Зрівноважувальний пристрій шпинделів

Корисна модель відноситься до прокатного виробництва і може бути використана для зрівноважування шпинделів робочих клітей прокатних станів. Відомий зрівноважувальний пристрій шпинделів, що містить балки у виді стояків, із встановленими в них кульовими шарнірами, із закріпленими на них опорними елементами, кожний з яких виконаний у виді короба, у якому на цапфі встановлене коромисло з закріпленими в ньому на вісях двома роликами [А.с. СРСР №618149, кл. В21В35/14, опубл.05.08.1978p.]. Закріплення двох роликів у коромислі, на яких розміщений вал шпинделя, не забезпечує рівномірного розподілу навантаження на ролики при зсуві геометричної вісі вала шпинделя щодо його вісі обертання в процесі експлуатації. При значних зсува х в процесі експлуатації відбувається втрата стійкості опорних елементів, що виявляється у виді перекидання коромисла з двома роликами щодо його вісі повороту, що приводить до повного порушення функціонування зрівноважувального пристрою. З відомих пристроїв найбільш близьким аналогом до пропонованої корисної моделі є зрівноважувальний пристрій шпинделів, що містить кінематично взаємозв'язані верхні і нижні балки, постачені опорними елементами у виді вкладишів, що розміщені в корпусах, жорстко закріплених на балках, і гідравлічний зрівноважувальний механізм, прикріплений тягами за допомогою нарізних сполучень до траверси, зв'язаної з верхніми балками. [Королев А.А. Прокатные станы и оборудование прокатных цехов. -М.:Металлургиздат, 1963. -219с.]. Ознаками найближчого аналога, що збігаються з суттєвими ознаками корисної моделі, що заявляється, є: кінематично взаємозв'язані верхні і нижні балки із закріпленими на них корпусами, в яких розміщені опорні елементи; гідравлічний зрівноважувальний механізм, прикріплений тягами до траверси, зв'язаної з верхніми балками. Відомий пристрій не забезпечує досягнення необхідного технічного результату по наступних причинах. Конструкція даного пристрою характеризується жорстким кріпленням корпусів опорних елементів до балок, а також жорстким з'єднанням тяг зрівноважувального механізму із траверсою, зв'язаною з верхніми балками. Це приводить до нерівномірного навантаження його елементів, що значно знижує термін служби зрівноважувального пристрою. У процесі експлуатації відомого пристрою при зсуві геометричної вісі вала шпинделя відносного його вісі обертання відбувається нерівномірний розподіл навантаження на опорні елементи, викликаний зношуванням елементів шпинделя і вкладишів опорних елементів, у результаті чого виникає відцентрова сила, що викликає поперечні коливання вала шпинделя і додаткові ударні навантаження, що впливають на опорні елементи зрівноважувального пристрою. Ці додаткові навантаження викликають руйнування від втомленості вкладишів опорних елементів і зменшує термін служби зрівноважувального пристрою. Крім того в представленій конструкції відбуваються часті відмови нарізних сполучень, через дію додаткових зрізальних і згинальних сил, що виникають унаслідок непаралельності поздовжніх вісей гідроциліндра і тяг гідравлічного зрівноважувального механізму у процесі експлуатації. Це обумовлене жорстким кріпленням тяг у виді нарізних сполучень, які не мають можливості зайняти в просторі положення, у якому зрізальні і згинальні сили мінімальні, що приводить до руйнування нарізних сполучень і, отже, до аварії зрівноважувального пристрою. В основу корисної моделі поставлена задача удосконалення зрівноважувального пристрою шпинделів, у якому за рахунок рівномірного розподілу навантажень на його елементи забезпечується підвищення довговічності елементів зрівноважувального пристрою. Поставлена задача вирішується тим, що в зрівноважувальному пристрої шпинделів, що містить кінематично взаємозв'язані верхні і нижні балки із закріпленими на них корпусами, в яких розміщені опорні елементи, і гідравлічний зрівноважувальний механізм, прикріплений тягами до траверси, зв'язаної з верхніми балками, відповідно до корисної моделі, корпус опорного елемента закріплений на балці за допомогою пружних з'єднань, а кожен опорний елемент виконаний у виді двох пар роликів, кожна з яких встановлена в коромислі, при цьому коромисла розміщені так, що вісі, які проходять через центри роликів пари, розташовані один до одного під кутом 60 градусів, а тяги до траверси прикріплені за допомогою карданних шарнірів. Доцільно виконання карданного шарніра у виді кронштейнів, прикріплених до тяги і траверси відповідно, і зв'язаних хрестовиною. Доцільно виконання пружних з'єднань у виді підпружених нарізних сполучень. Розміщення коромисел так, що вісі, які проходять через центри пари роликів, розташовані один до одного під кутом 60 градусів, забезпечує оптимальний розподіл навантаження на ролики опорних елементів, так як при збільшенні кута збільшується імовірність втрати стійкості роликів під дією окружних зусиль, що виникають при обертанні вала шпинделя, а при зменшенні кута навантаження на ролики, що виникає від сили ваги вала і додаткових ударних навантажень, буде збільшува тися. На Фіг.1 приведено загальний вид зрівноважувального пристрою шпинделів прокатних станів; на Фіг.2 показано розріз А-А на Фіг.1; на Фіг.3 - карданний шарнір; на Фіг.4 показано перетин Б-Б на Фіг.3. Зрівноважувальний пристрій шпинделів (Фіг.1) складається з верхніх і нижніх балок 1 і 2, кінематично взаємозв'язаних двоплечими важелями 3. На балках 1 і 2 закріплені корпуси 4 за допомогою підпружених нарізних сполучень, що складаються з болта 5, гайки 6, контргайки 7 і пружини 8. У корпусі 4 розміщені опорні елементи, що складаються з двох опор 9, розташованих один до одного під кутом 60 градусів. На вісі 10 опори 9 встановлено коромисло 11 з можливістю повороту. В коромислі 11 встановлена пара роликів 12. За рахунок розміщення опор 9 під кутом 60 градусів коромисла 11 на опорах 9 розміщені так, що вісі, які проходять через центри роликів 12 пари розташовані, один до одного під кутом 60 градусів. До верхніх балок 1 прикріплена траверса 13, до якої за допомогою карданних шарнірів 14 прикріплені тяги 15, зв'язані з гідроциліндром 16 гідравлічного зрівноважувального механізму. Кожен карданний шарнір 14 (Фіг.3) складається з верхнього і нижнього кронштейнів 17, 18, зв'язаних хрестовиною 19. Верхній кронштейн 17 прикріплений до тяги 15, нижній кронштейн 18 - до траверси 13. Пристрій працює таким чином. Вал 20 верхнього шпинделя встановлюється на роликах 12, розміщених в корпусах 4, що закріпляються на верхніх балках 1. Вал 21 нижнього шпинделя встановлюється на роликах 12, розміщених в корпусах 4, що закріплюються на нижніх балках 2. Балки 1 і 2 з'єднуються за допомогою двоплечих важелів 3. В процесі експлуатації при обертанні валів 20 і 21 шпинделів відбувається знос вкладишів 22 шпинделів і, як слідство, відбувається зсув у просторі геометричних вісей валів 20 і 21 шпинделів відносно їх вісей обертання. При цьому за рахунок контакту валів 20 і 21 шпинделів з відповідними парами роликів 12, відбувається поворот коромисел 11 з розміщеними в них парами роликів 12 навколо вісей 10, встановлених в опорах 9, розташованих в корпусах 4, і навантаження на ролики 12 залишаються рівними. При роботі шпиндельного пристрою виникають поперечні коливання валів 20 і 21 шпинделів, що викликають вертикальні сили, дія яких передається на корпуса 4 через пари роликів 12, вісі 10 і опори 9. Ці сили визивають вертикальні переміщення корпусів 4 вздовж болтів 5, що кріплять гайками 6 і контргайками 7 корпуса 4 до балок 1 і 2. При цьому відбувається стискання або розтягнення пружин 8, які завдяки своїй жорсткості знімають навантаження, що впливають на болти 5. При непаралельності вісей гідроциліндра 16 і тяг 15 зрівноважувального механізму під дією горизонтальної сили кронштейн 17 карданного шарніра провертається навколо хрестовини 19 при нерухомому положенні кронштейна 18, прикріпленому до траверси 13, у результаті чого тяги 15 займуть нове положення, у якому зрізальні і згинальні сили будуть відсутні. Завдяки наявності карданних шарнірів і роликових опорних елементів забезпечується рівномірний розподіл навантажень на елементи зрівноважувального пристрою шпинделів, що сприяє підвищенню їхньої довговічності.