Универсальный шарнир Советский патент 1982 года по МПК B21B35/14 

Изобретение относится к устройствам для передачи крутящего момента при расположении осей соединяемых валов под углом и может быть использовано в шпиндельных устройствах металлургического оборудования, в частности, для передачи крутящего момента от привода к рабочим валкам прокатных станов.

Известен универсальный шарнир .с вкладышами скольжения, применяемый в шпиндельных устройствах прокатных станов, состоящий из головки шпинделя, лопасти сопрягаемой полумуфты рабочего или шестеренного.валков, бронзовых вкладышей и распорного сухаря tl.

Недостатком шарнира известной конструкции является его низкая работоспособность , обусловленная главным образом низкой стойкостью бронзовых вкладышей. Основной причиной низкой стойкости вкладышей является неравномерное распределение нагрузок ,по контактным поверхностям вкладыша, вьщеление большого количества тепла из-за больших усилий трения скольже НИН и невозможностьОсуществления эффективной смазки трущихся поверхностей шарнира. Низкая стойкость

вкладышей приводит к образованию зазоров в шарнирах шпиндельных устройств и, как следствие, к б.ольшим динамическим нагрузкам и ударам в рабочей линии прокатного стана, вызывающим поломки вкладышей, шпинделей и рабочих валко, которые приводят к аварийньп простоям стана и снижению его производительности.

Цель изобретения - повышение стойкости вкладышей и работоспособности универсального шарнира, а также обеспечение более равномерного износа контактных поверхностей и более равномерного нагружения шаров.

Указанная цель достигается тем, что в универсальном шарнире, состоящем из головки шпинделя, лопасти, вкладышей и распорного сухаря, вкладыши выполнены составными, в виде разъемной кассеты и снабжены размещенными в кассете по ее длине тремя или более рядами шаров, из которых центральный ряд имеет шары большего дисметра, а боковые ряды шары меньшего диаметра, при этом шары одновременно контактируют с плоскостью лопасти и с внутренней цилиндрической поверхностью головки шпинделя. Кроме того, поперечные оси боковых рядов шаров и центрального ряда смещены по длине вкладыша. На фиг. 1 изображен универсальный шарнир, общий вид; на фиг. 2 вкладыш, вид сверху; на фиг. 3 разрез А-А на фиг. 1. Универсальный шарнир состоит из головки шпинделя 1, лопасти 2 полумуфты рабочего или шестеренного валка, шаров 3 центрального ряда большего диаметра, шаров 4 боковых рядов меньшего диаметра, разъемной кассеты 5, состоящей из двух половин, соединенных болтами б и распорного сухаря 7. Диаметры шаров, и расстояния между ними в поперечном направлении вкладыша выполнены такими, что нижние точки шаров расположены на плоскости лопасти, а верхние - на внутренней цилиндрической поверхности головки шпинделя. Разъем кассеты выполнен ступенчатым по диаметрам шаров с целью запол нения вкладыша смазкой и обеспечения удобства сборки вкладыша. Для фикса ции шаров в обеих половинах кассеты выполнены посадочные гнезда. Необходимым условием обеспечения работоспособности шарнира является . такое расположение шаров в кассете, при котором точки их контакта с сопр женной цилиндрической поверхностью расточки головки шпинделя расположе ны на нормалях, проходящих через це ры шаров и центральную оси шарнира. С другой стороны точки контакта шаров с лопастью должны находиться на нормалях к плоскости лопасти также проходящих через центры шаров. Это достигается путем выбора радиусов шаров большего г и меньшего г/2 диа етров, расстояний между ними В и угла oL между нормалями такими, при которых выдерживается условие . (h + 2т - r)sinoC . С целью обеспечения равномерного износа контактных поверхностей лопа тей и головки Хипинделя и равномерно го нагружения шаров приработе шарнира поперечные оси боковых рядов шаров и центрального ряда смещены п длине вкладыша на величину .д. Наружные плоская и цилиндрическа поверхности кассеты выполнены таким обр4зрм, что между ними и контактны ми поверхностями головки шпиндели и лопасти обеспечивается необходимы конструктивный зазор, при котором крутящий момент от лопасти к головк (или наоборот) передается только через шары. Контактные поверхности для повышения износостойкости подвергаются упрочнению. При передаче крутящего момента все шары вкладыша находятся в контакте как с плоскостью лопасти, так и с цилиндрической поверхностью расточки головки шпинделя. Нагрузка от лопасти к головке или наоборот передается через шары при их качении по контактным поверхностям, т.е., в отличие от шарнира существующей конструкции, исключается трение скольжения между вкладышем и контактными поверхностями. Это существенно уменьшает выделение тепла при трении, а следовательно, значительно снижает температуру шарнира. Наличие зазоров между кассетой и элементами шарнира улучшает условия его охлаждения. Сама конструкция вкладыша позволяет применить густую закладную смазку. Смазка закладывается при сборке Вкладыша в гнезда для шаров и надежно удерживается при работе шарнира. Формула изобретения 1.Универсальный шарнир, состоящий из головки шпинделя, лопасти, вкладышей и распорного сухаря, отличающийся тем, что, с целью повышения стойкости вкладышей и работоспособности универсального шарнира, вкладыши выполнены составными в виде разъемной кассеты и снабжены размещенными в кассете по её длине тремя или более рядами шаров, из которых центральный ряд имеет шары большего диаметра, а боковые ряды шары меньшего диаметра, при этом шары одновременно контактируют с плоскостью лопасти и с внутренней цилиндрической поверхностью головки шпинделя. 2.Шарнир ПОП.1, отличающийся тем, что, ,с целью обеспечения более равномерного износа контактных поверхностей и более равномерного нагружения шаров, поперечные оси боковых рядов шаров и центрального ряда смещены по длине вкладыша. Источники информации, принятые во внимание при экспертизе 1. Королев А.А. Механическое оборудование прокатных цехов черной и цветной металлургии. М., Металлургия, 1976, с. 167.