ПОДШИПНИКОВЫЙ УЗЕЛ ШАРНИРА ГУКА Российский патент 1998 года по МПК F16D3/26 

Изобретение относится к трансмиссиям, содержащим валы с пересекающимися осями, соединенные между собой шарниром Гука (карданные валы), преимущественно к тяжело нагруженным трансмиссиям прокатных станов, большегрузных автомобилей, локомотивов и других тяжелых машин.

Известен подшипниковый узел шарнира Гука (аналог), включающий щековину вилки шарнира, палец сухаря, установленный в подшипнике скольжения (бронзовом вкладыше) и лопасть, образующую вместе с сухарем крестовину (см. А. И. Целиков, П. И. Полухин, В.М. Гребеник и др. Машины и агрегаты металлургических заводов. Том 3. Машины и агрегаты для производства и отделки проката. М., "Металлургия", 1981 г., с. 260 - 262, рис. V.1, V.2).

Недостатком узла является быстрый износ и низкая долговечность подшипника из-за отсутствия его уплотнения и неудовлетворительной смазки, что приводит к быстрому выходу узла из строя.

Наиболее близким техническим решением (прототипом) является подшипниковый узел шарнира Гука, включающий щековину вилки шарнира, палец крестовины, установленный в расточке щековины на радиальном подшипнике, и крышку с фланцем, закрепленную на щековине болтами (см. там же, стр. 262 - 265, рис. V. 3). Недостатком узла, особенно в случае применения его в тяжело нагруженных машинах - прокатных станах, большегрузных автомобилях, локомотивах и т.п., является использование радиально-упорного роликового подшипника с коническими роликами, в котором невозможно регулирование осевого зазора между торцами роликов и буртами внутреннего кольца подшипника, насаженного на палец крестовины. При работе шарнира бурты изнашиваются и осевой зазор между ними и роликами увеличивается, что вызывает появление осевых динамических нагрузок, разрушение роликов и колец подшипника и быстрый выход подшипникового узла из строя. Кроме того, для регулирования осевого зазора между самим внутренним кольцом подшипника и упорным буртом пальца крестовины необходимо предварительно снять наружную крышку, фиксирующую наружное кольцо подшипника, затем внутреннюю, закрепленную на торце пальца, которой фиксируется внутреннее кольцо, изменить толщину пакета прокладок и повторить все операции в обратном порядке. Из-за большого числа операций значительно повышается трудоемкость и продолжительность регулирования осевого зазора и сборки подшипникового узла, увеличиваются простои агрегата, в котором используется трансмиссия с шарнирами Гука, и снижается его производительность.

Целью настоящего изобретения является повышение долговечности шарнира Гука, сокращение трудоемкости и продолжительности его регулировки сборки и разборки, сокращение простоев и повышение производительности агрегатов, в которых используются трансмиссии с шарнирами Гука.

Поставленная цель достигается тем, что в подшипниковом узле, содержащем известные признаки прототипа, радиальный подшипник выполнен в виде подшипника скольжения, состоящего из взаимодействующих между собой втулки-цапфы, напрессованной на палец крестовины, и втулки-вкладыша, смонтированной в расточке щековины вилки шарнира, крышка выполнена проходной с отверстием, в котором установлен упорный подшипник скольжения, выполненный в виде стакана, сопряженного внутренней цилиндрической поверхностью с хвостовиком пальца крестовины по посадке с натягом, контактирующего внутренним кольцевым торцом с торцом втулки-цапфы и взаимодействующего наружной поверхностью дна стакана с внутренним цилиндрическим выступом глухой крышки, которым она установлена в отверстии проходной крышки, фланец глухой крышки расположен над фланцем проходной крышки, между фланцами установлен пакет регулировочных прокладок, глухая крышка прикреплена к щековине вилки шарнира с помощью болтов, проходящих через отверстия во фланце проходной крышки, расположенные между отверстиями под болты ее крепления к щековине, а головки болтов крепления проходной крышки установлены впотай в гнездах, выполненных на ее фланце вокруг отверстий под болты.

Изобретение поясняется чертежами, на которых изображены:
Фиг. 1 Шарнир Гука - общий вид.

Фиг. 2 Разрез по линии I-I на фиг. 1 с разворотом в плоскость разреза болта крепления проходной крышки подшипникового узла к щековине вилки шарнира.

Подшипниковый узел включает щековину 1 вилки 2 и палец 3 крестовины 4 шарнира Гука, соединяющего между собой валы 5 и 6 трансмиссии, оси которых могут пересекаться при передаче крутящего момента. На фиг. 1 и 2 в качестве примера показан шарнир Гука трансмиссии привода тянущих роликов моталки горячей полосы непрерывного широкополосного стана "2000" горячей прокатки. Шарнир включает четыре подшипниковых узла.

Палец 3 крестовины 4 установлен в расточке щековины 1 на радиальном подшипнике выполненном в виде подшипника скольжения, состоящего из стальной втулки-цапфы 7, напрессованной на палец 3 по диаметру d_п, и втулки-вкладыша 8 из полимерного материала, например капролона, смонтированной в расточке щековины 1. Втулка-цапфа 7 при работе шарнира поворачивается во втулке-вкладыше 8, и они сопряжены между собой по посадке движения, например, по скользящей посадке. Различные материалы втулки-цапфы и втулки-вкладыша (сталь и капролон) обеспечивают минимальный коэффициент трения между ними и их минимальный износ.

Втулка-вкладыш 8 закрыта проходной крышкой 9 с фланцем, которым она крепится к щековине 1 с помощью болтов 10. Между фланцем крышки 9 и щековиной установлен пакет регулировочных прокладок 11, с помощью которого устанавливается требуемый осевой зазор "δ" между торцом втулки-вкладыша 8 и ограничительным кольцом 12, выполняющим также роль уплотнительного элемента для удержания пластичной смазки в подшипнике. Кольцо 12 насажено на палец 3 крестовины 4 до упора в ограничительный бурт 13. Головки болтов 10 крепления проходной крышки 9 к щековине 1 установлены впотай в гнездах 14, выполненных на ее фланце вокруг отверстий под болты 10.

В отверстии проходной крышки 9 установлен упорный подшипник скольжения 15, выполненный в виде стакана из полимерного материала (например, капролона), который сопряжен своей внутренней цилиндрической поверхностью диаметром d_х с хвостовиком 16 пальца 3 крестовины 4 по посадке без зазора, например по посадке с натягом. Внутренний кольцевой торец упорного подшипника 15 контактирует с торцом втулки-цапфы 7, напрессованной на палец 3 крестовины 4 до упора в ограничительное кольцо 12. Упорный подшипник закрыт глухой крышкой 17, установленной своим внутренним цилиндрическим выступом в отверстии проходной крышки, и взаимодействует с этим выступом наружной поверхностью дна стакана упорного подшипника.

Фланец глухой крышки 17 расположен над фланцем крышки 9. Между фланцами установлен пакет регулировочных прокладок 18 для регулирования поджатия глухой крышки 17 к упорному подшипнику 15.

Глухая крышка 17 прикреплена к щековине 1 вилки шарнира с помощью болтов 19, проходящих через отверстия во фланце проходной крышки 9. Эти отверстия расположены между отверстиями под болты 10 крепления проходной крышки 9 к щековине.

Установка головок болтов 10 впотай в гнездах 14 уменьшает габаритные размеры шарнира по фланцам глухих крышек 17 и делает его компактным, что особенно важно для трансмиссий привода валков прокатных станов, тянущих роликов моталок горячей полосы и других разветвляющихся трансмиссий, в которых указанные габаритные размеры ограничиваются диаметром приводимых исполнительных органов - валков или роликов. Гнезда 14 выполнены открытыми с боковой стороны проходной крышки 9, что позволяет подтягивать болты 10, не снимая глухой крышки 17, и существенно снизить время на обслуживание шарнира и простои агрегата, в котором используется трансмиссия.

При работе подшипникового узла с перекосом осей соединяемых валов 5 и 6 щековины 1 совершают возвратно-поворотные движения относительно пальцев 3 крестовины 4. При этом втулка-цапфа 7 поворачивается относительно втулки-вкладыша 8, а упорный подшипник 15 на хвостовике 16 пальца крестовины поворачивается относительно глухой крышки 17, прикрепленной к щековине 1. Благодаря сочетанию различных материалов (сталь-капролон) этих трущихся пар и надежно удерживаемой смазке в подшипниковом узле, износ элементов трущихся пар весьма невелик. Снижению износа также способствует существенное снижение контактных давлений между втулкой-вкладышем 8 и втулкой-цапфой 7 и упорным подшипником 15 и цилиндрическим выступом глухой крышки 17 за счет увеличения площади контакта между ними по сравнению с давлениями между кольцами и роликами в подшипниках качения. В результате долговечность подшипникового узла существенно возрастает.

Достоинством узла является также возможность независимого регулирования осевых зазоров между проходной крышкой 9 и втулкой-вкладышем 8 путем изменения толщины пакета прокладок 11 и усилия поджатия глухой крышки 17 к упорному подшипнику 15 путем изменения толщины пакета прокладок 18.

В первом случае для регулирования зазора снимаются обе крышки 17 и 9 и изменяется число прокладок в пакете 11. Во втором случае снимается только глухая крышка 17 и изменяется толщина пакета прокладок 18. Благодаря этому обеспечивается возможность более точной регулировки относительного положения втулки-цапфы и втулки-вкладыша, упорного подшипника и глухой крышки, исключается появление больших осевых зазоров в подшипниковом узле и соответственно больших осевых динамических нагрузок на элементы узла, что также способствует повышению его срока службы. Если необходимо откорректировать только усилия поджатия между упорным подшипником 15 и глухой крышкой 17 достаточно снять только глухую крышку, не снимая проходной крышки 8. Это позволяет осуществлять регулирование установки упорного подшипника 15 непосредственно на трансмиссии, не разбирая весь шарнир, значительно снизить трудоемкость сборки и разборки шарнира, сократить простои агрегатов, в которых используются трансмиссии с шарнирами Гука, и повысить их производительность.

Таким образом, применение предлагаемого изобретения позволяет достигнуть поставленную цель - повысить долговечность подшипникового узла, сократить трудоемкость и продолжительность его регулировки, сборки и разборки, снизить простои и повысить производительность агрегатов, в которых используются трансмиссии с шарнирами Гука.

Подшипниковый узел может быть использован в трансмиссиях, содержащих валы с пересекающимися осями, соединенные между собой шарниром Гука, преимущественно относится к тяжело нагруженным трансмиссиям прокатных станов, большегрузных автомобилей, локомотивов и т. п. Подшипниковый узел включает в себя щековину вилки шарнира, палец крестовины, установленный на радиальном подшипнике. Узел включает в себя также глухую и проходную крышки, закрепленные на щековине болтами. Радиальный подшипник представляет собой подшипник скольжения. Подшипник состоит из взаимодействующих между собой втулки-цапфы, напрессованной на палец крестовины и втулки-вкладыша, смонтированной в расточке щековины. Проходная крышка выполнена с отверстием, в котором установлен опорный подшипник скольжения, выполненный в виде стакана, сопряженного с хвостовиком пальца крестовины. Технический результат, достигаемый при реализации изобретения, состоит в повышении долговечности шарнира, сокращении трудоемкости и продолжительности его регулировки, сборки и разборки, сокращении простоев и повышении производительности агрегатов, в которых используется шарнир Гука. 2 ил.

Подшипниковый узел шарнира Гука, включающий щековину вилки шарнира, палец крестовины, установленный в расточке щековины на радиальном подшипнике, и крышку с фланцем, закрепленную на щековине болтами, отличающийся тем, что радиальный подшипник выполнен в виде подшипника скольжения, состоящего из взаимодействующих между собой втулки-цапфы, напрессованной на палец крестовины, и втулки-вкладыша, смонтированной в расточке щековины, крышка выполнена проходной с отверстием, в котором установлен упорный подшипник скольжения, выполненный в виде стакана, сопряженного внутренней цилиндрической поверхностью с хвостовиком пальца крестовины по посадке с натягом, контактирующего внутренним кольцевым торцом с торцом втулки-цапфы и взаимодействующего наружной поверхностью дна стакана с внутренним цилиндрическим выступом глухой крышки, которым она установлена в отверстии проходной крышки, фланец глухой крышки расположен над фланцем проходной крышки, между указанными фланцами установлен пакет регулировочных прокладок, глухая крышка прикреплена к щековине вилки шарнира с помощью болтов, проходящих через отверстия во фланце проходной крышки, расположенные между отверстиями под болты ее крепления к щековине, а головки болтов крепления проходной крышки установлены впотай в гнездах, выполненных на ее фланце вокруг отверстий под болты.