Шарнир универсального шпинделя

(5 ц 5 В 21 В 35/1 ОЗ/ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ ИПРИ ГКНТ СССР ИТЕТКРЫТИЯ ИЗОБРЕТЕН ПИСА ВТОРСКОМ ИДЕТЕЛ ЬСТ,7 - в систет внутренн обоймы и о ого шпинделя 5 и б) на конце уЗс эевом 4 и роеанные в эения вилки 3 и ла 2.и вкладышей 6 в виде обоймы ической повер(21) 4657527/02(56) Авторское свидетельство СССР М 625789, кл. В 21 В 35/14, 1978.Авторское свидетельство СССР В 1585038, кл. В 21 В 35/14, 28,09.88.(54) ШАРНИР УНИВЕРСАЛЬНОГО ШПИНДЕЛЯ(57) Изобретение относится к металлургическому машиностроению и может быть использовано в приводах валков прокатных станов, а также правильных и других машин. Цель изобретения - увеличение долговечности и ремонтопригодности шарнира, Крутящий момент от вала к вилке передается через лопасть, сопряженную с вилкой посредством вкладышей скольжения. Лопасть Изобретение относится к металлургическому машиностроению и может быть использовано в приводах валков прокатных станов, а также правильных и других машинах,Цель изобретения - увеличение долговечности и ремонтопригодности шарнира.На фиг.1 изображен шарнир универсального шпинделя, общий вид, продольный разрез; на фиг,2 - то же, вид сверху, продольный разрез; на фиг.З - вид А на фиг.1; на фиг.4 - разрез Б-Б на фиг,З; на фиг.5 - узел на фиг.1; на фиг.6 - шарнир с контактирует с обоймой наружными криволинейными поверхностями. Обойма закреплена на вилке. Каждая наружная поверхность лопасти, контактирующая с обоймой, образована сферической и сопряженными с ней с двух сторон коническими поверхностями. Диаметр сферы определяется по аналитической зависимости, а сферическая поверхность выполнена в пределах двойного угла перекоса шпинделя, Конусные поверхности имеют углы конусности, равные двойному углу перекоса шпинделя. Лопасть и вал сопряжены между собой по сферическому поясу, имеющему возможность контактирования с конической поверхностью реборды, закрепленной в обойме. Крепление обоймы с вилкой выполнено байонетным. Это позволяет повысить точность сопрягаемых деталей шарнира между собой, упростить монтаж и демонтаж шпинделя при ремонтных работах и повысить вэаимозаменяемость деталей. 7 ил. перекосом шпинделя; на фи пространственных координ цилиндрическая поверхност на из плоскостей лопасти,Шарнир универсальн включает лопасть 1 (фиг,1, 2, вала 2, цилиндрическую вилк пазом 5, вкладыши 6, смонти ве 4 вилки 3, узел соедине вкладышей 6 с лопастью 1 ваУзел соединения вилки 3 с лопастью 1 вала 2 выполнен 7, установленной на цилиндрхности 8 вилки 3 с возможностью поворота вокруг оси 9 вилки 3, а обращенная к внутренней цилиндрической поверхности 10 обоймы 7 наружная поверхность 11 лопасти 1 образована сферической 12 и двумя коническими поверхностью 10 обоймы 7 контактирует сферическая наружная поверхность 12 лопасти 1, При этом сферическая наружная поверхность 12 лопасти 1 выполнена в пределах двойного угла 2 а перекоса шпинделя и имеет диаметр О, определяемый по формуле 0=2 В +Ь ЬЬдасоз а где В - радиус вилки 3 в месте соединения вилки 3, обоймы 7 и лопасти 1;- возможное смещение центра 01 сферической наружной поверхности 12 лопасти 1 от центра О шарнира; Ь - толщина лопасти 1; а - угол перекоса шпинделя. Конические наружные поверхности 13 и 14 лопасти 1 сопряжены по касательным и сферической наружной поверхности 12 лопасти 1 и имеют угол конуса, равный двойному углу 2 а перекоса шпинделя. Переход от конической наружной поверхности 14 лопасти 1 к валу 2 выполнен в виде сферического пояса 15, сопряженного своей сферической наружной поверхностью 16 с внутренней конической поверхностью 17 реборды 18. При этой реборда 18 жестко закреплена в обойме 7. На торце лопасти 1 выполнен выступ 19 со сферической опорной поверхностью 20. Выступ 19 сферической опорной поверхности 20 контактирует с внутренним торцом 21 паза 5 вилки 3, На цилиндрической наружной поверхности 8 вилки выполнен наружный кольцевой бурт 22, который установлен в образованной в обойме 7 кольцевой проточке 23. Кроме того, в обойме 7 выполнено не менее двух внутренних буртов 24, равномерно расположенных по окружности, в которые для соединения обоймы 7 с вилкой 3 установлены секции 25 :образной формы в сечении. Каждая секция 25 зафиксирована от поворота относительно обоймы 7, например, посредством болта 26. Расстояние 11 по окружности между внутренними буртами 24 в обойме 7 превышает ширину 12 секции 25. Кроме того, в обойме 7 выполнена кольцевая проточка 27, в которую вставлено уплотнение 28, а обойму 7 и вал 2 шпинделя охватывает гофрированный гибкий, например, из маслостойкой резины кожух 29 с возможностью проскальзывания по валу 25 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 при проворачивании обоймы 7 относительно Вилки 3,В случае, когда лопасть 1 в шарнире шпинделя не имеет осевой подвижности и когда центр 01 наружной сферической поверхности 12 лопасти 1 совпадает с центром шарнира О (т.е. центр 01 наружной сферической поверхности 12 лопасти 1 совпадает с осью зева 4 под вкладыши 6 в вилке 3), диаметр О наружной сферической поверхности 12 лопасти 1 можно принять равным внутреннему диаметру 01 обоймы 1, надеваемой на вилку 3.Однако в реальных условиях для компенсации неточностей изготовления и монтажа, а также изменения расстояния между центрами шарниров шпинделя при изменении углом а между валами 2 шпиндельной передачи предусматривается осевая подвижность Ь в соединении, реализуемая в различных конструкциях по-разному.В предлагаемом соединении осевая подвижность Ь реализуется перемещением лопасти 1 с валом 2 вдоль оси 9 вилки 3, т.е, центр 01 наружной сферической поверхности 12 лопасти 1 относительно оси вкладышей 6(оси зева 4 в вилке 3) смещается вдоль оси 9 вилки 3 в ту или другую стороны на величину Ь, При таком осевом смещении Ь и при относительном перекосе валов 2 шпиндельной передачи на угол а максимальное радиальное смещение центра 01 наружной сферической поверхности 12 лопасти 1 от оси 9 вилки 3 составляет Ьз и а, что соответствует необходимому уменьшению радиуса наружной сферической поверхности 12 лопасти 1, если наружная сферическая поверхность 12 не усеченная. Но так как наружная сферическая поверхность 12 лопасти 1 усечена двумя плоскостями 30, пересекающимися с наружной сферической поверхностью 12 по окружности, радиус наружной сферической поверхности 12 лопасти 1 находится как расстояние от цента 01 наружной сферической поверхности 12 лопасти 1 до точки касания окружности с наружной цилиндрической поверхностью 8 вилки 3(внутренней цилиндрической поверхности 10 обоймы .7) или, что одно и то же, как минимальное расстояние гмин от центра 01 наружной сферической поверхности 12 лопасти 1 до точек эллипса, по которому теоретически пересекается плоскость 30 с внутренней цилиндрической поверхностью 10 обоймы 7,На фиг,7 показана цилиндрическая поверхность радиуса В, соответствующая внутренней цилиндрической поверхности 10 обоймы 7, В точке О, соответствующейцентру шарнира, помещено начало системы координат, причем ось У направлена вдоль оси внутренней цилиндрической поверхности 10 обоймы 7, ось 2 - вдоль оси вкладышей 6, т.е. вдоль оси цилиндрической 5 проточки в вилке 3. На расстоянии а, равном половине толщины Ь лопасти 1, проведена плоскость, параллельная оси 2 и под углом а к оси 1. Эта плоскость соответствует боковой рабочей плоскости 30 лопасти 1 шпинделя 10 и пересекается с внутренней цилиндрической поверхностью 10 по эллипсу. Центр 01 наружной сферической поверхности 12 лопасти 1 смещен из центра шарнира (точки 0) на величину Ь в точку К(параллельно плоско сти 30). Цилиндрическая поверхность радиуса В в выбранной системе координат (фиг.7) описывается уравнением 20Х 2+ 22 йга плоскость, соответствующая рабочей плоскости 30(фиг,1 и 7) лопасти 1, - уравнением Хсоза -з 1 па =а. 25 Совместное решение этих уравнений,т.е. система юг+22 2Хсоза - (зпа=а 30 эллипс, по которому плоскость 30 пересекается с цилиндром. Точка К (центр наружной сферической поверхности 12)имеет координаты35Хк = Ьз и а; Ук = Ьсоза; 2.= О.Расстояние от точек эллипса до точки К можно определить по формуле После иавнение эразиваю становок координат точки К иипса и соответствующих преполучают г 2+,2+ 2 зпйсозаИсследуя известными м ную функцию на экстремум, н соз сг,одами данходят в +ь газсоз аак как 2 а = Ь - толщина лопасти 1 ( оз а гсоз а Таким образом, диаметр О наружносферической поверхности 12 лопасти 1 необходимо определить по формулеО =2 гмин = Н +И - ЬЬИсозга где Я - радиус вилки 3 в месте соединения вилки 3, обоймы 7 и лопасти 1;и - возможное смещение центра 01 сферической наружной поверхности 12 лопасти 1 от центра О шарнира;Ь - толщина лопасти 1:а - угол перекоса шпинделя.Сборка и работа шарнира осуществляется следующим образом.Вилку 3 и лопасть 1 шарнира устанавливают так, чтобы ось вкладыша 6 располагалась горизонтально. После сбоку между вилкой 3 и лопастью 1 устанавливают сначала нижний вкладыш 6, а затем на него опускают лопасть 1 и устанавливают верхний вкладыш 6. Далее перемещают по цилиндрической поверхности 8 вилки 3 обойму 7 до упора в кольцевой бурт 22 вилки 3. После этого между внутренними буртами 24 обоймы 7 вводят секции 25-образной формы в сечении. Затем секции 25 перемещают по цилиндрической поверхности 8 вилки 3 до совмещения секций 25 с внутренними буртами 24 обоймы 7. Далее каждую секцию 25 фиксируют от поворота относительно обоймы 7, например, посредством одного болта 26, После этого через канал (не показан) в обойме 7 подают смазку в узел соединения вилки 3 и вкладышей 6 с лопастью 1 вала 2,ве При вращении ведущего вала (не показан) и вилки 3 она через вкладыши 6 передает вращение лопасти 1, жестко соединенной с валом 2. Обойма 7 с уплотнением 28, охватывающим цилиндрическую поверхность 8 вилки 3, а также кожух 29, охватывающий обойму 7 и вал 2, герметизируют шарнир универсального шпинделя от утечки смазки и попадания абразивной пыли, грязи, окалины, воды и т.д.Предлагаемый шарнир универсального шпинделя позволяет увеличить его долгочность и надежность.Формула изобретения Шарнир универсального шпинделя, содержащий закрепленную внутри цилиндрической обоймы вилку и лопасть на конце вала шпинделя, имеющую наружные криволинейные поверхности, контактирующие с внутренней поверхностью обоймы, при этом вилка и лопасть сопряжены между собой посредством вкладышей, размещенных в зеве вилки с возможностью перемещения лопасти и вкладышей вдоль их продольных осей. уплотнительный элемент, за к реплен1681992 10 0=2 2 ОЗУ ай О 17 78 23 3 19 Я 27 Ю 072 ный на торце обоймы, о т л и ч а ю щ и й с я тем, что, с целью увеличения долговечности и ремонтопригодности шарнира, наружная поверхность лопасти образована сферической и сопряженными с ней с двух сторон 5 коническими поверхностями, при этом сферическая поверхность лопасти выполнена в пределах двойного угла перекоса шпинделя и имеет диаметр, равный сов а где В - радиус вилки в месте соединени обоймы, вилки и лопасти; и - возможное емещение центра сферической наружной поверхности лопасти отцентра шарнира;Ь - толщина лопасти;а - угол перекоса шпинделя,а каждая из конических поверхностей лопасти имеет угол конуса, равный двойномууглу перекоса шпинделя, при этом переходот наружной поверхности лопасти к валувыполнен в виде сферйческого пояса,контактирующего своей сферическойнаружной поверхностью с внутренней конической поверхностью реборды, закрепленной внутри обоймы, а креплениеобоймы и вилки выполнено в виде байонетного соединения., ул.Гагарина, 101 Заказ 3363 Тираж ПодписноеВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям113035, Москва, Ж, Раушская наб., 4/5