ПРЕДОХРАНИТЕЛЬНАЯ МУФТА ДЛЯ ТРАНСМИССИЙ ГЛАВНЫХ ПРИВОДОВ ПРОКАТНЫХ КЛЕТЕЙ Российский патент 2009 года по МПК F16D7/02 F16D1/08 

Изобретение касается предохранительной муфты от перегрузки, в частности для трансмиссий главных приводов прокатных клетей, перекрывающей участок шпинделя, выполненный с зубчатой нарезкой, и участок шпинделя, образованный с глухой посадкой.

В современных клетях для прокатки толстого листа в настоящее время часто принято со стороны двигателя вне подвижных в осевом направлении приводных валов устанавливать муфту-ограничитель вращающего момента для защиты от перегрузки.

В карданных валах предохранительная функция от осевой перегрузки, например, достигается с помощью косого излома валков в передвижном элементе. При этом передвижной элемент служит также для компенсации удлинения при активном смещении валков.

В отличие от карданных валов шпиндели с плоской цапфой, как правило, не имеют никакой осевой подвижности. В приводах с плоской цапфой реализуется очень небольшое смещение между трефом со стороны валков и кулаком. Для большего осевого смещения или в качестве защитной функции при аварии применяется обособленно смещение кулака на шлицевом валу.

Из документа DE 3811790 A1 известен, например, привод прокатного стана с соединительным шпинделем с шарниром с круговыми зубьями. При расположенных между шестеренным валком и рабочими валками, имеющими осевую подвижность шарнирных шпинделей, шпиндельный шарнир образуется соответственно из соединительного трефа, имеющего круговые зубья, и соединительной втулки, снабженной внутренними зубьями и охватывающей этот треф. Соединительные втулки надвинуты на шейки валов шестеренного соответственно рабочего валка. Шарнирный шпиндель направляется между соединительными втулками с помощью опорных элементов, расположенных в области оси шпинделя и перемещаемых по оси гидравлических толкателей. Для компенсации осевого смещения рабочего валка, соединенного с шарнирным шпинделем, внутренняя зубчатая нарезка соединительной втулки выходит за круговые зубья трефа, по меньшей мере, на такой же участок L несущей длины, который соответствует размеру возможного осевого перемещения шарнирного шпинделя.

В документе DE 3706577 C2 раскрыт зубчатый шарнирный шпиндель для привода прокатного стана с предусмотренными на конце шпиндельного вала соединительными трефами, имеющими круговые зубья и охватывающую их внутреннюю зубчатую нарезку присоединительных втулок, опирающихся с обоих концов на шпиндельный вал с помощью шаровых пят и нажимных устройств, и контуром смазочного материала, который включает снабженное канавкой кольцо, с помощью которого подводится масло. Кольцо, подводящее масло, герметично охватывает шпиндельный вал и установлено на нем с возможностью вращения, с защитой против осевого смещения, при этом канавка, по меньшей мере, одним отверстием в шпиндельном валу соединена, по меньшей мере, с одним проходящим в продольном направлении центральным каналом, от которого могут снабжаться маслом подлежащие смазке и охлаждаемые зубчатые муфты. Отверстие центрального канала имеет со стороны валков в концевой области шпиндельного вала увеличенный диаметр для приема нажимных толкателей, имеющих предварительный натяг за счет тарельчатых пружин. По меньшей мере, один установленный на шпиндельном валу корпус для отвода масла герметично охватывает зубчатую муфту и кольцо для подвода масла. Шпиндельный вал установлен без возможности проворачивания и подвижно по оси в, по меньшей мере, одном соединительном трефе и с возможностью осевого перемещения на предварительно напряженной по оси направляющей втулке, имеющей шаровую пяту. Центральный канал снабжен отверстиями, а также маслопроводами для циркулирующей смазки поверхностей трения между имеющим возможность осевого перемещения на шпиндельном валу соединительным трефом, имеющей возможность осевого перемещения на шпиндельном валу направляющей втулкой, устанавливаемыми на нажимных устройствах шаровыми пятами и круговыми зубьями, смещаемыми к внутренним зубьям.

В документе DE 4028158 A1 показана муфта для соединения друг с другом двух, имеющих возможность соосного вращения частей, совместно охватывающих, по существу, цилиндрическую соединительную деталь, закрепляемую между подлежащими соединению друг с другом деталями, и имеющую возможность удлинения как наружу, так и внутрь, чтобы оказывать соединительное прижимное усилие на детали через промежуточную соединительную деталь. Соединительная деталь содержит напорную камеру, которая предназначена для питания через канал, подводящий рабочую среду, для удлинения соединительной детали, и снабжена устройством для разгрузки давления, которое срабатывает при относительном повороте названной выше детали. Соединительная деталь имеет такое выполнение, что на названную первой деталь воздействует большее соединительное усилие, чем на другие детали, и устройство для разгрузки давления выполнено таким образом, что оно активизируется при относительном повороте между первой деталью и соединительной деталью, однако, позволяет вращение между другой деталью и соединительной деталью.

В документе DE 3419307 раскрыто устройство для разъемного фрикционного соединения между выполненным в виде полого вала входным валом передачи, установленным на разнесенных подшипниках внутри корпуса, и вставляемым в него приводным валом. Во входном валу передачи выполнена заполненная жидкостью имеющая небольшую радиальную ширину кольцевая камера, заканчивающаяся перед подшипниками. По меньшей мере, на одном конце входного вала передачи предусмотрено устройство для создания давления в жидкости, соединенное с кольцевой камерой, в результате чего обеспечивается зажим входного вала передачи на приводном валу.

В документе ЕР 0429468 В1 раскрыто соединительное устройство, ограничивающее крутящий момент, с двумя соосными относительно друг друга соединительными элементами, которые жестко соединены с приводным или ведомым валом и которые находятся в зацеплении друг с другом посредством двух обращенных друг к другу, находящихся под нагрузкой поверхностей, образующих фрикционное соединение. Фрикционное соединение подобрано таким образом, что оно проскальзывает в случае, когда крутящий момент, воздействующий на муфту, превысит заданное значение. Предусмотрено также устройство для восприятия возникающего проскальзывания во фрикционном соединении и для размыкания соединения при наступлении проскальзывания. В это фрикционное соединение входит цилиндрическая деталь, которая жестко соединена с соединительным элементом и в прессовой посадке имеет цилиндрическую буксу и которая жестко соединена с другим соединительным элементом. Далее, соединительное устройство имеет насос высокого давления, который приводится в действие с помощью детекторного устройства таким образом, что он подает жидкость, находящуюся под давлением, к выпускному каналу, когда возникает проскальзывание во фрикционном соединении. По меньшей мере, на одной поверхности трения выполнено множество отверстий, которые соединены с выпускным каналом насоса. Отверстия выполнены таким образом, что они образуют гидростатический слой вместе с поверхностями трения при подводе рабочей жидкости.

Документ DE 10112 088 A1 касается способа создания давления в соединительных муфтах для соединения с силовым замыканием двух коаксиальных подлежащих соединению без зазора элементов машины - одним на приводной стороне и вторым на стороне отвода мощности элементами машины - с одним промежуточным пространством, ограниченным, по меньшей мере, частично упруго деформируемой стенкой, которое может быть заполнено рабочей средой. Рабочая среда во время вращения соединительной муфты с помощью, по меньшей мере, одного транспортного устройства, расположенного в области наружного периметра соединительной муфты, подается из совместно вращающегося резервуара для рабочей жидкости в промежуточное пространство, при этом привод образован эксцентриковой шайбой, которая непосредственно или косвенно воздействует на транспортное устройство через другое рабочее тело.

Исходя из приведенного выше уровня техники, задачей изобретения является нахождение решения, в частности, для привода с плоской цапфой с двумя подшипниками для балансировки шпинделя, с помощью которого удалось бы интегрировать, предпочтительно, в имеющиеся приводы устройство, предохраняющее от проворота и смещения.

Для решения этой задачи в предохранительной муфте от перегрузки, в частности, для трансмиссии главных приводов прокатных клетей, которая перекрывает участок шпинделя, снабженный зубчатой нарезкой, и участок шпинделя, образованный с глухой посадкой, предлагается поворотно-скользящая втулка, которая с одного конца с возможностью осевой подвижности принимает участок шпинделя с внутренней зубчатой нарезкой и с другого конца охватывает участок шпинделя с внутренней втулкой на глухой посадке, и своим задним, имеющим форму втулки продолжением посредством распорной втулки и с помощью зазора, в котором образуется распор за счет рабочей жидкости, создает в случае перегрузки податливое фрикционное соединение без проворачивания. С помощью таких мероприятий удалось получить комбинацию защитного механизма для осевой перегрузки с фиксацией от проворота при перегрузке, вызванной скручиванием.

В варианте выполнения предохранительной муфты предусмотрено, что для восприятия соединяющих осевых сил сжатия между участками шпинделя расположены лежащие предпочтительно снаружи цилиндры осевого давления в качестве дистанцирующих устройств, которые выполняют роль податливых устройств при перегрузке.

Другие варианты выполнения изобретения соответственно предусматривают зависимые пункты формулы изобретения.

При этом могут быть предусмотрены мероприятия, заключающиеся в том, что один участок шпинделя выполнен с жестким опорным участком, а другой участок шпинделя - с плавающим опорным участком.

Далее, может быть предусмотрено, что при осевой перегрузке на участке шпинделя в направлении стороны жесткого опорного участка этот участок шпинделя с плавающим опорным участком, с устройством для фиксации от проворота и поворотно-скользящей втулкой, снабженной внутренней зубчатой нарезкой, имеет возможность смещаться по части участка шпинделя, снабженной внешней зубчатой нарезкой.

Преимущество имеет также то, что усилие запуска осевого смещения может регулироваться с помощью давления в цилиндрах. Далее, преимущество заключается в том, что цилиндры могут быть выполнены для регулирования и, соответственно, демпфирования эффекта соединения.

Целесообразный вариант выполнения предусматривает, что при превышении крутящего момента участок шпинделя с жестко соединенной втулкой выполнен с возможностью проскальзывания относительно поворотно-скользящей втулки и распорной втулки и предохранительное кольцо, жестко соединенное с этим участком, находится в соединении с запорным клапаном, благодаря чему происходит размыкание соединения, имевшее предварительный распор за счет рабочей жидкости в зазоре для создания давления. После размыкания происходит вращение на подшипниках, после чего момент размыкания может регулироваться с помощью давления на распорную втулку.

Другие детали, признаки и преимущества изобретения вытекают из следующего ниже пояснения примера выполнения, схематически изображенного на чертеже, где показана комбинированная предохранительная муфта для защиты от проворота и смещения, в частности, для трансмиссии главных приводов прокатных клетей, которая перекрывает участок шпинделя, снабженный зубчатой нарезкой, и участок шпинделя, образованный с глухой посадкой.

Предложенная согласно изобретению предохранительная муфта выполнена с поворотно-скользящей втулкой 3, которая с одного конца с возможностью осевого перемещения принимает участок 1 шпинделя с зубчатой нарезкой и с другого конца охватывает с глухой посадкой участок 6 шпинделя с внутренней втулкой 4, которая со своей стороны при вдвижении заднего имеющего форму втулки продолжения 13 поворотно-скользящей втулки 3 образует с распорной втулкой 5 с учетом зазора 14, в котором создается давление за счет распора рабочей жидкости, фрикционное соединение без возможности проворота, которое податливо в случае перегрузки, и при этом для восприятия осевых соединяющих сил сжатия между участками шпинделя 1 и 6 предусмотрены в качестве дистанцирующих устройств расположенные снаружи цилиндры осевого давления 7, 7¹, которые выполнены податливыми при перегрузке.

Участок 1 шпинделя имеет опору в виде участка 2 жесткой опоры, участок 6 шпинделя имеет опору в виде участка 8 плавающей опоры. При осевой перегрузке участка 6 в направлении стороны участка 2 жесткой опоры этот участок 6 шпинделя с участком 8 плавающей опоры, устройством (4, 5) фиксации от проворота и поворотно-скользящей втулкой 3, снабженной внутренней зубчатой нарезкой, имеет возможность смещаться по части участка 1 шпинделя, снабженной наружной зубчатой нарезкой. Усилие запуска осевого перемещения может регулироваться с помощью давления в цилиндрах 7, 7¹. При этом цилиндры 7, 7¹ могут использоваться для регулирования и, соответственно, демпфирования эффекта сцепления.

При превышении крутящего момента участок 6 шпинделя с жестко соединенной втулкой 4 проскальзывает относительно поворотно-скользящей втулки 3 и распорной втулки 5, при этом жестко соединенное с участком 6 шпинделя предохранительное кольцо 10 отделяет головку запорного клапана 11, в результате происходит размыкание соединения, полученного за счет предварительного распора рабочей жидкости в зазоре 14 для создания давления, и после размыкания осуществляется вращение на подшипнике 12, после чего момент размыкания регулируется с помощью давления в распорной втулке.

Функционирование предложенной предохранительной муфты может быть описано следующим образом.

Участок 1 шпинделя с внешней зубчатой нарезкой установлен на участке 2 жесткой опоры в осевом и радиальном направлении. Он передает требуемый момент прокатки с геометрическим замыканием через поворотно-скользящую втулку 3. Между концом поворотно-скользящей втулки, на котором нет зубчатой нарезки, и распорной втулкой 5 узла защиты от проворота имеется фрикционное замыкание. Оно поддерживается с помощью рабочей среды, которая находится в зазоре распорной втулки 5. Внутренняя втулка 4 жестко соединена с участком 6 шпинделя. Осевая подвижность зубчатого зацепления между участком 1 шпинделя и поворотно-скользящей втулкой 3 ограничивается, по меньшей мере, одним цилиндром 7, 7¹.

Чтобы, например, при косом изломе валков защитить от повреждения устройство балансировки шпинделя, болты шарниров на стороне двигателя, осевые опоры промежуточного вала и, соответственно, нижнего двигателя, частей, не связанных напрямую, а двигатели - от осевого смещения, при осевой перегрузке на участке 6 шпинделя в направлении стороны жесткой опоры этот участок шпинделя с плавающим опорным участком 8, устройством 4, 5, 10, 11, 12 фиксации от проворота и поворотно-скользящей втулкой 3, снабженной внутренней зубчатой нарезкой, сдвигается по части участка 1 шпинделя, снабженной наружной зубчатой нарезкой. Величина сдвига ограничивается расстоянием между обращенными друг к другу торцевыми сторонами шпинделей, которое может быть задано. Усилие запуска осевого смещения регулируется с помощью давления в цилиндрах 7, 7¹. При превышении максимального давления происходит опускание уровня рабочей среды в цилиндрах и, тем самым, создается возможность для смещения. Цилиндры 7, 7¹ дают равным образом возможность активного регулирования или демпфирования. Смещение участка 8 плавающей опоры происходит в сегментах 9.

При превышении момента происходит проскальзывание участка 6 шпинделя с жестко соединенной втулкой 4 относительно поворотно-скользящей втулки 3 и распорной втулки 5. Жестко соединенное с участком 6 шпинделя предохранительное кольцо 10 отделяет головку запорного клапана 11, так что происходит размыкание соединения, которому с помощью рабочей жидкости был задан предварительный распор. Вращение происходит после размыкания через опору 12. Момент размыкания регулируется с помощью давления в распорной втулке.

Изобретение относится к предохранительным муфтам. Предохранительная муфта выполнена с поворотно-скользящей втулкой, которая одним концом принимает с возможностью осевого перемещения участок шпинделя с внутренней нарезкой и другим концом охватывает с глухой посадкой участок шпинделя с внутренней втулкой, и своим задним, имеющим форму втулки продолжением с помощью распорной втулки и зазором, который распирается рабочей жидкостью, образует в случае перегрузки податливое фрикционное соединение без возможности проворачивания. Усилие запуска осевого смещения регулируется с помощью давления в цилиндрах. Дополнительно участок шпинделя с зубчатой нарезкой может быть выполнен с участком жесткой опоры, а участок шпинделя - с внутренней втулкой с участком плавающей опоры. Изобретение направлено на создание в предохранительной муфте с случае перегрузки податливого фрикционного соединения без проворачивания. 8 з.п. ф-лы, 1 ил.

1. Предохранительная муфта для защиты от перегрузки, в частности для трансмиссий главных приводов прокатных клетей, перекрывающая участок (1) шпинделя, снабженный зубчатой нарезкой, и участок (6) шпинделя, образованный с глухой посадкой, отличающаяся тем, что содержит поворотно-скользящую втулку (3), которая принимает с одного конца с возможностью осевого перемещения участок (1) шпинделя с внутренней зубчатой нарезкой и с другого конца охватывает участок (6) шпинделя с внутренней втулкой (4) на глухой посадке и своим задним имеющим форму втулки продолжением (13), посредством распорной втулки (5) и зазора (14), в котором образуется распор за счет рабочей жидкости, создает в случае перегрузки податливое фрикционное соединение без возможности проворачивания.2. Предохранительная муфта по п.1, отличающаяся тем, что для восприятия соединительных осевых сил сжатия в качестве дистанцирующих устройств между участками (1) и (6) шпинделя предусмотрены расположенные снаружи цилиндры (7, 7') осевого давления.3. Предохранительная муфта по п.2, отличающаяся тем, что участок (1) шпинделя выполнен с участком (2) жесткой опоры, а участок (6) шпинделя образован с участком (8) плавающей опоры.4. Предохранительная муфта по пп.1, 2 или 3, отличающаяся тем, что при осевой перегрузке на участке (6) в направлении стороны участка (2) жесткой опоры этот участок (6) шпинделя с участком (8) плавающей опоры, с устройством (4, 5, 10, 11, 12) для фиксации от проворота и поворотно-скользящей втулкой (3), снабженный внутренней зубчатой нарезкой, имеет возможность смещения по части участка (1) шпинделя, снабженной внешней зубчатой нарезкой.5. Предохранительная муфта по одному из пп.1-3, отличающаяся тем, что усилие запуска осевого смещения может регулироваться с помощью давления в цилиндрах (7, 7').6. Предохранительная муфта по одному из пп.1-3, отличающаяся тем, что цилиндры (7, 7') предназначены для регулирования или демпфирования эффекта сцепления.7. Предохранительная муфта по одному из пп.1-3, отличающаяся тем, что при превышении крутящего момента участок (6) шпинделя с жестко соединенной втулкой (4) имеет возможность проскальзывания относительно поворотно-скользящей втулки (3) и распорной втулки (5) и предохранительное кольцо (10), жестко соединенное с участком (6), находится в соединении с запорным клапаном (11) для размыкания соединения, имевшего предварительный распор за счет рабочей жидкости в зазоре (14).8. Предохранительная муфта по одному из пп.1-3, отличающаяся тем, что распорная втулка (5) с возможностью вращения через опору (12) опирается на внутреннюю втулку (4).9. Предохранительная муфта по любому из пп.1-3, отличающаяся тем, что с помощью давления на распорную втулку (5) обеспечивается регулирование заданного момента размыкания.