Шарнир универсального шпинделя

 

Изобретение относится к оборудованию прокатных станов, а именно к приводным шпинделям с универсальными шарнирами. Цель изобретения - увеличение срока службы шарнира за счет уменьшения динамических нагрузок в областипередаваемых предмаксимальных технологических моментов. Поставленные между вилкой 2 и дополнительными вкладышами 4 пакеты тарельчатых пружин 5 предварительно поджаты. Когда усилия.от момента не превышают предварительного поджатия пружин, жесткость пакета этих пружин остается постоянкой. При превьш1ении усилиями от момента усилия предварительного поджатия пружин они деформируются (в первую очередь дальние от реи), их жесткость падает. Это позволяет снизить динамические нагрузки в шарнире на 19-23% по сравнению с шарнирами, имеющими упругие элементы. 4 ил. (Л со ш as

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (51) 4 В 21 В 35/14

g(r q

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

И6ЛР ..Сфй

Сл

С0Cb

СР

Раг. 2

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССР по делАм изоБРетений и ОтнРытий (21) 4071100/31-02 (22) 07.01.86 (46) 07.06.87. Бюл. В 21 (71) Днепропетровский металлургический институт им. Л.И.Брежнева (72) Н.Г.Селегей, С.В.Юхименко, .Е.Б.Лубенец и Н.В.Марцынчик (53) 621.77.1.2 ° 06-88(088.8) (5e) Целиков А.M. и др. Прокатные станы. — М.: Металлургиздат, 1958, с. 158, рис. 173.

Авторское свидетельство СССР

Н 865450, кл. В 21 В 36/14, 1981. (54) UIAPHHP УНИВЕРСАЛЬНОГО ШПИНДЕЛЯ (57) Изобретение относится к оборудованию прокатных станов, а именно к приводным шпинделям с универсальными шарнирами. Цель изобретения — увели„„SU„„1315060 А1 чение срока службы шарнира за счет уменьшения динамических нагрузок в области. передаваемых предмаксимальньгх технологических моментов. Поставленные между вилкой 2 и дополнительными вкладышами 4 пакеты тарельчатых пружин 5 предварительно поджаты. Когда усилия. от момента не превьппают предварительного поджатия пружин, жесткость пакета этих пружин остается по стоянной. При превышении усилиями от момента усилия предварительного поджатия пружин они деАормируются (в первую очередь дальние от рси), их жесткость падает. Это позволяет снизить динамические нагрузки в шарнирЕ на 19-237 по сравнению с шарнирами, имеющими упругие элементы. 4 ил.

1315060

Изобретение относится к оборудованию прокатных станов, а именно к приводным шпинделям с универсальными шарнирами.

Цель изобретения — увеличение сро- 5 ка службы шарнира за счет уменьшения динамических нагрузок в области передаваемых предмаксимальных технологических моментов.

На фиг.1 показана конструкция универсального шарнира шпинделя, на фиг.2 — разрез А-А на фиг.1; на фиг.3 —разрез Б-Б на фиг.1; на фиг.4 — узел

I на фиг.2.

Шарнир состоит иэ лопасти 1, охва15 тывающей ее вилки 2, размещенных между ними основных вкладышей 3, имеющих сферические опорные выпуклые поверхности, входящие в контакт с соответствующими вогнутыми сферическими опорными поверхностями дополнительных вкладышей 4, подпружиненных относительно вилки пакетами тарельчатых пружин 5, установленных на гнездах

6 и 7 четырьмя рядами попарно симметрично относительно продольной оси вилки и контактирующих с нажимными винтами 8 (фиг.3 4). Лопасть 1 связана с основными вкладышами 3 посредством сухаря 9.

Жесткость параллельно установленных пакетов арифметически суммируется. Суммарная жесткость пакетов тарельчатых пружин удаленного от оси ряда относится к жесткости пакетов прилегающего к оси ряда как 0,670,71 отношения расстояний от оси. Установив в гнездах пакеты пружин с определенным соотношением жесткостей, выбирают расстояние их от оси так, чтобы выполнялись граничные условия, определенные конструктивными геометрическими параметрами шарнира (шириной лопасти). Минимально допустимое значение жесткости упругих элементов определяется с учетом максимально допустимого значения их деформации и максимального технологического момента, передаваемого шарниром. Макси— мально допустимое значение деформации установленных пакетов тарельчатых пружин равно минимальной величине зазора между вкладышами и вилкой, что обусловлено необходимостью контакта пружин с вкладышами на протяжении всего участка передачи крутящего момента (только при этих условиях упругие элементы воспринимают нагрузку на всем участке нагружения). Отсюда следует, что минимальная суммарная жесткость установленных пакетов тарельчатых пружин равна (2) М1„Л М2 .„NK „У где М2„„ значение момента, приходящегося на удаленные от оси ряда упругие элементы, соответствующие порогу устойчивбсти; значение момента, приходящегося на близко расположенные к оси лопасти элементы, соответствующее порогу устойчивости;

М вЂ” значение крутящего моKnv мента, передаваемого шарниром, соответствующее порогу устойчивости.

Известно, что

6„/ dz = R /Rz (3)

Умножив равенство (3) на отношение

С„ /С получаем

С„ 1 и С R, С а М Ст

Отсюда (4) С R„

М1 и

С К 2

Согласно (2) и (5) (5) (1 + --- — ) = r1 (6)

С1 R1

С R 2ч

Через усилие, соответствующее по рогу устойчивости Р„, (7)

Из (6) и (7) Р„, = М „„ /(Rz+ — "Н,) . .(8) г

Усилие предварительного поджатия упругих элементов должно обеспечить и (1)

Z1min где М „ — максимальный технологический момент, передаваемый шарниром;

dm;, — минимальная величина зазора между вкладышами и вилкой.

:Усилие, соответствующее потере устойчивости пакетов тарельчатых пружин удаленного от оси ряда (Р,„), выбирают исходя из радиального распределения усилий в шарнире.

3 1315 отсутствие их реакции вплоть до предкритической области М „, М „„=

0 9M . Аналогично (8) M> ..„ /®2 с Н ); (9)

М „, „ /(К„+ — R ). (10) 2 о*;к

1 подх

Применение предлагаемого шарнира 10 универсального шпинделя можно рассмотреть на примере горизонтальной клети слябинга 1150. Передаваемый шарниром универсального шпинделя максимальный технологический крутящий момент ра- 15 вен 3, 20 MH. Конструктивные геометрические параметры шарнира следующие, мм: диаметр вилки D> = 1400 длина лопасти 1„ = 1?00, ширина лопасти

Ь„ = 1600. Для передачи максимального20 момента необходимо, как показывают аналитические расчеты, установить в гнездах, выполненных четырьмя попарно симметричными рядами, пакеты тарельчатых пружин (по 3 штуки в пакете). 25

Конструктивно целесообразно принять расстояние от продольной оси вилки к прилегающему ряду пружин R„ = 250 мм, а к удаленному ряду пружин R2= 450 мм.

Геометрические параметры пружин сле- 30 дующие, мм: D = 100, с1 = 60, $ = 7, и = 9.

Этим параметрам соответствует жесткость тарельчатых пружин С

0,06 MH/мм. Реализуемое при этом отношение суммарной жесткости прилегающего к оси ряда (С„) к жесткости элементов удаленного от оси ряда (С )

С /С = 1 предъявляет следующие тре2 бования к конструктивному выполнению 40 гнезд для упругих элементов: (К /R

1,3-1,5) = ) R2 = 1,3-1,5R„= 325375 мм. Критическое значение усилия, при котором пружины теряют устойчивость Р„„ = 0,12 MH. 45

Суммарное усилие предварительного поднятия ряда тарельчатых пружин, прилегающего к продольной оси лопасти, равно 1МН а удаленного от оси ряда — 2,20МН. Значение усилия пред- 50 варительиого поджатия для пакетов пружин, удаленных от оси ряда, на

8-10Х меньше значения усилия, при ко- . тором пакеты пружин переходят в закритическую область деформации. 55

Предлагаемый шарнир универсального шпинделя прокатного стана работает следующим образом.

060 4

В процессе передачи шарниром технологического момента, не превышающего некоторого расчетного значения, соответствующего усилию предварительного поджатия пакетов тарельчатых пружин, создаваемого нажимным винтом

8, его жесткость остается постоянной.

При достижении указанного значения момента происходит дальнейшее нагружение пакетов тарельчатых пружин, жесткость шарнира за счет этого уменьшается на 43-51Х и равняется сумме жесткостей всех пакетов тарельчатых пружин 5.

Когда технологический момент, передаваемый шарниром, достигает значения, соответствующего порогу устойчивости удаленных от оси вилки пакетов тарельчатых пружин 5, расположенных в гнездах б и 7, последние теряют устойчивость. Это приводит к уменьшению суммарной жесткости шарнира на 75787 сравнительно с начальной жесткостью нагружения, что способствует снижению динамических нагрузок в шарнире на 19 †2 по сравнению с моножесткостным.

При уменьшении значения технологического момента до нуля упругие элементы 5 возвращаются в начальное положение и последующее нагружение происходит в описанной выше последовательности.

Применение предлагаемого шарнира универсального шпинделя позволит за счет уменьшения динамических нагрузок, увеличить срок службы в 1,5 раза, снизить вероятность аварийных простоев, а также связанные с ними расходы материальных ресурсов .

Формула изобретения

Шарнир универсального шпинделя, преимущественно привода валков прокатного стана, содержащий лопасть, охватывающую ее вилку, размещенные между ними основные и дополнительные вкладыши, сухарь и предварительно поджатые упругие элементы, о т л и— ч а ю шийся тем, что, с целью увеличения срока службы шарнира за счет уменьшения динамических нагрузок в области передаваемых предмаксимальных технологических моментов, упругие элементы установлены в гнездах, выполненных соосно в вилке и л1

Составитель Г.Ростов

Техред А.Кравчук Корректор M.Ïîæî

Редактор Е.Папп

Заказ 2234/5 Тираж 480 Подписное

БНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

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

5 13 в прилегающих к ней дополнительных вкладышах, четырьмя попарно симметричными относительно продольной оси вилки рядами, причем отношение жесткости элементов удаленного от этой оси ряда к жесткости элементов ближайшего к ней ряда составляет О,б715060 6

0,71 отношения их расстояний от оси, а критическое значение деформации элементов удаленного от оси ряда, при котором они теряют устойчивость, на

27-31Х ниже максимально допустимого значения деформации универсального шарнира.