Універсальний шарнір

УКРАЇНА (19) 39501 d» A a (51) 7В21В35/14 МІНІСТЕРСТВО ОСВІТИ І НАУКИ УКРАЇНИ ОПИС ДЕРЖАВНИЙ ДЕПАРТАМЕНТ ІНТЕЛЕКТУАЛЬНОЇ • • ВЛАСНОСТІ ДО ДЕКЛАРАЦІЙНОГО ПАТЕНТУ НА ВИНАХІД видається під відповідальність власника патенту (54) УНІВЕРСАЛЬНИЙ ШАРНІР (21)2000095311 5 (22) 15.09.2000 * • ! (24) 15.06.2001 • ' (46) 15.06 2001, Бюл № 5, 2001 р. (72) Каушанський ігор'Борисович, Єлецьких Володимир Іванович, Стеч Володимир Станіславович, Барабаш Андрій Володимирович, Гордієнко Олександр Володимирович. Голінко Володимир Миколайович (73) ЗАКРИТЕ АКЦІОНЕРНЕ ТОВАРИСТВО "НОВО-КРАМАТОРСЬКИЙ МАШИНОБУДІВНИЙ ЗАВОД" (57) Універсальний шарнір, містить лопать, яка розділена на дві частини прорізом, вилку з циліндричною розточкою та розташовані між ними вкладиші, які складені з основної та додаткової частин, що контактують одна з одною по похилим плоским поверхням та сполучаються з робочими площинами лопаті і циліндричною поверхнею тертя вилки, сухар, що взаємодіє з вкладишами та прорізом лопаті, а також пружинний вузол, до складу якого входять пружина, шпилька та гайка, який відрізняється тим, що додаткова частина кожного вкладиша контактує тільки з однією з частин лопаті, а з другою частиною лопаті контактує основна частина вкладиша, при цьому додаткова частина вкладиша має Т-образний поперечний переріз, а сполучена з нею основна частина відповідний йому паз, крім того, гайка пружинного вузла взаємодіє з додатковою частиною вкладиша, шпилька з'єднана з основною частиною вкладиша паралельно похилій контактній поверхні, а пружина встановлена з можливістю взаємодії1 з основною і додатковою частинами вкладиша Винахід відноситься до машинобудування і може бути використано для передачі крутячих моментів поміж неспіввісними валами, наприклад, у приводах нереверсивних клітей прокатних станів. Відомий універсальний шарнір шпинделя кліті прокатного стану, який складається з вилки шпинделя і лопаті, яка розділена на дві частини прорізом. В циліндричній розточці вилки шпинделя розміщені бронзові вкладиші ковзання, які у напрямі осі розточки утримуються циліндричними заплечиками У прорізі лопаті розташовано сухар прямокутного або циліндричного перерізу з цапфами на кінцях (Целиков А.И., Смирнов В В. "Прокатные станы» Металлургиздат, 1958, стр 157). Утворений з таких елементів шарнір Гука дозволяє передавати обертання при кутовому перекосі весей вилки шпинделя і лопаті, завдяки можливості розвороту цих деталей навколо двох взаємно перпендикулярних вісей * осі циліндричної розточки вилки та осі сухаря. Недоліком описаної конструкції універсального шарніру є низька зносостійкість внаслідок дії слідуючих факторів: - при застосуванні у шпинделях прокатних станів шарніри Гука становлять у парі один з одним при розміщенні весей шарнірів строго у одній площині. Навантаження шпинделя крутячим мо ментом одного знаку, наприклад, у клітях нереверсивних станів, веде до однобічного зносу вкладишів розміщених попарно шарнірів та взаємному перекосу весей розвороту шарнірів на визначений кут; - завдяки тому, що осі ведучого та відомого валів у шпинделі зміщені у простору, взаємний перекіс весей розвороту шарнірів веде до нерівномірного обертання відомого валу та динамічних навантажень на увесь привод При навантаженні шпинделя перемінним по знаку крутячим моментом при коливаннях елементів привода наявність зазорів у вкладишах приводить до ударного навантаження вузлів приводу та підвищенню навантажень у 3-5 разів порівнюючи з статичним їх прикладанням У якості прототипу вибрано універсальний шарнір по заявці на винахід № 2000052881 от 22 05.2000 р , В21В 35/14, який містить лопать, що розділена прорізом на дві частини, вилку з циліндричною розточкою та розміщені між ними вкладиші, які складені з основною та додаткової частин, що контактують одна з одною по похилим плоским поверхням, та сполучаються з лопаттю і вилкою, а також пружинний вузол і сухар, який взаємодіє з вкладишами і прорізом лопаті. Основна та додаткова частини вкладиша під впливом зу со О ю О) < 39501 сил л я пружини, яка взаємодіє з додатковим вкладишем та гайкою пружинного вузла, можуть взаємно переміщатися у напрямі вибору зазорів між лопаттю і вилкою До позитивної якості цієї конструкції універсального шарніру треба віднести можливість вибору зазорів між сполученими деталями та збереження перпендикулярності весей взаємних розворотів шарніра під час передачі перемінного крутячого моменту у реверсивних прокатних клітях Недоліки конструкції універсального шарніру по прототипу виявляються при його застосуванні у приводі нереверсивних клітей прокатних станів. Однобічний знос вкладиша під час передачі крутячого момен-ту одного знаку не може бути компенсованим переміщенням додаткової частини вкладиша без взаємного перекосу вісей розвороту елементів шарніру та появи, в наслідок цього, при роботі шарніру додаткових динамічних навантажень Крім того, вибір зазооу між лопаттю і вилкою зміщенням основної та додаткової частин вкладиша за допомогою пружини може привести до збиточного натягу сполучених елементів шарніру, виникненню труднощів при влученні мастила на поверхні тертя До основи винаходу поставлена задача підвищення стійкості елементів універсального шарніру при використанні у нереверсивних клітях при одночасному спрощуванні його конструкції Задача підвищення стійкості елементів універсального шарніру при використанні його у приводах клітей нереверсивних прокатних станів вирішена за рахунок технічного результату, який полягає у тому, що при компенсуванні однобічного зносу вкладишів, який спостерігається у нереверсивних клітях прокатних станів, виключена можливість перекосу від перпендикулярного положення вісей розвороту елементів шарніру тим, що вибір зазорів відбувається тільки у зношеній частині вкладишу переміщенням розташованої там додаткоsoi1 його частини, при цьому незношена частина вкладишу зберігає базовий розмір. Підвищення стійкості елементів універсального шарніру досягається також за розрахунок обмеження переміщення додаткової частини вкладиша за допомогою гайки та пружини, що дозволяє уникнути надмірного натягу у сполученнях елементів, полегшити влучення мастила на поверхні тертя При цьому додаткова частина вкладиша має більш просту і технологічну конструкцію та виключає установку додаткової шайби у шарнірі і установочного гвинта при перевалці валків, завдяки Тобразній формі поперечного перерізу Для досягнення вищезгаданого технічного результату в універсальному шарнірі, до складу якого входить лопать, яка розділена на дві частини прорізом, вилка з циліндричною розточкою та розташовані між ними вкладиші, які складені з основної та додаткової частин, що контактують одна з одною по похилим плоским поверхням та сполучаються з робочими площинами лопаті І циліндричною поверхнею тертя вилки, сухар, що взаємодіє з вкладишами та прорізом лопаті, а також пружинний вузол, до складу якого входять пружина, шпилька та гайка, згідно з винаходом додат кова частина кожного вкладиша контактує тільки з однією з частин лопаті, а з другою частиною лопаті контактує основна частина вкладиша, при цьому додаткова частина вкладиша має Т-образний поперечний переріз, а сполучена з нею основна частина - відповідний йому паз, крім того, гайка пружинного вузла взаємодіє з додатковою частиною вкладиша, шпилька з'єднана з основною частиною вкладиша паралельно похилій контактній поверхні, а пружина встановлена з можливістю взаємодії з основною і додатковою частинами вкладиша. В результаті порівняльного аналізу пропонуємого технічного рішення з прототипом встановлено, що вони мають загальні ознаки: - лопать, яка розділена на дві частини прорізом; * - вилку з циліндричною розточкою; - вкладиші, які складені з основної і додаткової частин. - основна та додаткова частини вкладишів контактують між собою по похилим плоским поверхням; - вкладиші сполучаються з робочими пло- • щинами лопаті та циліндричною поверхнею тертя вилки; - сухар, який взаємодіє з вкладишами та • прорізом лопаті, - пружинний вузоп, до складу якого входять пружина, шпилька і гайка, та відмінні ознаки: - додаткова частина кожного вкладиша контактує тільки з однією частиною лопаті; - основна частина вкладиша контактує з другою частиною лопаті. - додаткова частина вкладиша має Т-образ. ний поперечний переріз- основна частина вкладиша має Т-образний паз, який сполучається з Тобразним додатковим вкладишем; - гайка пружинного вузла взаємодіє з додатковою частиною вкладишу; - шпилька пружинного вузла з'єднана з основною частиною вкладиша паралельно похилій контактній поверхні; - пружина встановлена з можливістю взаємодії з основною і додатковою частинами вкладиша Таким чином, пропонуєма конструкція шарніра має нове виконання елементів та нові зв'язки елементів І деталей. Поміж ВІДМІННИМИ ознаками і досягаємим технічним результатом є причинно-наслідковий зв'язок Завдяки тому, що додаткова частина кожного вкладиша контактує тільки з однією з частин попаті, а з другою її частиною контактує основна частинавкладиша при зносі поверхонь тертя шарніру у нереверсивних клітях виключено перекіс від перпендикуляра весей елементів шарніру, що у свою чергу зменшує динамічні навантаження у шарнірі та підвищує його СТІЙКІСТЬ. Завдяки тому, що можливість переміщення додаткової частини вкладишу обмежена гайкою та пружиною, виключений додатковий натяг у сполученнях елементів шарніру та полегшено влучення мастила на поверхні тертя, що також підвищує стійкість шарніру Завдяки виконанню додаткової частини Тобразного поперечного перерізу, а сполученої э 39501 нею частини основного вкладиша з відповідним пазом І розміщенню у них пружинного вузлу, стало можливим фіксування взаємного положення цих частин під час перевалки за допомогою пружинного вузла, що дозволяє спростити конструкцію за рахунок виключення спеціального пристосування. Виключення з зазначеної вище сукупності відмінних ознак хоча б однієї не забезпечує отримання нової якості - високої стійкості універсального шарніру при використанні у нереверсивних клітях прокатних станів та спрощення його конструкції. Пропонуєме рішення не відомо з рівня техніки і тому воно є новим. Пропонуєме технічне рішення має винахідницький рівень, тому що ця конструкція універсального шарніру для фахівця наявним чином не слідує з рівня техніки. Пропонуєме рішення промислово застосовано, тому що його технічне та технологічне виконання не являє труднощів на машинобудівних заводах. По цьому рішенню виконано технічний проект універсального шпинделя нереверсивних чорнових клітей стану 2000 г.п. Новолипецького металургійного комбінату. Таким чином, пропонуємому рішенню може бути дана правова охорона, тому що воно є новим, має винахідницький рівень і промислове застосовано, тобто відповідає усім критеріям вйнахоДУ винахід пояснюється кресленнями, на яких зображено: - на фіг 1 • універсальний шарнір, загальний вигляд; - на фіг 2 - розріз А-А на фіг. 1; - на фіг 3 - місце І на фіг. 2. Шарнір містить лопать 1, яка розділена прорізом на дві частини 2 І 3, вилку 4 та розташований між ними центруючий елемент у виді вкладишів ковзання 5. Зовнішня поверхня вкладишів ковзання 5 сполучається з циліндричною розточкою вилки 4, а плоскі поверхні з площинами тертя лопаті 1. Кожний вкладиш 5 виконай складеним з двох частин основної 6 та додаткової 7. Основні частини 6 вкладишів мають буртики 8, які входять у циліндричний паз вилки 4 та з'єднані між собою сухарем 9. Основна частина 6 має Т-образний паз 10, який виконано похилим відносно осі циліндричної поверхні вкладиша, кут нахилу лежить в межах 4-6°. Додаткова частина 7 вкладиша 5 має Т-образний поперечний переріз і виконано у виді клина по довжині також з кутом нахилу, який збігається з кутом нахилу Т-образного пазу основної частини 6 вкладиша 5. Основна частина 6 вкладиша 5 своєю плоскою поверхнею 11 опирається на одну частину З лопаті 1, на другу частину 2 лопаті 1 опирається додаткова частина 7 вкладиша 5 В шпинделях клітей нереверсивних станів спостерігається однобічний знос, тому наявність на цій стороні клинової додаткової частини 7 дозволяє компенсувати знос та зберегти кут 90° між вісями повороту лопаті 1 і вилки 4 Дпя збереження положення додаткової частини 7 вкладиша 5 відносно основної частини 6 вкладиша 5 під час відсутност! лопаті 1 {у процесі перевалки валків) служать поверхні 12, які виконано паралельно клинової поверхні, що дозволяє у процесі перевалки зберегти розмір L Можливість переміщення додаткової частини 7 вкладиша 5 відносно основної частини 6 вкладиша 5 (під час настроювання) здійснюється за допомогою гайки 13, яка зв"язана з шпилькою 14, що угвинчена в основу частину 6 вкладиша 5. Вісь шпильки 14 паралельна клинової поверхні. Для вибору зазорів між гайкою 13 і додатковою частиною 7 вкладиша 5 служить пружина 15, яка впирається одним кінцем на додаткову частину 7, а другим на основну частину 6 вкладиша 5. Універсальний шарнір працює таким чином. При роботі шарніру у нереверсивному режимі крутячий момент передається від лопаті 1 через ії частину 2, додаткову частину 7 вкладиша 5 та основу його частину 6 вилці 4. При перекосі валів tx віднбсне зміщення забезпечується обертанням вилки 4 по циліндричним поверхням основних частин 6 вкладишів 5 та повертанням лопаті 1 при її ковзанні по плоским поверхням додаткових ЧРСтин 7 та основних части 6 вкладишів 5 При зйосі поверхонь ковзання той частини вкладиша у якій розташована додаткова частина 7 вкладиша 5, обертанням вручну гайки 13 переміщують додаткову частину 7 до встановлення початкового розміру L, що усуває виникнення зазорів та відновлює перпендикулярність весей розвороту вилки 4 і лопаті 1. Основна частина б вкладиша 5, яка опирається на часть 3 лопаті 1, у процесі роботи практично не зношується та служить базової поверхнею при регулюванні універсального шарніРУ Передання обертання від лопаті 1 до вилки 4 відбувається плавно без динамічних навантажень Під час перевалки валків додаткових операцій по регулюванню та настройці універсального шарніру не потрібно. Із усього вище викладеного видно, що пропонуємий винахід забезпечує компенсування зносу поверхонь тертя при періодичному обслуговуванні шарніру, виключає виникнення зазору у ньому та небажаного натягу у сполучених деталях, який веде к підвищенню зносу елементів шарніру. Все це дозволяє виключити виникнення динамічних навантажень у шпинделі та веде до підвищення стійкості і довговічності як універсального шарніру, так і приводу в цілому. 39501 10 Фіг. 1 A-A Фіг. 2 39501 Фіг. З Тираж 50 екз Відкрите акціонерне товариство «Патент» Україна 88000. м Ужгород, вул Гагаріна 101 {03122)3-72-89 (03122)2-57-03