ШАРНИРНЫЙ УЗЕЛ ДЛЯ ШПИНДЕЛЬНОГО УСТРОЙСТВА Российский патент 1997 года по МПК B21B35/14 

Изобретение относится к области машиностроения, а точнее, к шарнирным узлам шпиндельных устройств.

Наиболее эффективно изобретение может быть использовано в приводах различного оборудования для соединения валов с угловыми перекосами осей.

Известен универсальный шпиндель.

Этот шпиндель содержит вал, крестовины и радиальные подшипники качения, причем крестовины снабжены самоустанавливающимися пятовыми опорами и установленными на них опорными подшипниками [1]
Недостаток этой конструкции заключается в том, что за счет выполнения крестовины с увеличением по длине шипами для установки на них уплотняющих колец диаметральные габариты шпинделя возрастают, при этом прочность крестовины из-за удлиненных шипов уменьшается.

Использование крестовины с удлиненными шипами является вынужденным, поскольку выступы на вершинах основания крестовины рассматриваемый конструкции (как и всех известных подобных конструкций) препятствуют вхождению крестовины в отверстия проушин полумуфт при их сборке. Это происходит из-за того, что габаритные размеры основания крестовины (на котором выполнены ее шипы), имеющей форму параллелепипеда, превышают размеры пропускного сечения отверстия проушины, в которое крестовина вводится при сборке.

В результате нагрузочная способность и ресурс полумуфт не доиспользуется и в целом нагрузочная способность и ресурс универсального шпинделя уменьшены по их величине, определяемых геометрическими и прочностными параметрами крестовины.

Из известных шарнирных узлов шпиндельных устройств наиболее близким по технической сущности является шпиндель на подшипниках качения для прокатных станов [2]
Этот шпиндель содержит неразъемную крестовину с лысками на диаметрально расположенных шипах и полумуфты с неразъемными проушинами, охватывающими установленные на шипах крестовины подшипниковые узлы с радиальными и упорными элементами.

Недостаток известной конструкции шпинделя заключается в том, что его диаметральные габариты увеличены из-за невозможности введения при сборке в отверстия проушин вилок крестовины, имеющей выступающие пирамидальные вершины на ее основании (несущем четыре полуоси), в местах, свободных от тела полуосей.

Это происходит из-за того, что габаритные размеры основания крестовины с учетом указанных пирамидальных вершин (в. том чичле и в биссекторной плоскости между полуосями) превышают пропускные размеры входного отверстия проушины вилки.

Другим недостатком известной конструкции является уменьшенная нагрузочная способность шпинделя, ограничиваемая прочность крестовины, форма которой не может быть приближена к форме свободного объема пространства между вилками по их внутренним размерам из-за невозможности обеспечения при этом ее собираемости с вилками.

Техническим результатом настоящего изобретения является уменьшение диаметральных габаритов шпинделя, а также динамических нагрузок при требуемой прочности крестовины и обеспечении крестовины с проушинами полумуфт.

Технический результат настоящего изобретения достигается тем, что в шарнирном узле шпиндельного устройства, содержащем неразъемную крестовину с лысками на диаметрально расположенных шипах и полумуфты с неразъемными проушинами, охватывающими установленные на шипах подшипниковые узлы с радиальными и упорными элементами и узлами уплотнений, согласно изобретению крестовина снабжена выемками на вершинах ее основания, имеющего форму параллелепипеда, при этом выемки ограничены линиями пересечения параллелепипеда с коническими криволинейными поверхностями, оси которых расположены в биссекторной плоскости между шипами крестовины с наклоном относительно диагонали параллелепипеда, причем сечение крестовины в указанной плоскости имеет овальную или близкую к ней форму многоугольника, габаритные размеры которого не превышают размеры отверстия проушины, охватывающего подшипниковые узлы.

Такое конструктивное выполнение шарнирного узла шпиндельного устройства позволяет уменьшить диаметральные габариты шпинделя, что увеличивает его нагрузочную способность и уменьшает маховую массу, а также динамические нагрузки при требуемой прочности крестовины и обеспечении ее собираемости с проушинами полумуфт. При наибольшем приближении ее формы к размерам, определяемым свободным пространством между проушинами полумуфт в их поперечном центральном сечении.

Указанные габаритные размеры сечения крестовины обусловлены тем, что при их превышении сравнительно с размерами отверстия проушины, охватывающего подшипниковые узлы, введение крестовины в полумуфты невозможно.

На фиг. 1 изображен шарнирный узел шпиндельного устройства; на фиг. 2 - сечение A-A на фиг. 1 на фиг. 3 узел 1 на фиг. 2; на фиг. 4 крестовина (позиция на фиг. 2); на фиг. 5 сечение Б-Б на фиг. 4.

Шарнирный узел шпиндельного устройства состоит из неразъемной крестовины 1 с лысками 2 на диаметрально расположенных шипах 3 и полумуфт 4, 5 с неразъемными проушинами 6, охватывающими установленные на шипах 3 подшипниковые узлы с радиальными 7 и упорными 8 элементами, стаканы 9 с крышками 10 и узлами уплотнений 11, 12, 13, 14. На вершинах основания 15 крестовины 1 выполнены выемки 16, имеющие форму параллелепипеда с коническими криволинейными поверхностями, оси 17 которых расположены в биссекторной плоскости между шипами 3 крестовины 1 с наклоном относительно диагонали параллелепипеда. Сечение крестовины 1 в указанной плоскости имеет овальную или близкую к ней форму многоугольника, габаритные размеры которого не превышают пропускные размеры отверстия Г проушины 6, охватывающего подшипниковые узлы 7.

При изготовлении (или монтаже) сборка шарнирного узла шпиндельного устройства производится следующим путем: заводят один из шипов 3 крестовины 1 в отверстие Г проушины 6 полумуфты 5. При этом диаметрально расположенные лыски 2 крестовины 1 скользят одна по цилиндрической поверхности отверстия Г проушины 6, другая по внутренней плоскости Д противоположной проушины 6, полумуфты. Основание 15 крестовины 1, имеющее выемки 16, выполненные на его вершинах, и имеющие размеры, не превышающие пропускные размеры отверстия Г, также частично заводится в это отверстие, что способствует окончательному входу крестовины 1 и ее размещению в отверстиях Г проушин 6 полумуфт 5. После завода крестовины производится дальнейшая сборка всего шарнирного узла: вводят стаканы 9 с уплотнениями 12, 13, 14, устанавливают подшипниковые узлы 7 и 8 с уплотнением 11, закрепляют крышкам 10.

В таком виде шарнирный узел готов к эксплуатации в приводе агрегата.

Предложенный шарнирный узел шпиндельного устройства по сравнению с известными позволяет уменьшить диаметральные габариты шпинделя, что увеличивает его нагрузочную способность и уменьшает маховую массу, а также динамические нагрузки при требуемой прочности крестовины и обеспечении собираемости крестовины с проушинами полумуфт.

Изобретение может быть использовано в приводах различного оборудования для соединения валов с угловыми перекосами осей. Сущность изобретения: шарнирный узел содержит неразъемную крестовину 1 с лысками 2 на диаметрально расположенных шипах 3 и полумуфты 4,5 с неразъемными проушинами 6, охватывающими установленные на шипах подшипниковые узлы с радиальными 7 и упорными 8 элементами и узлами уплотнителей. Крестовина 1 снабжена выемками 16 на вершинах ее основания 15, имеющего форму параллелепипеда, при этом выемки 16 ограничены линиями пересечения параллелепипеда с коническими криволинейными поверхностями, оси которых расположены в биссекторной плоскости между шипами 3 крестовины 1 с наклоном относительно диагонали параллелепипеда. Сечение крестовины в указанной плоскости имеет овальную или близкую к ней форму многоугольника, габаритные размеры которого не превышают размеры отверстия проушины 6, охватывающего подшипниковые узлы 7. Данный шарнирный узел позволяет уменьшить диаметральные габариты шпинделя, что увеличивает его нагрузочную способность и уменьшает маховую массу, а также динамические нагрузки при требуемой прочности крестовины и обеспечении собираемости крестовины с проушинами полумуфт. 5 ил.

Шарнирный узел шпиндельного устройства, содержащий неразъемную крестовину с лысками на диаметрально расположенных шипах и полумуфты с неразъемными проушинами, охватывающими установленные на шипах подшипниковые узлы с радиальными и упорными элементами и узлами уплотнений, отличающийся тем, что крестовина снабжена выемками на вершинах ее основания, имеющего форму параллелепипеда, при этом выемки ограничены линиями пересечения параллелепипеда с коническими криволинейными поверхностями, оси которых расположены в биссекторной плоскости между шипами крестовины с наклоном относительно диагонали параллелепипеда, причем сечение крестовины в указанной плоскости имеет овальную или близкую к ней форму многоугольника, а размеры отверстия проушины, охватывающего подшипниковые узлы, превышают габаритные размеры сечения крестовины.