Роликова муфта

Винахід відноситься до приводів прокатних станів, а саме до універсальних шпинделів, які служать для передачі моментів, що крутять, і може бути використаний як шарніри шпинделів у лініях прокатних клітей. Відомо технічне рішення (SU СРСР №1605364, В21В35/14), відповідно якого роликова муфта, використана, як шарнір шпинделя прокатного стану, складається з головки та обойми, між якими в напівциліндричних пазах встановлені бочкоподібні ролики, які служать для передачі моменту, що крутить. Для отримання вдовж осі роликів у напівциліндричних пазах на торці голівки з боку обойми закріплена обмежувальна пластина, що утворює кільцевий бурт, який за допомогою точкового осьового упора контактує з розділовою перегородкою обойми. З протилежної сторони голівки розташована кільцева проточка, на величину якої може переміщатися ролик в осьовому напрямку. Недоліки відомої роликової муфти: - наявність крапкового осьового упора, який піддається інтенсивному зносу при роботі муфти, що приводить до осьового взаємного переміщення роликової голівки щодо напівциліндричних пазів обойми. Цей недолік приводить, у свою чергу, до більш швидкого зносу передавальних елементів; - наявність кільцевої проточки приводить до можливості осьового переміщення бочкообразних роликів, що обумовлює нерівномірність їх навантаження та інтенсивний знос напівциліндричних пазів, а також самих роликів; - необхідність проводити складально-розбірні операції в лінії привода прокатного стану, що в свою чергу, знижує якість проведених робіт і збільшує час простою кліти при монтажі - демонтажі муфти, що приводить до зниження продуктивності стану; - складність монтажно-демонтажних робіт у лінії привода прокатного стану. За прототип обрана роликова муфта (патент України №21908, В21В35/14), що використовується, як шарнір прокатного стану. Муфта складається зі сферичної головки з напівциліндричними пазами і кільцевою проточкою для виходу інструмента, а також обойми з напівциліндричними пазами. У напівциліндричних пазах розташовуються бочкоподібні ролики з хвостовиками, довжина яких дорівнює ширині кільцевої проточки. Голівка й обойма сполучаються між собою по сферичним контактним поверхням, за допомогою сферичних контактних кілець, одне з яких встановлене в кришці, та утворює одночасно мастильну пазуху роликової муфти, а друге розміщено в обоймі. У прототипі усунуті деякі недоліки, властиві попередній конструкції роликового шарніра: - завдяки тому, що ролики зроблені із хвостовиками та розміщені в кільцевій проточці голівки, а довжина хвостовиків дорівнює ширині проточки, виключається осьове переміщення роликів у напівпазах голівки, що приводить до рівномірного зносу пазів голівки і роликів при роботі муфти у важких режимах, і відповідно, підвищенню періоду її служби; - завдяки тому, що обойма і головка сполучені між собою по сферичним контактним поверхням, забезпечується їхнє взаємне центрування, що також зменшує знос роликів, завдяки зменшення радіальних зазорів, тому що положення осі шарніра залишається постійним. Така конструкція роликової муфти підвищує її працездатність і довговічність. Однак у такій конструкції роликової муфти відсутні засоби для підведення змащення в роликові пазухи. Це провокує істотний недолік - контактні поверхні сферичних кілець, як поверхні тертя, швидко зношуються. А така конструкція не має можливість швидкої заміни сферичних контактних кілець в обоймі, а також відновлення оптимальних зазорів на поверхні тертя в лінії привода прокатного стану. Демонтажні і складальні роботи мають велику трудомісткість і велику тривалість операцій по розбиранню роликової муфти. Тому що, спочатку необхідно зняти кришку, перемістити обойму щодо голівки так, щоб торець обойми сумістився с площиною осі. Потім накладають на ролики утримуючий допоміжний пояс і переміщують обойму за межі голівки. Після цього замінюють сферичні контактні кільця, а на голівці виконують трудомістку і тривалу в часі операцію заміни роликів поштучно в лінії привода прокатного стану. Це веде до збільшення тривалості ремонту роликової муфти і простою лінії привода і всього прокатного стану в цілому, що знижує його продуктивність. В основу винаходу поставлена задача збільшення продуктивності клітей прокатних станів. Ця задача вирішується за рахунок технічного результату, що складається в скороченні часу і трудомісткості монтажно-демонтажних робіт роликових муфт приводу клітей прокатних станів. Для досягнення вищевказаного результату в роликовій муфті, що включає головку й обойму з напівциліндричними пазами, у яких установлені бочкоподібні ролики, контактні сферичні кільця, за допомогою яких сполучені між собою голівка та обойма, а також кришку, відповідно до винаходу, обойма виконана складеною, що містить роликовий корпус і центруючи втулку, які зв'язані між собою шліцьовим й фланцевим болтовим з'єднаннями, при чому хоча б одне з контактних сферичних кілець встановлено у центруючий втулці. У результаті порівняльного аналізу пропонованої роликової муфти з прототипом установлено, що вони мають наступні загальні ознаки: - сферичну голівку з напівциліндричними пазами; - обойму з напівциліндричними пазами; - бочкоподібні ролики з хвостовиками; кришку; контактні сферичні кільця, за допомогою яких сполучені між собою голівка й обойма; а також відмітні ознаки: - обойма виконана складеною, містить роликовий корпус і центруючи втулку; - роликовий корпус і центруючи втулка, які зв'язані між собою шліцьовим і фланцевим болтовим з'єднаннями; - хоча б одне з контактних сферичних кілець встановлено у центруючій втулці. Таким чином, запропонована роликова муфта має нове конструктивне виконання вузлів і деталей, нові зв'язки вузлів і деталей, а також нове розміщення їх відносно один одного. Між відмітними ознаками і технічним результатом, що досягається, існує причинно-наслідковий зв'язок. Завдяки тому, що обойма виконана складеною із роликового корпуса і центруючої втулки, які зв'язані між собою шліцьовим і фланцевим болтовим з'єднаннями, та хоча б одне з контактних сферичних кілець встановлено у центруючій втулці, стало можливим при поточному зносі сферичних кілець взаємно перемістити на величину цього зносу Δ роликовий корпус щодо центруючої втулки, тобто компенсувати цей знос і тим самим виключити виникнення динамічних биттів у шарнірі при передачі моменту, яки крутить, що підвищує довговічність елементів роликової муфти. При граничному зносі сферичного контактного кільця операції демонтажу центруючої втулки, заміни сферичного контактного кільця та монтажу роликової муфти в робоче положення вимагають значно менше часу, тому що завдяки шліцьовому з'єднанню роликового корпуса і центруючої втулки, став можливим демонтаж вищевказаних деталей робити без трудомісткого розбирання роликового з'єднання муфт. При цьому час монтажно-демонтажних робіт скорочується на порядок, відновлюються зазори в роликовому зачепленні і термін служби роликового шарніра збільшується в два рази. При досягненні граничного зносу роликів та інших елементів муфти, її в лінії кліті розбирають на втулку, що центрує, з контактним сферичним кільцем і роликовий шарнір, на що потрібно незначні витрати часу. Трудомістку зборку - розбирання роликового шарніра муфти здійснюють на стаціонарному стенді, а замість зношеного комплекту монтують у лінії кліті новий комплект вузлів роликової муфти. З усього вище сказаного випливає, що зменшення часу монтажу - демонтажу муфти приводить до зменшення простоїв прокатної кліті і тим самим до збільшення продуктивності її і прокатного стану. Виключення з вищевказаної сукупності відмітних ознак хоча б одного не забезпечує досягнення технічного результату. Технічне рішення, що заявляється, має винахідницький рівень, тому що пропонована конструкція роликової муфти для фахівців явно не випливає з рівня техніки. Технічне рішення, що заявляється, невідомо з рівня техніки і тому воно є новим. Винахід, що заявляється, промислово застосовно, тому що його технологічне і технічне виконання не представляє труднощів. По цьому технічному рішенню виконаний робочий проект для дресировочного стану 1700-1 меткомбіната «Запоріжсталь». Таким чином, винаходові, що заявляється може надаватися правова охорона, тому що він є новим, має винахідницький рівень і промислово застосовним, тобто відповідає критеріям винаходу. Винахід пояснюється кресленнями, на яких зображені: фіг.1 - загальний вид роликової муфти; фіг.2 - розріз А-А на фіг.1. Роликова муфта (фіг.1) включає сферичну голівку 1, насаджену на хвостовик шестерневого валка 2 і обойму 3, насаджену на вал 4. Обойма 3 складається з роликового корпуса 5 і центруючої втулки 6, котрі зв'язані шліцьовим і фланцевим болтовим з'єднаннями. Між сферичною голівкою 1 і роликовим корпусом 5 обойми в нарізаних на них напівциліндричних пазах установлені бочкоподібні ролики з хвостовиками 7 для передачі моменту від обойми до голівки і навпаки. Сферична голівка 1 і обойма 3 сполучені між собою по сферичним контактним поверхням сфери D через сферичні кільця 8, 9 і 10. У торці центруючої втулки 6 встановлене сферичне кільце 8, що контактує по сферичній поверхні з голівкою 1. Кільце 9, що обмежує осьовий зсув роликів убік обойми, жорстко встановлено на голівку 1 з боку торцевої кришки 11. Кришка 11 закріплена болтами 12 на торці роликового корпуса 5 обойми й у неї вмонтоване сферичне кільце 10, ущільнення 13, притискний фланець 14 і притискні болти 15. На зовнішній поверхні втулки 6 і на внутрішній поверхні роликового корпуса 5 нарізані шліци 16. За допомогою болтів 17 фланцевого з'єднання муфти втулка 6 кріпиться до роликового корпуса 5. Фланцеве з'єднання постачене віджимними болтами 18. Роликовий корпус 5 і втулка 6 виконані з центруючим поясом 19, а в роликовому корпусі виконані отвори для подачі змащення і випуску газів, закриті пробками 20. Роликова муфта працює таким чином. При роботі роликової муфти в діапазоні кутів нахилу ± a між ведучими і відомим валами 2 і 4 бочкоподібні ролики 7 нахиляються щодо своєї подовжньої осі на кут a / 2 . Внаслідок цього вибирається вільний хід роликів щодо подовжньої осі, але при діаметрі роликів у межах 60мм хід дорівнює не більш 1,2-1,5мм. У результаті чого, ролики 7 утримуються від осьового зсуву відносно бісектральної площини, що відповідає кутові нахилу a . Крім того, при роботі роликової муфти в режимі нахилу, завдяки сферичному сполученню голівки 1 і кільця 8, а також сполученню кілець 9 і 10. вісь шарніра залишається постійною, як і радіальний зазор у силовому ланцюзі: голівкаролик-обойма. Усе це забезпечує рівномірне навантаження роликів по окружності зачеплення доти, поки сумарний знос сферичної поверхні тертя на голівці 1, кільцях 8, 9 і 10 не вийде за граничні розміри. Для відновлення оптимальних осьових і радіальних зазорів у роликовому шарнірі взаємно переміщають втулку, що центрує, і роликовий корпус 5 обойми в межах зазору D . Для цього відпускають болти 18 і підкручують фланцеві болти 17 до вибору осьового зазору між сферичною поверхнею D голівки 1 і кільцями 8, 9 і 10. При цьому фіксують фактичний розмір D між торцем роликового корпуса обойми і фланцем втулки обойми, що центрує. Потім, викручуванням болтів 17 і вкручуванням болтів 18 збільшують розмір D на величину оптимального осьового зазору (0,5...0,7мм). Операція відновлення оптимального зазору виконується без демонтажу роликової муфти і шпинделя, що скорочує витрати і час простою устаткування на ремонт. Зменшення зазору D до величини близької до 0, свідчить про граничний знос сферичного контактного кільця 8 і необхідності його заміни. Практика експлуатації роликових шпинделів показує, що більш швидкому зносові піддається сферичне кільце 8 з боку вала 4. Для заміни кільця 8 вивертають болти 17, угвинчують болти 18 і зрушують роликовий корпус 5 по шліцах 16. Далі монтажними засобами знімають роликовий корпус 5 з роликовим шарніром для огляду і профілактики на стаціонарному стенді. А в лінії привода заміняють зношене кільце 8 новим, установлюючи його у центруючу втулку 6 обойми. Після цього корпус 5 з роликовим шарніром насаджується центруючим поясом 19 на шліци 16 втулки 6 і провертається до збігу різьбових отворів під болти 17 у торці з відповідними отворами у фланці втулки 6. Насадка корпуса 5 на втулку 6 виконується спочатку монтажними засобами, а потім болтами 17. Для зменшення зносу силових деталей і контактних сферичних поверхонь тертя періодично (через 3 місяці) відкручують пробки 20 і в один з отворів накачують змащення, наприклад, металоплакируючу типу СМ-02 «Л» ТУ 38.101.1075-86. Після заповнення мастильної пазухи, пробки 20 закручують. З усього вище описаного видно, що запропонована конструкція роликової муфти забезпечує постійне центрування роликового шарніра щодо осі голівки 1, рівномірне навантаження роликів по окружності зачеплення, що забезпечує високу працездатність і довговічність муфти. Крім того, використання пропонованої конструкції роликової муфти спрощує монтажно-демонтажні і складальні роботи в лінії привода прокатного стану, що веде до зниження трудомісткості і підвищенню продуктивності прокатного стану.