ВЕРХНИЙ ВАЛИК ДЛЯ ВЫТЯЖНОГО МЕХАНИЗМА Российский патент 2015 года по МПК D01H5/74 

Настоящее изобретение касается верхнего валика для вытяжного механизма, включающего в себя срединную часть оси, а также два подшипника цапфы с валами, которые расположены на противоположных концах срединной части оси, а по свободным концам которых в каждом случае размещены по меньшей мере по одному подшипнику качения, обеспечивающему опору наружного кольца. Кроме того, изобретение касается способа изготовления и сборки верхнего валика.

Верхний валик описанного в начале вида известен из публикации германского патента DE 2061433 A1 или же DE 2061434 A1. В публикациях DE 2061433 A1 и DE 2061434 A1 описан верхний валик, срединный фрагмент которого имеет форму трубы, в каковом срединном фрагменте с помощью двух отдельных вставных осей закреплены два подшипника цапф. Срединную часть оси изготавливают из отрезка трубы деформацией без резания.

Верхние валики, известные из публикаций патентов DE 2061433 A1 либо же DE 2061434 A1, до сих пор, однако, применяют только в случае особых вариантов исполнения верхних валиков, например, когда наружный диаметр подшипника должен лишь незначительно превышать диаметр оси, чтобы, когда радиальное пространство для установки мало, все еще иметь возможность нанести резиновую обтяжку по возможности большого сечения. При двустороннем уплотнении подшипников в каждом случае требуются уплотнения индивидуальной формы. Это особое (индивидуальное) исполнение верхних валиков не годится для применения в случае большого разнообразия типов.

Задача настоящего изобретения состоит в том, чтобы упростить верхний валик для вытяжного механизма таким образом, чтобы можно было стандартизировать и автоматизировать изготовление и сборку верхнего валика.

Согласно изобретению эту задачу решают с помощью характеризующих признаков пункта 1 и с помощью пункта 15, защищающего способ.

Дальнейшие целесообразные варианты развития представляют собой предмет подчиненных пунктов.

Согласно пункту 1 предлагается, чтобы для одного верхнего валика имелся выбор различных срединных частей оси, подходящих к конкретным различным делениям и/или формам седла несущих и нагрузочных кронштейнов, и чтобы для размещения валов подшипников на обеих сторонах срединных частей оси размещались отверстия, так чтобы при сборке верхнего валика срединные части осей можно было бы выбирать в соответствии с различными делениями и/или формами седла несущих и нагрузочных кронштейнов независимо от используемых валов подшипников с подшипниками качения и наружным кольцом. Упрощенная и отрегулированная конструкция срединной части оси такова, что в срединную часть оси интегрированы все возможные варианты разделения и формы седла вытяжного механизма, что дает гибкость и разнообразие при использовании вытяжных механизмов различных типов без необходимости менять или регулировать вал подшипника при изготовлении и сборке верхнего валика.

В частности, глубина отверстий для вдавливания валов подшипников, расположенных на обеих сторонах срединной части оси, может быть всегда одинаковой. Это означает всегда одинаковый ход поршня при запрессовке валов подшипников в отверстия срединной части оси. Кроме того, концевой диаметр срединной части может всегда соответствовать максимально возможному диаметру срединной части оси.

Предпочтительно, чтобы наибольший возможный диаметр срединной части оси находился в области перекрытия срединной части оси и наружного кольца. Это сводит к минимуму площадь подлежащего уплотнению кольцевидного зазора между срединной частью оси и наружным кольцом.

Кроме того, диаметр и длина суженных зон срединной части оси, предназначенных для вставки верхнего валика в седло несущего и нагрузочного кронштейна верхнего валика, могут варьировать соответственно значениям диаметра и ширины различных типов форм седла.

Для этого переходы между различными диаметрами на срединной части оси должны быть выполнены единообразно. Эти мероприятия позволяют простым способом реализовать разнообразие форм седла, необходимое для соответствия различным типам вытяжных механизмов, причем с точки зрения экономичности производства изготовление оказывается особо выгодным.

Перечисленные выше варианты усовершенствования верхнего валика предназначены для того, чтобы сконструировать верхние валики таким образом, чтобы их можно было бы изготавливать с небольшим количеством одинаковых частей, пригодных к применению со всеми типами вытяжных механизмов, и с минимальными расходами на оснащение, обработку и монтаж, причем с обеспечением множества вариантов и высокой гибкости. Вне зависимости от вариантов в области перекрывания с валами подшипников стандартным диаметром срединной части оси согласно изобретению всегда является максимальный встречающийся диаметр всего спектра типов. Кроме того, для специфичных для конкретного типа форм седла у срединной части оси посредине имеются участки такого диаметра и ширины, которые взаимодействуют с конкретными передаточными рычагами и держателями верхних ремешков различных вытяжных механизмов. Кроме того, благодаря стандартизации срединной части оси с точки зрения диаметра в области перекрытия срединной части оси с наружным кольцом уплотнение со стороны седла сводится к одной-единственной форме исполнения, что упрощает обращение с деталями и требует только одного монтажного устройства. Единообразное исполнение переходов между различными диаметрами на срединной части оси упрощает мероприятия по соответствию разнообразным формам седла. Кроме того, единообразное исполнение переходов между различными диаметрами на срединной части оси позволяет с минимальными затратами изготавливать различные варианты формы седла посредством одних и тех же инструментов, быстро изменяя программы ЧПУ. Еще одно преимущество состоит в том, что область перекрытия срединной части оси способствует стабилизации подшипника на валу, в частности, благодаря малому расстоянию до подшипника качения со стороны срединной части оси.

Целесообразно, чтобы длина валов подшипников была единой вне зависимости от используемой срединной части оси. В сочетании с одинаковой глубиной сверленых отверстий в срединной части оси у вала подшипника получается единая длина прессовой посадки. Это позволяет уменьшить затраты на переоснащение при производстве и особенно при монтаже - для всех возможных типов верхних валиков. Ход пресса при запрессовке валов подшипников всегда одинаков, так что при изменении, обусловленном делением, блок запрессовки приходится сдвигать соответственно изменившемуся делению только с одной стороны монтажной установки.

Особо следует отметить, что диаметр валов подшипников одинаков. Это упрощает изготовление в том смысле, что исходный прутковый материал для всех валов подшипников всегда имеет одинаковые размеры независимо от оснащения верхнего валика для определенного типа вытяжного механизма.

При этом глубина запрессовки должна быть, как минимум, в 1,5 раз больше наружного диаметра вала подшипника. Ориентация на эту величину для различных срединных частей оси, находящих применение, оказалась особенно выгодна в том, что касается прочности соединения вала подшипника и срединной части оси.

Предпочтительно, чтобы у вала подшипника и наружного кольца в каждом случае имелись сферические дорожки качения, расположенные симметрично относительно срединной радиальной плоскости наружного кольца. При этом высота бортика у дорожек качения вала подшипника и у наружного кольца должна составлять от 5 до 15% диаметра тела качения. Оптимизация диаметра вала подшипника путем уменьшения высоты бортика и задания длины прессовой посадки, а также продление срединной части оси до той степени, чтобы до обоймы подшипника качения оставалось лишь малое расстояние, обеспечивают надежное рабочее соединение между валом подшипника и срединной частью оси даже при коротком делении и при малом и широком седле.

В предпочтительном варианте усовершенствования поверхности валов подшипников за исключением дорожек качения можно выполнять бесступенчатыми. Это способствует упрощению процесса изготовления вала подшипника, поскольку за исключением кольцевой канавки для дорожки качения никакой обработки поверхности вала не требуется.

Целесообразно предусмотреть в подшипнике цапфы уплотнительную манжету и крышку, с помощью которой по меньшей мере один подшипник качения герметически изолируют от окружения. При этом наружные диаметры и наружные контуры уплотнительной манжеты и крышки одинаковы.

При этом на внутренней стороне внешнего подшипника, обращенной к валу подшипника, могут быть радиальные выточки, предназначенные для крепления уплотнительной манжеты либо же крышки. При изменении выбора срединной части оси в целях приведения в соответствие с другим делением и/или с другой формой седла можно - благодаря стандартизации соединяемых со средствами уплотнения деталей, срединной части оси и наружного кольца - унифицировать также и средства уплотнения.

Согласно пункту 15 формулы изобретения предлагается, чтобы для регулировки соответственно различным делениям и/или формам седла срединная часть оси была снабжена подходящим к этим различным делениям и/или формам седла центральным участком, в то время как концевые участки срединной части оси, которые служат для размещения валов подшипников, с точки зрения наружного диаметра и глубины сверления были бы выполнены стандартными, причем все необходимые для опоры устройства располагались бы на валу подшипника, так что при сборке верхнего валика срединные части осей можно было бы выбирать в соответствии с различными делениями и/или формами седла независимо от используемых валов подшипников с подшипниками качения и наружным кольцом.

Ниже приведено более подробное объяснение изобретения на основании примеров исполнения, представленных на рисунках.

При этом на фигурах представлены:

Фиг.1 схематическое изображение продольного разреза трубчатого валика с коротким делением;

Фиг.2 схематическое изображение продольного разреза трубчатого валика с большим делением;

Фиг.3: схематическое изображение подшипника цапфы в соответствии с фиг.1.

На фиг.1 схематически представлен верхний валик 1, включающий в себя срединную часть оси 2, а также два подшипника цапф 3. У каждого из подшипников цапф имеется вал подшипника 4, посредством которого подшипник цапфы 3 можно запрессовать в отверстие 5 срединной части оси 2, а также как минимум один подшипник качения 6, предназначенный для опоры наружного кольца 7. На фиг.1 на свободном конце вала подшипника 4 размещены два подшипника качения, включающие в себя тела качения 6 и обоймы 14. Для герметичного отделения подшипника цапфы 3 от окружения на стороне, обращенной к срединной части оси 2, предусмотрена уплотнительная манжета 8, а на стороне, обращенной от срединной части оси 2, размещена закрытая крышка 9. Чтобы обеспечить смазку подшипников качения 6 на весь срок службы, между подшипниками качения 6 внутри подшипника цапфы 3 можно предусмотреть запас смазки.

Крепление крышки 9 либо же уплотнительной манжеты 8 на подшипнике цапфы 3 осуществляют с помощью выполненных на внутренней стороне наружного кольца 7 радиальных канавок 11, в зацепление с которыми входят крышка 9 либо же уплотнительная манжета 8. Форма уплотнительной манжеты 8 цилиндрическая, а сечение - U-образное, так что уплотнительная манжета 8, простираясь в осевом направлении, прилегает как к внутренней стороне наружного кольца 7, так и к поверхности срединной части оси 2, как это показано на фиг.1.

У срединной части оси 2 согласно фиг.1 имеется центральный участок 10, соответствующий по своей осевой протяженности S1 конкретным передаточным рычагам или держателям верхних ремешков вытяжных механизмов. В области перекрытия срединной части оси 2 и подшипника цапфы 3 у срединной части оси 2 имеется участок, который вне зависимости от изменений центрального участка 10 для различных форм седла и делений всегда имеет максимальный встречающийся диаметр D и который стандартизирован для всех срединных частей оси 2. У срединной части оси 2 может иметься покрытие, играющее роль защиты от коррозии и износа.

При больших делениях, больших или равных 80 мм, целесообразно изготавливать срединную часть оси 2 из пруткового материала, с учетом допусков точно соответствующего по диаметру стандартизированному значению D для срединной части оси 2 в области перекрытия.

В случае более коротких делений, меньших или равных 80 мм, срединную часть оси 2 можно по выбору изготавливать также из трубы со стандартным наружным диаметром, каковую трубу подвергают дополнительной обработке только в областях жестких допусков, как, например, отверстий 5 для размещения имеющих одинаковую длину валов подшипников 4. Изготовление срединной части оси 2, а также монтаж на ней подшипника цапфы 3 упрощается в силу того, что глубина сверления В отверстия 5 имеет одинаковое значение, благодаря чему глубина запрессовки В валов подшипников 4 в срединную часть оси 2 всегда одинакова независимо от размеров наружного кольца 7.

На фиг.2 показан верхний валик 1' с большим делением, чем на фиг.1. Конструкция идентична форме исполнения верхнего валика 1, представленного на фиг.1. Различие между верхним валиком 1 по фиг.1 и верхним валиком 1' согласно фиг.2 состоит только в длине срединной части оси 2', особенно в протяженности S2 центрального участка 10' верхнего валика 1' по оси, что вызвано приведением в соответствие с другим делением и/или другой формой седла другого вытяжного механизма или типа вытяжного механизма, а также большей длиной наружного кольца 7'. Соответственно, глубина запрессовки В также идентична варианту, описанному на фиг.1.

Ниже приведено более подробное описание подшипника цапфы 3 верхнего валика 1 согласно изобретению на примере фиг.1 и 3. В целях упрощения и стандартизации у вала подшипника 4 длина L всегда одинакова, диаметр d его также един. Длина L и единый диаметр d вала подшипника 4 одинаковы для всех срединных частей оси 2, 2' вне зависимости от их протяженности по оси S1, S2. Вал подшипника 4 выполнен в бесступенчатой форме, у него только две сферические, полностью шлифованные дорожки 12, предназначенные для направления тел вращения 6. Соответственно дорожкам 12 на валу подшипника 4 наружное кольцо 7 на внутренней стороне также снабжено сферическими дорожками 14. Кроме того, на внутренней стороне наружного кольца 7, как уже сказано, расположены радиальные канавки 11, предназначенные для размещения средств уплотнения. В остальном внутренняя поверхность наружного кольца 7 прямая, бесступенчатая. Относительно своей срединной плоскости М наружное кольцо 7 выполнено полностью симметрично, так что ориентации при подаче во время монтажа не требуется. Высота бортиков дорожек 12, 14 вала подшипника 4 и наружного кольца 7 находится в пределах от 5 до 15% диаметра тела вращения 6. Размещение дорожек 12, 14 на валу подшипника 4, а также на наружном кольце 7 выбирают так, чтобы максимальный размер выступающей части вала подшипника 4 со стороны, обращенной к крышке 9, соответствовал 0,25 от диаметра d вала подшипника 4, а со стороны, обращенной к уплотнительной манжете 8, выступающая часть превышала диаметр d вала подшипника 4 по меньшей мере в 1,5 раза. Симметричная форма наружного кольца 7 и вала подшипника 4 сильно упрощают подачу деталей в процессе изготовления и монтажа и обеспечивают ее надежность. В частности, большое количество прямых и гладких поверхностей уменьшает опасность прилипания грязи и опилок с этапов изготовления, предшествующих монтажу, и благоприятствует процессу очистки в конце изготовления деталей.

Конструкция и исполнение подшипника цапфы 3 таковы, что необходимые опорные устройства интегрированы в подшипники цапфы 3. Напротив, срединная часть оси 2 сконструирована исключительно с той точки зрения, чтобы при изготовлении и монтаже верхнего валика его можно было бы приводить в соответствие с различными делениями и/или формами седла несущих и нагрузочных кронштейнов верхнего валика только путем замены срединной части оси 2, 2'.

Настоящее изобретение касается верхнего валика для вытяжного механизма. Верхний валик (1, 1′) для вытяжного механизма, включающий в себя срединную часть оси (2, 2′), а также два подшипника цапфы (3) с валами (4), которые расположены на противоположных концах срединной части оси (2, 2′), а по свободным концам которых в каждом случае размещены по меньшей мере по одному подшипнику качения, обеспечивающему опору наружного кольца (7, 7′). Срединная часть оси (2, 2′) подходящая к конкретному различному делению и/или форме седла несущих и нагрузочных кронштейнов, и для размещения валов подшипников (4) на обеих сторонах срединной части оси (2, 2′) размещаются отверстия, что отверстия (5) с обеих сторон для запрессовки вала подшипника (4) всегда имеют единую глубину (В) для имеющих всегда одинаковую длину и одинаковый диаметр валов подшипников (4). Все необходимые для опоры устройства располагаются на валах подшипников (4), так что при сборке верхнего валика (1) срединную часть оси (2, 2′) можно выбирать в соответствии с различными делениями и/или формами седла несущих и нагрузочных кронштейнов независимо от используемых валов (4) подшипников с подшипниками качения (6) и наружным кольцом (7, 7′). Настоящее изобретение позволяет упростить верхний валик для вытяжного механизма таким образом, чтобы можно было стандартизировать и автоматизировать изготовление и сборку верхнего валика. 2 н. и 10 з.п. ф-лы, 3 ил.

1. Верхний валик (1, 1′) для вытяжного механизма, включающий в себя срединную часть оси (2, 2′), а также два подшипника цапфы (3) с валами (4), которые расположены на противоположных концах срединной части оси (2, 2′), а по свободным концам которых в каждом случае размещены по меньшей мере по одному подшипнику качения, обеспечивающему опору наружного кольца (7, 7′),
отличающийся тем, что срединная часть оси (2, 2′) подходящая к конкретному различному делению и/или форме седла несущих и нагрузочных кронштейнов и что для размещения валов подшипников (4) на обеих сторонах срединной части оси (2, 2′) размещаются отверстия, что отверстия (5) с обеих сторон для запрессовки вала подшипника (4) всегда имеют единую глубину (В) для имеющих всегда одинаковую длину и одинаковый диаметр валов подшипников (4), причем все необходимые для опоры устройства располагаются на валах подшипников (4), так что при сборке верхнего валика (1) срединную часть оси (2, 2′) можно выбирать в соответствии с различными делениями и/или формами седла несущих и нагрузочных кронштейнов независимо от используемых валов (4) подшипников с подшипниками качения (6) и наружным кольцом (7, 7′).

2. Верхний валик (1, 1′) по п. 1, отличающийся тем, что диаметр (D) концевого участка срединной части оси (2, 2′) всегда соответствует максимальному значению диаметра срединной части оси (2, 2′).

3. Верхний валик (1, 1′) по п. 2, отличающийся тем, что максимальный встречающийся диаметр (D) срединной части оси (2, 2′) имеет место в области перекрытия срединной части оси (2, 2′) и наружного кольца (7, 7′).

4. Верхний валик (1, 1′) по п. 1, отличающийся тем, что диаметр и длина суженных зон (S1, S2) срединной части оси (2, 2′), предназначенных для вставки верхнего валика (1, 1′) в седло несущего и нагрузочного кронштейна верхнего валика, варьируют соответственно значениям диаметра и ширины различных типов форм седла.

5. Верхний валик (1, 1′) по п. 4, отличающийся тем, что переходы между различными значениями диаметра на срединной части оси (2, 2′) выполнены единообразно.

6. Верхний валик (1, 1′) по п. 1, отличающийся тем, что глубина запрессовки (В) всегда превышает диаметр (d) вала подшипника (4) по меньшей мере в 1,5 раза.

7. Верхний валик (1, 1′) по п. 1, отличающийся тем, что вал подшипника (4) и наружное кольцо (7, 7′) в каждом случае оснащены сферическими дорожками для шариков (12, 14), располагающимися симметрично относительно срединной радиальной плоскости наружного кольца (7, 7′).

8. Верхний валик (1, 1′) по п. 7, отличающийся тем, что высоты бортика у дорожек качения (12) вала подшипника (4) и наружного (7) кольца составляют от 5 до 15% диаметра тела качения (6).

9. Верхний валик (1, 1′) по п. 7, отличающийся тем, что поверхности валов подшипников (4), за исключением дорожек для тел качения, (12) выполнены бесступенчатыми.

10. Верхний валик (1, 1′) по одному из пп. от 1 до 9, отличающийся тем, что в подшипнике цапфы (3) предусмотрены уплотнительная манжета (8) и крышка (9), с помощью которой по меньшей мере один подшипник качения герметически изолируют от окружения.

11. Верхний валик (1, 1′) по п. 10, отличающийся тем, что на внутренней стороне наружного кольца (7, 7′), обращенной к валу подшипника (4), имеются радиальные выточки (11), предназначенные для крепления уплотнительной манжеты (8) либо же крышки (9).

12. Способ изготовления и сборки верхнего валика (1, 1′) для вытяжного механизма по одному из пп. от 1 до 11, отличающийся тем, что для регулировки соответственно различным делениям и/или формам седла срединную часть оси снабжают подходящим к этим различным делениям и/или формам седла центральным участком (10, 10′), в то время как концевые участки срединной части оси (2, 2′), которые служат для размещения валов подшипников (4), с точки зрения наружного диаметра и глубины сверления выполняют стандартными, причем все необходимые для опоры устройства располагаются на валу подшипника (4), так что при сборке верхнего валика (1) срединную часть оси (2, 2′) можно выбирать в соответствии с различными делениями и/или формами седла независимо от используемых валов (4) подшипников с подшипниками качения (6) и наружным кольцом (7, 7′).