Вкладыш шарнира универсального шпинделя

 

ВКЛАДЫШ ШАРНИРА УНИВЕРСАЛЬНОГО ШПИНДЕЛЯ, содержащий цилиндрическую и плоскую рабочие поверхности , причем плоская поверхность выполнена с уклонами по длине вкладыша от его середины к торцам, отличающийся тем, что, с целью увеличения его стойкости путем повышения равномерности распределения контактных напряжений на :рабочих поверхностях вкладыша, плоская поверхность вкладыша выполнена с дополнительными уклонами по шири1нё от середины к боковым граням.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК цр) В 21 В 35/14

ГОСУДАРСТЭЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И (ЛНРЫТИЙ

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К ABTOPCHOMY СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 3511064/22-02 (22) 17.11.82 (46) 23.07.84. Бюл. У 27 (72) A.Ï.Ïîòàïåíêoâ, Э.Б.Касперович и A.A.Têà÷åíêî (71) Запорожский индустриальный институт (53) 621.771.2.06-88(088.8) (56) 1. Целиков A.И. и др. Машины и агрегаты металлургических заводов.

М., "Металлургия", т.3, 1981, с.260.

2. Авторское свидетельство СССР

9 778838, кл. В 21 В 35/14, 1979...SU„„1103914 А (54) (57) ВКЛАДЬМ ШАРНИРА УНИВЕРСАЛЬ

НОГО ШПИНДЕЛЯ, содержащий цилиндрическую и плоскую рабочие поверхности, причем плоская поверхность выполнена с уклонами по длине вкладыша от его середины к торцам, о т— л и ч а ю щ и и с ÿ тем, что, с целью увеличения его стойкости путем повышения равномерности распределения контактнык напряжений на рабочих поверхностях вкладыша, плоская поверхность вкладыша выполнена с дополнительными уклонами по шири не от середины к боковым граням.

1103914

Изобретение относится к прокатному оборудованию, преимущественно к универсальным шпинделям привода рабочих валков прокатных станов.

Известен вкладыш шарнира универсального шпинделя, имеющий плоскую 5 и цилиндрическую рабочие поверхности 12.

Недостатком данного вкладьпаа является небольшой срок службы, определяемый быстрым износом плоской ра- 10 бочей поверхности в зоне у торцов, особенно в угловых точках. Одна и:.причин этого — неравномерное распределение контактных напряжений по длине и ширине вкладыша, что в свою очередь определяется неравномерностью относительной деформации волокон вкладыша, снимаемых между лопастью валка и вилкой шарнира, которые контактируют с вкладышем по его рабочим 0 поверхностям.

Наиболее близким к изобретению по технической сущности и достигаемому результату является вкладыш шарнира универсального шпинделя, имеющий цилиндрическую и плоскую рабочие поверхности, у которого на плоской поверхности выполнены уклоны по длине вкладыша от его середины к торцам (Z2.

Недостатками данного вкладыша являются низкая стойкость, определяемая быстрым износом плоской рабочей поверхности ввиду увеличения неравномерности распределения напряжений по ширине вкладыша, и увеличение зазоров в сопряжениях шарнира шпинделя.

Пель изобретения — увеличение стойкости путем повышения равномерности распределения контактных на- 40 пряжений на рабочих поверхностях вкладыша.

Поставленная цель достигается тем, что во вкладыше шарнира универсального шпинделя, содержащем цилиндрическую и плоскую рабочие поверхности, причем плоская поверхность выполнена с уклонами по длине вкладыша от его середины к торцам, плоская поверхность выполнена с дополнительными уклонами по ширине от середины к боковым граням.

На фиг.1 изображен вкладыш, общий вид; на фиг.2 — сеченче А-А на фиг.1; на фиг.3 — эпюра контактных напряжений для вкладыша без уклонов на плоской рабочей поверхности, на фиг.4 — эпира напряжений для вкладыша. .Вкладыш имеет цилиндрическую рабочую поверхность 1 и плоскую рабочую поверхность 2 на участке, ограниченном цилиндрическим выступом 3 и торцом вкладыша 4. На плоской рабочей поверхности выполнены скосы 5

65 с уклоном к торцам — по длине вкладыша и с уклоном от середины к боковым граням — по ширине вкладыша.

Вкладыш работает следующим образом.

При передаче крутящего момента шпинделем часть вкладыша, ограниченная рабочими поверхностями 1 и 2, сжимается между контактирующими с этими поверхностями лопастью валка и вилкой шарнира. Для определения удельных давлений (Р) в этом случае применим заксн Гука:

Р= ЕК=- „Е, d" где — относйтельная деформация сжимаемых волокон;

Š— модуль упругости материала вкладыша; с " — абсолютная деформация сжимаемых волокон; высота волокон (толщина вкладьпаа) .

Для вкладышей известных конструкций, имеющих переменную толщину равномерное абсолютное сжатие по ширине будет определять неравномерное распределение контактных напряжений в этом направлении (фиг.3), Как показывают расчеты, максимальные удельные давления у граней вкладыша

Р „„в 3-4 раза выше минимальных Р и в 1,5-2 раза выше средних Р„.„,, а в некоторых случаях достигают величин, близких к пределу текучести для материалов вкладыша. При этих условиях возникают такие явления, как схватывание I и (рода, нарушающие нор- мальный процесс приработки и приводящие к интенсивному прогрессирующему износу, что и подтверждается практи-. кой эксплуатации шпинделей.

При наличии скосов на плоской рабочей поверхности (фиг.4) величина относительной деформации сжимаемых волокон равна (-У

b-У где У вЂ” величина скоса для произвольного волокна.

При соответствующем выборе уклона скосов можно добиться равномерного распределения напряжений по ширине вкладыша (фиг.4|.

Величину уклона скосов можно, в частности, определять величиной максимальной ординаты Ч „„ в угловых точках вкладыша. упрощенные расчеты (при данных расчетах дуга ABC заменена.двумя хордами, фиг.2) дают результат п-и у еах в-У где - максимальная толщина вкладыша; — минимальная толщина вкладыша.

1103914

4-A

Фиг.2

Составитель И.Скоробогатский

Техред Л.Коцюбняк Корректор В.Синицкая

Редактор H. Яцола

Заказ 5140/б Тираж 795 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

Филиал ППП "Патент", r. Ужгород, ул, Проектная, 4

При этом величина определяется как

6М„rn у К

О 2 где М„ — крутящий момент, передаваемый шарниром; 5 а и b — соответственно ширина и длина вкладыша.

Таким образом, наличие уклонов на плоской рабочей поверхности обеспечивает равномерное распределение 10 напряжений по ширине вкладыша. Ве-. личина максимальных контактных напряжений при этом уменьшается в 1,5-2 раза по сравнению с вкладышами известной конструкции. Все это f5 значительно улучшает условия приработки вкладышей, понижает вероятносЧЪ возникновения схватывания 1 и 3 рода. Переход из режима схватывания

I рода в режим схватывания ll рода уменьшает интенсивность износа в

2-15 раз.

В настоящее время в приводах валков стана 950 установлены шпиндели с шарнирами, вкладыши которых имеют плоскую и цилиндрическую рабочие поверхности (базовый объект) . Срок службы этих вкладышей не превышает 20 дней. Увеличение их срока службы только в 2 раза позволит сократить эксплуатационные затраты на стане

950 на 15-20 тыс. руб. в год.