SU1329857A1 - Шарнир универсального шпиндел - Google Patents

Abstract

Изобретение относитс  к металлургическому оборудованию, преимущественно к конструкци м универсальных шпинделей главных линий прокатных станов. Цель изобретени  - повышение надежности Сиарнира и упрощение конструкции. Упругие элементы 6 при сбросе нагрузки со шпиндел  раздвигают сегменты 5. Такое положение сегментов позвол ет им при последующем на- гружении самоустанавливатьс . Кольцевые выступы / и т обеспечивают более свободную самоустановку сегментов, а перенос фиксации сегментов 5 к ненагруженному концу лопасти 1 исключает концентраторы напр жений в опасных сечени х лопасти. Это существенно повыщает усталостную прочность лопасти. То же относитс  к размещению упругих элементов. 7. 5 ил. W 2 Г САЭ ГчЭ СО 00 СП Ф//г/

Description

Изобретение относитс  к металлургическому оборудованию, преимущественно к конструкци м универсальных шпинделей главных линий прокатных станов.

Целью изобретени   вл етс  повышение надежности шарнира и упрош,ение конструкции .

На фиг. 1 показан предлагаемый шарнир; на фиг. 2 - разрезы А-А и Б-Б на фиг. 1; на фиг. 3 - схема сил, действуюш.их на сегмент при его выдвижении к вкладышам; на фиг. 4 - схема сил, действующих на универсальный шпиндель; на фиг. 5 - схема на- гружени  и эпюра изгибных напр жений в лопасти.

Шарнир включает лопасть 1, охватывающую ее вилку 2 с цилиндрической расточной , в которой размещены бронзовые или полимерные вкладыши 3. В отверсти х, выполненных во вкладышах 3, установлены цапфы камн  4, контактирующего своими бокоРассто ние а от центра шарнира до оси упругих элементов прин то в пределах 0,3- 0,5 ширины вкладыша 3. Нижн   граница (0,3) назначена из услови  отсутстви  заклинивани  в поступательной паре (при выдви- жении сегментов 5 вдоль оси г под действием силы упругости пружины)

. (1)

10 где/I- плечо равнодействующих горизонтальных опорных реакций, действующих на бурт сегмента 5; |j, - коэффициент трени  скольжени . Обозначим ширину вкладыша через b (фиг. 3). Тогда в реальной конструкции из 5 услови  минимальных продольных габаритов лопасти 1 с(0,60-0,65) Ь, из услови  минимальных радиальных габаритов и технологичности сегмента 5 й г (0,05-0,08)Ь, а коэффициент трени  не должен превышать дл 

выми поверхност ми с продольным пазом 20 обработанных стальных поверхностей величины ,12-0,15. Поэтому из выражени  (1) должно быть

/г теп ncк. (0,05-0,08) Ь

/ -211 (671-2-0715)

лопасти 1 и допускающего возможность ограниченного поворота лопасти 1 относительно камн  4 в плоскости yoz. Вкладыши 3 могут быть выполнены разрезными, чтобы обеспечить в случае нереверсивного режима работы и соответствующего ему несимметричного износа вкладьпией возможность независимого смещени  полувкладышей вдоль оси Z. В лопасти 1 выполнены цилиндрические расточки К, в которых размещены плоскоцилиндрические сегменты 5, своими плоскими поверхност ми контактирующие с вкладышами 3. Расточка К в лопасти 1 заканчиваетс  у основани  лопасти 1 галтелью радиуса г, близкого к радиусу R сопр жени  плоской поверхности лопасти 1. Вблизи внешнего торца лопасти 1 в ней

25

а (0,27-0,43) Ь.

Прин то а 0,ЗЬ.

Верхн   граница а (0,5) обусловлена необходимостью прохождени  линии действи  силы Р внутри границ плоской рабочей 30 площадки вкладыша 3, при этом обеспечиваютс  взаимный доворот и контакт сегмента 5 с вкладыщем 3 по всей их плоской поверхности независимо от взаимных перекосов к моменту начала их контакта (фиг. 3).

Зазор Л выполн етс  большим допускаевыполнены поперечные цилиндрические пазы 35 мого износа вкладышей 3 и заведомо больс выступами /, а в сегментах 5 - цилиндрические бурты с выступами гл. Выступы / и т кольцевые, концентричные с цилиндрической поверхностью К, контакта сегментов 5 с лопастью 1. Торцовые поверхности буртов сегментов 5 контактируют с соответствующими поверхност ми поперечных пазов лопасти 1, фиксиру  тем самым сегменты 5 относительно лопасти 1 вдоль оси X, а между буртами / и т имеетс  зазор Д, ограничивающий возможное перемещение сегмента 5 по направлению к вкладьцпам 3 (вдоль оси z). Благодар  концентричности выступов / и m с поверхностью /(, допускаетс  относительный поворот сегментов 5 относительно лопасти 1 в плоскости oz. В

40

шим величины зат жки пружин 6 при сборке, а суммарное усилие 2Р предварительного поджати  пружин при сборке обеспечиваетс  больщим половины модул  ЛС разности веса Ош шпиндел  и усили  РУР, действующего на щп1}ндель со стороны уравновешивающего устройства:

,,5/Gm-Рур/.

(2)

45 Как видно из схемы на фиг. 4 при выполнении услови  (2) суммарное усилие зат жки пружин оказываетс  большим опорной реакции , действующей на шпиндель со стороны его шарниров. Благодар  этому в ненагруженном шарнире при любом его по ,„.-. J- - I J I

лопасти 1 у ее внешнего торца выполнены от- ложении обеспечиваетс  прижим сегментов 5

к вкладышам 3 и вкладышей 3 к расточкам вилки 2 и полна  определенность положени  вилки 2 шарнира относительно лопасти 1, что практически исключает удары в шарнире на холостом ходу и в процессе нагружени . При этом цилиндрические контактные поверхности К лопасти 1 и ненагруженных сегментов 6 остаютверсти , в которых размещены упругие элементы 6, п реимущественно стальные витые пружины, подпружинивающие сегменты 5 через ползушки 7 в направлении их выдвижени  к вкладышам 3. Упругие элементы 6 размещаютс  предпочтительно так, чтобы их ось находилась в продольной плоскости симметрии сегментов 5.

Рассто ние а от центра шарнира до оси упругих элементов прин то в пределах 0,3- 0,5 ширины вкладыша 3. Нижн   граница (0,3) назначена из услови  отсутстви  заклинивани  в поступательной паре (при выдви- жении сегментов 5 вдоль оси г под действием силы упругости пружины)

. (1)

10 где/I- плечо равнодействующих горизонтальных опорных реакций, действующих на бурт сегмента 5; |j, - коэффициент трени  скольжени . Обозначим ширину вкладыша через b (фиг. 3). Тогда в реальной конструкции из 5 услови  минимальных продольных габаритов лопасти 1 с(0,60-0,65) Ь, из услови  минимальных радиальных габаритов и технологичности сегмента 5 й г (0,05-0,08)Ь, а коэффициент трени  не должен превышать дл 

25

а (0,27-0,43) Ь.

Прин то а 0,ЗЬ.

Верхн   граница а (0,5) обусловлена необходимостью прохождени  линии действи  силы Р внутри границ плоской рабочей 30 площадки вкладыша 3, при этом обеспечиваютс  взаимный доворот и контакт сегмента 5 с вкладыщем 3 по всей их плоской поверхности независимо от взаимных перекосов к моменту начала их контакта (фиг. 3).

Зазор Л выполн етс  большим допускае35 мого износа вкладышей 3 и заведомо боль 35 мого износа вкладышей 3 и заведомо боль40

шим величины зат жки пружин 6 при сборке, а суммарное усилие 2Р предварительного поджати  пружин при сборке обеспечиваетс  больщим половины модул  ЛС разности веса Ош шпиндел  и усили  РУР, действующего на щп1}ндель со стороны уравновешивающего устройства:

,,5/Gm-Рур/.

(2)

45 Как видно из схемы на фиг. 4 при выполнении услови  (2) суммарное усилие зат жки пружин оказываетс  большим опорной реакции , действующей на шпиндель со стороны его шарниров. Благодар  этому в ненагруженном шарнире при любом его по I J I

ложении обеспечиваетс  прижим сегментов 5

ложении обеспечиваетс  прижим сегментов 5

к вкладышам 3 и вкладышей 3 к расточкам вилки 2 и полна  определенность положени  вилки 2 шарнира относительно лопасти 1, что практически исключает удары в шарнире на холостом ходу и в процессе нагружени . При этом цилиндрические контактные поверхности К лопасти 1 и ненагруженных сегментов 6 остаютс  разомкнутыми вплоть до момента нагружени  шарнира крут щим моментом. При наиболее традиционном дл  шарниров шпинделей 10-20%-м переуравновешивании ,1 - 1,2)(7ш и величина SP практически должна превышать (0,10-0,20)AG. Из схемы (фиг; 4) также видно, что в шпиндельном устройстве без уравновешивани  () усилие предварительной зат жки пружин должно превышать 0,50ш.

В процессе нагружени  универсального шпиндел  крут шим моментом выбираютс  зазоры (монтажные или образовавшиес  в процессе износа) между элементами шарнира , передающими нагрузку. При этом происходит самоустановка элементов шарнира; поворот в плоскости yOz лопасти 1 относительно вилки 2, вкладышей 3 и камн  4 и самоустановка сегментов 5 при их повороте в расточках лопасти 1. В процессе выбора зазоров сегменты 5, перемеща сь от вкладышей 3

ственному повышению усталостной прочности лопасти 1.

Размещение упругих элементов 7 в лопасти 1 снимает жесткие ограничени  разме ров этих элементов, позвол ет существенно упростить их конструкции и выполнить их с достаточными запасами по необходимому ходу , по усилию, по долговечности,, что снимает вопрос о запасных упругих элементах .

10 Таким образом, достоинством предлагаемого решени   вл етс  повышение надежности шарнира и стойкости его отдельных элементов за счет упрощени  конструкции, устранени  концентраторов в опасных сечени х , снижени  динамических нагрузок.

15

Claims (1)

1. Формула изобретени 

   Шарнир универсального шпиндел , преимущественно привода рабочей клети прокат- к лопасти 1, сжимают через ползушки 7 20 стана, включающий вилку, лопасть, упругие элементы 6, а между выступами / и/7 вкладыши, камень, плоскоцилиндрические по вл етс  зазор А. В процессе передачи выравнивающие сегменты, размещенные нагрузки при вращении шпиндел  сегменты 5между лопастью и вкладышами с возможостаютс  неподвижными относительно лопас-ностью поворота относительно лопасти в

   ти 1, а необходимые подвижности шарни-плоскости ее поперечного сечени , упругие

   ра обеспечиваютс  за счет скольжени  по 25 элементы, взаимодействующие с сегментами контактным поверхност м между вилкой 2,в направлении их выдвижени  к вкладьипам,

   фиксаторы положени  сегментов относительно лопасти вдоль ее продольной оси и ограничители- выдвижени  сегментов, закрепленные в лопасти с зазорами относительно сегментов, отличающийс  тем, что. с целью повышени  надежности шарнира и упрощени  конструкции, фиксаторы положени  сегментов и их ограничители выполнены в виде

   вкладышами 3, камнем 4 и сегментами 5. При сбросе нагрузки (выход полосы либо реверс стана) упругие элементы 6 вновь раздвигают сегменты 5, подготавлива  их к самоустановке и выравниванию удельных давлений при последуюплем нагружении шарнира крут шим моментом.

   Напр жени  изгиба N-N (фиг. 5) возрастают от нул  на внешнем торце до максимальных в сечени х, близких к окончанию паза лопасти 1. Так как поломки лопастей 1 нос т, как правило, усталостный характер , вли ние факторов концентрации напр жений при этом очень существенно. Поэтому перенос в предлагаемом шарнире

   30

   35

   размешенных у конца лопасти цилиндрических пазов с внутренними боковыми выступами и взаимодействующих с ними цилиндрических буртов с боковыми выступами, размещенными на цилиндрической поверхности сегментов, при этрм зазор между соответствующими выступами не менее величиузла фиксации сегментов 5 к ненагруженному 40 ны допустимого износа вкладьиией. а упру- внешнему торцу лопасти 1 и устранение пригие элементы отсто т от центра и арнира на

   этом концентраторов напр жений из сечений,0,3-0,5 ширины вкладыша в сторону конца

   близких к сечению Л -Л/, способствует суше-лопасти и предварительно поджаты.

   ственному повышению усталостной прочности лопасти 1.

   Размещение упругих элементов 7 в лопасти 1 снимает жесткие ограничени  размеров этих элементов, позвол ет существенно упростить их конструкции и выполнить их с достаточными запасами по необходимому ходу , по усилию, по долговечности,, что снимает вопрос о запасных упругих элементах .

   Таким образом, достоинством предлагаемого решени   вл етс  повышение надежности шарнира и стойкости его отдельных элементов за счет упрощени  конструкции, устранени  концентраторов в опасных сечени х , снижени  динамических нагрузок.

   Формула изобретени 

   30

   35

   размешенных у конца лопасти цилиндрических пазов с внутренними боковыми выступами и взаимодействующих с ними цилиндрических буртов с боковыми выступами, размещенными на цилиндрической поверхности сегментов, при этрм зазор между со

   А-А

   6-6

   фиг. 2

   (PL/г.З

   ,5{Рур -6ш

   ,5(

   Фиг. и

   ё.

   (риг. 5

   н

   Составитель Г. Ростов

   Редактор Т. ПарфеноваТехред И. Верес.Корректор М. Шароши

   Заказ 3517/12Тираж 480Подписное

   ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

   113035, Москва, Ж-35, Раушска  наб., д. 4/5 Производственно-полиграфическое предпри тие, г. Ужгород, ул. Проектна , 4