Универсальный шарнир



Универсальный шарнир
Универсальный шарнир
Универсальный шарнир

 


Владельцы патента RU 2486978:

Открытое акционерное общество "Электростальский завод тяжелого машиностроения" (RU)

Изобретение предназначено для увеличения нагрузочной способности универсальных шарниров шпинделей главных линий приводов прокатных станов, предназначенных для передачи вращения под различными углами от шестеренных клетей или редукторов к рабочим валкам прокатных станов. Универсальный шарнир содержит две разъемные вилки, состоящие из соединенных между собой основания и крышки с зубьями в плоскости разъема и имеющие отверстия, крестовину с цапфами, шарнирно соединяющую вилки между собой, и роликовые подшипники качения. Повышение величины передаваемого крутящего момента обеспечивается за счет того, что подшипники качения роликами установлены на цапфах крестовины, а корпусом - в отверстиях вилок. Плоскость разъема вилок проходит под углом α к плоскости, перпендикулярной продольной оси универсального шарнира. Зубья основания и крышки вилок выполнены трапециевидными с углом профиля α, при этом боковая поверхность зубьев, обращенная к центру универсального шарнира, параллельна его продольной оси, а угол α равен 1,5ω, где ω - угол перекоса в шарнире. 3 ил.

 

Изобретение относится к прокатному оборудованию, а точнее к универсальным шарнирам шпинделей главных линий приводов прокатных станов (трубных, сортовых, листовых), предназначенных для передачи вращения под различными углами от шестеренных клетей или редукторов к рабочим валкам прокатных станов.

Известен универсальный шарнир, патент РФ №2252878, кл. F16D 3/41, заявл. 16.10.2003 г., опубл. 27.05.2005 г., содержащий две неразъемные вилки с отверстиями, крестовину с цапфами, шарнирно соединяющую вилки между собой, роликовые подшипники качения с корпусами, включающими внутренние и наружные кольца. При этом внутренними кольцами подшипники установлены на цапфах крестовины, а наружными - в отверстиях вилок.

Основным недостатком известного универсального шарнира является выполнение входящих в его состав вилок неразъемными, что при сборке таких шарниров требует уменьшения размеров отверстий вилок и диаметров цапф крестовины. Кроме того, сами подшипники качения имеют большие габариты из-за наличия внутренних и наружных колец, что также ведет к существенному уменьшению размеров отверстий вилок и диаметров цапф крестовины. Для передачи необходимого крутящего момента требуется увеличение диаметра универсального шарнира, что в клетях прокатных станов с двумя валками, имеющими небольшой диаметр, невозможно, поскольку универсальный шарнир должен иметь диаметр, меньший диаметра валка. Все это ограничивает нагрузочную способность универсального шарнира с неразъемными вилками и роликовыми подшипниками качения с внутренними и наружными кольцами.

Из известных универсальных шарниров наиболее близким по технической сущности является универсальный шарнир, описанный в патенте РФ №2241873, кл. F16D 3/40, заявл. 12.02.2003 г., опубл. 10.12.2004 г.

Универсальный шарнир содержит две разъемные вилки, имеющие отверстия и состоящие из соединенных между собой болтовым соединением основания и крышки с зубьями в плоскости разъема. Универсальный шарнир включает также крестовину с цапфами, шарнирно соединяющую вилки между собой, и роликовые подшипники качения, установленные роликами на цапфах крестовины, а корпусами - в отверстиях вилок. Плоскость разъема вилок совпадает с плоскостью, перпендикулярной продольной оси универсального шарнира.

Такое конструктивное решение универсального шарнира позволяет упростить его сборку, увеличить размеры отверстия вилок, цапф крестовины, диаметр самих подшипников качения и передавать необходимый крутящий момент.

Однако в предложенной конструкции разъем вилок находится в сечении, совпадающем с плоскостью, перпендикулярной продольной оси универсального шарнира, на которое при передаче крутящего момента приходится максимальная нагрузка, причем дважды за один оборот шарнира, создающая в этом сечении растягивающие напряжения. В результате этого зубчатые и болтовые соединения вилок под действием этой нагрузки теряют свою жесткость, что приводит к снижению надежности основных деталей универсального шарнира: вилок, крестовины, подшипников, уменьшению величины передаваемого крутящего момента и снижению нагрузочной способности универсального шарнира.

Задачей настоящего изобретения является создание конструкции универсального шарнира, позволяющей увеличить его нагрузочную способность за счет повышения величины передаваемого крутящего момента.

Поставленная задача достигается тем, что в универсальном шарнире, содержащем две разъемные вилки, состоящие из соединенных между собой основания и крышки с зубьями в плоскости разъема и имеющие отверстия, крестовину с цапфами, шарнирно соединяющую вилки между собой, и роликовые подшипники качения, установленные роликами на цапфах крестовины, а корпусами - в отверстиях вилок, согласно изобретению плоскость разъема вилок проходит под углом α к плоскости, перпендикулярной продольной оси универсального шарнира, зубья основания и крышки вилок выполнены трапециевидными с углом профиля α, при этом боковая поверхность зубьев, обращенная к центру универсального шарнира, параллельна его продольной оси, а угол α равен 1,5ω, где ω - угол перекоса в шарнире.

Такое конструктивное выполнение универсально шарнира позволяет увеличить его нагрузочную способность за счет повышения величины передаваемого крутящего момента.

Это достигается благодаря тому, что в предлагаемой конструкции плоскость разъема вилок вынесена из зоны максимально нагруженного сечения, совпадающего с плоскостью, перпендикулярной продольной оси универсального шарнира, и расположена под углом α, равным 1,5ω, где ω - угол перекоса в шарнире, к этой плоскости. Это позволяет существенно повысить передаваемый шпинделем крутящий момент, поскольку в процессе его передачи нагрузка Р на вилки, меняющая свое направление за один оборот универсального шарнира от сечения, совпадающего с плоскостью, перпендикулярной продольной оси универсального шарнира, в ту и другую стороны на угол, равный углу перекоса в шарнире ω, не воздействует на плоскость их разъема, так как расположена под углом α, большим угла ω. В результате этого растягивающие напряжения в разъемах вилок уменьшаются, зубчатые и болтовые соединения вилок сохраняют свою жесткость, что увеличивает нагрузочную способность универсального шарнира.

Выполнение зубьев основания и крышки вилок трапециевидными с углом профиля α, а боковой поверхности зубьев, обращенной к центру универсального шарнира, - параллельной продольной оси универсального шарнира, позволяет выполнить сборку разъемных вилок, соединяя их крышки с основаниями, перемещая их по оси 0-0 универсального шарнира и вводя зубья в зацепление друг с другом.

Для пояснения изобретения ниже приводится конкретный пример выполнения изобретения со ссылкой на прилагаемые чертежи, на которых:

на фиг.1 - изображен универсальный шарнир,

на фиг.2 - вилка универсального шарнира в разъемном виде,

на фиг.3 - место А на фиг.1.

Универсальный шарнир содержит две разъемные вилки 1, состоящие из основания 2 и крышки 3 с зубьями 4 в плоскости разъема и имеющие отверстия 5, крестовину 6 с цапфами 7, шарнирно соединяющую вилки 1 между собой, и роликовые подшипники качения.

Роликовые подшипники качения роликами 8 установлены на цапфах 7 крестовины 6, а корпусом 9 - в отверстиях 5 вилок 1.

Основания 2 и крышки 3 вилок 1 с зубьями 4 соединяются между собой болтами 10.

Плоскость разъема вилок 1 проходит под углом α к плоскости, перпендикулярной продольной оси 0-0 универсального шарнира, при этом угол α равен 1,5ω, где ω - угол перекоса в шарнире.

Зубья 4 основания 2 и крышки 3 вилок 1 выполнены трапециевидными с углом профиля α. Боковая поверхность «б-б» зубьев 4, обращенная к центру универсального шарнира, параллельна его продольной оси 0-0.

Предложенный универсальный шарнир работает следующим образом.

При передаче вращения шпинделем с углом перекоса в шарнире, равным ω, крутящий момент от одной вилки 1 передается другой через роликовые подшипники качения 8 и крестовину 6, причем направление нагрузки Р за один оборот универсального шарнира меняется от сечения, совпадающего с плоскостью, перпендикулярной продольной оси универсального шарнира, в ту и другую стороны на угол ω. При этом нагрузка Р не воздействует на плоскость разъема вилок, так как расположена под углом α, большим угла ω.

Сборку разъемных вилок 1 осуществляют, последовательно соединяя крышки 3 с основаниями 2, перемещая их по оси 0-0 универсального шарнира, вводя зубья 4 в зацепление друг с другом и скрепляя крышки 3 и основания 2 болтами 11.

Предложенная конструкция универсального шарнира по сравнению с известными позволяет увеличить его нагрузочную способность за счет повышения величины передаваемого крутящего момента.

Универсальный шарнир, содержащий две разъемные вилки, состоящие из соединенных между собой основания и крышки с зубьями в плоскости разъема и имеющие отверстия, крестовину с цапфами, шарнирно соединяющую вилки между собой, и роликовые подшипники качения, установленные роликами на цапфах крестовины, а корпусом - в отверстиях вилок, отличающийся тем, что плоскость разъема вилок проходит под углом α к плоскости, перпендикулярной продольной оси универсального шарнира, зубья основания и крышки вилок выполнены трапециевидными с углом профиля α, при этом боковая поверхность зубьев, обращенная к центру универсального шарнира, параллельна его продольной оси, а угол α равен 1,5ω, где ω - угол перекоса в шарнире.



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к тележке для транспортирования, по меньшей мере, одного приводного шпинделя для валка прокатной клети и к способу эксплуатации тележки. .

Изобретение относится к прокатному оборудованию, а точнее, к роликовым шарнирам универсальных шпинделей главных линий приводов прокатных станов (трубных, сортовых, листовых).

Изобретение относится к конструкциям прокатных станов, в частности к приводам их рабочих клетей. .

Изобретение относится к прокатной клети и способу осевого перемещения валков. .

Изобретение относится к конструкциям прокатных станов, преимущественно к приводам рабочих клетей прокатных станов. .

Изобретение относится к прокатному производству и может быть использовано в шпинделях привода валков прокатных станов. .

Изобретение относится к приводному шпинделю для главного привода прокатной клети. .

Изобретение относится к зубчатым шпинделям привода валков прокатных станов. .

Изобретение относится к главным приводам прокатных станов, в частности к универсальным шарнирам, и наиболее эффективно может быть использовано в приводах вращения рабочих валков клетей станов винтовой прокатки.

Изобретение относится к области создания уравновешивающих систем шпинделей главных приводов рабочих клетей прокатных станов, в частности к способу уравновешивания шпинделя привода валков клети прокатного стана.

Изобретение относится к области обработки металлов давлением, а точнее к шариковым шарнирам, и наиболее эффективно может быть использовано в приводах вращения рабочих валков клетей прокатных станов при передаче широкого диапазона крутящих моментов при значительных углах перекоса в шарнирах универсальных шпинделей. Шариковый шарнир содержит обойму, в расточках которой расположены ползуны со сферическими поверхностями, сферическую головку вала, четыре шара, сферические кольца, защитный кожух и средства от самоотвинчивания. Шары установлены между ползунами, расположенными в обойме, и пазами сферической головки. Сферические кольца установлены в соответствующих расточках обоймы и контактируют со сферической головкой. В расточках обоймы размещены резьбовые втулки. Каждый ползун выполнен в виде опоры с наружной резьбой, взаимодействующей с внутренней резьбой втулки, и контактирующей с опорой пяты, имеющей сферическую поверхность. Резьбовые опоры связаны со средствами от самоотвинчивания. Такое конструктивное выполнение шарикового шарнира позволяет повысить его долговечность за счет устранения радиальных зазоров от действия динамических нагрузок путем перемещения ползунов по внутренней резьбе соответствующих втулок, не снимая его из линии стана. 2 ил.

Изобретение относится к зубчатому зацеплению (1) в прокатных станах или установках непрерывного литья и способу его изготовления. Устройство содержит множество зубьев (2), входящее в зацепление со вторым зубчатым венцом по типу шлицевого зубчатого зацепления. Образующая линия (12) боковой поверхности зубьев имеет выпуклость, и между осью вращения второго зубчатого зацепления и осью вращения зубчатого зацепления образован угол отклонения. Зацепление (1) выполнено с одной из следующих модификаций: уменьшением ножки зубьев (2), и/или уменьшением головки зубьев (2), и/или разводом зубьев (2). Достигается повышение надежности устройства. 3 н. и 16 з.п. ф-лы, 7 ил.

Изобретение касается вала (1) с карданным шарниром (18) и правильной машины. Вал (1) с карданным шарниром (18) включает в себя первый и второй участок (2, 3) вала (1) и прикрепленные, каждая, в частности, посредством винтовых соединений (8) к области крепления (7) первого и второго участка (2, 3) вала (1) опорные проушины (4), которые, каждая, одним концом выступают за соответствующий согласованный первый и второй участок (2, 3) вала (1) и в этой выступающей области (4a) удерживают между собой цельно выполненную крестовину (6) шарнира (18), опирающуюся каждой цапфой (5) в отверстии соответствующей опорной проушины (4). Каждая опорная проушина (4), по меньшей мере, в отдельных областях с геометрическим замыканием, передавая усилие, входит в каждом случае в одну из двух выемок, которые выполнены диаметрально противоположно в области (7) крепления в окружной поверхности первого и второго участка (2, 3) вала (1) и которые выполнены, каждая, в виде открытого шпоночного паза. Не выступающая за соответствующий согласованный первый или второй участок (2, 3) вала (1) область каждой опорной проушины (4) имеет призматическую шпонку, выполненную ответно соответствующей согласованной выемке или шпоночному пазу, или выполнена в виде призматической шпонки, выполненной ответно соответствующей согласованной выемке или шпоночному пазу. Боковые ограничительные стенки каждой выемки (12) или шпоночного паза выполнены слегка клинообразно сходясь навстречу друг другу, начинаясь от соответствующей торцевой поверхности участков (2, 3) вала (1), в осевом направлении выемки в противоположную заднюю стенку. Технический результат: создание решения, которое обеспечит возможность реализации карданного шарнира, имеющего компактную конструкцию и, тем не менее, обеспечивающего передачу больших крутящих моментов. 2 н. и 5 з.п. ф-лы, 3 ил.

Изобретение относится к области пластического формообразования заготовок. Устройство (1) для формообразования заготовки содержит вращающийся вокруг оси вращения (а) приводной вал (2) и закрепленный на нем инструмент (3), в частности валок, причем между приводным валом (2) и инструментом (3) имеется соединение (4) с геометрическим замыканием, в частности шлицевое соединение, посредством которого может передаваться вращающий момент от приводного вала (2) инструменту (3). Снижение износа инструмента обеспечивается за счет того, что соединение (4) с геометрическим замыканием располагается в пределах первого аксиального участка (5), причем за пределами первого аксиального участка (5) имеется второй аксиальный участок (6), на котором приводной вал (2) и инструмент (3) имеют взаимодействующие между собой первые цилиндрические опорные поверхности (7, 8), образованные для передачи радиальных усилий. 15 з.п. ф-лы, 1 ил.

Изобретение относится к области приводов (1) прокатных клетей. Привод содержит зубчатый шарнирный шпиндель (3), установленный с возможностью осевого перемещения и проходящий между зубчатым шарниром (50), находящимся в камере (20) зубчатого зацепления со стороны валков, и зубчатым шарниром (52), находящимся в камере (40) зубчатого зацепления со стороны редуктор. Повышение надежности привода обеспечивается за счет того, что по меньшей мере одна из камер (20, 40) зубчатых зацеплений заполнена смазочной средой, привод выполнен с возможностью предварительного поджатия смазочной средой зубчатого шарнирного шпинделя (3) с осевой силой (FWS), направленной к валковой стороне (WS), при этом зубчатый шарнирный шпиндель (3) имеет первую рабочую поверхность (AWS), расположенную в камере (20) зубчатого зацепления со стороны валков, и вторую рабочую поверхность (AGS), расположенную в камере (40) зубчатого зацепления со стороны редуктора, причем первая и/или вторая рабочая поверхность (AWS, AGS) нагружена смазочной средой, и по меньшей мере камера (40) зубчатого зацепления со стороны редуктора выполнена герметичной для смазочной среды. 10 з.п. ф-лы, 1 ил.

Изобретение относится к валу привода для передачи движения от электродвигателя или зубчатого редуктора на валок клети прокатного стана, в частности для прокатки труб. Устройство для передачи движения на валок (1) клети прокатного стана содержит телескопический вал (5) привода с двумя телескопическими элементами, скользящими друг в друге в заранее заданных пределах, блокирующий механизм с защелкой для фиксации двух телескопических элементов при достижении заранее заданной рабочей длины, упругое устройство, создающее предварительную нагрузку, направленную в осевом направлении вдоль двух телескопических элементов и действующую в конце хода скольжения, и опору вала привода, имеющую устройство увеличения и уменьшения длины вала привода и механизм раскрепления, выполненный с возможностью дистанционного управления, для перевода блокирующего механизма с защелкой в разблокированное положение. Обеспечивается уменьшение количества операций по извлечению валков из клети, упрощение и ускорение работ по техническому обслуживанию. 3 н. и 7 з.п. ф-лы, 13 ил.

Изобретение относится к области универсальных шарниров, предназначенных для передачи вращения с перекосом осей соединяемых валов от двигателя к рабочим механизмам, например, в прокатном, транспортном и другом оборудовании. Шариковый шарнир содержит обойму и втулку с полуцилиндрическими пазами, в которых установлены вкладыши. Полуцилиндрические пазы концентричны относительно центра шарнира, вкладыши имеют наружную поверхность в форме полуцилиндрических пазов, а между собой контактируют по сферической поверхности, центр которой расположен в центре шарнира, при этом в центре имеют полусферические пазы, в которых установлены шарики. Предложенное конструктивное решение позволяет повысить его нагрузочную способность, долговечность, увеличить угол перекоса и обеспечить передачу вращения с равной угловой скоростью. 2 ил.
Наверх