Универсальный шарнир Советский патент 1987 года по МПК B21B35/14 

Изобретение относится к области прокатного производства, а именно, к устройствам для передачи крутящего момента рабочим валкам от шестеренных валков под некоторым углом для реверсивных станов. Известен универсальный шарнир, включающий обойму и головку с пазами йолуцилйндрической формы, в ко тор14Х разм1й(йны шары для передачи крутящего момента. Известные шаровые шарниры обла- даЙ -; су1|Йственным недостатком: при передаче момента шар контактирует с пазом по линии, выходящей на кромку, и максимум эпюры удельного контактного давления между шаром и пазом также располагается у вершины зу ба обоймы, что приводит к интенсивному износу, а в некоторых случаях к скалыванию зубьев пазов. Известен также универсальный шарНИР, содержащий наружную обойму с па зами на внутренней поверхности, расположенными вдоль оси обоймы, и внут реннюю обойму с выступами на наружно поверхности, входящими в пазы наружной обоймы с образованием рабочих за зорав по обе стороны от выступа, в которых размещаются тела качения. К недостаткам данного шарнира можно отнести то, что передача вращения по углом возможна только за счет скольжения сопряженных рабочих поверхностей, изготовление уЬеченных шаров и связанных с ними поверхностей вызывает -известные трудности. Целью изобретения явлется повьппение долговечности и надежности униве сального шарнира.: Поставленная цель достигается тем, что в универсальном шарнире, со держащем наружную обойму с пазами на внутренней поверхности, расположенными вдоль оси обоймы, и внутреннюю обойму с выступами на наружной поверхности, входящими в пазы наружной обоймы с образованием рабочих зазоров по обе стороны от выступа, в которых размещаются тела качения, раб чие поверхности выступов и пазов вы полнены цлиндрическими, при этом- ши рина впадины по окружности центров тел качения больше ширины выступа на 2,02-2,2 максимального диаметра тела качения, а выступы входят во впадины На высоту от О ,8 до 1,5 мак симального диаметра тела качения,и. кроме того, углы, образованные плоскостями разъемов рабочих зазоров по обе стороны выступа с радиальными плоскостями, имеют Противоположные знаки. На фиг. t изображен предалагаемьй универсальный шарнир, общий вид; на фиг. 2 - разрез А-А на фиг. 1. Универсальный шарнир состоит tf3 наружной 1 и внутренней 2 обойм, соединенных между собой при помощи выступов и тел 3 качения. Выступы высотой h (фиг. 2) одной обоймы входят во впадины другой на. высоту 0,81,5 максимального диаметра тела качения (шара, бочкообразного ролика). Это обусловлено тем, что при заходе выступов одной обоймы во впадины другой на высоту менее 6,8 максимального диаметра тела качения начинает нагружаться кромка выступа контактньп-ш давлениями, а также уменьшается допустимый угол перекоса осей обойм шарнира. Верхняя граница (1,5) обусловлена тем, что высота выступа h для образования цилиндрических рабочих зазоров при этом достаточна, а увеличение высоты ведет к увеличению габаритов шарнира. Боковые смежные грани 4 выступов и пазов обойм 1 и 2 по плоскости разъема выполнены цилиндрическими с радиусами г„ на 2 - 3% больше макЭто необходимо для исключения заклинивания и обеспечения .требуемого угла перекоса осей обойм 1 и 2 (шарнира) . Поверхности вершин выступов наружной 1 и внутренней 2 обойм выполнены тороидальными с центрами радиусов кривизны образзпощих наружной обоймы Кц и внутренней Rg, разнесенными в противоположные стороны от окружности центров тел качения с радиусом R (фиг. 2) . Радиусы Н„и Rg тороидальных поверхностей вершин выступов обойм 1 и 2 определяются, исходя из максимально требуемого угла перекоса шарнира. Поверхности дна впадин наружной 1 и внутренней 2 обойм шарнира выполнены цилиндрическими с радиусами поверхностей соответственно г и гj (фиг. 2). Исходя из кинематики зацепления, необходимости минимальных монтажных, максимально допустимых рабочих зазоров и диаметров тел качения. ширина пазов по окружности центров тел качения больше ширины выступа на 2,02-2,20 максимального диаметра тел качения. Плоскости разъемов цилиндрических поверхностей 4 обойм 1 и 2 наклонены к радиальным плоскостям, проходящим через центры тел качения и ось шарнира (фиг. 2) на угол d . Величина этого угла зависит от контактных напряжений и связана с глубиной захода выступов одной обоймы в пазы другой и е радиусами цилиндрических поверхностей. При этом угол отклонения плоскостей разъёма Цилиндрических поверхностей от радиальных плоскостей для соседних: пазов имеет различные знаки. Тела 3 качения в положении, обеспечивающем нормальную работу шарнира фиксируются вдоль осей рабочих зазоров пружинами 5. Шарнир работает следующим образом Передача крутящего момента от внутренней обоймы 2 к наружной 1 или наоборот производится через тела 3 качения. При этом в каждой впадине рабочими являются цилиндрическая поверхность и тело 3 качения, расположенные по направлению вращения от зуба ведзпцей- обоймы. При изменении направления вращения в зацепление вступают противоположно расположенные цилиндрические поверхности и теЧу

к

v///k ///A

ФигЛ ла качения этих же впадин. Разъем цилиндрических поверхностей расположен в зоне малонагруженной или ненагруженной контактными усилиями Р, со стороны тела качения. Наклон плоскости разъема на угол о/ (10-40) обеспечивает смещение максимума эпюры контактного давления между телом качения и пазом в сторону, противоположную кромке паза. Это повысит долговечность шарнира, устранит рмятие и выкрашивание кромок пазов, являющиеся серьезным недостатком прототипа. При передаче вращения под углом происходит перекатьюание тел 3 качения в пазах и тороидальных поверхностей вершин зубьев одной обоймы по цилиндрическим поверхностям дна впадин другой. Это обеспечивает сохранение центровки шарнира при повышенных углах перекоса и износах рабочих поверхностей пазов. Применение универсального шарнира в приводах рабочих клетей мелкосортных, среднесортных и .проволбчных прокатных станов, а также правильных машин и моталок листопрокатных станов позволит повысить надежность и долговечность шарниров шпинделей, снизить простои оборудования, повысить скорость прокатки и производительность прокатных станов.

Фиг. 2

УНИВЕРСАЛЬНЫЙ ШАРНИР, содержащий наружную обойму с пазами на внутренней поверхности, расположенными вдоль оси обоймы, и внутреннюю обойму'с выступами на наружной поверхности, входящими в пазы наружной обоймы с образованием рабочих зазоров по обе стороны от выступа, в которых размещены тела качения, о т- личающийся "вем, что, с целью повьшения долговечности и надежности, рабочие поверхности выступов и пазов выполнены цилиндрическими, при этом ширина впадины по окружности центров тел качения больше ширины выступа на 2,02-2,2 максимального диаметра тела качения, а выступы входят во впадины на высоту.,от 0,8 до 1,5 максимального диаметра тела качения и, кроме того, углы, образованные плоскостями разъемов рабочих зазоров по обе стороны выступа с радиальными плоскостями, имеют противоположные знаки.с^(Л00со о:»00ел го