RU2253768C2 - Шарнирный шпиндель - Google Patents
Шарнирный шпиндель Download PDFInfo
- Publication number
- RU2253768C2 RU2253768C2 RU2003119960/11A RU2003119960A RU2253768C2 RU 2253768 C2 RU2253768 C2 RU 2253768C2 RU 2003119960/11 A RU2003119960/11 A RU 2003119960/11A RU 2003119960 A RU2003119960 A RU 2003119960A RU 2253768 C2 RU2253768 C2 RU 2253768C2
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- cams
- head
- faces
- heads
- hinge
- Prior art date
Links
Images
Landscapes
- Pivots And Pivotal Connections (AREA)
Abstract
Изобретение относится к области машиностроения и предназначено, предпочтительно, для использования в главных линиях прокатных станов. Шарнирный шпиндель содержит головки, каждая из которых представляет собой базу с тремя выступающими кулачками, между несущими поверхностями граней которых расположены вкладыши в виде полусфер, размещенные в полусферических гнездах в кулачках одной головки, контактирующие своими плоскими поверхностями с поверхностями граней кулачков другой головки. Новым является то, что кулачки шарнира в поперечном сечении представляют собой вид сектора кругового кольца с углами клиньев секторов, обеспечивающих равнопрочность кулачков по изгибу и зазоры между гранями кулачков шарнира в сборе, с учетом угла его перекоса. Внутренние грани кулачков головок на 0,45-0,49 их глубины относительно плоскости базы сопряжены между собой как целое по радиусам с центром на оси шарнира, соизмеримым с радиусами внутренних граней кулачков. В теле сопряженного участка одной головки по ее оси выполнена полусферическая лунка, а в теле сопряженного участка другой головки - расточка, в полостях которых размещен шаровой шарнир, так, что его центр лежит в плоскости, проходящей через центры гнезд под вкладыши. Одна ось шарового шарнира через демпфер закреплена к одной головке, а другая - жестко к другой головке. В гранях кулачков одной из головок выполнены расточки, в которых размещены демпфирующие элементы выборки радиальных и окружных зазоров. Техническим результатом является повышение нагрузочной способности и долговечности шарнира, более равномерное распределение нагрузок на вкладыши и уменьшение износа. 1 з.п. ф-лы, 2 ил.
Description
Изобретение относится к машиностроению и предназначено для использования в основном в главной линии прокатных станов.
Известен шарнирный шпиндель (см. А.С. №541495, М. кл. F 16 D 3/205, БИ №37, 1976 г.), содержащий головки шарнира, каждая из которых представляет собой базу с тремя выступающими кулачками, между несущими поверхностями граней которых расположены вкладыши в виде полусфер, размещенные в полусферических гнездах в кулачках одной головки. Каждая пара обращенных друг к другу полусферических гнезд имеет общий центр, образующий с остальными центрами вершины равностороннего треугольника, симметрично расположенные относительно продольной оси шарнира.
Недостатком прототипа является большая динамическая неуравновешенность, обусловленная тем, что рабочие поверхности граней кулачков головок не лежат в плоскостях оси шарнира. Перемещение плоских поверхностей вкладышей по поверхностям рабочих граней кулачков при передаче крутящих моментов с углом перекоса в шарнире осуществляется по кинематически сложной схеме движения, увеличивая тем самым путь перемещения плоской поверхностью каждого вкладыша по поверхностям кулачков и, соответственно, износ вкладышей и кулачков. Кинематически сложное движение вкладышей относительно рабочих поверхностей кулачков приводит к тому, что в какой-то момент времени, обусловленный угловым перемещением, в передаче крутящего момента не участвует один из вкладышей. Соответственно, нагрузка полностью приходится на остальные два вкладыша, которые при этом испытывают повышенные контактные напряжения. Таким образом, шарнир, наряду с изменением скорости его вращения, за время одного оборота будет испытывать неравномерность распределения нагрузок по вкладышам.
Из-за выполнения граней одной головки, на которых отсутствуют гнезда, выступающими относительно базы по глубине, соизмеримыми с глубиной рабочих граней, т.е. без сопряжения внутренних поверхностей граней выше плоскости базы, уменьшается прочность кулачков, что в конечном счете уменьшает нагрузочную способность шарнира.
Размещение сферического соединения головок по прототипу обеспечивает ограничение осевого перемещения головок только в одном направлении. Так как центр сферического соединения лежит в другой плоскости по отношению к плоскости, проходящей через вершины гнезд под вкладыши, не обеспечивается точная центровка и нет ограничений по радиальным и окружным взаимным перемещениям кулачков с вкладышами относительно центра шарнира. Кроме того, отсутствует демпфирование динамических осевых нагрузок.
Перед изобретением поставлена задача повысить нагрузочную способность и долговечность шарнира шпинделя за счет более равномерного перераспределения нагрузок на все вкладыши, обеспечить возможность ограничения радиальных и окружных взаимных перемещений кулачков и вкладышей относительно центра шарнира, уменьшить путь перемещения плоских поверхностей вкладышей по поверхностям кулачков и, тем самым, снизить износ вкладышей и рабочих поверхностей кулачков.
Поставленная задача достигается тем, что шарнирный шпиндель, преимущественно прокатных станов, содержащий головки, каждая из которых представляет собой базу с тремя выступающими кулачками, между несущими поверхностями граней которых расположены вкладыши в виде полусфер, размещенные в полусферических гнездах в кулачках одной головки, контактирующие своими плоскими поверхностями с поверхностями граней кулачков другой головки, согласно изобретению кулачки шарнира в поперечном сечении представляют собой вид сектора кругового кольца с углами клиньев секторов, обеспечивающих равнопрочность кулачков по изгибу и зазоры между гранями кулачков шарнира в сборе, с учетом угла его перекоса, внутренние грани кулачков головок на 0,45-0,49 их глубины относительно плоскости базы сопряжены между собой как целое по радиусам с центром на оси шарнира, соизмеримым с внутренними радиусами кулачков, и в теле сопряженного участка одной головки по ее оси выполнена полусферическая лунка, а в теле сопряженного участка другой головки - расточка, в полостях которых размещен шаровый шарнир, так, что его центр лежит в плоскости, проходящей через вершины гнезд под вкладыши, одна ось шарового шарнира через демпфер закреплена к одной головке, а другая - жестко к другой головке.
Кроме того, согласно изобретению, в гранях кулачков одной из головок выполнены расточки, в которых размещены демпфирующие элементы выборки радиальных и окружных зазоров.
Устройство поясняется фигурами 1, 2. На фиг.1 показан продольный разрез шарнирного шпинделя, на фиг.2 - сечение по А-А.
Устройство состоит из головок 1, 2 (фиг.1), каждая из которых представляет собой базу с тремя выступающими кулачками 3, 4. Между несущими поверхностями граней 5 кулачков 3, 4 размещены вкладыши 6 в виде полусфер. Вкладыши 6 размещены в полусферических гнездах 7 кулачков 3 одной головки 1 и контактируют своими плоскими поверхностями 8 с поверхностями граней кулачков 4 головки 2. Кулачки 3, 4 в поперечном сечении имеют вид сектора кругового кольца с углами α клиньев секторов, обеспечивающих равнопрочность кулачков по изгибу, и зазоры β (фиг.2) между гранями кулачков шарнира в сборе, с учетом угла перекоса шарнира шпинделя. Внутренние грани 9 кулачков 3, 4 головок на l=0,45-0,49 их глубины, относительно плоскости базы 10 сопряжены между собой, как целое с базами по радиусам с центром, расположенным на оси шарнира, соизмеримым с радиусами внутренних граней 9 кулачков 3, 4. В теле сопряженного участка одной головки 1 по ее оси выполнена полусферическая лунка 11, а в теле сопряженного участка другой головки 2 - расточка 12, в полостях которых размещен шаровой шарнир 13 так, что его центр лежит в плоскости, проходящей через центры гнезд 7 под вкладыш 6. Одна ось 14 шарового шарнира через демпфер 15 закреплена в головке 1, а другая 16 жестко закреплена в головке 2.
Головка 1 кулачковым соединением 17 соединена с валом 18 шпинделя. На гранях кулачков 4 выполнены расточки 19, в которых размещены демпфирующие элементы 20 выборки радиальных и окружных зазоров. Шарнир закрыт кожухом 21 с уплотнениями с возможностью аккумулирования жидкой смазки в процессе работы шарнирного шпинделя.
Наличие в кулачках 3 полусферических гнезд 7 снижает сопротивление этих кулачков по изгибу. Для сохранения равнопрочности кулачков 3, 4 по изгибу необходимо, чтобы углы α клиньев секторов кулачков 3 были несколько большими, чем углы α клиньев кулачков 4. Конкретная оптимальная величина углов α клиньев определяется расчетным путем в зависимости от глубины гнезд 7 и их диаметров по отношению к объему кулачков.
Глубина сопряжения кулачков 3, 4 с базами головок 1, 2 по внутренним граням 9, выполненных по радиусам, равная 0,45-0,49 глубины кулачков по их рабочим граням выбрана из следующих условий. При глубине менее 0,45 глубины выступающих кулачков по рабочим граням уменьшается прочность кулачков, а увеличение глубины сопряжения участков выше 0,49 глубины выступающих кулачков по рабочим граням не обеспечит достаточный зазор между торцами сопряженных участков двух головок в сборе, необходимый при передаче крутящих моментов с заданным углом перекоса шарнира шпинделя.
Расположение шарового шарнира с центром, совпадающим с плоскостью, проходящей через центры гнезд 7 под вкладыши 6 и выполнение кулачков 3, 4 с рабочими гранями, плоскости которых лежат в плоскостях, проходящих через ось шарнира, в виде сектора кругового кольца, упрощает кинематику движения кулачков и вкладышей и обеспечивает возможность равномерного распределения нагрузок на все вкладыши при передаче крутящего момента с некоторым углом перекоса шарнира шпинделя.
Установка демпфирующих элементов в расточках кулачков 4 создает устойчивость работы шарового шарнира при осевых смещениях и центрирование вкладышей 6 в гнездах кулачков.
Крутящий момент от двигателя, например, головкой 1 с кулачками 3 передается головке 2 через вкладыши 6, размещенные в гнездах 7. При вращении шарнира с некоторым углом перекоса вкладыши 6, передавая крутящий момент своими прямолинейными поверхностями на рабочие поверхности граней кулачков 4, совершают по ним некоторое перемещение с одновременным покачиванием в гнездах 7. Взаимные перемещения контактирующих поверхностей под нагрузкой влияют на износ вкладышей. Расположение плоскостей всех рабочих граней кулачков по плоскостям, проходящим через ось шарнира, улучшает кинематику движения кулачков и вкладышей, уменьшает путь перемещения плоских поверхностей вкладышей 6 по рабочим поверхностям кулачков и снижает износ вкладышей. Такое расположение плоскостей граней кулачков уменьшает круговое движение оси головки при ее самоцентрировании относительно центра между вкладышами в каждый момент времени, т.е. непрерывно, и влияет на равномерность распределения нагрузок на вкладыши, создавая условия, близкие к динамическому уравновешиванию шарнира.
Предложенный шарнир шпинделя может быть использован в прокатных станах для передачи больших крутящих моментов при малых и средних скоростях вращения шпинделя с углом перекоса до 3°.
Claims (2)
1. Шарнирный шпиндель, преимущественно прокатных станов, содержащий головки, каждая из которых представляет собой базу с тремя выступающими кулачками, между несущими поверхностями граней которых расположены вкладыши в виде полусфер, размещенные в полусферических гнездах в кулачках одной головки, контактирующие своими плоскими поверхностями с поверхностями граней кулачков другой головки, отличающийся тем, что кулачки шарнира в поперечном сечении представляют собой вид сектора кругового кольца с углами клиньев секторов, обеспечивающих равнопрочность кулачков по изгибу и зазоры между гранями кулачков шарнира в сборе, с учетом угла его перекоса, внутренние грани кулачков головок на 0,45-0,49 их глубины относительно плоскости базы сопряжены между собой как целое по радиусам с центром на оси шарнира, соизмеримым с радиусами внутренних граней кулачков, и в теле сопряженного участка одной головки по ее оси выполнена полусферическая лунка, а в теле сопряженного участка другой головки - расточка, в полостях которых размещен шаровой шарнир так, что его центр лежит в плоскости, проходящей через центры гнезд под вкладыши, одна ось шарового шарнира через демпфер закреплена к одной головке, а другая - жестко к другой головке.
2. Шарнирный шпиндель по п.1, отличающийся тем, что в гранях кулачков одной из головок выполнены расточки, в которых размещены демпфирующие элементы выборки радиальных и окружных зазоров.
Applications Claiming Priority (2)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
UA2003076187A UA74028C2 (en) | 2003-07-03 | 2003-07-03 | Hinged spindle |
UA2003076187 | 2003-07-03 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2003119960A RU2003119960A (ru) | 2005-01-10 |
RU2253768C2 true RU2253768C2 (ru) | 2005-06-10 |
Family
ID=34884804
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2003119960/11A RU2253768C2 (ru) | 2003-07-03 | 2003-07-07 | Шарнирный шпиндель |
Country Status (2)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2253768C2 (ru) |
UA (1) | UA74028C2 (ru) |
-
2003
- 2003-07-03 UA UA2003076187A patent/UA74028C2/uk unknown
- 2003-07-07 RU RU2003119960/11A patent/RU2253768C2/ru not_active IP Right Cessation
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
UA74028C2 (en) | 2005-10-17 |
RU2003119960A (ru) | 2005-01-10 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
US4602554A (en) | Axial piston machine, more particularly axial piston pump of the inclined disc or skew axis type | |
KR100866432B1 (ko) | 캠 바아 센터링 기구 | |
US4589856A (en) | Tripot universal joint of the end motion type | |
US6632143B2 (en) | Constant velocity universal joint | |
EP0523044B1 (en) | An anti-shudder tripod constant velocity universal joint | |
GB2283287A (en) | Combination sliding bearing | |
US4588388A (en) | Shaft coupling | |
US5536091A (en) | Thrust ball bearing for use with power rollers | |
SU1123554A3 (ru) | Муфта дл компенсации угловых смещений соедин емых валов | |
RU2253768C2 (ru) | Шарнирный шпиндель | |
US3488979A (en) | Universal joints | |
WO1997012153A1 (en) | Improved tilting pad thrust bearing assembly | |
KR20110021221A (ko) | 셔더리스 인보드형 등속조인트 | |
WO2009015425A1 (en) | Improvements in constant velocity couplings | |
RU2289733C1 (ru) | Шарнир равных угловых скоростей | |
US5872318A (en) | Method and apparatus for inducing fully-reversed three-dimensional loading on a non-rotating beam | |
RU2593909C1 (ru) | Конусная инерционная дробилка с модернизированной трансмиссией | |
US4846763A (en) | Universal joint with improved bearing and seal construction | |
US6468181B1 (en) | Toroidal type continuously variable transmission | |
US9617984B2 (en) | Hydrostatic axial piston machine employing a bent-axis construction | |
US6398656B1 (en) | Universal joint | |
SU1565555A1 (ru) | Универсальный шарнир | |
CN220320288U (zh) | 一种消除蜗轮轴振动的蜗轮蜗杆结构 | |
JPH0223851Y2 (ru) | ||
CN117366093A (zh) | 一种内反馈式静压球铰 |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20080708 |