Шарнір універсального шпинделя

Изобретение относится к металлургическому оборудованию, а именно к устройствам для передачи вращения рабочим валкам прокатных становь Цель изобретения - повышение надежности и несущей способности. Шарнир содержит обойму, имеющую муфту и шарнирную часть. В шарнирной части обоймы размещена втулка и в их цилиндри •ческих пазах установлены бочкообразные ролики! В диаметрально расположенных пазах муфты обоймы закреплены сменные планки, через которые передается рабочий момент лопатообразному хвостовику рабочего валка. Особенность конструкции заключается в том, что пазы обоймы и втулки размещены группами. При этом шаг между продольными осями пазов каждой группы одинаков, а шаг между соседними группами превышает шаг внутри групп. Каждая из групп имеет ось симметрии, совпадающую с одной из осей симметрии поперечного сечения муфты. Радиальные прямые, проходящие через вершины прямоугольных пазов муфты, делят расстояние между крайними пазами соседних групп на две части с соотношением частей, находящихся в диапазоне" 1,15~2,0о Это позволяет зоны концентрации напряжений в шарнирной части обоймы и муфте удалить друг от друга таким образом, чтобы исключить их отрицательное взаимовлияние без усложнения конструкции шарнира. 7 ил. 00 Изобретение относится к металлургическому оборудованию, а именно к устройствам для передачи вращения ра бочим валкам прокатных станов. Цель изобретения - повышение надежности и несущей способности. На фиг. 1 показан шарнир, поперечный разрез; на фиг. 2 - разрез А-А на фиг. 1; на фиг. 3 - вид Б 9-91 u~ на фиг о 2; на фиг. 4 - вариант конструкции шарнира, когда муфта размещена во втулке, поперечный разрез; на фиг. 5 - эпюры прироста изгибных напряжений в радиальных сечениях муфты вследствие влияния прямоугольных пазов различного профиля; на фиг. 6 - эпюра прироста изгибных напряжений в радиальных сечениях niap 1633581 ками В о В^, В £ на осевой линии. Точнира вследствие влияния пазов обоймы; ка А на той же оси ограничивает пона фиг. 7 - фрагмент развертки внутвышенные напряжения с одной стороренней поверхности обоймы. ны, являясь общей для всех эпюр, а Шарнир универсального шпинделя точки С о С^, Сз ~ с другой стороны содержит обойму 1, имеющую муфту для соответствующих эпюр. длиной Lj и шарнирную часть длиной L^, между которыми выполнена проточКак видно, асимметрия каждой из ка длиной 1. В шарнирной части обойэпюр повышенных напряжений относимы 1 размещена втулка 2 и в их ци10 тельно наименьшего радиального сечелиндрических пазах установлены бочкония, определяемая длиной дуг АВ и образные ролики 3. Для осевого взаВС, увеличивается с ростом Q& , (При имодействия обоймы 1 и втулки 2 X = 0 эпюра становится симметричпружиной 4 к диску 5 с пятой 6, разной) . Для предельных применяемых на мещенными в проточке, подпружинен 15 практике значений углов 9Є,= 55 сошток 7. В выточке обоймы 1 размеотношения щено стопорное кольцо 8, Крышка 9 с уплотнением 10 удерживает смазку • ™ - 2,0 и в полости шарнира. В диаметрально . расположенных прямоугольных пазах 20 муфты обоймы закреплены сменные Наличие фасок и скруглений вершин• планки 11, через которые передается прямоугольных пазов не меняет харабочий момент лопатообразному хвосрактера эпюр и указанных соотношений. товику рабочего валка. Аналогично получена эпюра повыУгол % (фиг. 5) определяет в по25 шенных напряжений, обусловленных лости муфты положение краев планок. концентратором от цилиндрического Анализ существующих конструкций паза (фиг, 6 ) . При наружном распомуфт, находящихся в эксплуатации ложении паза эпюра не отличается от на различных прокатных станах, поприведенной. Учитывая совпадение казывает, что величина 'б находится Э 30 знаков напряжений в муфте и шарнирв пределах от 35 до 55°„ ной части, необходимо исключить совОбойма 1 представляет кольцо пемещение на одной образующей эпюр ременной жесткости с муфтой длиной й£ (#.) (Фиг. 5 и 6) от прямоугольных Lf и шарнирной частью длиной L £ . и цилиндрических пазов для варианта Экспериментальные исследования напряразмещения муфты во втулке (фиг. 4 ) . женно-деформированного состояния и Иначе происходит суммирование повывид разрушений обоймы в процессе шенных напряжений. Цилиндрические эксплуатации показывают, что основпазы на окружности центров должны ным внутренним силовым фактором, размещаться группами, которые отдевызывающим разрушения, является зналены друг от друга зонами действия 40 повышенных напряжений, обусловленных копеременный изгибающий момент о Это позволяет использовать расчетную наличием прямоугольных пазо"в. При схему плоского кривого бруса с крупэтом образуются две пары противопоными выемками под действием изгибаложно расположенных групп цилиндриющего момента И для получения вида ческих пазов, одна из которых имеет 45 ось симметрии, совпадающую с осью эпюр напряжений и их анализа (Писаренко Г.С. и др. Сопротивление матесимметрии муфты N 4 - Nj и шаг распориалов,, - К.: Вища школа, 1986, ложения пазов t( , а другая - Nj,- N a с. 457-465). Эпюры прироста изгиби шаг t 2 . Шаг между группами пазов ных напряжений для муфты вследствие превышает шаг между пазами внутри выполнения в ней прямоугольного паза *50 групп о Расстояние между крайними различной ширины Lg показаны на пазами групп t 3 делится осями N^-flU, фиг* 5. Ограничивают углами * С и В Э проходящими через вершины прямоугольобласть повышенных напряжений. Максиных пазов, в указанном выше соотномумы эпюр I, II, III совпадают с шении, равном 1,15 - 2,0о радиальными сечениями наименьшей 55 Когда муфта размещена в обойме площади, которые проходят через вер(фиг. 1 и 2 ) , расположение цилиндришины прямоугольных пазов соответческих пазов шарнирной части на ственно I, II, III и обозначены точучастках внутренней поверхности, on = 35» - Р І - f * 1633581 * ность обоймы, что в условиях действия переменных во времени и ударных нагрузок обеспечивает повышение ее предела выносливости, вероятности неразрушения и, как следствие, высокие несущую способность и надежность шарнира шпинделя. Это позволяет сократить затраты на изготовление, лик10 видацию поломок и ремонт оборудования, а также простои станков. ределяемых углом ( - % , обуславли3 вает совмещение зон повышенных напряжений и двухстороннее ослабление продольного сечения обоймы. Осевая протяженность очага концентрации напряжений, повышающая вероятность образования усталостной трещины равна сумме L< + L 2 . Максимальное ослабление продольного сечения будет при совпадении радиальных прямых, проходящих через вершины прямоугольных пазов и центры цилиндрических пазов. Расположение зон повышенных напряжений от цилиндрических пазов за пределами участков внутрен- , ней поверхности, определяемых углами 6 -'Э& , как показано на фиг. 7, не вызывает совмещения зон повышенных напряжений в осевом направлении. В этом случае односторонние ослабления подкреплены участками повышенной прочности. Ф о р м у л а 15 20 І Шарнир работает следующим образом- 25 Передача вращения и крутящего момента под углом от втулки 2 к шарнирной части обоймы 1 осуществляется через бочкообразные планки 11, крутящий момент передается приводно- 30 му концу прокатного валка* Пружина 4 компенсирует осевые перемещения обоймы 1 относительно втулки 2. Центровка шарнира обеспечивается бочкообразными поверхностями вершин зу35 бьев втулки 2, В предлагаемом шарнире универсального шпинделя зоны концентрации напряжений в шарнирной части обоймы и муфте удалены друг от друга таким 40 образом, что исключено их отрицательное взаимовлияние. Без усложнения конструкции повышена объемная проч и з о б р е т е н и я Шарнир универсального шпинделя, включающий обойму, состоящую из двух частей - шарнирной, содержащей втулку, установленную внутри обоймы и сопряженную с ней посредством тел качения, размещенных в их цилиндрических пазах, и муфтовой, с посадочным местом для хвостовика валка, имеющим диаметрально расположенные пазы, в которые помещены планки, о т л и ч а ю щ и й с я тем, что, с целью повышения надежности и несущей способности, пазы обоймы и втулки расположены группами, при этом шаг между продольными осями пазов каждой группы одинаков, шаг между продольными осями крайних пазов соседних групп превышает шаг между продольными осями пазов внутри групп, каждая из групп пазов имеет ось симметрии, совпадающую соответственно с одной из осей симметрии поперечного сечения муфты, а радиальные прямые, проходящие через вершины прямоугольных пазов муфты, делят расстояние между крайними пазами соседних групп на две части с соотношением частей, находящимся в диапазоне 1,15 - 2,0. 1633581 Фиг / И і S 5 7 \ \ \ \ Фиг.і A-A 163358 Вид Б 163358 M Фиг.5 1633581 I L л Фиг.7 Редактор С. Кулакова Составитель Б, Бейнфест Редактор М.Дпдык ^ Техред С. Иекмар Заказ 938/ДСП Тираж 172 Подписное В И П Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР НИИ 113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д . 4/5 Производственно-издательский комбинат "Патент 11 , г. Ужгород, ул. Гагарина, 101