Шарнир универсального шпинделя Советский патент 1983 года по МПК B21B35/14 

Изобретение относится к прокатному оборудованию, пре.имущественно ;К универсальным шпинделям привода рабочих валков прокатных станов,

Известен шарнир универсального шпинделя, содержащий лопасть, вилку бронзовые вкладыши и сухарь Cl.

Недостатком данного шарнира является невысокая стойкость бронзовых вклащышей вследствие быстрого износа плоской рабочей пов€рх.-ности в узкой зоне у торцов вкладыша из-з неравномерности распределения контактных давлений и трудности обеспечения постоянной подачи смазки на плоскую рабочую поверхность в зоне наибольших контактных давлений у торцов вкладыша.

Наиболее близким по технической сущности к изобретению является шарнир универсального шпинделя, содержащий вилку, лопасть, вкладыши с внутренними полостями и сухарь 2 .

Недостатком данного шарнира такж является быстрый износ бронзовых вкладышей вследствие неравномерного распределения смазки по плоской рабочей поверхности и ухудшенных условий смазки в зоне наибольших контактных давлений у торцов вкладышей

Цель изобретения - повышение стойкости вкладышей путем улучшения условий смазки..

Указанная цель достигается тем, что у шарнира универсального шпинделя, содержащего вилку, лопасть, вкладыши с внутреннимиполостями и сухарь, внутренние полости лопасти и вкладышей соединены сверлениями с контактными зонс1ми у торцов вкладышей и заполнены смазкой, при этом и сверлении встроены дроссели.

На фиг.1 показан шарнир,поперечный разрез; на фиг.2 - узел 1 на фиг.1.

Шарнир универсального шпинделя содержит вилку 1, лопасть 2, два вкладыша 3 и сухарь 4. Лопасть и вкладьшш имеют внутренние яолости 5 заполненные смазкой 6. Полости сверлениями 7 соединены с контактными поверхностями 8 у торцов вкладышей и сверлениями 9 с рабочими поверхностями 10 сухаря. В сверления 7 вставлены пружинно-поршневые микродроссели 11 с конической иглой, каждый из которых состоит из корпуса 12 с конусным входным отверстием 13, выходными отверстиями 14, поршня 15 с конической иглой 16, пружины 17 и регулировочного болта 18,.

Шарнир работает следующим обра3 ом,

Периодически через специальные отверстия (не показаны), расположенные рядом с дросселями 11, внутренние полости 5 лопасти и вкладышей заполняются смазкой 6. При этом

смазка через сверления 9 подается на рабочие поверхности 10 сухаря 4. При заполнении полостей смазкой рег:улировочными болтами 18 ослабляют пружины 17 дросселей 11, благодаря чему конические иглы 16 перекрывают входные отверстия 13 в корпусах 12, предотвращая выход смазки к контактным поверхностям вк-падышей.

При вращении шпинделя смазка 6 под действием центробежных сил отбрасывается от центра шарнира, вследствие чего создается перепад давлений (АРУ между поверхностью-смазки, расположенной на радиусе R-, и выходными сечениями сверлений 7, расположен 2 При этом величиными на радиусе на Д Р равна:

()

pUJ

ДР

2

где р - плотность смазки;

U) - угловая скорость вращения шарнира.

Под действием указанного перепада давлений смазка поступает через дроссели 11 и сверления 7 к контактным поверхностям 8, Интенсивность поступления смазки при всех прочих равных условиях определяется в.еличиной зазора (Д) между корпусом иглы 16 и конусом входного отверстия 13 в корпусе дросселя 12, Исходная величина этого зазора устанавливается регулировочным болтом 18.

При вращении шпинделя величина зазора (Л) несколько меньше ее исход(Ной величины вследствие сжатия пружины 17 под действием центробежной силы, определяемой массой поршня 15 с иглой 16, и давления смазочной жидкости напоршень. По мере расхода сназки и связанного с этим увеличени радиуса R , величина ее давления на поршень дросселя уменьшается. Это дает постепенное увеличение рабочего зазора (Д) , что, в итоге, способст- вует равномерности подачи смазки к контактным поверхностям.

Расчеты показывгиот, что на контактных поверхностях у торцов вкладышей возникают давления, в некоторых случаях превышающие предел прочности бронзы, из которой изготавливают вкладыши. При этих условиях возникают т.акие нежелательные явления, как схватывание I-рода и схватывание Г1 рода, приводящие к интенсивному износу вкладышей, что подтверждается практикой эксплуатации шпинделей. Исследованиями подтв ерждено, что схватывание I рсзда возникает при отсутствии между трущимися поверхностями разделяющего слоя смазки, а схватывание Ii рода - при работе с устойчивой граничной смазкой. Соответствейно скорость процесса разрушения в первом случае 10-15 мкм/ч, во втором случае 1-5 мкм/ч. Таким образом, отсутст-.

вне смазки при прочих равных условиях увеличивает интенсивность из- . , носа в 2-15 раз.

При вращении шарнира, т.е. при передаче им крутящего момента , обеспечивается постоянная подача смазки в зоны действия наибольших контактных напряжений, расположенных у торцов вкладыша. За счет этого, как показано выше, интенсивность износа этих поверхностей значительно уменьшается, что приводит к увеличению срока службы вкладышей и шарнира шпинделя в целом.

В настоящее время в приводах валков стаиа 950 установлены шпиндели, имеющие вкладыши и лопасти сплошного сечения. Смазка на контактные поверхности вкладышей этих шарниров подается периодически при остановках ста- , на через специальные,сверления во вк,ладышах и вилке шарнира. Практически смазка на контактных поверхностях имеется тблько в начальные периоды работы. Затем она выдавливается из зоны контакта, в первую очередь из зоны наибольшего контактного давления, и при дальнейшей работе до остановки в шарнире наблю0дается сухое трение. В итоге срок службы вкладышей не превышает 20-ти дней.

Расчеты показывают, что увеличение срока службы вкладышей хотя бы

5 в два раза позволит сократить эксплуатационные расходы на стане 950 на 15-20 тыс.руб. в год.

ШАРНИР УНИВЕРСАЛЬНОГО ШПИНДЕЛЯ,- содержащий вилку, лопасть, вкладыши с внутренними полостями и. сухарь, от ли ч а-ющийс я тем, что, с целью повышения стойкости вкладышей за счет улучшения условий смазки, внутренние полости лот пасти и вкладышей соединены сверлениями с контактными зонами у торцов вкладышей и заполнены смазкой, при этом в сверления встроены дроссели.