Роликова муфта

Изобретение относится к узлам соединения с пересекающимися осями, преимущественно, к муфтам для передачи повышенных крутящих моментов, используемых, например, в качестве шарниров шпинделей прокатных станов. Наиболее близким техническим решением (прототипом) является роликовая муфта, используемая в качестве шарнира шпинделя прокатного стана [1]. Муфта состоит из головки и обоймы, между которыми в полуцилиндрических пазах установлены бочкообразные ролики для передачи крутящего момента от обоймы к головке или наоборот. Для осевой фиксации роликов в полуцилиндрических пазах на торце головки со стороны обоймы закреплена ограничительная пластина, образующая кольцевой бурт. Недостатком прототипа по авторскому свидетельству №1605364 является сложность конструкции, повышенная стоимость муфты, вызываемая необходимостью установки дополнительного элемента - кольцевого бурта. Кроме того, бурт не обеспечивает надежной осевой фиксации роликов, т.к. он ограничивает осевое смещение роликов только в сторону обоймы, а с противоположной (правой) стороны от ролика, за полуцилиндрическими пазами головки, расположена кольцевая проточка для выхода инструмента при нарезании этих полуцилиндрических пазов, на величину которой может перемещаться ролик в осевом направлении вправо. Кольцевая проточка является неотъемлемым элементом технологии изготовления полуцилиндрических пазов, ее положение всегда однозначно определено за этими пазами в теле обоймы и головки, а размеры зависят от типоразмера инструмента, используемого для обработки пазов. Наличие кольцевой проточки приводит к возможности осевого перемещения бочкообразных роликов, что обуславливает неравномерность их нагружения и интенсивный износ полуцилиндрических пазов, что снижает работоспособность муфты. Кроме того, как и в аналоге, в проточке при работе шпинделя с наклоном происходит смещение оси шарнира со всеми вышеуказанными последствиями. В основу изобретения поставлена задача создания роликовой муфты, в которой благодаря исключению осевого смещения роликов и перемещения оси шарнира при работе шпинделя с наклоном обеспечивается равномерное нагружение роликов и за счет этого увеличивается работоспособность и долговечность муфты. Поставленная задача решается тем, что в роликовой муфте, содержащей головку с кольцевой проточкой для выхода инструмента при нарезании полуцилиндрических пазов и обойму, между которыми в полуцилиндрических пазах установлены бочкообразные ролики, согласно изобретению, головка и обойма сопряжены между собой по сферическим контактным поверхностям, а ролики выполнены с хвостовиками, размещенными в указанной проточке, при этом длина хвостовиков равна ширине кольцевой проточки. Предлагаемая роликовая муфта, как и известная, состоит из следующим сходных признаков головка с кольцевой проточкой для выхода инструмента при нарезании полуцилиндрических пазов; обойма; бочкообразные ролики, размещенные в полуцилиндрических пазах. В результате сопоставительного анализа предлагаемой конструкции муфты и обоймы установлено, что предложенное решение отличается: новым взаимодействием элементов конструкции - головка и обойма сопряжены между собой по сферическим контактным поверхностям; новыми конструктивными элементами - ролики выполнены с хвостовиками, длина которых равна ширине кольцевой проточки; новым размещение элементов - хвостовики роликов размещены в кольцевой проточке головки муфты. Поскольку в решении, принятом за прототип, выше перечисленные признаки отсутствуют, то они признаются новыми, а заявляемая конструкция роликовой муфты соответствует критерию изобретения "новизна". Заявляемое техническое решение имеет изобретательский уровень, т.к. предложенная конструкция роликовой муфты для специалиста явным образом не следует из уровня техники. Заявляемое изобретение промышленно применимо, технология изготовления устройства аналогичной конструкции освоена производством АО "НКМЗ". Между отличительными признаками и техническим результатом имеется причинно следственная связь: благодаря выполнению роликов с хвостовиками, размещенными в кольцевой проточке головки муфты, длина которых равна ширине этой проточки, исключается осевое перемещение роликов в полуцилиндрических пазах; исключение осевого перемещения роликов приводит к равномерному нагружению и износу роликов при работе муфты в тяжелых режимах (при наклоне шпинделя); равномерное нагружение и износ роликов и полуцилиндрических пазов приводит к повышению работоспособности роликовой муфты, что обуславливает повышение ее долговечности, т.е. срока службы; благодаря сопряжению между собой обоймы и головки по сферическим контактным поверхностям обеспечивается постоянное положение оси шарнира муфты, т.е. исключается ее смещение при перекосе шпинделя; постоянное положение оси шарнира обеспечивает постоянную нагрузку в шарнире, что приводит к равномерному нагружению роликов и также ведет к повышению работоспособности муфты со всеми вытекающими из этого преимуществами (последствиями). Таким образом, преимущество предложенной роликовой муфты заключается в том, что с помощью средств, указанных выше, обеспечивается повышение ее работоспособности и долговечности. На фиг.1 показана роликовая муфта, общий вид; на фиг.2 - разрез А - А на фиг.1. Роликовая муфта включает головку 1 и обойму 2, соединение с валами 3 и 4. Между головкой и обоймой в нарезанных на их соответственно наружной и внутренней поверхностях полуцилиндрических пазах установлены бочкообразные ролики 5 для передачи крутящего момента от обоймы к головке или наоборот. Головка и обойма сопряжены между собой по сферическим контактным поверхностям диаметра D, выполненным на кольцах 6 и 7, крышке 8 и наружной поверхности головки. Кольцо 6, ограничивающее осевое смещение роликов в сторону обоймы, жестко установлено в торцевой части головки. А кольцо 7 жестко установлено в обойме. Крышка 8, закрепленная болтами 9 на торце обоймы 2, осуществляет герметизацию роликовой части муфты. Между крышкой 8 и головкой 1 установлено уплотнение 10, закрепленное с помощью фланца 11, который крепится к крышке болтами 12. При нарезании полуцилиндрических пазов на обойме и головке выполняются кольцевые проточки 13 и 14 для выхода инструмента (резца), а также базовые проточки со стороны входа инструмента для контроля требуемой глубины нарезания полуцилиндрических пазов. Указанные проточки увеличивают требуемую длину паза с учетом технологического осевого зазора (d) на величине проточки (а). Для компенсации увеличения длины пазов ролики 5 выполнены с односторонними хвостовиками 15, длина которых (l) равна ширине кольцевой проточки 14 для выхода инструмента при нарезании полуцилиндрических пазов. При работе муфты ролики могут упираться хвостовиками 15 в вертикальную стенку проточки 14 или левым торцем в кольцо 6 (в зависимости от угла наклона шпинделя в пределах технологического зазора d происходит осевое смещение роликов), в результате чего, ролики удерживаются от осевого смещения в требуемом положении по оси центрального сечения А - А роликового шарнира. Кроме того, при работе роликовой муфты в режиме наклона шпинделя благодаря сферическому сочленению головки 1 шпинделя и обоймы 2 валка, которое реализуется посредством сферических втулок 7 и 6; 8 и 1, ось шарнира остается постоянной, в результате чего центральное сечение А - А головки с роликами взаимодействуют с постоянным сечением обоймы 2 с полуцилиндрическими пазами. Все это обеспечивает равномерное нагружение роликов по окружности зацепления и повышает работоспособность муфты и ее долговечность. Кроме того, отсутствие дополнительного элемента - кольцевого бурта для удержания роликов от осевого смещения упрощает конструкцию муфты и снижает ее стоимость.