SU865450A1 - Шарнир универсального шпиндел - Google Patents

Description

(54) ШАРНИР УНИВЕРСАЛЬНОГО ШПИНДЕЛЯ

Изобретение относитс  к металлур гическому оборудованию, преимущественно к конструкции универсальных шпинделей привода рабочих валков прокатных станов. Б насто щее врем  дл  приводов рабочих валков, особенно дл  передачи больших крут гдих моментов при не обходимости сохранени  минимальных радиальных габаритов, широко примен ютс  шпиндели с универсальными шар нирами, содержалц1ми вкладьшш скольжени . Известны конструкции шарниров уни в рсальных шпинделей, содержащие вил ку с цилиндрической расточкой, плоскую лопасть с прорезью, размещенные между лопастью и вилкой вклащьшш скольжени  и установленный во вкладышах сухарь Го Недостатком этих конструкций  вл етс  HC-i aBHOMepHoe распределение контактных сжимаюпщХ напр жений по поверхност м вкладьш1ей, и, как следствие , их интенсивньш износ, а также передача частиц крут щего момента по мере износа вкладь пей через сухарь и бурты вкладышей, что приводит к ускоренному износу этих элементов и преждевременному выходу из стро  шарниров. Известш 1 шарниры угшверсальных шпинделей, в которых снижение неравно мерности распределени  контактных напр жений по поверхност м вкладышей достигаетс  благодар  размещению между вклад7.1шами и лопастью сегментов с плоской и криволинейной (преимущественно цилиндрической) поверх ност ми Г23. Наиболее близкой к предлагаемому  вл етс  конструкци  универсального шарнира, преимущественно привода прокатного стана, включающего лопасть, вилку, вкладыш, гсухарь, камень и плоскоцилиндрические сегменты, размещенные между лопастью и вкладышами 3 В нем, благодар  статической определимости , достигаетс  лучшее, по сравнению с другими рассмотренными конструкци ми, выравнивание удельных давлений по поверхност м вкладьшей . Это обеспечиваетс  тем, что в расточках лопасти установлены выра нивакшще плоскоггцилиндрические сегменты , а сопр жение камн  с сухарем выполнено цилиндрическим. недостатком вьшеуказанных устройств  вл етс  возможность бстаточной неравномерности распределени  удельных давлений (после регулировочного поворота сегмента/, св занна  с на .личием трени  между цилиндрическими поверхност ми лопасти и сегмента. Эт неравномерность тем меньше, чем мень ше коэффициент трени  и радиус кривизны цилиндрической поверхности сег мента. Однако возможность уменьшени  радиуса кривизны сегмента при сохранении его рабочей площади жестко ограничена из-за св занного с этим соответствующего ослаблени  сегмента и лопасти (в результате углублени  расточки ) . Цель изобретени  - повышение долговечности шарнира за счет повышени  эффективности выравнивани  удельных давлений на поверхност х вкладышей при сохранении целесообразньгх размеров элементов шарнира и его несущей способности. Указанна  цель достигаетс  тем, что шарнир универсальнЪго шпиндел , преимущественно привода прокатного стана, включающий лопасть, вилку, вкладыши, сухарь камень и плоскоцилиндрические выравнивающие сегменты , размещенгсые между лопастью и вкладьш1ами, снабжен ограничител ми, закрепленными в лопасти и упругими элементами, преимущественно кольцевыми пружинами, установленными в па выполненных на цилиндрических повер ност х сегментов вдоль их образующи а на торцовых поверхност х сегментов выполнены бурты, взаимодействую пще внутренней поверхностью с ограничител ми , причем между ограничителем , и буртом образован зазор, величина которого меньше величины пре варительной деформаощи упругих элементов . При этом достигаетс  высока  эффективность выравнивани  удельных д лений на поверхност х вкладьш1ей и с ментов, благодар  улучшению проворачиваемости сегмента в процесса, самоустановки при нагружении. На фиг. 1 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 I на фиг. 3} на фиг. 5 и 6 - схемы силовых взаимодействий в щарнире. при приложение и передаче крут щего момента. Шарнир включает в себ  лопасть 1, охватывакщую ез вилку 2, имеющую цилиндрическую расточку, в которой размещены бронзовые или полимерные вкладыши 3. В отверсти х, выполненньк во вкладышах 3, установлены цапфы сухар  4, имеющего цилиндрическую расточку,которой он контактирует с цилиндрическим камнем 5. Камень 5 имеет плоские боковые поверхности, которыми он взаимодействует с плоскими поверхност ми прорези лопасти 1. Вкладьшш 3 своими плоскими поверх- ност ьш контактируют с сегментами 6, имеющими плоские и цилиндрические поверхности. На цилиндрических поверхност х сегментов 6 вдоль их образующих выполнены пазы, в которых размешены упругие элементы 7 (например , кольцевые пружины), а на торцах сегментов 6 выполнены бурты (фиг. 2), концентричные рабочим цилиндрическим поверхност м сегментов 6. На лопасти 1 вдоль оси сегмента 6 у его торцов закреплена ограничители 8. Рассто ние m от ограничителей 8 0f .цилиндриче кбй поверхности расточки в лопасти 1 под сегменты 6 выбрано больпшм тотБщпзл п бурта сегмента 6 на величину, меньшую предварительной деформации упругого элемента 7. При этом и зазор между ограничителем 8 и буртом- сегмента 6 оказываетс  в собранном шарнире больше указанной предварительной деформации упругого элемента. Жесткость и предварительна  деформаци  упругого элемента 7 выбрана таким образом, чтобы упруга  сила деформируемого элемента превышала суммарный вес сегмента 6 и вкладыша 3. Это обеспечивает прижим сегменте к вкладьш1ам и размыкание цилиндрических поверхностей сегментов 6. и лопасти I при отсутствии нагрузки. , образованный мезеду цилиндрическими поверхност ми сегмента 6 и расточки лопасти 1, становитс  равным: в неизношенном шарнире - величине монтажного зазора, обеспечиваемого ходовой посадкой; а в изношенном шарнире - может достигать величины пЛ-п, как это видно из фиг. 2. Кольцевой упругий элемент 7 выполнен навитым из стальной ленты. Это вызва-но тем, что сочетание необходимых жёсткое.и и деформаций с достаточной прочностью элемента реализуетс , д-а  шарниров практически важных размеров лишь при малой толщине стенки упругого элемента, что затрудн ет его выполнение цельным в виде полого цилиндра .

В процесса иагружени  универсального шпиндел  крут щим моментом происходит самоустановка основных элементов шарнира (поворот лопасти 1 относительно вилки 2 и вкладьш1ей 3, камн  5 относительно сухар  4 и самоустаиовка сегментов 6 при их проворите в расточках лопасти 1.

В ненагруженном шарнире между расточками в лопасти 1, на которых зак .реплены ограничители 8 и сегментами 6 (фиг. 5) фактически имеетс  зазор д , величина которого в зависимости от износа вкладышей 3 может быть в предела

от величины зазора, обеспечиваемого

ходовой посадкой,до величины (т - п1 когда бурты сегментов 6 упираютс  в ограничители 8.

При приложении крут щего момента на плоские поверхности диаметрально расположенных сегментов 6 начинают воздействовать вкладьшм 3, при этом, до тех пор, пока не выбран зазор д между сегментом 6 и расточкой лопасти Г, на сегмент 6 действуют силы: равноДействук ца  Р удельных давле- , НИИ иа его плоскую поверхность и реакци  упругого элемента 7. Когда неравномерность распределени  удельных давлений велика, их равнодействующа  Р (Р на фиг. 5) удалена от середишл сегмента 6, и силы Р и образуют пару си , разворачиваницую сегмент 6 в сторону вьфавнивани  удельных давлений. Разворот сегмента 6, исход  из услови  обеспечени  его равновеси ,, прекращаетс  тагда, когда линии действи  сил Р (P,j на фиг. 5) и Rjjnp совпадут. При этом равнодействующа  PQ сил удель иого давлени  проходит в непосредственной близости от центра сегмента 6 в с тем, что радиус упругого элемента 7 значительно меньше (как минимум на пор док) радиуса

цилиндрической поверхлости сегмента 6 и ширина полоски контакта упругого элемента 7 с сегментом 6 пренебрежимо мала по сравнению с шириной сегмента 6, это обеспечивает высокую равномерность распределени  удельных давлений на поверхност х вкладьш1ей 3 в направлении, перпендикул рном оси поворота сегмента 6 во врем  самоустановки .

При нарастании усили  Р зазор д выбираетс  и в Дальнейшем (при передаче номинального крут щего момента -сила Р значительно (более, чем на пор док)превосходит силу упругости vnP деформированного упругого элемента 7 и уравновешиваетс  практически контактными силами, действующими со стороны лопасти 1 на сегмент 6 по всей его цилиндрической поверхности , причем распределение удельных давлега й как на плоской, так и на цилиндрической поверхност х сегмента 6 (а следовательно, удельных давлений на рабочих поверхност х вкладыша 3 и лопасти 1) оказываетс  близ- , к равномерному, благодар  самоустановке сагмента 6 в процессе выбора зазора д в начале нагружени  иарнира .

После сн ти  нагрузки (например, обусловленной выходом прокатываемой полосы из рабочих валков или отключением стана) исчезают уделыме давлени  и результирующие силы Р, и упругие элементы, преодолева  усили  веса элементов шарнира (сегмента, вкладыша), отжимают сегмент qT цилиндрической расточки лопасти, вновь образу  между ними азор д . Затем, при приложении нагрузки, цикл самоустановки сегментов и передачи иьш удельных давлений повтор етс , floieiмо улучшени  условий самоустановки сегментов, периодическое раскрытие зазоров д в процессе работы шарнира облегчает поступление смазки на сопр женные цилиндрические поверх- нести сегментов и лопасти.

Предложенна  конструкци  шарнира обеспечивает повышение его эксплуатационной надежности за счет уменьшени  износа элементов, прежде всего вкладьш1ей, обусловленное равномерным распределением удельных давлений на поверхност х этих вкладышей.

Claims (3)

1.Целиков А. И. др. и Прокатные станы. М., Меташтургиздат, 1958,

с. 158, рис. 173.

2.Авторское свидетельство СССР № 685375, кл. В 21 В 35/14, 1976,

3.Авторское свидетельство СССР

по за вке № 2524646, кл. В -2 В 35/14, 1977.

АА

ФutZ

SS

Фт,3

тЛ