Шарнир универсального шпинделя

 

(ii)889167

Союз Советских

Социапистическнк

Республик

ОП ИСАНИЕ

ИЗЬБРЕТЕ Н ИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (61) Дополнительное к авт. свид-ву (22) Заявлено 07.05.79 (21) 2764036/22 02 с присоединением заявки М (23) Приоритет (5 I ) M. Кл.

В 21 В 35/14

Гоеударстееииый комитет ао делам изобретений и открытий

Опубликовано 15 12 81, Бюллетень .% 46

Дата опубликования описания 15.12.81 (53) УДК 621.771. .2.06 — 88 (088.8) Н. М. Потапов, И. Б. Свирский, Г. Я. Алексеенко, В. В. Демина, Л. А. Томашев и Г. С. Доценко (72) Авторы изобретения т

Всесоюзный научно — исследовательский проектно — констр)кторский технологический институт механизации труда в черной металлургии и ремонтно-механических работ (71) Заявитель (54) ШАРНИР УНИВЕРСАЛЬНОГО ШПИНДЕЛЯ

Изобретение относится к металлургическому оборудованию, преимущественно к конструкции универсальных шпинделей привода рабочих валков прокатных станов.

Для привода рабочих валков при передаче

5 больших крутящих моментов и необходимости сохранения минимальных радиальных габаритов широко применяются шпинделя с универсальными шарнирами, содержащими вкладыши скольжения. то

Известны конструкции шарниров универсальных шпинделей, которые содержат вилку с цилиндрической расточкой, плоскую лопасть с продольным пазом, размещенные между вилкой т5 и лопастью вкладыши скольжения с цилиндрической и плоской рабочими поверхностями, установленный во вкладышах или закрепленный в вилке палец и установленный на пальце с возможностью вращения относительно его оси камень, контактирующий своими боковыми поверхностями с пазом лопасти. Крутящий момент передается от вилки к лопасти через размешенные между вкладышами скольжения (1).

Недостатком этих конструкций является неравномерное распределение контактных сжимающих напряжений по поверхностям вклады, шей и, как следствие, их интенсивный износ, а также передача части крутящего момента по мере износа вкладышей через камень, палец и бурты вкладышей, что приводит к ускоренному износу этих элементов и преждевременному выходу из строя шарниров.

Наиболее близким по технической сущности к изобретению является шарнир универсального шпинделя, ьключаюший лопасть, охватывающую ее вилку, размещенные между лопастью и вилкой вкладыши с криволинейной и плоской опорными поверхностями, палец и установленный на нем камень с выпуклой наружной поверхностью, контактируюший с лопастью (2).

Недостатком данной конструкции является ее статическая неопределенность и, как следствие, пониженная несущая способность и надеж-. ность шарнира.

Цель изобретения:. — повышение несушей способности и надежности шарнира путем устранения его статической- неопределимости.

Поставленная цель достигается тем, что в шарнире универсального шпинделя, включающем лопасть, охватывающую ее вилку, размещенные между лопастью и вилкой вкладыши с криволинейной и плоской опорными поверхностями, палец и установленный на нем камень с выпуклой наружной поверхностью, контактирующий с лопастью, каждый вкладыш шарнира выполнен в виде двух отдельных, размещенных по разные стороны от пальца зле- tO ментов, криволинейная опорная поверхность которых выполнена бочкообразной, а палец установлен в вилке, при этом поверхности лопасти, контактирующие с камнем, выполнены плоскими.

Кроме того, с целью обеспечения минималь- 15 нгй толщины вкладышей при их надежном удержании от поперечного смещения при возможно большей площади контактных поверхностей, бочкообразная поверхность вкладышей выполнена с соотношением радиусов кривизны . уо соответственно в плоскости передачи момента и в перпендикулярной к ней плоскости в пределах 1,5 — 2,5.

На фиг. 1 изображен предлагаемый универсальный шарнир, общий вид; на фиг, 2 — раз- д реэ А-А на фиг. 1.

Шарнир включает в себя лопасть 1, охватывающую ее вилку 2, имеющую две бочкообразные с дуговой образующей радиуса R расточки относительно поперечной оси У, проходящей через центр шарнира. Вилка 2 своими бочкообразными поверхностями контактирует с соответствующими выпуклыми поверхностями четы рех бронзовых вкладышей 3. В отверстии, выполненном в вилке вдоль оси К и проходящем через центр шарнира, неподвижно установлен г,".лец 4, несущий камень 5, имеющий боковые вь.пуклые линейчатые поверхности с образующими, параллельными продольной оси шарнира Х, например цилиндрические относительно этой оси, которыми он контактирует с плоскими по- 4О верхностями прорези лопасти 1. Камень 5 выполнен стальным закаленным, в него запрессованы бронзовые втулки 6, по которым осуществляется вращение камня 5 относительно пальца 4. Фиксация камня 5 вдоль оси пальца 4 4> и закрепление его в вилке 2 осуществляется при помощи стальной втулки 7 и гайки 8.

Во вкладышах 3 выполнены резьбовые отверстия, в которые во время монтажа шарнира через отверстия в виле 2 вкручиваются монтаж- 50 иые болты 9.

Отношение радиуса R образующей бочкообразной поверхности к максимальному радиусу

r кривизн в плоскости, перпендикулярной оси У (к максимальному радиусу "бочки" ), выбирается в пределах 1,5 — 2,5, При ф "- 1,5 кривизна бочкообразной поверхности в плоскости УОЕ велика и хорошо обес

889167 4 печивается удержание вкладышей 3 от смещения вдоль оси У, но полное использова- ние контактной поверхности лопасти 1 (для обеспечения минимальных удельных давлений) требует черезмерного увеличения толщины вкладышей 3; что приводит к ослаблению сопряженных деталей (лопасти 1 и вилки 2).

При †„ ="2,5 обеспечивается полное использование контактных поверхностей при минимальной толщине вкладышей 3, однако в этом случае кривизна вкладышей 3 s плоскости YOZ оказывается недостаточной для их надежного

1 удержания от смещения вдоль оси У, При

1,5 — „ 2,5 обеспечивается полное испольЯ зование контактных поверхностей, сопряженных деталей при минимальной толщине вкладышей

3 и достаточно надежном их удержании от смещения вдоль оси У.

При работе шарнира монтажные болты 9 вынуты. Необходимая продольная подвижность лопасти 1 относительно вилки 2 вдоль оси Х осуществляется за счет скольжения камня 5 в прорези лопасти и вкладышей 3 относительно лопасти; поворот относительно оси У вЂ” за счет соответствующего вращения вкладышей 3 в расточках вилки 2; поворот относительно оси 2 — за счет вращения камня 5 с втулками 6 относительно пальца 4.

При износе вкладышей 3 в процессе работы шарнира последние самоустанавливаются в бочкообразных расточках вилки 2, поворачиваясь в плоскости, перпендикулярной оси Х шарнира, а лопасть поворачивается вокруг камня 5 относительно оси Х на некоторый угол (1,5 — 2 ), достаточной для компенсапии износа, При этом сохраняется равно. мерное распределение удельных давлений на рабочих поверхностях вкладышей 3.

После некоторой начальной приработки шарнира при передаче крутящего момента лопасть 1 воздействует на вилку 2 только через бочкообразные поверхности В и В> и плоские поверхности С и С1 двух диаметрально противоположных вкладышей 3, а кинематические пары между лопастью 1, вилкой 2 и ненагруженными вкладышами 3 являются разомкнутыми и могут быть исключены из расчета, В соответствии с этим при определении числа избыточных связей в шарнире по формуле

1-Б

q W — 6n+ P, ip; можно принять % — 3-чйсло степеней свободы механизма;

n — 4-число подвижных звеньев механизма (лопасть, два вкладыша 3 и камень 5); р — число кинематических пар !

i-го класса;

889167 р, = 0

В соответствии c ..этим (пара Е); (пары В и В1); (пары С и С1); (пара 0);

q = 3-6 4+5 ° 1+4 2+3 ° 2+2.1 = 0 т. е. в приработанном шарнире избыточных связей нет. Практически это означает обеспечение равномерного распределения удельных давлений на поверхностях сопряженных деталей независимо от степени износа и неточностей изготовления элементов шарнира.

Достоинствами предположенной конструкции являются обеспечение уменьшенного износа элементов (прежде всего, вкладышей) и устране- ние перегрузок элементов, обусловленных статической неопределимостью конструкции, при одновременном упрощении конструкции, связанкем с уменьшением числа подвижных звеньев; иовышение несущей способности шарнира за счет увеличения сечений лопасти 1 и вилки 2 и уменьшения числа элементов в соединении, Кроме того, в вилке 2 устраняются концентраторы напряжений в углах центральной расточки, выполняемой в шарнирах традиционной конструкции для удержания вкладышей от поперечного смещения.

Формула изобретения

1. Шарнир универсального шпинделя, включающий лопасть, охватывающую ее вилку, раэмещенные между лопастью н вилкой вкладыши с криволинейной и плоской опорными поверхностями, палец и установленный на нем камень с выпуклой наружной поверхностью, кон-. я тактирующий с лопастью, о т л и ч а ю ш и й- с я тем, что, с целью повышения несущей способности и надежности шарнира путем устранения его статической неопределимости, каждый вкладыш шарнира выполнен в виде

Ю двух отдельных, размещенных по разные стороны от пальца элементов, криволинейная оперная поверхность которых выполнена бочкее6разной, а палец установлен в вилке, при этом поверхности лопасти, контактирующие с камl5 нем, выполнены плоскими.

2. Шарнир по п.1, о т л и ч а ю щ и и ° с я тем, что, с целью обеспечения минимальной толщины вкладышей при их надежном удержании от поперечного смещения при воз р можно большей площади контактных поверхностей, бочкообразная поверхность вкладышей выполнена с соотношением радиусов кривизны соответственно в плоскости передачи момента и в перпендикулярной к ней плоскости в пре делах 1.5-2,5.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Целиков А. И. и др. Прокатные станы.

30 "Металлургиздат™, 1958, с. 158, рис. 173.

2. Авторское свидетельство СССР 11ь 662175, кл. В 21 В 35/14, 1977.

889167

7 pgg g

Составитель Г. Ростов

Техред ХВереш

Редактор Л, Тюрина

Корректор М. Демчик

Заказ 10833/17

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

Тираж 891 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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