реплены ограничители 8 и сегментами 6

У (фиг. 5) фактически имеется зазор а величина которого в зависимости от износа вкладьппей 3 может быть в пределах от величины зазора, обеспечиваемого ходовой посадкой, до величины (m - n3 когда бурты сегментов 6 упираются в ограничители 8.

При приложении крутящего момента на плоские поверхности диаметрально расположенных сегментов 6 начинают воздействовать вкладьппи 3, при этом, до тех пор, пока не выбран зазор Ь между сегментом б и расточкой лопасти 1; на сегмент 6 действуют силы: равнодействующая Р удельных давлений на его плоскую поверхность и реакция В.. упругого элемента 7. Когда

- 11a, неравномерность распределения удельasar. давлений велика, их равнодействующая Р (Р„ на фиг. 5) удалена от середины сегмента 6, и силы Р и

R образуют пару сил, разворачиМ09, вающую сегмент 6 в сторону выравнивания удельных давлений. Разворот сегмента 6, исходя из условия обеспечения его равновесия, прекращается тогда, когда линии действия сил

Р (Р на фиг. 5) и Яппи совпадут. При этом равнодействующая Рп сил удельного давления проходит в непосредственной близости от центра сегмента 6 в связу1 с тем, что радиус упругого элемента 7 значительно меньше (как минимум на порядок) радиуса

3S

S0 цилиндрической поверх„юсти сегмента

6 и ширина полоски контакта упругого элемента 7 с сегментом 6 пренебрежимо мала по сравнению с шириной сегмента 6, это обеспечивает высокую равномерность распределения удельных давлений на поверхностях вкладьппей 3 в направлении, перпендикулярном оси поворота сегмента 6 во время самоустановки.

При нарастании усилия Р зазор ь выбирается и в дальнейшем (при передаче номинального крутящего момента) сила Р значительно 1более, чем на порядок) превосходит силу упругости

R

Предложенная конструкция шарнира обеспечивает повьпнение его эксплуа-тационной надежности за счет уменьшения износа элементов, прежде всего вкладышей, обусловленное равномерным распределением удельных давлений

Формула изобретения

Шарнир универсального шпинделя, преимущественно привода прокатного

86545, стана, включающий лопасть, вилку, вкладыш, сухарь камень и плоскоцилиндрические выравнивающие сегменты, размещенные между лопастью н вкладышами, отличающийся тем, что, с целью повышения долговечности шарнира за счет повышения эффективности выравнивания удельных давлений на поверхностях вкладышей, он снабжен ограничителями, закрепленными в лопасти и упругими элементами, преимущественно кольцевыми пружинами, установленными в пазах, выполненных на цилиндрических поверхностях сегментов вдоль их образующих, а на торцовых поверхностях сегментов выполо 8 нены бурты, взаимодействующие внутренней поверхностью с ограничителями, причем между ограничителем и буртом образован зазор, величина которого меньше величины предварительной деформации упругих элементов.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Целиков А. И. др. и Прокатные станы. M., Металлургиздат, 1958, с. 158, рис. 173.

2. Авторское свидетельство СССР

Ф 685375, кл. В 21 В 35/14, 1976.

3. Азторское свидетельство СССР по заявке Н- 2524646, кл, В 21 В 35/14, 1977.

Состаэитаиь Г. Ростов

Редактор Т. Киселева Техред Л. Пекарь Корректор N. Демчик

Заказ 7935/16 Тираж 891 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, R-35, Раужская наб., д. 4/5

Филиал ППП Патеят, Р . Ужгород у ул . Про ее ткал у 4