Универсальный шарнир шпинделя привода прокатного стана

 

Использование: на прокатных станах как листовых, так и сортовых. Сущность изобретения: в шарнире, содержащем головку с сегментными вкладышами, взаимодействующими с лопастью, последняя выполнена в поперечном сечении в виде двутавра и размещена с возможностью взаимодействия с вкладышами своей стенкой, а боковые полки расположены по обе стороны головки . 1 з.п.ф-лы, 4 ил.

сОюз сОВетских

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

<„>5Q„, 1784315 А1

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР (st>s В 21 В 35/14, F 16 D 3/20

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

K ABTOPCKOMY CBNQETEJlbCTBY

Изобретейие отнк осится к металлургии и стием для центрирования упомянутых вкламожет быть йспользовано на прокатных ста-: — дышей. В данной конструкции каждый вкланах каклистовых,так игсортовйх. .. дйш выполнен из двух элементов, Известна конструкция шпчинДельноrc подйгртужиненных и контактирующих друг с устройства, содержащего шарниры с двумя другом. Это устройство позволяет уменьстепенями свободы. Ш пиндель в этой кон- - шить динамические нагрузки, однако, проч- ъ

Струкциисоедйненгсполумуфтами, надеты- ность лопаСтй, представляющей собой ми на валки через тонкостенные дискй плиту прямоугольного сечения с прорезью малой жесткости; что делает конструкцию (или с отверстием). недостаточна и часто О© ненадежной в эксплуатации., .: . происходят ее поломки, что снижает надежИзвестно также устройство. разрабо- ность конструкции. (.. г .. Ы танное фирмой "Volth Transmit" (ФРГ). В Цельизобретения-.обеспечитьповышеданной конструкции" предусмотрено приме- ние надежности и долговечности за счет по- (Я нение шарнира с подвижными цапфами, в вышения прочности шпиндельного которых использованы подшипники повы- соединения. шеннод прочйоеттки. Однако, ага конструк- Это достигается аа счет того,lTO е шарция ненадежна, а высокая стоимость нире шпинделя прокатного стана, включаюподшипников значительно увеличивает сто- щемтоловку шпинделя с установленными в имость всего шпиндельного соединения . ней сегментными вкладышами, взаимодейИзвестно устройство, которое включает . ствующими с лопастью, выполненной с отголовку шпинделя с установленнымй гв йейг — верстием, лопасть выполнена в rtoriеречном сегментными вкладышами, взаимодейству- сечении в виде двутавра и размещена с l303ющими с лопастью, выполненной с отвер- . можностью взаимодействия с вкладышами

1 (21) 4913697/27. (22) 22.02.91 (46) 30.12.92. Бюл. М 48 (71) Краматорский научно-исследователь ский и проектно-технологический институт машиностроения (72) M.ß.Áðîâìàí (56) Авторское сгвуидетегльствоу СССР

ЛЬ 1583199; кл, В 21 В 35/14, 1987.

Авторское свидетельство СССР

Ь 1518038, кл. В 21 В 35/14, 1987.

Авторское свидетельство СССР

Ь 1488047, кл. В 21 В 35/14, 1987.

2 (54) УНИВЕРСАЛЬНЫЙ ШАРНЙР ШПИНДЕЛЯ ПРИВОДА ПнРОКАТЙОГО СТАНА (57) Использованйе: на йрокатныгх станах как листовых, так и сортовых, Сущность изобретения: в шарнире. содержащем головку с сегментными вкладышами, взачимодейст вующими с лопастью, последняя выполнена в поперечйом сечении в виде двутавра и размещена с возможностью взаимодействйя с вкладышами csoeA стенкой, а боковые полки расположейы. по обе стороны головки. 1 з.ri.ô-лы, 4 ил.

1784315 своей полкой, при этом боковые стенки лопасти расположены 10 обе стороны головки.

Кроме того, отношение ширины боковых стенок двутавра к толщине его средней стенки равно 4,0 — 5,0.

На фйг.1 показан общий вид шарнира шпинделя; на,фиг,2 -" то >ке, план; на фиг.3 - разрез А-А на фиг.1; на фиг,4— расчетная схема, поясняющая повышение прочности.

: Шпиндель 1 содержит головку 2 с вилками 3,4 и установленными в них вкладышами 5,6 лопасть в виде двутавра, состоящего из стенки 7 и полых 8Я и выполненного с прорезью 10 для размещения сухаря 11, валок 12. Введено обозначение плоскостей контакта сегментных вкладышей со средней полкой лопасти B и С и плоскость боковой стенки Д.

Устройство работает следующим образом.

Шпиндель 1 передает крутящий момент от привода к рабочему валку прокатйой клети. Головка шпинделя 2 снабжена двумя вилками 3,4, внутренние поверхности которых выполнены цилиндрическими с центром в точке О (через эту точку проходит ось цилиндра). Вкладыши 5,6 выполнены сегментными, своими цилиндрическими поверхностями они взаимодействуют с вилками 3,4, а плоскими поверхностями, (по плоскостям В и С), с лопастью 7 вдоль В,С, вдоль которых имеет место скольжение при вращении шпинделя. Величина скольжения тем больше, чем больше угол перекоса

" шпинделя и валка, соединяемых данным ш амиром.

При вращении шпинделя 1-через вкладыши 5,6 создается давление на лопасть и вилки 3,4 приводят ее во вращение. В известных конструкциях лопасть имеет прямо..угольное сечение, а в заявляемой — форму двутавра с полкой 7, взаимодействующей с вкладышами 5,6, и двумя боковыми стенками 8,9 расположенными по обе стороны от головки шпинделя (и вилок 3,4).

Сечение лопасти имеет форму двутавра, в полке которого 7 выполнено обычно отверстие или прорезь 10. На поверхностях имеются канавки и каналы для подачй смазки, большая часть которых на фиг,1-3 не показана. Преобладающими (в случае прорези в полке 9) являются напряжения изгиба. На каждую головку стенки 7 действует давление с суммарным, усилием Р (фиг,4). Имеет место равенство

2Р!о = М, Р = 0 5— о (2) 4P — = — (1+ — + (— — 1)) (3)

Ь Ьз b1 b1

Z 6Н Ь 4Ь

Напряжения изгиба с учетом (3) равны

0 (1 + — + — (— -1) j (4)

6 М, Н b1 Ь1 Н -1

b 4Ь

45 а при шарнире известной конструкции (Н = h1b1= О) (г = cr поэтому вы6Мн

Ы1 игрыш s уменьшении напряжений изгиба

50 равен

A — Î "(1+3b1 Ь1 Н ) а Fl 4Ь 4ЬЬз

Ь1 12 h ЗЙЬ1

А = 4 b (h) + H + 4 H b (5)

Коэффициент А при — = 1; — = 3; — = 4

Ь1,b . I

h h h

4 1 3 равен А 12+4+4 3.4 — 1,64 где M — передаваемый шарниром крутящий момент, 4 — плечо силы Р относительно центра шарнира.

5 При равномерном распределении давления 4- а+ 0,5b, где размеры а (половина ширина прорези) и Ь показаны на фиг.4.

Если давление нарастает по линейному закону и максимально у наружного края по10 лки, то — а+-b: Р

2 M (1) г(а+3 b)

При расстоянии! до опорного сечения, 15 изгибающий момент в нем равен

Mg = Pl =

MI

2(а+ — Ь)

3 а напряжения изгиба

20 М- Z и=—

1 где Z — расстояние от оси "х" наиболее удаленной от нее точки сечения, I - момент инерции относительно оси.

25 В случае шпинделя, используемого в прототипе(сечение показано на фиг.4 с пунктирным участком), Ьh ° 1б bh

12 Z Ь

В данном сечении с полкой 7 и стенкой 8.

Нз Ьз + „з ь (— — <) ь Ф ь ьз ь1 Сн — Ii 2

12 48

1784315 а при — = 5, А = 2,08+ 0,20+ 0,05 = 2,33, что

Н показывает, что уменьшение напряжений может быть достигнуто в 1,6 — 2;3 раз, что при усталостном разрушении намного увеличит число циклов до разрушения (и долговечность). Обычно имеет место степеннал зависимость числа циклов от напрлжения с показателем степени 3 — 7, т;е. даже при минимальной его величине, равной трем, долговечность конструкции возрастает в (1,6 — 2,3) =4,1 12 раз. Однако высота стенок (8 и 9) должна соответствовать определенным соотношениям, поскольку при высокой прочности стенок возможна реализацил иной схемы разрушенил, при которой оно произойдет не в сечении Ef (фиг.4), . в опоре полки, рассматриваемой как консоль, а на более близком к силе P расстоянии lx < I, Конечно длл обычной консоли разрушение наиболее вероятно при максимальном изгибающем моменте, т.е. там, где величина

Ix — максимальная (в опорном сечении консоли). Однако, в описываемой конструкции мы имеем консольную балку 7, опертую сбоку на стенку 8 (в плоскости D). Поэтому в сечении стенкой 8, в плоскости, действуют (по площади1х х h) касательные напряжения и возможно разрушение на расстоянии, от силы Р: Ix меньшем всей длины консоли

I. Конечно. здесь изгибающий момент меньwe, чем в опорном сечении, и он равен

Мн= Plx,нозатоисиласреза, равная(t Ых), меньше, чем при Ix = I. Поэтому необходимо исследовать функцию Р(4) на экстремум.

Пусть сила Р в сечении на расстоянии Ix от нее создаст момент Plx, который уравновесится моментом сил в опоре консоли 7 (в плоскости параллельной оси х и плоскости ЕГ), и моментом касательных напряжений в плоскости Р, (перпендикулярной оси х, фиг.4). (Этот момент равен 6xh — 2 "= 0,5 х Ы, .

В предельном случае при достижении предела текучести

Or b h Vrhlx

°, 2, 2

P Ix — о — — + —;- у

ГдЕ Or — ПрЕдЕЛ тЕКуЧЕСтИ ПрИ раСтяжЕНИИ (сжатии), а у — при срезе.

Or

ЬЬ2 1 „1,К

6 Ix ЬЬ

Исследование (6) на экстремум дает выражение

= О.; — =, Ix = 0,76V5T (7)

12 b h а при

b=3h: 1х=h.

Подставив (7) в (6), получим силу

Р = 0,44 сг h Vb Г (8)

Если испольэуетсл конструкция, описанная в прототипе, то второй член в скобках выра10 . dp жения (6) отсутствует, всегда 1 < 0 и при

?х = Imakc = II Ро =

61 и величина выигР рыша в предельной величине силы A> = — =

2,6 ?, (9)

При Ь =Çh; I =(2 — 3)h; А1=3,0 — 4,6.

Если Al < А, то произойдет разрушение всего сечения (полки 7 и стенки 8 одновременно), а если Л А, то вероятнее разрушение одной полки 7 и дальнейшее увеличение прочности стенки 8, например, 25 за счет увеличения размера Н, теряет смысл. Используя формулы (5) и (9) получаем условие разрушения всего сечения

2,64 Б=г 4 Ь 4 ) + Н (1 + 4 b )

I bl Н2 h ЗЬ1

1 11 4Ь

30 а при bi = ", Ь = 31 ;

m(Ф

1 Н2 1,25h

Прибли>кенное решение этого неравенства

Н

35 —:-6,0 — 7,4, а с коэффициентам запаса равным 1,5, (поскольку нецелесообразно принимать такие величины Н, при которых они уже не оказывают влияние на прочность детали, ведь ясно, что поломка полки 9 нару40 шает работоспособность узла, даже, если стенки 10,11 останутся неразрушенными), получим — = 4,0 — 5,0, чта доказывает оптиН мальность предложенного соотношения

45 размеров деталей конструкции, Снижение этой величины менее нижнего предела приведет к тому, что прочностные возможности конструкции не будут использованы, Если же будет превышен

Н верхний предел соотношения (— ), то излом

h полки произойдет без разрушения стенок, т.е, повышение прочности эа счет увеличенил размера "Н" будет бесполезным.

Формула изобретения

1. Универсальный шарнир шпинделя привода прокатного стана, включающий головку с установленными в ней сегментными

1784315 вкладышами, взаимодействующими с лопастью, выполненной с отверстием, в котором установлен сухарь, отличающийся тем, что, с целью повышения надежности и долговечности, лопасть снабжена полками и 5 выполнена в поперечном сечении в виде двутавра, при этом полки лопасти расположены по обе стороны головки.

2. Шарнир по п.1, отл ича ю щи и с я тем, что отношение ширины полок двутавра к толщине его стенки равно 4,0-5 0, 1784315 л з

Составитель H. Диденко

Техред М,Моргентал Корректор Э.Лончакова

Редактор С, Кулакова

Производственно-издательский комбинат "Патент", r. Ужгород, ул.Гагарина, 101

Заказ 4332 Тираж Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., 4/5

Универсальный шарнир шпинделя привода прокатного стана Универсальный шарнир шпинделя привода прокатного стана Универсальный шарнир шпинделя привода прокатного стана Универсальный шарнир шпинделя привода прокатного стана Универсальный шарнир шпинделя привода прокатного стана 

 

Похожие патенты:

Изобретение относится к машиностроению

Изобретение относится к машиностроению и может быть использовано при соединении валов с пересекающимися осями, например в шпиндельных соединениях оборудования прокатных станов

Изобретение относится к машиностроению , в частности к карданам трансмиссий автомобилей с передним ведущим мостом, устанавливаемым между валом отбора мощности и ведущим колесом

Изобретение относится к области машиностроения и предназначено для соединения валов в условиях повьгаенных перекосов осей

Изобретение относится к области машинсУстроения и может быть использовано для соединения валов, расположенных под углом друг к другу

Изобретение относится к облас1и машиностроения , в частности к универсальным шарнирам

Изобретение относится к прокатному производству, в частности к устройствам для передачи крутящего момента

Изобретение относится к прокатному производству и может быть использовано в трансмиссии привода валков прокатных станов

Изобретение относится к области прокатного производства, в частности к устройствам для передачи крутящего момента между несоосными валами Целью изобретения является повышение эксплуатационной надежности универсального шпинделя за счет исключения биения при его вращении

Изобретение относится к власти прокатного оборудования и может быть применено для передачи вращения рабочим валкам, преимущественно роликоправильных машин, с универсальными шарнирами
Наверх