Предохранительный шпиндель

 

Изобретение относится к прокатно.му производству и может быть использоано для привода пилигримовых станов и других ма- QiHH аналогичного назначения. Целью изобретения является увеличение долговечности шпинделя и предохранение от поломок главной линии стана путем исключения косого излома в шпинделе. Шпиндель содержит трефовые концы 1 и профильный участок, состоящий из двух конусов 3, сопряженных цилиндрической поверхностью 4, на которой выполнена проточка 5, в качестве основного концентратора напряжений. Новым в конструкции является выполнение дополнительного концентратора напряжений в виде проточки 6 в сквозном канале 7 в одной плоскости с проточкой 5. а также радиальных отверстий, соединяющих проточки 5 и 6 в количестве трех, расположенных под углом 120° и более. Это позволяет сконцентрировать максимальные сдвигающие напряжения при работе п иинделя в одном сечении, исключить косой излом при поло.мке щпинделя. 1 з.п. ф-лы, 2 ил., 1 табл. (В (Л

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (5И 4 В 21 В 35/14

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К А ВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Риг. /

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ 14 ОТКРЫТИЙ (21). 4136170/22-02 (22) 24.07.86 (46) 30.07.88. Бюл. ¹ 28 (75) В. В. Ермаков, М. В. Лихачев, О. Г. Прохода, Э. H Шебаниц, В. Н. Ирха, А. А. Половинка, Г. С. Борисенко, Г. А. Дмитренко и Л. М. 1 рощенко (53) 621.771.2.06-88 (088.8) (56) Емел ья нен ко П. Т. Пил ьгерста н ы

ДНТВУ, 1937, с. 308.

Авторское свидетельство СССР

¹ 944693, кл. В 21 В 35/14, 1980. (54) Г!РЕДОХРАНИТЕЛЬНЫИ ШПИНДЕЛЬ (57) Изобретение относится к прокатному производству и может быть использоано для привода пилигримовых станов и других машин аналогичного назначения. Целью изобретения является увеличение долговечности

„„SU„„1412824 А1 шпинделя и предохранение от поломок главной линии стана путем исключения косого излом а в шпинделе. Шпиндель содержит трефовые концы 1 и профильный участок, состоящий из двух конусов 3, сопряженных цилиндрической поверхностью 4, на которой выполнена проточка 5, в качестве основного концентратора напряжений. Новым в конструкции является выполнение дополнительного концентратора напряжений в виде проточки 6 в сквозном канале 7 в одной плоскости с проточкой 5, а также радиальных отверстий, соединяющих проточки 5 и 6 в количестве трех, расположенных под углом

120 и более. Это позволяет cKQHLlgHTpHpoвать максимальные сдвигающие напряжения при работе шпинделя в одном сечении, исключить косой излом при поломке шпин- 2 деля. з.п. ф-лы, 2 ил., 1 табл.

141

Изобретение относится к прокатному производству и может быть использовано для привода пилигримовых станов и других машин аналогичного назначения.

Цель изобретения — увеличение долговечности шпинделя и предохранение от поломок главной линии стана путем исключения косого излома в шпинделе.

На фиг. 1 изображен предохранительный шпиндель, продольный разрез; на фиг. 2 разрез А — А на фиг. 1.

Шпиндель состоит из трефовых концов

1, цилиндрического участка 2, профильного х астка, состоящего из двух конусов 3, обрагценных друг к другу и сопряженных меж, ду собой цилиндрической поверхностью 4, на которой выполнена кольцевая проточка 5 в ! качестве основного концентратора напря. жения, расположенного в одной плоскости с, последним дополнительного концентратора, напряжений, выполненного в виде проточки б в сквозном канале 7, проходящем по оси

: шпинделя и радиальных отверстий 8, выполненных в количестве не менее трех.

Внутренняя проточка б выполняется на глубину 0,2 — 0,4 от глубины основного концентратора напряжений (наружной кольце, вой проточки).

Поломки известных предохранительных шпинделей дают неограниченный по длине (опасный) излом, который составляет 2 ——

5 /о от всех поломок новых шпинделей. Новые шпиндели дают более опасный излом в сравнении с восстановленными шпинделями. Косые изломы образуются в основном в начальный период эксплуатации предохранительного шпинделя при экстремальных перегрузках линии стана (холодная заготовка, захват большого объема металла и др.). Рас пространение косого излома не всегда достаточно надежно фиксируется дополнительными концентраторами напряжения.

При косых изломах значительной длины происходит заклинивание шпинделя и, как следствие, изгиб вала привода стана, дополнительная поломка различных деталей и узлов в главной линии стана.

Надрез, повышая напряжение у своей вершины, одновременно снижает напряжение в других частях сечения. Г1оэтому для повышения конструктивной прочности наносят так называемые разгружающие надрезы, которые располагаются в менее напряженных местах и должны быть более мягкими, чем основной надрез (концентратор напряжений). Такие разгружающие надрезы, несколько повышая напряжения в местах нанесения, уменьшают их у вершины основно го надреза и. следовательно, приводят к более равномерному распределению напряжений и деформаций, обеспечивая повышение прочности конструкции.

Увеличение надреза в одном месте, одного сечения, не равнозначно двум надрезам

2824

55 в одном сечении, расположенных на диаметрально противоположных участках, так как в данном случае имеем дело с двумя самостоятельными надрезами, каждый из которых будет во время эксплуатации предохранительного шпинделя накапливать напряжения соответственно величине и форме надрезов, при этом напряжения формируются в одной плоскости (месте необходимого разрушения предохранительного шпинделя).

При этом стабильно формируется сечение (накопление напряжений) для начала очага и конца разрушения шпинделя, исключая его косой излом.

Для подтверждения высказанных теоретических предпосылок, в части равнозначности наличия одного большого надреза (кольцевой проточки) или двух надрезов, равных по величине сумме одного большого надреза и расположенных на противоположных участках одного сечения, был выполнен эксперимент на ударных образцах.

Результаты испытания и эскизы образцов приведены в таблице.

Из этой таблицы видно, что величина ударной вязкости увеличена на образцах с двумя надрезами на 31,9 — 47,2о р. Испытание ударных образцов выполняли по ГОСТ 945478.

Были выполнены экспериментальные испытания моделей — шпинделей в масштабе

1:10 с 2-мя, 3-мя и 5-ю радиальными отверстиями по 3 образца каждого вида. Результаты испытаний на скручивание показали, что оптимальный излом дают модели-шпинделя, у которых 3 радиальных отверстия и те, у которых 5 отверстий, однако момент скручивания при 5-ти отверстиях примерно на 25О/О ниже, чем у моделей-шпинделей с

3-мя отверстиями, что снижает оптимальную долговечность последнего. Наличие 1-го и

2-х радиальных отверстий не полностью могут устранить возможность появления разрушения отрывом (косого излома) и только

3 отверстия, расположенные под углом 120, исключают возможность его появления.

Шпиндель работает следующим образом.

Началом разрушения всегда является основной концентратор 5 напряжений. Во время работы пилигримового стана на основном концентраторе накапливаются напряжения, которые распространены по периметру наименьшего рабочего сечения шпинделя. В этом же сечении расположен дополнительный концентратор 6 напряжений внутри канала 7. Наличие 3 радиальных отверстий 8, расположенных под углом

120, выполняя функцию объемных концентраторов, эффективно способствуют получению не опасного излома. Распространение косого излома Но длине исключается дополнительными концентраторами 6 и 8 напряжений. Косой излом исключается и стано1412824

Формула изобретения

Увеличение величины Ан,г

Образе: с авумя налрезак>и

".— )11+ ь =1+ 1 = - мм

Образец с одним надрезом h = ? мм

)е))> пп

Марка стали

6,6

43,5

7,0

6,9

:,9

4,6

6,5

4,2

4,9

4,9

1 Д

6, 15 36,6

6, l

6,1

-.,n

4,5

4,4

4,6

4,4

4,5

6,2

6,2

6,0

7,5

31,9

4 7

4,6

4,7

4,5

4,9.

16,2

15,1

17,0

37,3

15,9

16,9

11,8

1),г

4 20 11,6

13,0

11,5

16,0 32,2

15,0

18,0

16,6

12,1

13,9

11,2

11,9

11,5

15,5

47,2

15,9

1,5

i1,9

18,7

10,8

12,2

)г,) 10,5

8,5

>>

Результаты четырех испытаний

Фиг. 2

Составитель И. Зуев

Редактор М. Товтин Техред И. Верес Корректор м. Тяско

Заказ 3695/11 Тираж 467 Подписное

В11ИИ11И Государствснного комитета СССР по делам изобр>гений н открыл ив

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

1lроизводственно-полиграфическое предприятие, г. Ужгород. у.-. 11росктння. 4 вится не опасным. Такой шпиндель легко и быстро заменим.

Таким образом, применение нового шпинделя позволит увеличить долговечность шпинделя и снизить вероятность поломок деталей главной линии стана.

1. Предохранительный шпиндель, содержащий трефовые концы, профильный участок, состоящий из двух конусов, обращенных друг к другу и сопряженных между собой цилиндрической поверхностью, на которой выполнена кольцевая -проточка в каУдарная вязкость, Д>к/см> (кгс м/см ) М честве основного концентратора напряжений, и сквозной канал по оси шпинделя, отличающийся тем, что, с целью увеличения долговечности шпинделя и предохранения от поломок главной линии стана путем исключения косого излома, шпиндель выполнен с дополнительным концентратором напряжений в сквозном канале в виде проточки расположенной в одной плоскости с основным концентратором напряжений.

2. Шпиндель по п. 1, отличающийся тем, что основной и дополнительный концентраторы напряжений соединены между собой радиальными отверстиями в количестве не менее трех.

Угарная вязксс-.ь чк/см- (кгс м/см"- М °