Малопрогибаемый вал Советский патент 1980 года по МПК D21G1/00 

1

Мглопрогибаемый вал предназначен для использования в прессах и каландрах бумаге- и картоноделательных машин, при обработке двихсущегося полотна давлением и может найти применение в целлюлозно-бумажной, текстильной и других отраслях прог ьшшенности.

Известны валы для обработки полотна давлением, включающие рубашку и сердечник, образующие между собой кольцевое пространство и вращающиеся совместно, сферические концевые опоры, через которые рубашка опирается на сердечник, продольные уплотнения, расположенные в кольцевом пространстве и разделяющие его на продольные камеры,,торцовые кольцевые уплотнения, .каналы в сердечнике для подачи агента давления в продольные каме. ры W .

При работе вгша агент под давлением поступает в рабочие камеры и, воздействуя на рубашку вала, обеспечивает ее прямолинейность при воздействии на вал равномерно распределенной нагрузки, например, от смежного вала.

Валы данной конструкции практически обеспечивают без.прогибность рубашки, однако они весьма сложны по конструкции, имеют гидросистему, что. обусловливает малую надежность их работы.

5 Известен также малопрогибаемый вал, который включает рубашку, сердечник и размещенные в кольцевом пространстве между ними две опоры в виде разъемных шарнирных подшипников

to со сферическими втулками 2 .

При работе вала его сердечник прогибается под действием усилий, передающихся на него от рубашки чере: шарнирные опоры.. Прогиб рубашки вала значительно меньше прогиба его сердечника благодаря наличию промежуточных поддерживающих опор, выполненных в виде шарнирных подшипников .

20 При прогибе сердечника имеет место угловое относительное перемещение наружной к внутренней сферических втулок шарнирного подшипника, при этом частота перемещения соответствует частот.е врсидения вала. Нагрузки, воздействующие на каждую шарнирную опору, составляют для валов бумагоделательных машин 10 тс и более. Поэтому постоянные относитель30 Hbie перемещения сферических втулок с

учетом значительной величины нагрузок приводят к износу поверхностей сферических втулок и выходу из строя шарнирных опор и всего вала, т.е.. к уменьшению надежности.вала.

Быстрый выход из строя сферических втулок вызван также тем, что в мелкосерийном производстве не удается обеспечить такой высокой степени точности обработки втулок, как это имеет место, например, в подшипниковой промышленности при массовом изготовлении с помощью специального оборудования подшипников качения.

Сложно также изготовление вала, поскольку в месте расположения шарнирных опор находятся одна в другой четыре летали - рубашка, наружная и в;нутренняя сферические втулки (контактирующие по сфере) г. сердечник. Необходимо в этом сечении выбрать такие посадки, чтобы обеспечивалась аоэможность относительного перемещения сферических втулок и сферической йтулки вдоль оси сердечника (последнее необходимо по условиям работы сферических опор).В то же время недопустимыми являются также большие зазоры между элементами опор, которые приводят к колебаниям рубашки. rtosTOMy обработка всех .названных. Деталей должна производиться с выФокой степенью точности, а в процессе сборки вала часто требуется индивидуальная пригонка деталей.

Другим Недостатком вала с шарнирными подшипниками является невозможность выполнения их достаточно большой ширины, поскольку шарнирный подшипник может нормально работать в данных условиях только тогда, когда радиус сферической поверхности райен расстоянию от нее до продольной Оси вала.Это условие делает невозможным размещение в кольцевом пространстве между рубашкой и сердечником шарнирных подшипников большой ширины. В то же время известно, что при увеличении ширины шарнирных подшипников уменьшается длина свободно прогибающихся участков рубашки: уменьшается соответственно ее прогиб, однако, как было указано выше, в рассматриваемой конструкции добиться этого невозможно, т.е. нельзя уменьшить прогиб, повысить степень равномерности давления на обрабатываемое полотно, и улучшить качество продукции.

Целью изобретения является упрощение конструкции вала и повышение эфЛективности его работы.

Это достигается тем, что опоры выполнены в виде самоустановившихся подшипников качения, снабженных эластичными элементами, установленными .по обе стороны от опор, контактирующими с рубаи кой и сердечником и имеющими силовые механизмы для прижатия их к опорам. Силовые механизмы могут быть выполнены в виде втулок, насаженных на сердечник и поджимаемы гайками, либо в виде болтов, проходящих между элементами качения подшипника. Вал может быть снабжен втулками, одни из которых крепятся к рубашке, а другие к сердечнику, причем втулки имеют шлицы, входящие в пазы эластичных элементов. Толщина эластичных элементов, размещенных со стороны- края вала, не менее чем в два раза больше толщины эластичных элементов, примыкающих к торцу подшипника, обращенного к центру вала.

На Фиг. 1 изображен вал с втулками, поджимаемыми гайками; на фиг.2то же, с силовыми механизмами в виде болтовых соединений; на фиг.З то же, с шлицевыми втулками и болтовым соединением.

Вал включает рубашку 1, сердечник 2, размещенные между ними подшипники качения 3 к торцовым поверхностям которых примыкают эластичные элемент 4 контактирующие с рубашкой 1, сердечником 2 и cжимae 1 -le силовым .механизмом в виде втулки 5 (см. cbиг.l) насаженной на сердечник 2 и поджимаемой гайками 6. Силовой механизм может быть выполнен в виде болтов 7, проходящих между эластичными элементами 4 и телами качения подшиника 3 (см. фиг. 2).

В том случае, когда передаваемый от сердечника к рубашке крутящий момент значителен по величине, могут быть применены втулки 8 (см. фиг. 3) с внутренними шлицами, крепящтлеся к рубашке 1, втуаки 9 с наруксными шлицами, закрепленные на сердечнике и контактирующие с шлицами эластичных элементов 4. Эластичные элементы в этом случае размещены между втулками. Подшипники качения.целесообразно при всех вариантах разместить на расстоянии 0,223 длины рубашки от ее краев. Прогиб рубашки в этом случае минимален.

Вал работает следующим образом.

При нагружении рубашки вала равномерно распределенной нагрузкой от другого вала, контактирующего с данным по его образующей, нагрузка от рубашки в большей своей части передается на сердечник через подшипники качения. При нагружении сердечника последний прогибается, при этом эластичные элементы, расположенные ближе к краю вала, сжимаются между рубашкой и сердечником, воспринимая часть нагрузки от рубашки. Общая нагрузка на вал воспринимается подшипниками и эластичными элементамиV поэтому изнутри рубашка поддерживается на достаточно значительной длине (сумманая длина, подшипника и крайнего эластичного элемента), что уменьшает ее прогиб, так как эластичные элементы предварительно сжаты при помощи силового механизма. При этом за счет силы трения эластичных элементов о сердечник и рубашку осуществляется передача крутящего момента от сердечника рубашке. В валу могут ус танавливаться цилиндрические втулки 8 и 9, соответственно посаженные в рубашку и на сердечник в месте размещения эластичных элементов 4, которые контактируют с этими втулками Втулки скрепляются, например, винта с рубашкой и сердечником. Они имеют шлицы, входящие в пазы эластичных элементов для более надежной переда крутящего момента от сердечника рубашке. Все детали вала вращаются со местно. Благодаря наличию эластичны элементов с обеих сторон подшипника обеспечивается возможность относительного поворота наружного и внутреннего колец подшипника и возможность осевых небольших перемещений подшипника, возникающих при прогибе сердечника. Кроме того, наличие под жатых эластичных элементов, связывающих рубашку и сердечник, способствует уменьшению вибраций. Следует отметить, что толщина вну ренних эластичных элементов, размещенных со стороны торца подшипника, обращенного к центру вала, должна быть меньше не менее чем в два раэа чем толщина наружных эластичных элементов, поскольку при одинаковой тол щине внутренних и наружных элементов при прогибе сердечника на рубашку бу дет передаваться изгибающий момент в зоне опоры, что является нежелательным, поскольку увеличивает прогиб вала. Предлагаемый вал значительно про ще по конструкции и в изготовлении и более надежен в работе. Кроме того, обеспечивается большая степень равномерности давления на бумажное полотно, В связи с чем повышается качество и эЛфективность его обработки Формула изобретения 1.Малопрогибаемый вал,содержащий рубашку, сердечник и установленные в кольцевом пространстве между ними опоры, отличающийс я тем, что, с целью упро«цения конструкции и повышения надежности работы вала, опоры выполнены в виде самоустанавливающихся подшипников качения, снабженных эластичными элементами, установленными по обе стороны от опор, контактирующими с рубашкой и сердечником и имеющими силовые механизмы для прижатия их к опорам. 2.Вал ПОП.1, отличающийся тем, что каждый из силовых механизмов выполнен .в виде установленных на сердечнике вала втулок и гаек для перемещения втулок вдоль оси вала. 3.Вал ПОП.1, отл и, чающий с я тем, что каждый из силовых механизмов выполнен в виде болтового соединения, закрепленного в подшипнике качения. 4.Вал по пп, 1,3, отличающийся тем, что, с целью обеспечения возможности передачи повышенного крутящего момента, вал имеет закрепленные на рубашке и сердечнике дополнительные втулки, снабженные шлицами, взаимодейств.уняцими с эластичными элементами, выполненными с пазами для шлицов дополнительных втулок. 5.Вал по пп.1-4, отличающийся тем, что толщина эластичных элементов, примыкгиощих к опорам со стороны торца ваша по крайней мере в два раза больше толщины эластичнЕЛХ элементов, примыкающих к опорам со стороны центра вала. Источники информации, принятые во внимание при экспертизе 1.Патент США № 3362055, кл. 29-113, 1965. 2.Авторское свидетельство СССР W 453467, кл. D 21 С 1/00, 1969 (прототип). 3 7 t