Муфта свободного хода Советский патент 1984 года по МПК B21B21/04 F16D41/02 

Изобретение относится к машиностроению и наиболее эффективно может быть использовано в приводах механизмов подачи и по ворота станов холодной прокатки труб. Известна муфта свободного хода (МСХ), содержащая приводную звездочку с нечетным количеством рабочих площадок, охватьгеающую ее обойму и теяа качения, расположен ные на рабочих площадках внутри обоймы 1. Недостатком муфты является интенсивный износ поверхностей, контактирующих с телами качения при работе в режиме частых за линиваний (до 120 в минуту). Наиболее близкой к предлагаемой по тех нической сущности является муфта свободно го хода, содержащай приводную звездочку с рабошми площадками на ее наружных вы ступах, свободно охватывающую ее обойму и тела качения, располрже шые на рабочих площадках звездочки внутри обоймы. Рабо4 ie плои1адки выемок наклонены под неодинаковым углом к плоскостям звездочки, проведегшым через начало площадок 2 Недостатком данной конструющи является неравномерный износ вн)пгренней поверхности обоймы из-за повторяющегося циклического нагружения од1шх и тех же участков. Цель изобретения - повышение качества труб, з еличение долговечности и надежноста работы муфты. Поставленная цель достигается тем, что в Муфте свободного хода, преимущественно подагоще-поворотного механизма стана холодной прокатки труб, содержащей приводную звездочку с рабочими площадками на ее наружных выемсах, свободно охватывающую ее обойму и тела качения, расположенные на рабочих площадках внутри обоймы; рабочие площадки звездочки расположены с переменным угловым расстоянием относительно центра муфты, определяемым по формуле 5,.Мн-„т°(, где и - количество рабочих площадок; k - порядковый помер рабочей площадки;Ш 20-10 - коэффициент, характеризующий интенсивности изменения углового щага рабочих площадок звез дочки; Е - основание натуральных логариф мов (f 2,71828). Это позволяет снизить неравномерность нагружеггая отдельных участков внутренней поверхности обоймы и тем самым уменьщить ее износ. Для достижения наибольщего эффекта козффищ1ент Ш должен находиться в пределах 10-20. При значениях меньщих 10 минимальное угловое расстояние между рабочими площадками уменьщается настолько, что возникает необходимость в уменьшении величины площадок или числа тел качения, что приводит к уменьщению нагрузочной способное- ти муфты. При значениях Ш больщих 20 вероятность периодического нагружения одних и тех же участков поверхности обоймы возрастает и снижение неравномерности ее износа незначительно. На чертеже изображена муфта, вид сбоку. Муфта содержит приводную звездочку 1 с рабошми площадками 2 на ее наружных выемках, свободно охватывающую ее обойму 3, тела качения 4 и прижимы 5, установленные в гнездах радиальных плоскостей выемок. Рабочие плошадки звездочки расположены с переменным угловым расстояниемб- -,5- sSv обеспечивающим смещение 4 f -j / . : тел качения например, роликов на переменную величину U 5 . Выбор интервала отклонения углового щага расположения площадок от известного равномерного их размещения на звездочке зависит от количества рабочих площадок и габаритов муфты. С повыщением требований к надежности и долговечности МСХ интервал отклонения углового шага, определяющийся коэффициентом ш может быть увеличен. Дня обеспечения снижения износа и повышения эксплуатационной надежности обойм МСХ коэффициент (И , характеризующий интенсивность роста углового шага рабочих площадок звездочки, должен находиться в пределах 20-10. Выбор указанных значений коэффициента П| обусловлен следующим. Как следует из . конкретного примера расчета геометрических параметров звездочки с максимальным и минимальным значениями коэффициента jU , приведенных в табл. 1, переменный угловой шаг расположения площадок изменяется в широких пределах. При значении коэффициента, fit 10,0 угловой щаг S 2 изменяется в пределах 11 (от +6,0 до -5°1 и смещение противолежащих роликов на переменную величину д5 достигает величины, изменяющейся от 1,0 до 5,0°. Это обеспечивает наиболее повьппенную эффективность снижения износа и повышения эксплуатационной надежности ведомой обоймы. Однако при значении коэффициента fU меньше 10, например равном 5, в значительной мере уменьшается площадь вырезов звездочки (так как максимальная величина отклонения достигает 12°, а. предела отклонения - 22°), что ограничивает размеры пространства между обоймой и звездочкой и затрудняет обслуживание МСХ, так как установка роликов в зти суженные просветы потребует допол1штельных специальных приспособлений или окажется практически невозможной. Кроме того, при значении коэффициента Ш меньше 10 для обслуживания МСХ может потребоваться сокрашение alcnг пар роликов, что неблагоприятно скажется на долговечности не только роликов, но и подушек звездочек, в связи с уменьшенной плошадыо контакта меладу ними и увеличенным силовым воздействием на рабочие 1говерхности При значении коэффициента М -20 эффективность С1гажения износа и повышения эксплуатационной надежности ведомой обоймы снии ается, так как переменный угловой шаг В2 изменяется в пределах 5,5°. Одновременно при этом уменьшается и величина смещения противолежащих роликов л5 , которая находится в суженных пределах 0,6-3,0°. Следовательно, при выборе значеьшя коэффициента U больше 20, например 25, эффективность снижения износа и повышения эксплуатационной надежности ведомой обоймы существен}Го понизится из-за уменьшения пределов смеше1шя противолежащих роликов от 0,4 до 2°, при зтом увеличится вероятность усталостного разрушения металла обоймы в результате циклического знакопеременного нагружения противолежащими роликами, создающими овализадию и растяже1ше стенки рбоймы. Муфта работает следующим образом. Звездочке 1 сообщаются вращательные колебания относительно оси от кулачково-рычажного механизма. Так как данная муфта допускает свободный поворот обоймы 3 относительно звездочки только с одном направлении, а в другом направлении происходит заклишгеание и обойма поворачивается вместе со звездочкой, то при каждом цикле код лебан}1язвездочки происходит поворот обоймы на одинаковый угод в одном и том же

направлении. При этом каждое тело качения 4 контактирует с обоймой в точке, . смешенной на определенную величину относительно точки, в которой ох;уществлялсй контакт обоймы с соседним телом качения . в предшествующем цикле нагружения, расположение рабочих площадок 2 на звездочках 1

преждевременный выход ее из строя. Достигаемое снижение амплитуды знакопеременного сплющивания обоймы по малой оси и уменьшение удлинения по большей оси ованастройке стана ХПТ в процессе прюкатки подшипниковых труб . из стали ШХ 15 по маршруту 76 X 8 37,4 х 7 мм. Результаты сравнительных промишленньк испытаний приведены в табл. 2.

Из результатов сравнительных испытаний следует считать оптимальным значение коэф0Лс переменным угловым шагом позволяет при заклинивании противоположных роликов, смешенных друг относительно друга на переменную величину Д5 , исключить повторяемость силового воздействия на одни и те же участки рабочей поверхности обоймы и уменьшить амплитуду знакопеременного сштюшивания обоймы по малой осн и удлинения по большой оси овала. При зтом снижается износ рабочей поверхности обоймы и уменьшается растяжение ее стенки, Таким образом, обеспечивается равнсмерный износ внутренней поверхности обоймы и снижается вероятность возникновения усталостных микротрешин, обуславливающих приводит к повыше1шю кинематической жесткости МСХ, что, в свою очередь, обеспечивает стабилизацию процесса прокатки труб и достижение их повышенной геометрической точности. Опытно-промышленное сопоставление примене1шя известной и предлагаемой муфт осуществили при их использовании в подающеповоротном механизме стана ХПТ 90 конструкции электростальского завода тяжелого ма1Ш1Ностроеш1я. Испытания проводили с использованием муфт свободного хода, содержащих обоймы из термообработашгой стали 20ХНЗА с внутренним диаметром 270 и наружным 310 мм, ролики из термообработанной стали ШХ15 диаметром 26 мм и длиной 80 мм, звездочки из стали 40Х с шестью рабочими площадками, расположенны,и с постоянным и переменным угловым шагом Использовагшые известные муфты содержали звездочки с четным количеством рабочих площадок, равным шести, расположенными с постоянным. угловым шагом равным 5 60°(5,S2-55 5 5,5gT.e. u5 0) по сравнению с базовым объектом предлагаемые муфты свободного хода содержали звездочки с рабочими плошадками, расположенными с переменным угловым шагом. Рабочие площадки располагали с последовательным угловым шагом S , рассчитанным с применением коэффициента равным 20, 15, 10. Испытания осуществляли при постоянной

фицкеята It равное IS, так как при эюм обеспечиваются примерно одинаковые показатели улучшения качества труЪ и ресурса работосяюсобностя МСХ, что и при использовании звездочек, рассчитанных со значением коэффициента |Ь равным 10. Кроме того, устройство .звездочки с геометрическими размерами, рассчитанными с применением коэффициента |U равным 15, позво ляет увеличить рабочее пространство между обойкюй и звездочкой, а так же ос)гществлять удобную и оперативную замеиу изношенного комплекта роликов без применения дополнительных приспособлений.

1315706

Из приведенных данных следует, что существенно повышается стабнльность процесса прокатки труб за счет снижения неравномерностн линейного смещения металла и 5 угла поворота заготовки и трубы, что приводит к значительному повышению геометрической точности прокатываемых труб (на 20-30%) и, следовательно к улучшению металлоиспользовання при внедрении ма10 доотходной технологии производства. Кроме того, достигаемое при этом повышение ресурса работоспособности муфт увеличивает производительность станов ХПТ за счет сокращения простоев на восстановительные работы.

Таблица 1

МУФТА СВОБОДНОГО ХОДА, преимущественно подающе-поворотного механизма стана холодной прокатки труб, содержащая приводную звездочку с рабочими площадками на ее наружных выемках, свободно охватывающую ее обойму, и тела качения, расположенные на рабочих площадках внутри обоймы, отличающаяся тем, что, с целью повышения качества труб, увеличения долговечности и надежности работы муфты, площадки звездочки расположены с переменным угловым расстоянием относительно центра муфты, определяемым по формуле 560°, г. %0° „i/(u s., и - количество рабочих площадок; где k - порядковый номер рабочей площадки; 20-Ю- коэффициент, характеризующий интенсивность измене1шя углового расстоя1шя между рабошпии шю. (Л щадками; Р - основание натуральных логарифмов, .

Неравномерность линейного смещения металла (огаошенне размаха варьирования линейного смещения к его средней величине), %

18,2

18,9

36,5

28,9

Извеегаая МСХ с рабочими площадками иа звездочке, расположеыиыми с постояниым углойым шагом, равиым 60°

Неравиомериость угла поворота заготовки и трубы (отношение размаха варьирования поворота к его средней величине), %

Средний ресурс работоспособН9сти МСХ (количество циклов нагруКения)

Продолжение табл. 2

Предлагаемая МСХ с рабочими площадками иа звездочке, располржекиыми с переменным шагом, рассчитанным с пртгаедеииыми зиачения т коэффициента

(

IS

10

20

24,3 23,822,6

1,6x10