Пружний шпиндель

1 Пружний шпиндель для з'єднання горизонтальних неспіввісних валів, що містить вал із фланцевими півмуфтами на кінцях, фланцеві хвостовики, пальці, змонтовані нарівно в порядку, що чергується, у півмуфтах і хвостовиках, і пружні елементи, який відрізняється тим, що пружні елементи виконані у вигляді двох дисків з центральним отвором, причому кожний з них змонтований на пальцях між півмуфтою і хвостовиком 2 Пружний шпиндель за п 1, який відрізняється тим, що КІНЦІ вала виконані тороїдальної форми і сполучені з втулками, запресованими у фланцеві хвостовики 3 Пружний шпиндель за п 1, який відрізняється тим, що отвори в пружному диску під пальці виконані тороїдальної форми і сполучені з циліндричними пальцями 4 Пружний шпиндель за п 1, який відрізняється тим, що пальці тороїдальної форми сполучені з циліндричними отворами в пружному диску 5 Пружний шпиндель за п 1, який відрізняється тим, що кожен палець має кінцевий обмежник, розміщений із зазором у співвісному отворі протилежного фланця чи півмуфти хвостовика 6 Пружний шпиндель за п 1, який відрізняється тим, що між торцями вала і фланцевих хвостовиків змонтовані пружні втулки Винахід відноситься до машинобудування і може бути використаний, зокрема, для з'єднання КІНЦІВ валів прокатного устаткування Відома муфта пружна з проміжним валом (шпиндель) фірми ГВБ (ФРН) (див В С Поляков, І Д Барбаш, О А Ряховський Довідник по муфтах - Л Машинобудування, 1979 - 344с) На кінцях проміжного вала зі шліцьовим з'єднанням установлені пружні муфти Кожна з муфт складається з гумового кільця перемінної товщини, до якого привулканізовано зовнішню і внутрішню втулки На зовнішню втулку напресовується фланцева напівмуфта У даному рішенні гумові кільця є найменш міцною ланкою, яка зазнає знакозмінних циклічних навантажень, що обумовлюють низький ресурс Крім того, знос шліцьових з'єднань приводить до повного виходу шпинделя з експлуатації Відомий також шпиндель із зубцюватими гумометалевими шарнірами (див ВІ Большаков Гумометалеві деталі в металургійному устаткуванні //Захист металургійних машин від поломок Маріуполь, 2000 - Вип 5 - С 133 - 141) На кінцях проміжного вала зі шліцьовим з єднанням установлені пружні муфти Кожна з муфт складається із зірочки й корпуса, скріплених гумою методом вулканізації Цей шпиндель більш надійний у роботі, однак має ті ж недоліки, що й попередній Відомий також беззазорний шпиндель листопрокатного стану, прийнятий за прототип (див В І Большаков Гумометалеві деталі в металургійному устаткуванні // Захист металургійних машин від поломок - Маріуполь, 2000 - Вип 5 - С 133 - 141) Шпиндель містить вал із фланцевими напівмуфтами на кінцях, фланцеві хвостовики, пальці й гумометалеві втулки, змонтовані нарівно в порядку, що чергується, у напівмуфтах і хвостовиках Останній шпиндель більш надійний, ніж попередні він є беззазорним (немає шліцьового з'єднання) і не вимагає змащення й обслуговування Однак він характеризується низькою ДОВГОВІЧНІСТЮ гумометалевих втулок, а також малою енергоємністю, у зв'язку з чим коефіцієнт динамічності незначно відрізняється від жорстких муфт (кут закручування не більш 1°) 00 со о> со ю 53938 Крім того, загальним недоліком розглянутих вище конструкцій шпинделів є невеликий (до 3°) кут перекосу, а також радіальне биття проміжного вала, через що вони не можуть бути використані у швидкохідних приводах В основу винаходу поставлено завдання розробити таку конструкцію шпинделя, у якої введення нових елементів і конструктивна зміна відомих дозволило б підвищити надійність і ресурс за рахунок збільшення енергоємності пружного елемента і розширити функціональні можливості Для вирішення поставленого завдання в пружному шпинделі, що містить вал із фланцевими напівмуфтами на кінцях, фланцеві хвостовики, пальці, змонтовані нарівно в порядку, що чергується, у напівмуфтах і хвостовиках, і пружні елементи, ВІДПОВІДНО до винаходу пружні елементи виконані у вигляді двох дисків з центральним отвором, причому кожний з них змонтований на пальцях між напівмуфтою і хвостовиком Крім того, КІНЦІ вала тороїдальної форми сполучені з втулками, запресованими у фланцеві хвостовики Крім того, у першому варіанті виконання отвори в пружному диску під пальці виконані тороїдальної форми і сполучені з циліндричними пальцями, у другому варіанті виконання пальці тороїдальної форми сполучені з циліндричними отворами в пружному диску Крім того, кожен палець має кінцевий обмежник, розміщений із зазором у співвісному отворі протилежного фланця напівмуфти чи хвостовика Крім того, між торцями вала і фланцевих хвостовиків змонтовані пружні втулки Таким чином, пружний зв'язок напівмуфти і хвостовика за допомогою пружного диска дозволяє змінити жорсткість системи (збільшити кут закручування в 5 - 6 разів) і в 2 - 3 рази знизити ударні перевантаження Сполучення КІНЦІВ вала тороїдальної форми з втулками дозволяє знизити радіальні биття при припустимих кутах перекосу, завдяки чому пружний шпиндель може використовуватися у швидкохідних передачах Крім того, в аварійних ситуаціях (при зрізі пальців) вал утримується в первісному положенні Тороїдальна форма пальців чи отворів під пальці в пружному диску дозволяє розширити функціональну можливість шпинделя, а саме збільшити в 2 - 3 рази кут перекосу проміжного вала і при цьому знизити місцеві напруження в сполученнях пальців із пружним диском Кінцеві обмежники пальців, розміщені з зазором у співвісному отворі протилежного фланця напівмуфти чи хвостовика, служать для обмеження деформації пружного диска при перевищенні заданого моменту Пружні втулки утримують проміжний вал симетрично щодо фланцевих хвостовиків при осьових зсувах Сутність винаходу пояснюється кресленням, де на фіг 1 показаний загальний вигляд пружного шпинделя в осьовому перерізі, на фіг 2 - збільшений елемент сполучення циліндричного пальця з тороїдальним отвором у пружному диску, на фіг 3 збільшений елемент сполучення тороїдального пальця з циліндричним отвором у пружному диску Пружний шпиндель (фіг 1) містить вал 1 із фланцевими напівмуфтами 2, закріпленими нерухомо на його кінцях, фланцеві хвостовики 3, пальці 4, змонтовані нарівно в порядку, що чергується, у напівмуфтах 2 і хвостовиках 3, пружні елементи 5 у вигляді двох дисків з центральним отвором, кожний з який змонтований на пальцях 4 між напівмуфтою 2 і хвостовиком З КІНЦІ вала 6 тороїдальної форми сполучені з втулками 7, запресованими у фланцеві хвостовики З У першому варіанті виконання (фіг 2) отвори в пружному диску під пальці виконані тороїдальної форми і сполучені з циліндричними пальцями, у другому варіанті виконання (фіг 3) пальці тороїдальної форми сполучені з циліндричними отворами в пружному диску Кожен палець 4 має кінцевий обмежник 8, розміщений із зазором у співвісному отворі протилежного фланця напівмуфти 2 чи хвостовика З Між торцями вала 6 і фланцевими хвостовиками 3 змонтовані пружні втулки 9 Перед установкою в ЛІНІЮ привода пружний шпиндель попередньо стягується за допомогою шайб і болтів 10 При цьому втулки 6 стискуються, розмір L зменшується Потім шпиндель монтується краном між моторною напівмуфтою і напівмуфтою агрегату (на фіг 1 не показані) без осьового зсуву Після монтажу болти 10 знімаються Пружний шпиндель працює в такий спосіб При пуску крутний момент із фланцевої напівмуфти електродвигуна (на фіг 1 не показаний) передається на фланцевий хвостовик 3 (напр , ліворуч фіг1) і змонтовані на ньому нерухомо пальці 4 зусилля деформації пружного диска 5 передаються на пальці 4, закріплені у фланцевій напівмуфті 2, потім на фланцеву напівмуфту 2 і далі на вал 1 Аналогічно з вала 1 на праву напівмуфту 2 і фланцевий хвостовик 3, закріплений на напівмуфті агрегату Коли сили деформації пружних дисків 5 перевищать сили опору вала агрегату, останній почне обертатися в той же бік При сталому режимі крутний момент знизиться в 2 - 3 рази, при цьому зменшиться пропорційно деформація пружних дисків 5 і кут закручування між лівим і правим фланцевими хвостовиками 3 Динамічні навантаження (ПІКОВІ, технологічні чи при реверсі) частково згладжуються за рахунок поглинання цієї енергії деформацією пружних дисків 5 і не передаються на вузли і деталі агрегату Кут нахилу проміжного вала 1 під час роботи може як бути постійним, так і змінюватися в межах ±6° При дії моменту, вищого за розрахунковий, кінцеві обмежники пальців 8 стикаються з поверхнею отворів у фланцевому хвостовику 3 і подальша деформація пружного диска 5 припиняється, що охороняє його від руйнування При подальшому збільшенні моменту (звичайно з боку приводного агрегату) у площині хвостовика 3 чи напівмуфти 2 відбувається зрізання пальців 4 і передача крутного моменту припиняється (тобто пальці виконують також функцію запобіжного пристрою) Після зупинки двигуна зрізані пальці заміняються новими і робота системи відновлю 5 53938 6 ється рази знизити ударні перевантаження, у 2 - 3 рази Застосування пропонованого пружного шпинзбільшити граничний кут перекосу й у 3 - 4 рази деля, у порівнянні з прототипом, дозволить підвипідвищити граничну швидкість обертання щити в 5 - 6 разів міжремонтний ресурс, у 2 - З З ,5 2 4 ' 10 5 4 ,3 І І \ ФІГ.1 т 5 4 8 10 Фіг.2 Фіг.З ТОВ "Міжнародний науковий комітет" вул Артема, 77, м Київ, 04050, Україна (044)236-47-24 8 10