Предохранительный шпиндель Советский патент 1988 года по МПК B21B35/14 

ND

ас to

Изобретение относится к прокатному производству и может быть использовано для привода пилигримовых станов и других машин аналогичного назначения.

Цель изобретения - увеличение долговечности шпинделя и предохранение от поло- мок главной линии стана путем исключения косого излома в шпинделе. : На фиг. 1 изображен предохранитель- 1НЫЙ шпиндель, продольный разрез; на фиг. 2 |разрез А-А на фиг. 1.

: Шпиндель состоит из трефовых концов I, иили-ндрического участка 2, профильного л чистка, состояш,его из двух конусов 3, об- :ращенных друг к другу и сопряженных меж- |ду собой цилиндрической поверхностью 4, на I которой выполнена кольцевая проточка 5 в I качестве основного концентратора напря- жения, расположенного в одной плоскости с последним дополнительного концентратора I напряжений, выполненного в виде проточки i 6 в сквозном канале 7, проходящем по оси I шпинделя и радиальных отверстий 8, вы- полненных в количестве не менее трех. Внутренняя проточка 6 выполняется на глубину 0,2-0,4 от глубины основного кон- ; центратора напряжений (наружной кольце- ; вой проточки).

: Поломки известных предохранительных шпинделей дают неограниченный по длине : (опасный) излом, который составляет 2 - 5% от всех поломок новых шпинделей. Новые шпиндели дают более опасный излом в сравнении с восстановленными шпинделями. Косые изломы образуются в основном в начальный период эксплуатации предохранительного шпинделя при экстремальных перегрузках линии стана (холодная заготовка, захват большого объема металла и др.). Рас пространение косого излома не всегда достаточно надежно фиксируется дополнительными концентраторами напряжения.

При косых изломах значительной длины происходит заклинивание шпинделя и, как следствие, изгиб вала привода стана, дополнительная поломка различных деталей и узлов в главной линии стана.

Надрез, повышая напряжение у своей вершины, одновременно снижает напряжение в других частях сечения. Поэтому для повышения конструктивной прочности наносят так называемые разгружающие надрезы, которые располагаются в менее напряженных местах и должны быть более мягкими, чем основной надрез (концентратор напри- жений). Такие разгружающие надрезы, несколько повышая напряжения в местах нанесения, уменьшают их у вершины основно го надреза и, следовательно, приводят к более равномерному распределению напряжений и деформаций, обеспечивая повышение прочности конструкции.

Увеличение надреза в одном месте, одного сечения, не равнозначно двум надрезам

0 5

5

в одном сечении, расположенных на диаметрально противоположных участках, так как в данном случае имеем дело с двумя самостоятельными надрезами, каждый из которых будет во время эксплуатации предохранительного шпинделя накапливать напряжения соответственно величине и форме надрезов, при этом напряжения формируются в одной плоскости (месте необходимого разрушения предохранительного шпинделя). При этом стабильно формируется сечение (накопление напряжений) для начала очага и конца разрушения шпинделя, исключая его косой излом.

Для подтверждения высказанных теоретических предпосылок, в части равнозначности наличия одного большого надреза (кольцевой проточки) или двух надрезов, равных по величине сумме одного большого надреза и расположенных на противоположных участках одного сечения, был выполнен эксперимент на уд.арных образцах.

Результаты испытания и эскизы образцов приведены в таблице.

Из этой таблицы видно, что величина ударной вязкости увеличена на образцах с двумя надрезами на 31,9-47,2%. Испытание ударных образцов выполняли по ГОСТ 9454- 78.

Были выполнены экспериментальные испытания моделей - шпинделей в масштабе 1:10 с 2-мя, 3-мя и 5-ю радиальными отверстиями по 3 образца каждого вида. Результаты испытаний на скручивание показали, что оптимальный излом дают модели-шпинделя, у которых 3 радиальных отверстия и те, у которых 5 отверстий, однако момент скручивания при 5-ти отверстиях примерно на 25% ниже, чем у моделей-шпинделей с 3-мя отверстиями, что снижает оптимальную долговечность последнего. Наличие 1-го и 2-х радиальных отверстий не полностью могут устранить возможность появления разрушения отрывом (косого излома) и только 3 отверстия, расположенные под углом 120°, исключают воз.можность его появления.

Шпиндель работает следующим образом.

Началом разрушения всегда является основной концентратор 5 напряжений. Во время работы пилигримового стана на основном концентраторе накапливаются напряжения, которые распространены по периметру наименьшего рабочего сечения шпинделя. В этом же сечении расположен дополнительный концентратор 6 напряжений внутри канала 7. Наличие 3 радиальных отверстий 8, расположенных под углом 120°, выполняя функцию объемных концентраторов, эффективно способствуют получению не опасного излома. Распространение косого излома по длине исключается дополнительными концентраторами 6 и 8 напряжений. Косой излом исключается и становится не опасным. Такой шпиндель легко и быстро заменим.

Таким образом, применение нового шпинделя позволит увеличить долговечность шпинделя и снизить вероятность поломок деталей главной линии стана.

Формула изобретения

1. Предохранительный шпиндель, содер- жаший трефовые концы, профильный участок, состояший из двух конусов, обраш,ен- ных друг к другу и сопряженных между собой цилиндрической поверхностью, на которой выполнена кольцевая -проточка в качестве основного концентратора напряжений, и сквозной канал по оси шпинделя, отличающийся тем, что, с целью увеличения долговечности шпинделя и предохранения

от поломок главной линии стана путем исключения косого излома, шпиндель выполнен с дополнительным концентратором напряжений в сквозном канале в виде проточки расположенной в одной плоскости с основ0 ным концентратором напряжений.

2. Шпиндель по п. 1, отличающийся тем, что основной и дополнительный концентраторы напряжений соединены между собой радиальными отверстиями в количестве не менее трех.

Изобретение относится к прокатно.му производству и может быть использоано для привода пилигримовых станов и других ма- QiHH аналогичного назначения. Целью изобретения является увеличение долговечности шпинделя и предохранение от поломок главной линии стана путем исключения косого излома в шпинделе. Шпиндель содержит трефовые концы 1 и профильный участок, состоящий из двух конусов 3, сопряженных цилиндрической поверхностью 4, на которой выполнена проточка 5, в качестве основного концентратора напряжений. Новым в конструкции является выполнение дополнительного концентратора напряжений в виде проточки 6 в сквозном канале 7 в одной плоскости с проточкой 5. а также радиальных отверстий, соединяющих проточки 5 и 6 в количестве трех, расположенных под углом 120° и более. Это позволяет сконцентрировать максимальные сдвигающие напряжения при работе п иинделя в одном сечении, исключить косой излом при поло.мке щпин- деля. 1 з.п. ф-лы, 2 ил., 1 табл. (В (Л