Шпиндель пружний високомоментний

1. Шпиндель пружний високомоментний для з'єднання горизонтальних неспіввісних валів, який C2 2 (19) 1 3 мою методом вулканізації. Такий шпиндель за відносним моментом (1,4¸2,2Н×м/мм) практично не відрізняється від попереднього. Пружний елемент із гуми працює на зсув (зріз), що обумовлює його низький ресурс. Крім того, при перекосах шпинделя виникають осьові навантаження, що діють як на його пружні елементи, так і на підшипники шестеренної кліті й прокатних валків стана. Відновлення відпрацьованих пружних елементів шляхом повторної вулканізації потребує спеціального устаткування, що в умовах прокатних цехів досить проблематично. В основу винаходу поставлено завдання розробити таку конструкцію шпинделя, у якої введення нових елементів і конструктивна зміна відомих дозволили б розширити функціональні можливості й спростити заміну відпрацьованого пружного елемента в умовах цеху. Для вирішення поставленого завдання в пружному шпинделі для з’єднання горизонтальних не співвісних валів, що містить вал, на кінцях якого закріплені пружно-компенсувальні муфти, що складаються із зубчастих втулок, зубчастих обойм і пружних елементів з еластомеру, відповідно до винаходу зуби кожної втулки й обойми розміщені у відповідних їм западинах і утворюють між собою зазор, у якому змонтовано пружний елемент з еластомеру у вигляді зубчастої втулки, яка за формою відповідає формі зазору. Крім того, зубчаста втулка з еластомеру зафіксована від осьового зсуву щодо зубчастої обойми або щодо зубчастої втулки. Крім того, зуби втулок і обойм мають трикутну форму, а закруглення западин і вершин виконані по радіусах, уписаних у трикутник. Крім того, між торцями зубчастих обойм і втулок установлено гарантований зазор, забезпечуючий осьовий зсув вала із втулками відносно обойм у його межах. Таким чином, при передачі крутного моменту між зубами втулки й обойми виникає пружний зв'язок за рахунок пружної деформації стиску зубчастої втулки з еластомеру. Завдяки великій площі контакту між зубами в пружному елементі знижуються напруження, що дозволяє збільшити пропорційно крутний момент. Відносний крутний момент (розрахунковий) такого шпинделя на порядок вищий, ніж у відомих конструкцій, і становить 150¸250Н×м/мм. Фіксація пружної втулки обмежує осьове переміщення обойми відносно зубчастої втулки й розвантажує шпиндель від осьових ударних навантажень. Виконання зубів трикутної форми із закругленими вершинами й западинами дозволяє спростити їх виготовлення й рівномірно розподілити навантаження, особливо при кутових перекосах шпинделя. Осьовий зазор між торцями обойм і зубчастими втулками робить вал «плаваючим» у межах зазору, що усуває при перекосах осьові навантаження на підшипники вала шестеренної кліті й підшипники прокатних валків стана. Сутність винаходу пояснюється кресленням, де на Фіг.1 показано загальний вигляд пружного 88072 4 шпинделя в осьовому перерізі; на Фіг.2 - поперечний розріз пружної муфти в збільшеному масштабі. Пружний шпиндель (Фіг.1) містить вал 1, на кінцях якого закріплено зубчасті втулки 2 із зовнішніми зубами, зубчасті обойми 3 із внутрішніми зубами, пружні елементи у вигляді зубчастих втулок 4 з еластомеру (наприклад, поліуретану), змонтованих у зазорі, утвореному зубами втулки, й обойми й зафіксованої від осьового переміщення щодо обойми стопорним кільцем 5. При цьому вал 1 разом із зубчастими втулками 2 змонтовано в обоймах 3 з осьовим зазором «S» (див. Фіг.1), що дозволяє йому зміщатися відносно обойм в осьовому напрямку, тобто він є «плаваючим» валом. Таке рішення дозволяє розвантажити підшипники прокатних валків стана й валів шестеренної кліті від осьових навантаженв. Права обойма 3 напресована на вал 6 шестеренної кліті (на Фіг.1 кліть не показана). Сам вал 1 спирається на врівноважу вальну опору 7 (показано умовно). У ліву обойму 3 змонтовано хвостовик прокатного валка (на Фіг.1 не показаний). Для зручності монтажу пружних втулок 4 торці зубів втулок 3 і обойм 2 постачені заходними фасками (прямими або радіусними). Кут закручування кожної пружної муфти 1-5-2 градуси, кут перекосу шпинделя - до З градусів. Ресурс пружного елемента, виконаного з поліуретану при допустимому напруженні на стиск і модулі 60¸65МПа, становить не менше трьох років безперервної роботи, що на порядок вище, ніж у гуми. Заміна пружної зубчастої втулки 4 здійснюється шляхом демонтажу вала 1 із зубчастими втулками 2 і установки нових пружних втулок в обоймах 3, замість відпрацьованих без спресування обойм із шестеренної кліті, тобто безпосередньо в цеху. Шпиндель працює в такий спосіб. При пуску крутний момент із вихідного вала 6 шестеренної кліті передається на обойму 3 і через її зуби на пружну втулку 4 (див. Фіг.2). Зусилля деформації стиску пружного елемента передаються на зуби втулки 2, потім на вал 1, ліву зубчасту втулку 2, пружну втулку 4, обойму 3 і прокатний валок. Коли сили деформацій пружних втулок перевищать сили опору прокатних валків, останній почне обертатися в той самий бік. При цьому права зубчаста обойма 3 щодо лівої закручується при максимальному навантаженні на 2-г4 градуси. При сталому режимі крутний момент знижується в 2¸3 рази, відповідно пропорційно знижується деформація пружних втулок 4 і кут закручування. Таким чином, динамічні навантаження (пікові, технологічні або при реверсі) згладжуються за рахунок поглинання цієї енергії деформацією пружних втулок і не передаються на вузли й деталі агрегату. Кут нахилу шпинделя під час роботи може як бути постійним, так і змінюватися в розрахункових межах. Величина кута нахилу визначається допустимою деформацією пружного елемента. Кут нахилу шпинделя може бути збільшений до 6¸10° за рахунок виконання зубів бочкоподібної форми. Однак це ускладнює технологію виготовлення й знижує крутний момент. 5 Застосування пропонованого пружного шпинделя, порівняно з прототипом дозволить на порядок збільшити переданий крутний момент (при однакових габаритах), що дозволить застосовува 88072 6 ти його на листопрокатних і сортових станах. На порядок збільшити міжремонтний ресурс, спростити ремонт шляхом безпосередньої заміни пружного елемента в умовах цеху. 7 Комп’ютерна верстка А. Крижанівський 88072 8 Підписне Тираж 28 прим. Міністерство освіти і науки України Державний департамент інтелектуальної власності, вул. Урицького, 45, м. Київ, МСП, 03680, Україна ДП “Український інститут промислової власності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601