Запобіжний вузол з’єднання прокатного валка зі шпинделем

Реферат: Винахід належить до галузі прокатного виробництва. Запобіжний вузол з'єднання прокатного валка зі шпинделем містить хвостовик прокатного валка з лисками й муфту шпинделя з центральним отвором і пазами, які контактують з лисками хвостовика. На муфті в одній площині виконані внутрішнє й зовнішнє проточування, що утворюють кільцеву перемичку, товщина якої визначається з виразу: δ/D=0,05÷0,1, де δ - товщина перемички; D - зовнішній діаметр муфти. Ширина проточування й товщина перемички виконані рівними. Радіуси закруглень основ проточувань дорівнюють половині її ширини. Перевага даного рішення порівняно з прототипом полягає в цілеспрямованому руйнуванні найбільш дешевої деталі, тобто муфти шпинделя, і збереженні більш дорогих деталей привода. Наявність запобіжних муфт дозволить в 3...4 рази знизити число аварійних поломок дорогих деталей. UA 99777 C2 (12) UA 99777 C2 UA 99777 C2 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 Винахід належить до галузі прокатного виробництва й може бути використаний в з'єднаннях хвостовика прокатного валка з муфтою шпинделя для передачі крутного моменту. Відомий вузол з'єднання прокатного валка з універсальним шпинделем [див. Королев А.А. Конструкция и расчет машин и механизмов прокатных станов. - М.: Металлургия, 1969. - с. 195, рис. 96], що включає прокатний валок з лопаттю, змонтованою між бронзовими вкладишами, установленими в головці (вилці) шпинделя. У даній конструкції при випадковому перевантаженні можуть руйнуватися як шпинделі, так і лопаті прокатних валків масою від 5 до 40 тонн. Простої стана на ліквідацію аварії становлять 18…36 годин. Відомий вузол з'єднання прокатного валка з муфтою, закріпленою на шпинделі [B.C. Поляков и др. Справочник по муфтам. - Ленинград: Машиностроение, 1979. - с. 53]. Як і в попередній конструкції, при перевантаженні виходять з ладу дорогі деталі - валки, муфта, шпиндель, і, як наслідок, зростають простої на ліквідацію аварії. Відомий вузол з'єднання прокатного валка з муфтою шпинделя, виконаною у вигляді стакана з лопаттю, що містить хвостовик прокатного валка з лисками й муфту шпинделя з центральним отвором і пазами, що контактують з лисками хвостовика. Лопать муфти змонтована в головці шпинделя між бронзовими вкладишами [див. А.А. Королев. Конструкция и расчет машин и механизмов прокатных станов. - М.: Металлургия, 1969. - с. 197, рис. 98]. Цей вузол прийнятий за прототип. Як і в попередніх конструкціях, таке з'єднання не має запобіжного пристрою від перевантаження, а отже, для нього не виключаються поломки й простої. В основу винаходу поставлена задача розробити такий вузол з'єднання прокатного валка з муфтою шпинделя, у якому за рахунок виконання нових елементів і їхнього взаємного розташування муфта шпинделя, як найдешевша деталь, одночасно була б і запобіжником від перевантажень, що дозволить зберегти інші дорогі деталі - шпиндель і валок, та зменшити час простою на ліквідацію аварії. Для вирішення поставленої задачі в запобіжному вузлі з'єднання прокатного валка зі шпинделем, що містить хвостовик прокатного валка з лисками й муфту шпинделя із центральним отвором і пазами, які контактують з лисками хвостовика, відповідно до винаходу, на муфті в одній площині виконані внутрішнє й зовнішнє проточування, що утворюють кільцеву перемичку, товщина якої відноситься до зовнішнього діаметра в межах 0,05…0,1. Крім того, ширина проточувань і товщина перемички виконані рівними. Крім того, радіуси скруглень основ проточувань дорівнюють половині їх ширини. У даному рішенні крутний момент зі шпинделя передається на муфту й далі на валок, через кільцеву перемичку на муфті. При перевищенні граничного моменту перемичка руйнується, при цьому найбільш металомісткі й дорогі деталі (шпинделі й прокатні валки) залишаються цілими. Щоб злам був прямим, необхідно, щоб товщина перемички співвідносилася з діаметром у межах 0,05…0,1. Ширина перемички добирається, виходячи із двох умов: 1. Її найменше значення обмежене падінням утомної міцності й, відповідно, більш частими руйнуваннями при відсутності перевантажень. 2. Її найбільше значення обмежене переходом типу руйнування від бажаного "прямого зламу" до небажаного "косого зламу". З урахуванням цього можна рекомендувати як оптимальне компромісне рішення ширину перемички, рівну її товщині (фіг. 3), тобто: H=. Винахід пояснюється рисунками, на яких зображені: фіг. 1 - загальний вигляд вузла з'єднання прокатного валка з муфтою шпинделя; фіг. 2 - поперечний розріз муфти (А-А) по кільцевій перемичці; фіг. 3 - збільшений елемент "Б" кільцевої перемички. Вузол з'єднання прокатного валка з муфтою шпинделя включає хвостовик 1 прокатного валка з лисками й муфту шпинделя 2, що змонтована в головці шпинделя 3. Муфта шпинделя оснащена зовнішнім і внутрішнім проточуваннями, виконаними в одній площині А-А (фіг. 1), що утворюють кільцеву перемичку товщиною , яка визначається відомими методами розрахунку на міцність. Зовнішнє й внутрішнє проточування повинні мати однаковий радіус скруглення. При співвідношенні /D=0,05÷0,1 злам перемички буде прямим, при іншому співвідношенні не виключений косий злам, а отже, і осьовий розпір, тобто удар в осьовому напрямку прокатного валка, що буде сприйматися його підшипниками. Ширина проточувань (Н) вибирається рівною товщині () перемички, а радіус скруглення (r) основ проточувань - рівним половині їх ширини, з метою зниження концентрації напружень і реалізації спрямованого руйнування кільцевої перемички по найменшій площі перерізу. Пристрій працює в такий спосіб. Крутний момент від приводу (на фіг. не показаний) передається на шпиндель 3, його муфту 2 і хвостовик 1 прокатного валка. При перевищенні 1 UA 99777 C2 5 10 15 20 граничного крутного моменту кільцева перемичка муфти, як найбільш слабка ланка, руйнується й роз'єднує валок і шпиндель. Після цього оператор стана зупиняє приводний двигун. Зруйновані частини муфт нижнього й верхнього шпинделів демонтуються, і замість них установлюються нові. Після цього робота стана поновлюється. Перевага даного рішення порівняно з прототипом полягає в цілеспрямованому руйнуванні найбільш дешевої деталі, тобто муфти шпинделя, і збереженні більш дорогих деталей приводу. Наявність запобіжних муфт дозволить в 3…4 рази знизити число аварійних поломок дорогих деталей. ФОРМУЛА ВИНАХОДУ 1. Запобіжний вузол з'єднання прокатного валка зі шпинделем, що містить хвостовик прокатного валка з лисками й муфту шпинделя з центральним отвором і пазами, які контактують з лисками хвостовика, який відрізняється тим, що на муфті в одній площині виконані внутрішнє й зовнішнє проточування, що утворюють кільцеву перемичку, товщина якої визначається з виразу: δ/D=0,05÷0,1, де δ - товщина перемички; D - зовнішній діаметр муфти. 2. Пристрій за п. 1, який відрізняється тим, що ширина проточувань і товщина перемички виконані рівними. 3. Пристрій за п. 1, який відрізняється тим, що радіуси скруглень основ проточувань дорівнюють половині їх ширини. 2 UA 99777 C2 Комп’ютерна верстка А. Крижанівський Державна служба інтелектуальної власності України, вул. Урицького, 45, м. Київ, МСП, 03680, Україна ДП “Український інститут промислової власності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601 3