Шарнир универсального шпинделя Советский патент 1992 года по МПК B21B35/14 F16D3/20 

Изобретение относится к металлургическому машиностроению, в .частности к конструкции щпиндельных соединений в линии привода горизонтальных рабочих валков прокатных станов.

Известны конструкции шарниров универсальных шпинделей, которые содержат вилку с цилиндрической расточкой, размещенные в ней вкладыши скольжения и установленный между ними сухарь. (Королев А.А. Конструкция и расчет машин и механизмов прокатных станов. М., Металлургия, 1985. с.183. рис.IV.2).

Недостатком такого шарнира являетт ся низкая нагрузочная способность, повысить которую невозможно, так как одновременно увеличиваются габариты и неравномерность распределения контактных напряжений в зоне контакта вкладышей с лопастью полумуфты, что сокращает срок службы шарнира.

Известна конструкция шарнира универсального шпинделя, в котором между вкладышами и лопастью установ- лены сухари, контактирующие привели- , нейными поверхностями с выемкой вкладышей (авт. св. 279655, кл. В 21 В 35/14).

Такое конструктивное решение, реализуя условия равномерного распределения контактных напряжений, не обеспечивает повышения несущей способности шарнира.

Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому изобретению является шарнир универсального шпинделя, содержащий вилку, зубцы которой в поперечном сечении выполнены в виде сегментов, лопасть с

vi О

00 Ю 4

прямоугольным поперечным сечением и размещенные между ними вкладыши с бокообразной поверхностью, контактирующий с соответствующей поверхностью вилки (авт.св. ff 889167, кл. В 21 В 35/Й).

Недостатком данного шарнира является короткий срок службы, обусловленный низкой несущей способностью конструкции.

Целью изобретения является повышение нагрузочной способности и тем самым срока службы.

Эта цель достигается тем, что в шарнире универсального шпинделя, содержащем полумуфты с вилкой, лопастью и с размещенными между ними вкладышами, и каналы для смазочного материала, лопасть и вилка выполне ны в виде прямоугольных секторов кругового цилиндра с обращенными друг к другу плоскими гранями, причем, сектры лопасти соединены сплошной перемычкой, имеющей зазор с секторами вилки, на которую с натягом установлено кольцо, а вкладыши представляют собой полушары, вложенные в полусферические лунки, выполненные в гранях области, обращенных к вилке. Кроме того, между кольцом и лопастью выполнен зазор. Лопасть снабжена элементами поджатия вкладышей к лункам. По всей длине полумуфт выполнены каналы для охладителя в подповерхностном слое зон контакта с вкладышами.

На фиг.1 изображен общий вид шарнира универсального шпинделя в поперечном сечении; на фиг.2 - полумуфта с вилкой без наружного кольца; на фиг.З полумуфта с лопастью.

Шарнир универсального шпинделя содержит полумуфту в виде вилки 1 (фиг.1) с зубцами 2 (фиг.1,2,3), выполненными в виде прямоугольных секторов круговых цилиндров с обращенными друг к другу прямыми углами, на которую, охватывая вилку 1 с натягом установлено кольцо 3 (на Фиг.2 кольцо условно не показано) . Шарнир также содержит полумуфту Ь (фиг.1,3) с лопастью 5, выполненную в виде прямоугольных секторов кругового цилиндра, соединенных со сторон прямых углов сплошной перемычкой 6, размещенной между зубцами 2 вилки 1 с зазорами 7. В плоских гра0

нях 8 лопасти 5, которые обращены к плоским граням 9 (фиг.2) вилки 1, выполнены полусферические лунки 10 (фиг.1), в которых размещены вкладыши 11, выполненные в виде полушаров, которые зафиксированы элементами поджатия 12. размещенными в пазу 13 вкладышей 11.Элементы поджатия могут быть выполнены в виде упругих штанг, торсионов, пружин и т.д. Между лопастью 5 и кольцом 3 выполнены зазоры 14. В лопасти 5 выполнены каналы 15 для подвода смазочного s материала и каналы 16 для подвода охладителя, которые выполнены в зубцах 2 полумуфты 1 и лопасти 5 полумуфты 2 в зоне подповерхностного слоя поверхностей, контактирующих с вкладышами.

5

Работа устройства, Передача крутящего момента через шарнир универсального шпинделя происходит от лопасти 5 (фиг.1) полумуфты k иерез вкладыши 11 и зубцы 2 полумуфты 1.

В линии привода прокатных валков, как правило, существует перекос осей полумуфт 1 и k, В этом случае при 0 повороте шпинделя на 380 в шарнире происходит качение лопасти 5 относительно вилки 1, что приводит к скольжению зубцов 2 вилки 1 относительно вкладышей 11, а вкладышей 11 относительно полусферической поверхности лунок 10. Возникающие при этом силы трения вызывают интенсивный поток тепла, которое отводится охладителем, подаваемым по каналам 16.

Наличие зазоров 7 обеспечивает качание зубцов 2 относительно перемычки 7, а наличие зазоров 14 - качание лопасти 5 относительно кольца 3.

При разъединении полумуфт,например, при перевалке рабочих валков, вкладыши 11 удерживаются от выпадения из лунок 10 элементами поджатия 12.

5

0

5

Выполнение вилки и лопасти в виде прямоугольных секторов кругового цилиндра позволяет увеличить несущую способность шарнира не менее, чем в три раза при тех же габаритах, что приводит к снижению величины напряжений в деталях, шарнира и к повышению его срока службы.

51

Формула изобретения

1. Шлрнир универсального шпинделя содержащий полумуфты с вилкой, лопастью и с размещенными между ними вкладышами и каналы для смазочного материала, отличающийся тем, что, с целью повышения нагрузочной способности и тем самым срока службы, лопасть и вилка выполнены в виде прямоугольных секторов кругового цилиндра с обращенными одна к другой плоскими гранями, причем секторы лопасти соединены сплошной перемычкой, имеющей зазор с секторами вилки, на которую с натягом насажено кольцо

а вкгадыши выполнены в виде полуша- ров, вложенных в полусферические лунки, выполненные в гранях лопасти. е 2. Шарнир поп.1,отличаю- щ и и с я тем, что кольцо охватывает лопасть с зазором.

3. Шарнир по п.2, отличающийся тем.что лопасть снабжена Q элементами поджатия вкладышей к лун- кам.

k. Шарнир поп.1, отличающийся гем, что по всей длине 55 полу«уфт в подповерхностном слое зон контакта с вкладышами выполнены кана- лы для охладителя.

Сущность изобретения: шарнир имеет две полумуфты с вилкой 1 и лопастью 5, которче выполнены как поямоугольные секторы кругового цилиндра. Секторы лопасти 5 соединены сплошной перемычкой 6. На полумуфты установлено кольцо 3 с натягом на вилку, с зазором на лопасть. 8 лопастях со стороны вилки выполнены полусферические лунки 9, в которые вложены вкладь,ши 10 в виде полу- шзров. Несущая способность секторов шарнира увеличивается в 3 раза в сравнении с прототипом. 3 з.п.ф-лы, 3 ил.

0

12 (5

Фиг.1

.I

Фиг. 2

Редактор

Составитель Ю.Жиркин Техред М.Моргентал

Фиг. 5

Корректор З.Салко