Шарнир универсального шпинделя

лц 889167 Союз СоветскихСоциапистическнкРеспублик ОП ИСАНИЕИЗЬБРЕТЕ Н ИЯК АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ(51)М, Кл. В 2 В 35/14 Гоеударстееииый комитет ао делам изобретений и открытий(72) Авторы изобретения Всесоюзный научно - исследовательский проектно - конструкторскийтехнологический институт механиза 1 тии труда в черной металлургиии ремонтно-механических работ(54) ШАРНИР УНИВЕРСАЛЬНОГО ШПИНДЕЛЯ Изобретение относится к металлургическому оборудованию, преимушественно к конструкции универсальных шпинделей привода рабочих валков прокатных станов.Для привода рабочих валков при передаче5 больших крутящих моментов и необходимости сохранения минимальных радиальных габаритов широко применяются шпинделя с универсальными шарнирами, содержащими вкладыши скольжения.то Известны конструкции шарниров универсальных шпинделей, которые содержат вилку с цилиндрической расточкой, плоскую лопасть с продольным пазом, размешенные между вилкой15 и лопастью вкладыши скольжения с цилиндрической и плоской рабочими поверхностями, установленный во вкладышах или закрепленный в вилке палец и установленный на пальце с возможностью вращения относительно его оси камень, контактирующий своими боковыми поверхностями с пазом лопасти. Крутящий момент передается от вилки к лопасти через размешенные между вкладышами скольжения 1. Недостатком этих конструкций является неравномерное распределение контактных сжимающих напряжений по поверхностям вклады,шей и, как следствие, их интенсивный износ, а также передача части крутящего момента по мере износа вкладышей через камень, палец и бурты вкладышей, что приводит к ускоренному износу этих элементов и преждевременному выходу из строя шарниров.Наиболее близким по технической сущности к изобретению является шарнир универсального шпинделя, ьключаюший лопасть, охватывающую ее вилку, размещенные между лопастью и вил. кой вкладыши с криволинейной и плоской опорными поверхностями, палец и установленный на нем камень с выпуклой наружной поверхностью, контактируюший с лопастью 21.Недостатком данной конструкции является ее статическая неопределенность и, как следствие, пониженная несущая способность и надеж" ность шарнира.Цель изобретения:. - повышение несушей способности и надежности шарнира путем устранения его статической неопределимости,Поставленная цель достигается тем, чтов шарнире универсального шпинделя, включающем лопасть, охватывающую ее вилку, размещенные между лопастью и вилкой вкладышис криволинейной и плоской опорными поверхностями, палец и установленный на нем камень с выпуклой наружной поверхностью, кон.тактирующий с лопастью, каждый вкладышшарнира выполнен в виде двух отдельных, раз.мещенных по разные стороны от пальца элементов, криволинейная опорная поверхность ко .торых выполнена бочкообразной, а палец уста.новлен в вилке, при этом поверхности лопасти,контактирующие с камнем, выполнены плоскими.Кроме того, с целью обеспечения минималь. 15нгй толщины вкладышей при их надежномудержании от поперечного смещения при возможно большей площади контактных поверх.ностей, бочкообразная поверхность вкладышейвыполнена с соотношением радиусов кривизны, у 0соответственно в плоскости передачи моментаи в перпендикулярной к ней плоскости в пре.делах 1,5 - 2,5.На фиг. 1 изображен предлагаемый универсальный шарнир, общий вид; на фиг, 2 - раз- дреэ А.А на фиг. 1.Шарнир включает в себя лопасть 1, охватывающую ее вилку 2, имеющую две бочкообразные с дуговой образующей радиуса В расточкиотносительно поперечной оси т, проходящейчерез центр шарнира, Вилка 2 своими бочко.образными поверхностями контактирует с соответствующими выпуклыми поверхностями четырех бронзовых вкладышей 3, В отверстии, выполненном в вилке вдоль оси К и проходящемчерез центр шарнира, неподвижно установленг,".лец 4, несущий камень 5, имеющий боковыевьпуклые линейчатые поверхности с образующи.ми, параллельными продольной оси шарнира Х,например цилиндрические относительно этойоси, которыми он контактирует с плоскими по. 40верхностями прорези лопасти 1. Камень 5 выполнен стальным закаленным, в него запрессованы бронзовые втулки 6, по которым осуществляется вращение камня 5 относительнопальца 4. Фиксация камня 5 вдоль оси пальца 4 4и закрепление его в вилке 2 осуществляетсяпри помощи стальной втулки 7 и гайки 8.Во вкладышах 3 выполнены резьбовые отверстия, в которые во время монтажа шарнира че.реэ отверстия в виле 2 вкручиваются монтажиые болты 9,Отношение радиуса В образующей бочкооб.разной поверхности к максимальному радиусуг кривизн в плоскости, перпендикулярнойоси У (к максимальному радиусу "бочки" ),выбирается в пределах 1,5 - 2,5,Приф "- 1,5 кривизна бочкообразной поверхности в плоскости УОЕ велика и хорошо обес 8891 б 74печивается удержание вкладьппей 3 от смещения вдоль оси У, но полное использова-ние контактной поверхности лопасти 1 (дляобеспечения минимальных удельных давлений)требует чрезмерного увеличения толщинывкладышей 3; что приводит к ослаблению со.пряженных деталей (лопасти 1 и вилки 2),При в="2,5 обеспечивается полное использование контактных поверхностей при минимальной толщине вкладышей 3, однако в этом случае кривизна вкладышей 3 в плоскости УОЕоказывается недостаточной для их надежного1удержания от смещения вдоль оси У, При1,5-2,5 обеспечивается полное испольЯзование контактных поверхностей, сопряженныхдеталей при минимальной толщине вкладышей3 и достаточно надежном их удержании отсмещения вдоль оси У,При работе шарнира монтажные болты 9вынуты. Необходимая продольная подвижностьлопасти 1 относительно вилки 2 вдоль оси Хосуществляется за счет скольжения камня 5в прорези лопасти и вкладышей 3 относительно лопасти; поворот относительно оси У - засчет соответствующего вращения вкладышей 3в расточках вилки 2; поворот относительнооси Е - за счет вращения камня 5 с втулками 6 относительно пальца 4.При износе вкладышей 3 в процессе работы шарнира последние самоустанавливаются вбочкообразных расточках вилки 2, поворачиваясь в плоскости, перпендикулярной оси Хшарнира, а лопастьповорачивается вокругкамня 5 относительно оси Х на некоторыйугол(1,5 - 2 ), достаточной для компенсащщ износа, При этом сохраняется равно. мерное распределение удельных давлений нарабочих поверхностях вкладышей 3.После некоторой начальной приработкишарнира при передаче крутящего момента ло.пасть 1 воздействует на вилку 2 только черезбочкообразные поверхности В и В и плоскиеповерхности С и Сдвух диаметрально противоположных вкладышей 3, а кинематическиепары между лопастью 1, вилкой 2 и ненагруженными вкладышами 3 являются разомкну.тыми и могут быть исключены из расчета, Всоответствии с этим при определении числаизбыточных связей в шарнире по формуле15ц й - 6 п+ , 1 р;можно принять % - З.чйсло степеней свободымеханизма;и - 4-число подвижных зве.ньев механизма (лопасть,два вкладыша ч и камень 5);р - число кинематических пар1-го класса;(пара О); ц = 3-6 4+5 1+4 2+3 2+2 1 = От. е, в приработанном шарнире избыточных связей нет. Практически это означает обеспечение равномерного распределения удельных давлений на поверхностях сопряженных деталей независимо от степени износа и неточностейизготовления элементов шарнира,Достоинствами предположенной конструкцииявляются обеспечение уменьшенного износа элементов (прежде всего, вкладышей) и устране-ние перегрузок элементов, обусловленных статической неопределимостью конструкции, приодновременном упрощении конструкции, связан.кем с уменьшением числа подвижных звеньев;иовышение несущей способности шарнира засчет увеличения сечений лопасти 1 и вилки 2и уменьшения числа элементов в соединении,Кроме того, в вилке 2 устраняются концентраторы напряжений в углах центральной расточки,выполняемой в шарнирах традиционной конструкции для удержания вкладышей от попе.речного смещения.Формула изобретения1. Шарнир универсального пппеделя, включающий лопасть, охватывающую ее вилку, раэ. мешенные между лопастью н вилкой вкладышис криволинейной и плоской опорными поверхностями, палец и установленный на нем камень с выпуклой наружной поверхностью, коня тактирующий с лопастью, о т л и ч а ю ш и й-с я тем, что, с целью повышения несущейспособности и надежности шарнира путемустранения его статической неопределимости,каждый вкладыш шарнира выполнен в видеФ двух отдельных, размещенных по разные сто.роны от пальца элементов, криволинейная оперная поверхность которых выполпена бочкообразной, а палец установлен в вилке, при этомповерхности лопасти, контактирующие с кам% нем, выполнены плоскими,2, Шарнир по п,1, о т л и ч а ю щ и йс я тем, что, с целью обеспечения минимальной толщины вкладышей при их надежномудержании от поперечного смещения при воз.Ф можно большей площади контактных поверх.ностей, бочкообразная поверхность вкладышейвыполнена с соотношением радиусов кривизнысоответственно в плоскости передачи моментаи в перпендикулярной к ней плоскости в преФ делах 1,5-2,5. Источники информации,принятые во внимание при экспертизе1. Целиков А, И. и др. Прокатные станы,ЗФ "Металлургиздат, 1958, с. 158, рис, 173.2. Авторское свидетельство СССР 1)а 662175,кл. В 21 В 35/14, 1977.889167 Составитель Г. Техред ХВереш Редактор Л ректор М. Демчик э 10833/17 Тираж 891 ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий 113035, Москва, Ж.35; Раушская наб., д, 4слое Филиал ППП "Патент", г. Ужгород, ул. Проектная,