Шарнир универсального шпинделя

 

Изобретение относится к обработке металлов давлением и может быть применено для передачи вращения рабочим валкам прокатных станов. Цель изобретения - повышение долговечности за счет улучшения условий смазки контактных поверхностей. Передача вращения и крутящего момента от втулки 2 к обойме 1 осуществляется через бочкообразные ролики 3, находящиеся в их полуцилиндрических пазах. Особенность конструкции заключается в том, что ролики снабжены упругими пористыми элементами 4 и накладками 5, выполненными цилиндрической формы и прикрепленными к торцам роликов. Диаметр упругого пористого элемента 4 равен наибольшему диаметру бочки ролика, а диаметр накладок 5 составляет 0,75-0,95 этого же параметра. Ролики выполнены с каналами, соединяющими их торцовые поверхности с боковыми поверхностями бочек. Это позволяет впитывать смазку в элементы 4, а при перекосе шарнира обжимать упругие пористые элементы, выдавливая из них смазку в каналы роликов, которая распространяется по контактным поверхностям. Накладки 5 препятствуют выходу смазки в полость шарнира. 1 з.п. ф-лы, 8 ил.

Изобретение относится к обработке металлов давлением и может быть применено для передачи вращения рабочим валкам прокатных станов. Цель изобретения повышение долговечности за счет улучшения условий смазки контактных поверхностей. На фиг. 1 показан предлагаемый шарнир, поперечный разрез; на фиг. 2 - размер А-А на фиг. 1; на фиг. 3 разрез Б-Б на фиг. 2 (в увеличенном масштабе); на фиг. 4 развертки боковой поверхности ролика варианта конструкции, показанного на фиг. 2; на фиг. 5 ролик в двух крайних положениях перекошенных пазов; на фиг. 6 вариант конструкции ролика; на фиг. 7 разрез В-В на фиг. 6; на фиг. 8 развертка боковой поверхности ролика варианта конструкции, показанного на фиг. 6. Шарнир универсального шпинделя содержит обойму 1, втулку 2, соединенную с валом шпинделя. В полуцилиндрических пазах обоймы 1 и втулки 2 размещены бочкообразные ролики 3 с установленными соосно с роликами 3 упругими пористыми элементами 4 цилиндрической формы. К одному из торцов последнего крепится торец ролика 3, а к другому торцу также соосно круглая накладка 5. В каждом ролике 3 выполнены каналы, соединяющие торцовые поверхности с боковой поверхностью бочки. Один из вариантов расположения каналов, осевого и радиальных, показан на фиг. 1, 2, 3 и 4 с разверткой боковой поверхности ролика. Другой вариант с расположением каналов под углом к продольной оси ролика на фиг. 6, 7 и 8 также с разверткой боковой поверхности. Осевая фиксация роликов 3 осуществляется гайками 6. Зубья втулки 2, образованные пазами, имеют торообразную наружную поверхность. Обойма 1 и втулка 2 установлены с возможностью относительного перемещения, для чего упор 7 подпружинен к диску 8 пружиной 9. В выточке обоймы 1 размещено байонетное кольцо 10, служащее упором в крайнем положении. Крышка 11 закреплена на торце обоймы 1 и своими выступами фиксирует от проворота байонетное кольцо 10. Полость шарнира заполнена смазкой, которая удерживается уплотнительным кольцом 12, размещенным в крышке 11. Упругие пористые элементы 4 выполнены из губчатой резины, а круглые накладки 5 в виде пластин из маслонепроницаемого материала металла, пластмассы, плотной резины и т.д. Ролики 3, упругие пористые элементы 4, накладки 5 приклеены друг к другу высокопрочным клеем. Диаметр упругих пористых элементов 4 соответствует наибольшему диаметру бочки роликов 3, а диаметр накладок равен 0,75-0,95 этого диаметра. Шарнир работает следующим образом. Передача вращения и крутящего момента от втулки 2 к обойме 1 осуществляется через бочкообразные ролики 3. При перекосе шарнира на угол α каждый ролик 3 перекатывается со скольжением по пазам втулки 1 и обоймы 2 с наибольшим перекосом относительно каждого из них на угол a/2 (см. фиг. 5). Пары прямых 1-1, 2-2 и 3-3, 4-4 обозначают дно каждого паза в двух крайних положениях. С перекосом упругий пористый элемент I (для крайнего положения пазов 1-1 и 2-2) впитывает в себя смазку, находящуюся вне зон контакта ролика с поверхностями пазов. При обратном перекосе этот же элемент (крайнее положение пазов 3-3 и 4-4) обжимается поверхностями пазов, смазка выдавливается в каналы, выполненные внутри ролика, и поступает в зоны контакта. Для упругого пористого элемента II порядок действий обратный. Накладки 5 препятствуют выходу смазки в полость шарнира. Максимальная величина обжатия δ. Таким образом, при работе шарнира упругие пористые элементы I и II нагнетают смазку в каналы ролика поочередно. Кинематика роликового шарнира обусловливает перекатывание, проскальзывание и проворот роликов относительно пазов, при этом смазка распространяется (как бы "размазывается") далее по контактным поверхностям как вдоль оси ролика, так и в его поперечном сечении. На фиг. 3 показано поперечное сечение ролика и действующая распределенная нагрузка P(ϕ). Этому процессу способствуют центробежные силы и силы инерции, возникающие при вращении шарнира шпинделя, а также удары и вибрация, сопутствующие процессу прокатки. Из фиг. 5 и описания работы видно, что для обеспечения обжатия в пазах диаметр d₁ упругих пористых элементов 4 не должен быть менее наибольшего диаметра бочки ролика d. С другой стороны, при d₁ > d ограничивается доступ смазки из полости шарнира к роликам 3 и относительное перемещение обоймы 1 и втулки 2 вызывает быстрый износ, выкрашивание и выход из строя упругих пористых элементов 4, поэтому оптимально d₁ d. Диаметр d₂ накладок 5 определяется геометрическим расчетом, исходя из длины ролика L, длины упругого пористого элемента l и предельного угла перекоса шарнира α . Для большинства рассматриваемых конструкций d₂ (0,75-0,95)·d. Постоянная подача смазки в зоны непосредственного контакта роликов с пазами обоймы и втулки уменьшает их износ, повышает долговечность и КПД шарнира. Использование шарнира универсального шпинделя повышенной долговечности в главных линиях листовых, заготовочных, обжимных прокатных станов позволяет сократить их простои, затраты на ремонт и обслуживание и повысить производительность.

Формула изобретения

1. Шарнир универсального шпинделя, содержащий втулку и обойму с полуцилиндрическими пазами и размещенными в них бочкообразными роликами и смазочным материалом, отличающийся тем, что, с целью повышения долговечности за счет улучшения условий смазки контактных поверхностей, каждый ролик снабжен средствами передачи смазки, выполненными в виде упругого пористого элемента, предпочтительно из губчатой резины, и маслонепроницаемой накладки, установленными соосно ролику и закрепленными соответственно последовательно друг за другом по меньшей мере на одном из торцов ролика, при этом в ролике выполнены каналы для смазки, соединяющие его торцовые и боковую поверхности. 2. Шарнир по п.1, отличающийся тем, что каждый упругий пористый элемент выполнен в виде цилиндра, наружный диаметр которого соответствует наибольшему диаметру бочки ролика.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2, Рисунок 3, Рисунок 4, Рисунок 5, Рисунок 6, Рисунок 7, Рисунок 8