RU1787609C - Предохранительна муфта привода металлургического агрегата и способ ее сборки - Google Patents

Abstract

Использование: дл  защиты от перегрузок приводов, работающих в режиме циклического нагружени , преимущественно прокатных клетей и машин прокатных станов . Сущность: Муфта содержит две полумуфты , во фланцах которых выполнены соосные отверсти . В отверсти х установлены втулки, имеющие фиксаторы относительно наружных торцев фланцев, В каждой паре втулок размещен срезной палец, зафиксированный относительно втулок. Новым в муфте  вл етс  выполнение фиксаторов втулок регулируемыми в осевом напргзлении и наличие по крайней мере у одной из втулок фрикционной обкладки. При сборке муфты перед фиксацией срезного пальца относительно втулок последние прижимают друг к другу и раст гивают палец расчетным внешним осевым усилием. После фиксации пальца снимают раст гивающее усилие, совмещают плоскость стыка обращенных друг к другу торцэа втулок с плоскостью разъема фланцев и фиксируют втулки относительно наоужных торцев фланцев. Это позвол ет уменьшить переменную составл ющую напр жений а срезных пальцах , исключить срабатывание муфты при отсутствии перегрузок и снизить простои агрегата. 2 с. и 3 з.п. ф-лы, 6 ил. К ( Со О О ю

Description

Изобретение относитс  : области т желого машиностроени  и может быть применено дл   защиты от перегрузок т желонагруженных приводов металлургических агрегатов, работающих в режиме циклического нагружени , преимущественно приводов прокатных клетей и машин прокатных станов.

Известка предохранительна  муфтз. содержаща  ДЕЭ полумуфты, 3о фланцах которых выполнены соосные отверсти , установленные в отверсти х попарно втулки, расположенные по разные стороны от плоскости разъема фланцев, и установленный е каждой паре втулок срезной палец. Муфгэ снабжена пробкой, преп тствующей выпадению пальца из втулок.

Недостатком известной муфты  вл етс  низка  стЬ6ильность момента срзбзтыза- ни . При работе агрегатов металлургического производства нагрузки в их приводе измен ютс  циклически. Основной период изменени  нагрузки соответствует циклу работы агрегата (прокатке одной полосы а прокатной клети, одному резу на ножницах и т.д.), причем амплитуда напр жений в срезном пальце превышает предел усталости , а число циклов нагружени  за короткий промежуток времени (иногда 7 ... 10 дней) достигает величины, соответствующей ус- талостному разрушению. Поэтому при установке рассматриваемой муфты в приводе металлургического агрегата срезной палец часто разрушаетс  при отсутствии перегрузки. Интенсивность процесса накоплени  усталости многократно возрастает при формировании в приводе динами- че скйх нагрузок, которые в приводах металлургических машин в несколько раз превышают нагрузки установившегос  ре- жима работы. Частое срабатывание муфты при номинальных нагрузках ведет к просто м агрегата и снижению его производительности .

Другой недостаток - наличие возмож- ности перемещени  срезного пальца в осевом направлении. Это приводит к интенсивному износу внутренних поверхностей втулок и к образованию радиального зазора между пальцем и втулками. При этот палец начинает воспринимать изгибные нагрузки , что дополнительно снижает его долговечность , выз1 ва  разрушение при нагрузках значительно меньших, чем расчетные , соответствующие предельному на- пр жению среза.

Еще один недостаток известной конструкции заключаете:- в отсутствии фиксации втулок от осевого перемещени  навстречу друг другу в направлении плоскости разь- ема. Такое смещение втулок может произойти после среза пальца при ослаблении их посадки в отверсти х фланиев в процессе эксплуатации. В рез льтате при очередном совпадении углоьогс положени  втулок расположенных во фланцах двух полумуфт может произойти их соударение, сопровож- дающеес  ударным нагружением привода и повреждением его элементов. Веро тность разработки отверстий во фланцах и ослаб- лени  посадки втулок особенно велика в муфтах т желонагруженных металлургических приводов.

Известен также способ сборки предохранительной муф7 ы, включающий взаим- ную ориентацию фланцев полумуфт с совмещением расположенных в них отверстий , установку в этих отзерсти х пар втулок и установку срезного пальца во втулки.

Недостатком способа  вл етс  то, что он не включает действий, направленных на повышение стабильности момента срабатывани  муфты,

Известна предохранительна  муфта, содержаща  две полумуфты, во фланцах которых выполнены соосные отверсти , установленные в отверсти х попарно втулки, расположенные по разные стороны от плоскости разъема фланцев, и установленный в каждой паре втулок срезной палец с проточкой , имеющий фиксаторы относительно фланцев полумуфт. Втулки снабжены фиксаторами в виде кольцевых буртов, упирающихс  в расточки наружных торцев фланцев полумуфт.

Наличие фиксаторов втулок относительно наружных торцев фланцев полумуфт позвол ет исключить их смещение в направлении плоскости разъема после срабатывани  муфты, з наличие фиксаторов пальца относительно фланцев уменьшает разработку контактирующих поверхностей втулок и пальца.,

Тем не менее у рассматриваемой муфты сохран етс  такой недостаток, как нестабильность момента срабатывани . Причина этого состоит в действии на срезные пальцы переменных во времени нагрузок, причем амплитуда напр жений в зоне ослабл ющей проточки такова, что накапливаютс  ус- талостные повреждени . Вследствие этого разрушение срезного пальца может произойти даже при отсутствии перегрузок. Дл  замены пальца необходима остановка агрегата, что ведет к его просто м и снижению производительности.

Известен также способ сборки предохранительной муфты, включающий взаимную ориентацию фланцев полумуфт с совмещением расположенных в них отверстий , установку в этих отверсти х пар втулок , установку срезного пальца во втулки и фиксацию его относительно фланцев.

Недостатком способа  вл етс  то, что его применение сопр жено со значительными просто ми агрегата, в линии привода которого установлена муфта, ведущими к снижению его производительности.

Известна предохранительна  муфта металлургического агрегата, содержаща  дзе полумуфты, во фланцах которых выполнены соосные отверсти , установленные в отверсти х попарно {втулки, расположенные по разные стороны от плоскости разъема фланцев, установленный в каждой паре втулок срезной палец, взаимодействующие с наружными торцами фланцев фиксаторы втулок, выполненные в виде

кольцевых буртов, и нерегулируемые фиксаторы пальца относительно втулок.

Недостаток известной конструкции заключаетс  в том. что она не обеспечивает стабильного ограничени  нагрузок в приводе металлургического агрегата ввиду возможности накоплени  усталостных повреждений в области концентрации напр жений - зоне ослабл ющей проточки на срезном пальце поскольку при циклическом нагружении привода а пальце возникают напр жени , измен ющиес  по пульсаци- онному циклу. Предложенна  в известном решении оптимизаци  формы ослабл ющей проточки на срезном пальце хот  и уменьшает в некоторой степени интенсивность накоплени  усталостных повреждений, но не-позвол ет полностью избежать его.

Другой недостаток рассматриваемой конструкции св зан с выполнением фиксаторов срезного пальца относительно втулок нерегулируемыми, вследствие чего после осуществлени  фиксации между фиксаторами и втулками, как правило, остаетс  зазор, величина которого находитс  в пределах суммы допусков на изготовление и сборку деталей муфты. Перемещение пальца а поле этого зазора усиливает износ внутренних поверхностей втулок и снижает долговеч- ность пальца.

Известен способ сборки предохранительной муфты металлургического агрегата, включающей взаимную ориентацию фланцев полумуфт с совмещением расположенных в них отверстий, установку з этих отверсти х пар втулок, установку срезного пальца во втулки и фиксацию его относительно втулок.

Недостатком этого способа сборки муфты , также как м рассмотренных выше,  вл етс  нестабильность ограничени  нагрузок муфтой, обусловленна  периодическим ус- талостным разрушением срезных пальцев в процессе ее эксплуатации.

Из известных муфт наиболее близкой по своей сущности к за вл емой  вл етс  предохранительна  муфта металлургического агрегата, содержаща  две полумуфты, во фланцах которых выполнены соосные отверсти , установленные в отверсти х попарно втулки, расположенные по разные стороны от плоскости разъема фланцев, установленный а каждой паре втулок срезной палец, фиксаторы втулок относительно фланцев, взаимодействующие с наружными торцами фланцев, и регулируемые в осезом направлении фиксаторы пальца относительно втулок, взаимодействующие с наружными торцами втулок.

Регулируемые фиксаторы пальца относительно втулок позвол ют выбрать зазоры, св занные с неточностью изготовлени  соедин емых деталей, и предотвратить взаимное осевое перемещение пальцев и втулок.

Недостатком известной муфты  вл етс  нестабильность момента срабатывани . Это объ сн етс  тем, что функциональное

0 назначение предохранительной муфты обуславливает низкий коэффициент запаса статической прочности и, следовательно, высокий уровень напр жений. Срез пальцев вследствие накоплени  усталости вызывает

5 простои металлургического агрегата, снижение его производительности. Обычно, с целью избежать частых остановок из-за ус- талостного разрушени  предохранительных элементов, увеличивают площадь.

0 поперечного сечени  пальцев, При этом за- счет снижени  напр жений увеличиваетс  коэффициент запаса усталостной прочности , но увеличиваетс  также и коэффициент запаса статической прочности. Тем самым

5 снижаетс  чувствительность муфты к перегрузкам и повышаетс  веро тность поломки элементов привода.

Из известных способов сборки предохранительных муфт наиболее близок к зз в0 л емому способ сборки предохранительной муфты металлургического агрегата, включающий взаимную ориентацию фланцез полумуфт с совмещением расположенных в них отверстий, установку в этих отверсти х пар

5 втулок, установку срезного пальца зо втулки и фиксацию его относительно втулок.

Недостатком известного способа  вл етс  то, что он не позвол ет исключить возможность накоплени  усталостных

0 повреждений з зоне ослабл ющей проточки срезного пальца. В результате разрушение пальцев может происходить дажэ при нагрузках , не превышающих предельную, то есть наблюдаетс  нестабильность ограни5 чени  нагрузок в приводе. Необходимость замены срезанных пальцев требует остановки агрегата и ведет к снижению его производительности .

Целью предполагаемого изобретени 

0  вл етс  повышение производительности металлургического агрегата путем увеличени  долговечности его элементов за счет стабильного ограничени  нагрузок.

Поставленна  цель достигаетс  тем, что

5 в известной муфте привода металлургического агрегата, содержащей две пслумуфты, во фланцах которых выполнены соосные отверсти , установленные в отверсти х попарно втулки, расположенные по разные стороны от плоскости рззьема фланцез, установленных в каждой паре втулок срезной палец, фиксаторы втулок относительно фланцев, взаимодействующие с наружными торцами фланцев, и регулируемые в осевом направлении фиксаторы пальца относительно втулок, взаимодействующие с наружными торцами втулок, фиксаторы атулок относительно наружныхторцев фланцев полумуфт выполнены регулируемыми в направлении оси втулок.

По крайней мере одна из втулок каждой пары снабжена обкладкой из фрикционного материала, расположенной со стороны торца , обращенного к другой втулке.

Кроме того дл  достижени  поставленной цели при способе сборки предохранительной муфты привода металлургического агрегата, включающем взаимную ориентацию фланцев полумуфт с совмещением расположенных в них отверстий, установку в этих отверсти х пар втулок, установку срезного пальца во втулки и фиксацию его относительно втулок, перед фиксацией срезного пальца относительно втулок последние прижимают друг к другу и раст гивают палец внешним осевым усилием. После фиксации пальца относительно втулок снимают раст гивающее усилие, совмещают плоскость стыка обращенных друг к другу торцев втулок с плоскостью разьема фланцев и фиксируют втулки относительно наружных торцев фланцев.

Величину внешнего раст гивающего осевого усили  определ ют из соотношени 

P/(oyF) 0.64 .. 0,88 (Н);

где Р - величина внешнего осевого усили , Н;

0т - предел текучести материала срезного пальца на раст жение, Па;

F - наименьша  площадь поперечного сечени  срезного пальца, м .

Прижатие в гулок друг к другу, установку срезного пальца во втулки, раст жение его внешним осевым усилием, фиксацию его относительно пары втулок и сн тие раст гивающего усили  осуществл ют перед установкой втулок в отверсти  фланцев полумуфт,

Выполнение фиксаторов осевого положени  втулок, взаимодействующих с наружными торцами полумуфт, регулируемыми отличает за вленное устройство от прототипа и обуславливает его соответствие критерию изобретени  новизна.

: Другое отличие за вленного устройства - наличие фрикционной обкладки по крайней мере у одной и 5 втулок каждой пары.

Сущность изобретени  заключаетс  в одновременном наличии регулируемых фиксаторов пальца относительно втулок и регулируемых фиксаторов втулок относительно

наружных торцев фланцев. Выполнение фиксаторов втулок регулируемыми позвол -, ет во-первых установить втулки без зазора и прижать их друг к другу с помощью средств фиксации пальца относительно вту0 лок, что повышает стабильность ограничени  нагрузок и повышает долговечность элементов конструкции-, а во-втор ых установить плоскости стыка всех пар втулок в одной плоскости - в плоскости разьема

5 фланцев, перпендикул рной оси вращени  муфты и не пересекающей внутренних торцев фланцев - и тем самым избежать после среза пальцев соударений втулок друг с дру- . гом и с фланцами и возникновени  ударных

0 нагрузок в приводе, снижающих его долговечность . Фиксаци  втулок относительно наружных, а не внутренних торцев фланцев .исключает смещение втулок навстречу друг другу в процессе взаимного поворота

5 полумуфт после среза пальца, даже при наличии интенсивных вибраций, обусловленных срабатыванием. Анализ известных источников не позволил вы вить решений, обладающих вышеупом нутыми признака0 ми, позвол ющими уменьшить переменную составл ющую напр жений а предохранительном элементе за чет использовани  сил трени  между втулками.

Использование Фрикционных обкладок

5 на передающих момент трением поверхност х известно. Отличием за вленной конструкции  вл етс  устс жовка обкладок на втулках, служащих дл  среза пальцев. Такое применение направлено не на повышение

0 передаваемого муфтой момента, как в известном решении, а на разгрузку срезных пальцев от переменной составл ющей напр жений, вызывающей его разрушение при номинальных нагрузках. В итоге

5 усиливаетс  про вл емый муфтой эффект повышени  стабильности ограничени  нагрузок .

На основании вышеизложенного можно сделать вывод о соответствии предлагаемо0 го устройства критерию изобретени  существенные отличи .

Применение в предлагаемом способе

таких действий как прижатие втулок друг к

другу, раст жение пальца внешним осевым

5 усилием, сн тие осевого усили  после фиксации пальца относительно втулок, совмещение плоскости стыка обращенных друг к другу торцев втулок с плоскостью разьема фланцев и последующа  фиксаци  втулбк относительно наружных торцев фланцев,

Пальцы муфты изготовлены из алюминиевого сплааа ov 25 МПа, v 0,03. Площадь поперечного сечени  пальца F м2. После лриж ти  втулок друг к другу пальцы раст гивают осевым усилием Р - 0,76-25- 0б 5700 Н.

Пальцы муфты изготовлены из алюминиевого сплава От 30 МПа. v 0,04. Площадь поперечного сечени  пальца F м2. После прижати  втулок друг к другу пальцы раст гиваютосевым усилием Р 0,88-30;10б 3- - 7920 Н. В этом и предыдуще м примерах осуществление сборки оптимальным образом позвол ет в полной мере использовать возможности муфты по снижению интенсивности накоплени  усталостных повреждений.

Если при сборке муфты, описанной в последнем из приведенных примеров, срезные пальцы раст гивают осевым усилием Р 8500 Н 7920 Н, то напр жени  могут превысить предел текучести материала пальца и вызвать пластические деформации , что приведет к уменьшению усили  прижати  втулок друг к другу и некоторому снижению долговеиности пальцев по сравнению с предыдущим случаем.

Предохранительна  муфта привода металлургического агрегата (фиг 1) работает следующим образом. При периодическом действии технологических нагрузок на рабочий орган металлургического агрегата, например усилий прокатки на рабочие валки прокатной клети, в приводе формируетс  крут щий момент, передаваемый муфтой. В том случае если момент М на участке привода , где установлена муфта, не превышает значени  МТр, определ емого по формуле (5), он воспринимаетс  за счет трени  в контакте втулок 7, 3, а нагружени  срезных пальцев 10 не происходит. При М Мтр часть крут щего момента воспринимаетс  пальцами 10, з сечении которых возникают касательные напр жени , циклически измен ющиес  с амплитудой (6). Однако несмотр  на циклический характер нагрузки накоплени  усталости не происходит, поскольку силы трени  между горцами 15. 16 втулок позвол ют уменьшить устзлсстные напр жени  в срезных пальцах и повысить их долговечность. Если в результате возникновени  аварийной ситуации момент превысит величину Мпр, определ емую выражением (8), пальцы 10 срезаютс  втулками 7 и 8, защища  привод от перегрузки. После этого фл нцы 3 и 4 полумуфт получат возможность свободного вращени  друг относительно друга без взаимного соударени  втулок различных пар, поскольку при сборке плоскости стыка всех пар втулок бы-

ли совмещены с плоскостью разьема фланцев , а фиксаторы втулок (например гайки 17 и 18 на фиг. 2) преп тствуют их перемещению в направлении к этой плоскости во врем  поворота фланцев. Таким образом исключаетс  ударное взаимодействие полумуфт после срабатывани , снижающее долговечность элементов привода. Вследствие возможности стабильного ограничени  нагрузок срезные пальцы 10 выполнены таким образом, что разрушающий момент максимально приближен к наибольшей величине момента, реализующейс  на участке установки муфты при нормальной работе

агрегата. Тем самым предотвращаетс  повреждение элементов привода.

Использование предполагаемого изобретени  дл  защиты от перегрузок приводов металлургических агрегатов, в

частности машин прокатных станов: прокатных клетей, ножниц, правильных агрегатов и т.п., обеспечит стабильное ограничение нагрузок, за счет чего следует ожидать снижени  их простоев. Это позволит выпустить

дополнительное количество продукции, т.е. увеличить производительность. Кроме того, стабильное ограничение нагрузок позвол ет при том же уровне нагружени  агрегата уменьшить предельный момент, передаваемый муфтой, т.е. повысить ее чувствительность к перегрузкам.

Claims (5)

1. Предохранительна  муфта привода

металлургического агрегата, содержаща  две полумуфты, во фланцах которых выполнены соосные отверсти , установленные в отверсти х попарно втулки, расположенные по разные стороны от плоскости разьема

фланцев, установленный в каждой паре втулок срезной палец,фиксаторы втулок относительно фланцев, взаимодействующие с наружными торцами фланцез. и регулируемые з осевом направлении фиксаторы

пальца относительно втулок, взаимодействующие с наружными торцами втулок, отличающа с  тем, что, с целью повышени  производительности металлургического агрегата путем ур личени  долговечности

его элементов за счет стабильного ограничени  нагрузок, фиксаторы втулок относительно наружных торцоз фланцев полумуфт выполнены регулируемыми в направлении оси втулок.

2. Муфта по п. 1,отличающа с  тем, что по крайней мере одна из втулок каждой пары снабжена обкладкой из фрикционного материала, расположенной со стороны торца, обращенного к другой втулке .

3. Способ сборки предохранительной муфты привода металлургического агрегата, включающий взаимную ориентацию фланцев полумуфт с совмещением расположенных в них отверстий, установку в этих отверсти х пар втулок, установку срезного пальца во втулки и фиксацию его относительно втулок, отличающийс  тем, что, с целью повышени  производительности . металлургического агрегата путем увеличе- ии  долговечности его элементов за счет стабильного ограничени  нагрузок, перед фиксацией срезного пальца относительно втулок последние прижимают друг к другу и раст гивают палец внешним осевым усили- ем, а после фиксации пальца относительно втулок снимают раст гивающее усилие, совмещают плоскость стыка обращенных друг к другу торцов втулок с плоскостью разъема фланцев и фиксируют втулки относительно наружных торцев фланцев.

4. Способ поп. 3, отличающийс  тем, что палец раст гивают внешним осевым усилием, величину которого устанавливают в соответствии с соотношением

Р/(ОГ -F) 0,64 ...0,88,

где Р - величина внешнего осевого усили , Н;

От - предел текучести материала срезного пальца на раст жение, Па;

F - наименьша  площадь поперечного сечени  срезного пальца, м2.

5. Способ по пп. 3 и 4, о т л и ч а ю щ и й- с   тем, что прижатие втулок друг к другу, установку срезного пальца во втулки, раст жение его осевым усилием, фиксацию его относительно пары зтулок и сн тие раст гивающего усили  осуществл ют перед установкой втулок в отверсти  фланцев по- лумуфт.

Фиг./